Equipos Básicos de Altimetría Jk

UNIVERSIDAD NACIONAL DE BARRANCA

“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO”

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

TOPOGRAFÍA

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

“TRABAJO DE INVESTIGACIÓN EQUIPOS BÁSICOS DE ALTIMETRÍA” ALUMNO:

CURSO:

DOCENTE:

CICLO

TOPOGRAFÍA CHUNGUI PALOMINO JACK HAROLD

UNIVERSIDAD NACIONAL DE BARRANCA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

I. 1.1.

TOPOGRAFÍA

EQUIPOS BÁSICOS DE ALTIMETRÍA

EL NIVEL TUBULAR O NIVEL TEÓRICO:

Consiste en un tubo cilíndrico hueco de vidrio cerrado en ambos extremos, en cuyo interior contiene en casi su totalidad de volumen en líquido de baja viscosidad como bencina, éter, alcohol; como quiera que el fluido no llena el 100% del volumen interno, se forma una burbuja de aire. La distancia entre divisiones es por convención 2 mm. Este dispositivo tiene la propiedad generar un eje o directriz horizontal (tangente al arco externo) cuando la burbuja se encuentra centrada. Para nivelar un nivel tubular fijo en un aparato se pone primero el nivel alineado en la dirección de 2 tornillos cualesquiera y accionando los 2 tornillos a la vez en sentido opuesto se cala la burbuja. Después se gira el aparato para que el nivel quede en la dirección perpendicular ya ahora moviendo solamente el tercer tornillo se vuelve a calar, así queda nivelado el aparato, el aparato se dice3 que esta “estacionado”.

En topografía se utiliza este dispositivo para generar una base horizontal, ya sea un plato, un limbo o un anteojo; para dicho efecto existen ciertas metodologías. En realidad todo nivel tubular viene provisto de una caja metálica, la que a su vez contiene dos tuercas que permite sujetar el nivel al aparato topográfico.



TOPOGRAFÍA


1.2.

NIVEL DE BURBUJA PARTIDA:

Este tipo de nivel no es más que el mismo tubular estudiado en las páginas anteriores, con la diferencia que se le ha acoplado un sistema de prismas, como se muestra. Como consecuencia óptica de este acoplamiento se apreciaran las mitades extremas de la burbuja en posición invertida.

-

Analizando:

Se muestra que si la burbuja tiene un desplazamiento “x” en el nivel tubular, los

extremos de cada mitad de burbuja sufrirán un desplazamiento 2x. En promedio la apreciación óptica mínima de una persona normal es 0,2 mm. De la premisa anterior se deduce que el error mínimo que podemos cometer en apreciar la coincidencia de las burbujas invertidas es: 2x = 0,2; lo cual significa que el error es en desplazamiento de la burbuja será x= 0,1 mm y no d = 2mm como habíamos viso en el nivel tubular. Esto significa que trabajando con un nivel tubular y apoyándose en el pre4sente sistema, se puede obtener una precisión 20 veces mayor de lo normal.

-

Ventajas:

Con el nivel de la burbuja partida es posible usar niveles tubulares de sensibilidad gruesa y obtener gran precisión, dado que con el sistema de burbuja partida multiplica la precisión normal en 20 veces aproximadamente; asi por ejemplo:

Nivel tubular

Precisión con nivel de burbuja partida

S =20”

S =1”

S =40”

S =2”

S =60”

S =3”

Se verifica en el campo que haciendo coincidir los dos extremos de la burbuja se centra está más rápidamente que observando su posición sobre las divisiones del tubo.



1.3.

TOPOGRAFÍA

NIVEL ESFÉRICO:

Llamado también ojo de pollo; viene a estar constituido por un casquete de vidrio en cuyo interior contiene generalmente alcohol; el conjunto engloba una burbuja de aire la cual por diferencia de densidades se ubicara siempre en la parte superior. El nivel esférico se usa generalmente para realizar una pre nivelación (nivelación aproximada) de algún aparato topográfico; por tal motivo su precisión es mucho menor que los tubulares; su sensibilidad puede variar entre 3 y 6”.

El cuerpo del nivel esférico está debidamente protegido de las influencias térmicas ya que su caja amortigua eficazmente los efectos de las rápidas variaciones de la intensidad de radiaciones y temperatura del ambiente. De esta forma quedan compensadas ampliamente las breve4s variaciones del punto de centrado o calado. La plataforma que contiene al nivel esférico, puede estar conformado por tres o cuatro tornillos nivelantes, no obstante también existen equipos que prescinden de estos tornillos y en su lugar se usa un dispositivo de rotula llamado tornillo de sujeción.

1.4.

EL TELESCOPIO:

Está constituido básicamente por una lente convergente, un microscopio y un sistema reticular montados de forma que sus ejes principales coincidan para generar el eje óptico del instrumento. La finalidad de un telescopio es observar objetos que están alejados respeto al operador. El lente convergente se ubica en el objetivo, la cual puede deslizarse dentro de la armadura cilíndrica; dicha lente se desplaza mediante el tornillo de enfoque, gracias a que esta lente se obtienen imágenes reales e invertidas respecto a los objetos observados. El sistema reticular está compuesto por un disco de vidrio sobre la cual están grabados dos líneas rectas muy finas que definan la referencia horizontal y vertical del telescopio, dicho disco está ubicado físicamente en el plano de la imagen A, B. Así mismo el retículo va adosado a un juego de tornillos que permite centrar la cruz con el eje del anteojo. Algunos retículos poseen hilos adicionales los cuales sirven para medir distancia por el método esta dimétrico. El microscopio se ubica en el ocular y está compuesto comúnmente por dos lentes plano convexa montadas coaxialmente en un tubo metálico, sirve para amplificar



TOPOGRAFÍA

los hilos del retículo y la pequeña imagen del objeto observado dada por el objetivo; en algunos telescopios se ha suprimido el cristal del retículo y la segunda lente del microscopio se coloca directamente en el lugar del antiguo retículo y la cara plana de la misma lleva grabados los trozos con diamante, en estos modelos, la primera lente es movible respecto a la segunda en el microscopio.

-

Defectos que limitan la calidad de la imagen: a. La limpieza interna:

No es recomendable la limpieza continua del interior del telescopio, dado que habría que desmontar el equipo y extraer las lentes. Actualmente hay muchos telescopios que llevan internamente una lente móvil “Enfoque interior” quedando la lente convergente del objetivo fijo de tal modo

que el aclarador de imagen se realiza con el movimiento del “Enfoque interno”. Su Ventaja Radica en la obtención de un aparato hermético dado que el lado exterior del ocular y el objetivo son fijos; sin embargo tiene el inconveniente de que dicha lente adicional de enfoque absorbe luz, reduciendo así la claridad de la imagen.

b. Paralaje: Si la imagen no se forma en el plano de la retícula se tendrá el fenómeno de paralaje, esto significa que al moverse el operador levemente, observara diferentes lecturas a través del telescopio, que dependen de la posición del ojo. El paralaje desaparece variando la posición del retículo respecto al objetivo.

c. Aberración esférica: Se produce cuando la imagen no se forma en un plano, sino más bien en una superficie esférica; en esta situación la imagen se verá borrosa.

d. Aberración cromática: Se produce cuando el campo visual aparece coloreado con varios matices. Estos dos últimos defectos se corrigen empleando un objetivo compuesto de una lente exterior biconvexa de Crown – glass y de otra interior cóncavo – convexa de flints – glass. En todo telescopio de enfoque interno se puede distinguir dos ejes:

El eje óptico.- Que une el centro óptico del objetivo y el ocular.



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El eje de colimación.- Que une el centro óptico del objetico con el centro de la luz filar.

- Características técnicas de un telescopio: a. Tipo de imagen.- La imagen de los objetos o números pueden ser derecha o invertida; para trabajos de la alta precisión se recomienda usar equipos que generen imágenes invertidas.

b. Aumento.- Determina el poder de amplificación de un objeto y se calcula mediante la siguiente relación:   =

A

: Aumento

I

: Tamaño imagen

O

: Tamaño objeto



Está claro entonces que el aumento puede estar dado por:

1

1

1

3

2

10

; ;

;

1

;

20

1

.

40

En adelante su denotación será como sigue: 1

; Se representara por 3x; que significa 3 veces el diámetro del objeto.

3

1

; Se representa por 20x; que significa 20 veces el diámetro del objeto.

20

c.

Diámetro libre del objetivo (D): Está determinado por el diámetro de la lente del objetivo; puede ser 20mm; 24 mm; 30 mm; 41 mm; 45 mm; 50 mm.

d. Distancia mínima de enfoque (d): Es la mínima distancia desde el objetivo hasta la mira que permite tomar lecturas con comodidad. Puede ser 3,30 m; 0,40 m; 0,50 m; 1,60 m; 1,80 m; 2,0 m.

e. Campo visual a 100 metros: Es el área circular a 100 metros del equipo que abarca la visual. Puede ser 2,0 m; 3,0; 4,0.

f. Distancia de visada más larga para lecturas en centímetros: Es la capacidad que tiene el anteojo para poder distinguir nítidamente dos puntos de la mira separadas de 1 cm y no como un solo punto borroso. Puede haber equipos con d= 200 m; 300 m; 400 m; entre otros.

g. Distancia de visada más larga para lecturas en milímetros: Es la capacidad que tiene el anteojo para poder distinguir nítidamente dos puntos de la mira separados 1 mm y no como un solo punto borroso.



1.5.

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LA MIRA:

La mira es una regla graduada en toda su longitud en centímetros, agrupados de 5 cm en 5 cm y marcados de 10 cm en 10 cm, igualmente los metros de metro en metro (generalmente por el cambio de color: rojo y negro). Esta regla puede ser de una sola pieza (enteriza) o de dos piezas articuladas; generalmente las miras son de tres o cuatro metros de longitud. También puede estar conformada de madera, acero, plástico en invar. Algunas miras llevan adosadas en su zona posterior un nivel esférico el cual indicar la verticalidad de la regla cuando la burbuja queda calada.

-

Uso: 

En trabajos ordinarios de nivelación son piezas seccionales y se ensamblan ya sea de manera telescópica o mediante uniones abatibles que se unen en forma vertical. La mayoría de los diseños se hacen en aleaciones de aluminio, aunque todavía existen miras en madera.



Se emplea en la nivelación y en taquimetría, la mira es una de las herramientas de trabajo por eso a ella al igual que al nivel le corresponden altas exigencias técnicas.

1.6.

EL NIVEL DEL INGENIERO (EQUIALTÍMETRO)

Es aquel instrumento topográfico, constituido básicamente de un telescopio unido a un nivel circular más otro tubular o similar; el conjunto va montado generalmente a un trípode. Los niveles difieren entre sí en apariencia, de acuerdo a la precisión requerida y a los fabricantes del instrumento.

-

Objetivo: Es obtener planos horizontales; consiguiendo de este modo conocer el desnivel entre dos puntos.

-

En la actualidad existen muchos tipos de nivel, los más importantes son: 

Nivel óptico mecánico simple



Nivel óptico mecánico automático



Nivel óptico mecánico de alta precisión



Nivel electrónico



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a. Nivel óptico mecánico simple: Es aquel en el cual tiene como componentes principales al telescopio, el nivel circular y el tubular o parábola.

b. Nivel óptico mecánico automático: Los equialtimetros automáticos se caracterizan por la particularidad principal de obtener una línea de colimación horizontal con solo calar la burbuja del nivel esférico, obviando de este modo el proceso de nivelación con el nivel tubular o de burbuja partida. Para incrementar la precisión de la línea de colimación se hace uso de un “compensador automático que puede ser de péndulo, de prismas, de espejos o electromagnéticos”. De ta l modo, estos equipos tienen la gran ventaja de ahorrar

tiempo en el trabajo de campo, dado que para cualquier movimiento acimutal del anteojo no se requiere ningún ajuste especial; sin embargo tienen la desventaja de ser sensibles a las vibraciones inducidas por el tráfico, entre otras.

c. Nivel óptico mecánico de alta precisión: Considera a diferencia de los niveles anteriormente estudiados, estos poseen en cada equipo un micrómetro de placa plano – paralela con el cual se puede dar lectura de hasta el décimo de milímetros convirtiéndose así en aparatos precisos, dado que los convencionales obtienen lecturas hasta el centésimo de metro. A continuación se explicara las particularidades más importantes de estos equipos. Con estos equialtimetros se usa la mira invar. La cinta graduada lleva dos divisiones de centímetros de precisión marcadas en la madera. Una de las escalas de cifras tiene su origen en la base de la mira e indica las alturas reales encima de la base (posición I). La otra escala indica valores que son superiores en por lo menos 3 metros a los anteriores (posición II). Este arreglo permite que se haga lecturas independientes, con el aumento consiguiente de precisión de las observaciones, sirviendo al mismo tiempo de control. De mayor consideración estas miras llevan una base metálica. Por lo tanto; el telescopio de alta resolución permite visualizar una imagen clara del estadal, asimismo está provisto de un retículo cuneiforme para que la lectura del estadal, asimismo está provisto de un retículo cuneiforme para que la lectura del estadal en sus graduaciones sea más precisa. Con el acondicionamiento del micrómetro constituido por una placa plano – paralela fija en el objetivo, se gradúa en el par de cuñas una de las rayas divisorias



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de la mira que se encuentra en el centro del campo visual de manera que la raya divisoria sea simétrica en la cuña al bascular la placa plano – paralela (con el micrómetro), la línea de puntería se desplaza paralelamente, leyéndose el valor del desplazamiento directamente en el tambor graduado.

La compensación pendular para la nivelación automática de este equipo en particular se realiza mediante el botón de conmutación. Las posiciones del compensador se han marcado en ambas superficies laterales del NI002 mediante puntos rojos. Un punto marca la posición I del compensador, dos puntos la posición II.



1.7.

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EL ECLÍMETRO O NIVEL DE MANO

Se le considera también clisímetro y está compuesto por tres elementos primarios: un nivel tubular, un tubo metálico y un transportador con doble graduación (sexagesimal y porcentaje).

-

Uso:

En nivelaciones trigonométricas de poca precisión; no obstante, la rapidez que se consigue con el uso del eclímetro, hace de este el preferido de los camineros. Es importante centrar la burbuja para poder tomar la lectura correspondiente, para ello se requiere el apoyo del tornillo nivelante.


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