NIVEL DE MANO
El CONCEPTO.- El
nivel de mano , es un instrumento de mider que se caracteriza por su manejo
sencillo y la rapidez con que se pueden pue den determinar los ángulos de elevación y de depresión. Se utiliza para mediciones preliminares, construcciones de carreteras y líneas ferrocarriles, ferr ocarriles, secciones transversales, gradientes e exploraciones de pendientes, para mediciones geológicas y forestales, etc. OBJ TIVO TIVO
Es un instrumento de mdicion utilizado para determinar la horizontalidad o vrticalidad d un elememto, son utilizados por por trabajadores trabajadores de construccion civil civil
ECLÍMETRO O NIVEL DE MANO
goniómetro cenital, que mide CONCEPTO.- El eclímetro (también llamado clinómetro) es un goniómetro ángulos. horizontales o verticales, Habitualmente se utiliza en topografía topografía para medir el ángulo ángulo de inclinación de un plano o de un cuerpo con respecto al horizonte. Los goniómetros que miden ángulos acimutales se llaman acimutales acimutales y los que miden ángulos cenitales, eclímetros. Ahora se explicará más lo que es un Eclímetro o un Nivel de Mano El Eclímetro: es un goniómetro que se utiliza para medir ángulos cenitales. Podemos distinguir dos tipos de eclímetros como son: Eclímetros de Plano: cuando el limbo del aparato va fijo. Eclímetros de Línea: son aquellos que permiten efectuar la lectura cenital ya corr egida, van provistos de un nivel de gran sensibilidad que calamos en cada visual girando el limbo, para hacer coincidir el cero de la graduación en la posición en coincidencia con el cenit. Actualmente se utilizan eclímetros automáticos que dan la lectura corregida directamente mediante un sistema compensador. Por ejemplo: El Eclímetro Óptico de Mano : está apropiado para mediciones rápidas y cómodas de ángulos de inclinación, permitiendo, la determinación de alturas por ejemplo de árboles o edificios, para la determinación de inclinaciones inclinaciones necesarias para el montaje de el control de antenas directivas y móviles, para la determinación de alturas de paredes e inclinación de perforaciones en c anteras, estudios agrícolas, levantamientos de perfiles longitudinales longitudinales y transversales transvers ales para la reducción de distancias inclinadas, etc.
Este instrumento nos permite, además, obtener una lectura rápida r ápida y segura de las escalas con un error mínimo en la medición y se puede utilizar como nivel automático o a mano para nivelaciones, porque la línea cero oscila automáticamente a la posición horizontal.
ECLÍMETRO O NIVEL DE MANO
goniómetro cenital, que mide CONCEPTO.- El eclímetro (también llamado clinómetro) es un goniómetro ángulos. horizontales o verticales, Habitualmente se utiliza en topografía topografía para medir el ángulo ángulo de inclinación de un plano o de un cuerpo con respecto al horizonte. Los goniómetros que miden ángulos acimutales se llaman acimutales acimutales y los que miden ángulos cenitales, eclímetros. Ahora se explicará más lo que es un Eclímetro o un Nivel de Mano El Eclímetro: es un goniómetro que se utiliza para medir ángulos cenitales. Podemos distinguir dos tipos de eclímetros como son: Eclímetros de Plano: cuando el limbo del aparato va fijo. Eclímetros de Línea: son aquellos que permiten efectuar la lectura cenital ya corr egida, van provistos de un nivel de gran sensibilidad que calamos en cada visual girando el limbo, para hacer coincidir el cero de la graduación en la posición en coincidencia con el cenit. Actualmente se utilizan eclímetros automáticos que dan la lectura corregida directamente mediante un sistema compensador. Por ejemplo: El Eclímetro Óptico de Mano : está apropiado para mediciones rápidas y cómodas de ángulos de inclinación, permitiendo, la determinación de alturas por ejemplo de árboles o edificios, para la determinación de inclinaciones inclinaciones necesarias para el montaje de el control de antenas directivas y móviles, para la determinación de alturas de paredes e inclinación de perforaciones en c anteras, estudios agrícolas, levantamientos de perfiles longitudinales longitudinales y transversales transvers ales para la reducción de distancias inclinadas, etc.
Este instrumento nos permite, además, obtener una lectura rápida r ápida y segura de las escalas con un error mínimo en la medición y se puede utilizar como nivel automático o a mano para nivelaciones, porque la línea cero oscila automáticamente a la posición horizontal.
BRUJULA CO N C C EPT O .-
Una brujula, es un instrumento que perrmite determinar con respecto a la supr ficie
terrestre, a trevez de una aguja que indica la direccion del norte magnetico; generalmnete consiste en un recepient con tapa tapa transparente en cuyo interior interior una aguja ag uja imantada, montada montada sobre un eje eje o flotando en un medio acuoso para para mayor estabilidad señala este nortr magnitico . brújula o compás magnético es un instrumento que sirve de orientación y que tiene su fundamento en la propiedad de las agujas magnetizadas. magnetizadas. Por medio de una aguja imantada señala el Norte
magnético, que es ligeramente diferente para cada zona del del planeta, y distinto del Norte geográfico. Utiliza como medio de funcionamiento el magnetismo terrestre. La aguja imantada indica la dirección del campo magnético terrestre, terrestr e, apuntando apuntando hacia los polos norte y sur. Únicamente es inútil en las zonas polares norte y sur, debido a la convergencia conver gencia de las líneas de fuerza del campo magnético terrestre.
TRIPODE CO N C C EPT O .-
El trípode es un instrumento que tiene t iene la particularidad de soportar un equipo de
medición como un taquímetro o nivel, su manejo es sencillo ,pues consta de tres patas que pueden ser de madera o de aluminio, las que son regulables para así poder tener un mejor manejo para subir o bajar las patas que se encuentran fijas en el terreno. El plato consta de un tornillo el cual fija el equipo que se va a utilizar para hacer las mediciones.
Trípode de Aluminio : Fuerte y liviano se recomienda para teodolitos y niveles. Preferi do por los profesionales que tienen faenas en climas de alta humedad Trípode de Madera Madera : Trípode de madera pesado, diseñado especialmente para teodolitos y estaciones totales, también está
El tipo de trípode que se utilizó en esta ocasión tiene las siguientes características: y
Patas de madera que i ncluye cinta para llevarlo en el hombro.
y
Diámetro de la cabeza: 158 mm.
y
Altura de 1,05 m. extensible a 1,7 m.
y
Peso: 6,5 Kg.
MIRA TOPOGRAFICA
onsiste CO N C C EPT O .- C onsiste
en una regla r egla vertical graduada utilizada en taquimetría y nivelación para
medida de distancia y cálculo de altura (desniveles), las miras utilizadas en taquimetría suelen llevar la división en cm, las miras usada en nivelación suelen ir divididas divi didas en mm ó 2 mm.
La lectura de niveles se realiza apuntando el hilo Axial del Nivel de Anteojo sobre una µmira¶ o regla graduada en centímetros y resaltada con colores rojo y negro para una perfecta visualización, y que debe permanecer perfectamente vertical al momento de las lecturas. Las miras tienen generalmente 4 ó 5 metros de largo. La utilización del Nivel automático se utiliza para terrenos de no mucha pendiente o desnivel, ya que en caso contrario se utiliza el Teodolito, que puede medir ángulos horizontales y verticales con gran precisión. Las distancias se toman realizando lectura estadimétrica (sobre la mira) o bien modernamente en forma digital con distanciómetro laser incorporado. La operación de medir alturas, distancias y angulos horizontales ó verticales de puntos sobre el terreno se llama µTaquimetría¶ .
Un jalón era originariamente una vara larga de madera, de sección cilíndrica o prismática rematada por un regatón de acero, por donde se clava en el terreno. En la actualidad, se fabrican en chapa de acero o fibra de vidrio, en tramos de 1,50 m. ó 1,00 m. de largo, e nchufables mediante los regatones o roscables entre sí para conformar un jalón de mayor altura y permitir una mejor visibilidad en zonas boscosas o con fuer tes desniveles. Se encuentran pintados (los de acero) o conformados (los de fibra de vidrio) co n fran jas alter nadas generalmente de color rojo y blanco de 25 cm de longitud. Los colores obedece n a una mejor visualización en el terreno y el ancho de las fran jas se usaba para medir en forma aproximada mediante estadimetría. Los jalones se utilizan para marcar puntos fijos en el levantamiento de planos topográficos, para trazar alineaciones, para determinar las bases y para marcar puntos par ticulares sobre el terreno. Normalmente, son un medio auxiliar al teodolito, la brújula, el sextante u otros instrumentos de medición electrónicos como la estación total. También son usados en la arqueología
Nivel Electronico El nivel electrónico es un instrumento de alta precisión, utilizado para conocer puntos de inclinaciones y desniveles respecto a la horizontalidad de un ángulo tomado como referencia. El nivel electrónico se encuentra en las aplicaciones siguientes: y y y
relevamiento de errores de linealidad, planitud y paralelismo montaje y nivelación de máquinas herramientas controles de inclinaciones,desniveles y flexiones en ingeniera civil
DL-103
ESTACIÓN SEMITOTAL: En este aparato se integra el teodolito óptico y el distanciometro, ofreciendo la misma li nea de vista para el teodolito y el distanciometro, se trabaja mas rápido con este equipo, ya que se apunta al centro del prisma, a diferencia de un teodolito con distanciometro, en donde en algunos casos se apunta primero el teodolito y luego el distanciometro, o se apunta debajo del prisma, actualmente resulta mas caro comprar el teodolito y el distanciometro por separado. En la estación semitotal, como en el teodolito ÓPTI CO , las lecturas son analógicas, por lo que el uso de la libreta electrónica, no representa gran ventaja, se recomienda mejor una estación total. Estos equipos siguen siendo muy útiles en control de obra, replanteo y aplicaciones que no requieren uso de calculo de coordenadas, solo ángulos y distancias.
ESTACIÓN TOTAL: es la integración del teodolito electrónico con un distanciometro. Las hay con calculo de coordenadas.- Al contar con la lectura de ángulos y distancias, al integrar algunos circuitos mas, la estación puede calcular coordenadas. Las hay con memoria.- con algunos circuitos mas, podemos almacenar la información de las coordenadas en la memoria del aparto, sin necesidad de apuntarlas en una libreta con lápiz y papel, esto elimina errores de lápiz y agiliza el trabajo, la memoria puede estar integrada a la estacion total o existe un accesorio llamado libreta electronica, que permite integrarle estas funciones a equipos que convencionalmente no tienen memoriao calculo de coordenadas. Las hay motorizadas.- Agregando dos servomotores, podemos hacer que la estación apunte directamente al prisma, sin ningún operador, esto en teoría representa la ventaja que un levantamiento lo puede hacer una sola persona. Las hay sin prisma.- Integran tecnología de medición láser, que permite hacer mediciones sin necesidad de un prisma, es decir pueden medir directamente sobre casi cualquier superficie, su alcance esta limitado hasta 300 metros, pero su alcance con prisma puede llegar a los 5,000 metros, es muy útil para lugares de difícil acceso o para mediciones precisas como alineación de maquinas o control de deformaciones etc. Las principales características que se deben observar para comparar estos equipos hay que tener en cuenta: la precisión, el numero de aumentos en la lente del objetivo, si tiene o no compensador electrónico, alcance de medición de distancia con un prisma y si tiene memoria o no. Precisión: es importante a la hora de comparar diferentes equipos, diferenciar entre resolu ción en pantalla y
precisión, pues resulta que la mayoría de las estaciones, despliegan un segundo de resolución en pantalla, pero la precisión certificada puede ser de 3 a 9 segundos, es lo que hace la diferencia entre un modelo y otro de la misma serie, por ejemplo la Set 510 es de 5 segundos y la Set310 es de 3 segundos.
y
A parato
electro-óptico de medición utilizado en topografía, con funcionamiento electrónico. Básicamente es un
teodolito electrónico que posee un distanciómetro y un microprocesador agregado al equipo.
La estación total es un aparato que ha supuesto un antes y un d espués en el tr abajo cotid iano d e cam po. Gracias a la med ida electr omag nética d e d ist ancia (MED) permite a los ingenieros técnicos en Topografía reducir mucho tiempo de campo e n la toma de datos y aumentar la precisión de sus trabajos. Por ello se agiliza el trabajo diario y cobra mayor eficacia, lo que disminuye muchos costes.
La estación total se utiliza para medir ángulos horizontales, verticales y distancias Además
del teodolito clásico, este aparato posee una pantalla alfanumérica de cristal líquido (LCD), leds de avisos,
iluminación independiente de la luz solar, calculadora, distanciómetro, trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar información en formato electrónico, para usarla posteriormente en ordenadores personales. Las estaciones totales tienen diversos programas sencillos que permiten, entre otras capacidades, el cálculo de coordenadas en campo, replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y cálculo de acimutes y distancias. Se los denomina estaciones totales porque miden ángulos, distancias y niveles, lo que antes requería de varios i nstrumentos diferentes . Estos teodolitos electro-ópticos son económicamente accesibles. Su precisión, facilidad de uso y la posibilidad de almacenar la información para luego descargarla en programas de C AD ha hecho que desplacen a los teodolitos, que ya están fuera de uso
La Estación Total es un instrumento topográfico de última generación, que integra en un solo equipo medición electrónica de distancias y ángulos, comunicaciones internas que permiten la transferencia de datos a un procesador interno o externo y que es capaz de realizar múltiples tareas de medición, guardado de datos y cálculos en tiempo real.
TEODOLITO ELECTRÓNICO: es la versión del teodolito óptico, con la incorporación de electrónica para hacer las lectur as del circulo vertical y horizontal, desplegando los ángulos en una pantalla eliminando errores de apreciación, es mas simple en su uso, y por requerir menos piezas es mas simple su fabricación y en algunos casos su calibración. Las principales características que se deben observar para comparar estos equipos hay que tener en cuenta: la precisión , el numero de aumentos en la lente del objetivo y si tiene o no compensador electrónico. El teodolito es un instrumento de medición mecánico-óptico universal que sirve para medir ángulos verticales y, sobre todo, horizontales, ámbito en el cual tiene una precisión elevada. C on otras herramientas auxiliares puede medir distancias y desniveles. Es portátil y manual; está hecho con fines topográficos e ingenieriles , sobre todo en las triangulaciones. C on ayuda de una mira y mediante la taquimetría , puede medir distancias. Un equipo más moderno y sofisticado es el teodolito electrónico,y otro instrumento mas sofisticado es otro tipo de teodolito más conocido como estación total . Básicamente, el teodolito actual es un telescopio montado sobre un trípode y con dos círculos graduados, uno vertical y otro horizontal, con los que se miden los ángulos con ayuda de lentes .
La
Estación Total es un instrumento topográfico de última generación, que int egra en un solo equipo medición electrónica de distancias y ángulos, comunicac iones internas que permiten la transferencia de datos a un procesador interno o externo y que es capaz de realizar múltiples tareas de medición, guardado de datos y cálculos en tiempo real. Además dispone de los elementos ópticos y mecánicos, imprescindibles en todos los taquímetros. Una estación total posee básicamente 3 componentes: Mecánico: el limbo, los ejes y tornillos, el nivel, la base nivelante. Óptico: el anteojo y la plomada óptica Electrónico: el distanciómetro, los lectores de limbos, el software y la memoria Los
componentes óptico y mecánico no difieren de los que llevan los teodolitos y taquímetros clásicos de uso en topografía. La gran ventaja de la Estación Total es la componente electrónica en cuanto a memoria interna para almacenar datos de campo, que la hace más versátil y rápida que los instrumentos clásicos. EL COMPONENTE MECÁNICO. El esqueleto de la Estación Total En primer lugar vamos a hacer una di visión de su estructura en tres bloques fundamentales: 1. Bloque A: Está constituido por la alidada que es la componente móvil de la estación y puede girar en torno a un eje vertical (principal). 2.
Bloque B: Aquí está alojado el limbo horizontal. Puede moverse solidariamente a la alidada o quedar fijo con respecto a ella. 3. Bloque C: Es la base nivelante. Sirve para nivelar la estación y unirla a un trípode. Va a quedar siempre fija respecto de los movimientos de l a alidada.
Los Ejes de la Estación total: Mecánicamente
tenemos 3 ejes de movimiento, que generan tres planos al producirse la rotación entorno a ellos:
1.Eje Principal: Es el eje de giro de la Alidada que es l a parte móvil de la estación
2.Eje
secundario o de Muñones: Su función es servir de eje de giro del anteojo. Le permite cabecear describiendo planos verticales. El eje secundario es perpendicular al principal.
3.Eje de colimación: Se encuentra en el anteojo. Pasa por su centro y lo atraviesa longitudinalmente. Es perpendicular a su vez al eje secundario.
Los tornillos El conjunto de giros y movimientos se controlan, en general, con una serie de tornillos que mostramos y describimos a continuación
Tipos- Tornillos de presión y de coincidencia : Utilidad- Los tornillos de presión se utilizan para unir rígidamente o liberar los elementos móviles de una estación. Los tornillos de coincidencia (también llamados de movimiento lento) nos permiten imprimirle movimientos suaves y lentos, provocando pequeños desplazamientos de un elemento con respecto al otro, hasta hacerle ocupar la posición deseada. Actualmente en el mercado podemos encontrar equipos que presentan un innovador mecanismo sin fin en los tornillos de movimiento. Con este sistema no se requieren bloqueos, puesto que los ejes ofrecen cierta rigidez en el giro mediante un sistema de fricción y por lo tanto se puede prescindir de los tornillos de presión. Otra opción la representan las ³estaciones servo mot orizadas´, que utilizan la última tecnología de servo motores para el giro vertical y horizontal, prescindiendo por lo tanto de los clásicos tornillos de presión y coincidencia. EL COMPONENTE ÓPTICO El Anteojo
El anteojo de la Estación Total está basado en el principio del anteojo astronómico. Su función es la de poder hacer punterías a objetos o referencias para definir direcciones con precisión. Estos son sus principales componentes: A. Objetivo Lo
forman dos o más lentes, con la finalidad de formar una im agen real e invertida del objeto.
B. Ocular Son dos lentes que tienen como función principal la amplificación de las imágenes. También llevan acoplados unos prismas que invierten de nuevo la imagen para ser vista en posición normal. Otra función es la de enfocar el retículo. C. Retículo Es una especie de diafragma situado en el tubo ocular donde está grabada la cruz filar. Esta cruz es la que permite hacer punterías con precisión.
La
imagen superior nos muestra la visión que se tiene a través del anteojo cuando hace una correcta puntería con la cruz filar hacia un prisma. D. Montura Lo
forman tres tubos, donde van montados el ocular y el objetivo, y que además llevan un engranaje que permite alargar o acortar el anteojo para enfocar correctamente.
La plomada Es un dispositivo que va incorporado en la base nivelante de la estación, nos permite situar o estacionar el aparato exactamente sobre el punto que queramos. La
plomada está materializada por un rayo óptico que tiene la dirección de la línea de la plomada, o vertical, de manera que a través de un peque ño anteojo podemos ver el punto de estación y centrar el instrumento. Esta línea también puede materializarse mediante un rayo láser (plomada laser),que tiene la ventaja de permitir el el centrado a simple vista, sin lentes o prismas de por medio, aunque también sin aumentos.
EL COMPONENTE ELECTRÓNICO a. Lectura electrónica de limbos c. La gran diferencia de las Estaciones Totales respect o al resto de teodolitos y taquímetros es l a integración de un complemento electrónico sólido y potent e que permite tareas tales como, almacenamiento interno de medidas de campo y cálculos en tiempo real además de las ya habituales medida electrónica de distancias y lectura electroóptica de limbos que veremos más adelante. Para poder realizar todo ello las estaciones incorporan un microprocesador. Pero también es necesario un int erfaz que permita al usuario manejar, controlar y gestionar adecuadamente todas las funciones de la estación. Esta interactividad necesaria para extraer datos de la Estación o imponerlos se consigue gracias a una pantalla de cristal líquido en la que se pueden visualizar valores, comandos o caract erísticas de configuración y un teclado que permite ³hablar´ con el microprocesador. Existe gran variedad de sistemas según l a gama del equipo. Hay Estaciones con un teclado m ínimo que permite realizar operaciones básicas: y
Encendido / apagado.
y
Selección de distancias.
y
Elección de funciones especiales.
y
Introducciónde
y
Confirmación.
y
Iluminación
ordenes.
de la pantalla.
Las
operaciones de trabajo, la imposición de datos (coordenadas iniciales, ángulo horizontal, Temperatura, etc) y la selección de operaciones se realiza por software, a través de la pantalla, ³navegando´ con el cursor. Otros equipos disponen de todo esto más un completo teclado alfanumérico para escribir, activar funciones, dar órdenes, medir, grabar, transmitir, activar plomada láser, etc.
Hay teodolitos electrónicos que carecen de dispositivo de almacenamiento y cálculo de datos, peroque tienen la posibilidad de conectar un colector externo de datos, convirtiendo así el teodolito en una estación En este caso el teodolito tiene un procesador interno que controla todas sus f unciones y que activa los sistemas de medición electrónica de ángulos y distancias. Pero este procesador no ti ene capacidad de guardado de datos. Por ello es necesario incorporar un colector externo. Los colectores externos, además de almacenar datos, suelen estar dotados de potente software de cálculo y gestión de datos, siendo capaces además de controlar los sistemas de medición de la estación. También puede conectarse a estaciones Totales que no tengan muy desarrolladas sus funciones de cálculo para completarlas. De hecho, es desde este elem ento y no desde la estación desde donde se realiza todo el proceso de medición. Puertos de comunicación de una estación total La
conexión a la libreta electrónica externa con la estación se realiza a t ravés de un puerto serie.
Operaciones con Estación Total En toda obra civil, en una vivienda, un edificio, etc. se realizan tareas topográficas. Hoy en día se realizan casi exclusivamente con el instrumento electro -óptico llamado Estación Total . A continuación se desarrollan paso a paso las operaci ones que se realizan basadas en una Estación Total Leica: ESTABLECIMIENTO DE AZIMUT LEVANTAMIENTO REPLANTEO DISTANCIA ENTRE PUNTOS Otras mediciones que se realizan son también: Cálculo de Area Estación Libre Líneas de Referencia Altura Remota
ESTABLECIMIENTO DE AZIMUT 1) El programa de establecimiento de Azimut es una aplicación que se encuentra en casi todos los programas internos de la Estación Total y sirven para definir el trabajo y organizar los datos para la ejecución de los levantamientos. 2)
Primeramente se define un sistemas de coordenadas tridimensional, éstas pueden ser asumidas o bien pueden ser georreferenciadas, definiendo de esta manera una dirección para los ejes, la más adecuada es: Norte Geográfico = eje de las Y La Dirección este = al eje de las X La Altura de cota = al eje Z
3) Determinado el sistema de coordenadas , en la Estación Total se tiene que en los siguientes pasos secuenciales: -Fijar Trabajo -Fijar estación -Fijar Orientación -Empezar
4)
Fijar Trabajo: en primer lugar se tiene que definir el trabajo especificando el nombre, operador, lugar y fecha de inicio del mismo. Todos los datos del campo que se registrarán posteriormente (mediciones, códigos, puntos fijos, estaciones...etc ) se guardarán en el trabajo definido.
5)
Fijar estación: todos los cálculos de coordenadas se refieren siempre a la estación ocupada por el equipo. Para ello el equipo cuenta con la posibilidad de introducir por teclado o leer de la memoria interna, el nombre de la Estación ocupada, las coordenadas y la altura del instrumento.
6)
Fijar Orientación: como tercer paso, se tiene que introducir las coordenadas fijas del punto de referencia de las mismas que se puede n obtener de la memoria interna o introducirlas a mano.
Una vez introducida las coordenadas del punto de referencia, la Estación Total calcula en forma automática por diferencia de coordenadas , el AZIMUT de PARTIDA. 7) Empezar: impuesto el equipo con el Azimut de Partida, se empieza a realizar el registro de información mediante la tecla DIST - REC o la tecla ALL.
8)
Todas las coordenadas registradas de los puntos de levantamiento, son calculadas en base a las coordenadas del Punto de Estación. Realizándose la conversión interna en el instrumento de las Coordenadas Polares (Angulo y Distancia ) que proporciona la Estación Total, a las rectangulares (XYZ) del plano de referencia.
LEVANTAMIENTO 1) El programa Levantamiento es el programa más ut ilizado de una estación total, permitiendo realizar el registro de una gran cantidad de puntos. En primer lugar se tiene que realizar el establecimiento del Azimut de Partida.
2)
Posteriormente se realiza la medición y registro de los puntos de interés , desde la primera estación.
3) Terminada esta operación, se procede a realizar un CAMBIO DE ESTACION, para lo cual se visa y se registra los datos de la nueva Estación (Est. 2).
4)
Concluido el registro del punto (Est. 2) el topógrafo traslada el eq uipo a la nueva estación y procede a establecer el nuevo Azimut, tomando como estación de partida la
estación (Est. 2) y como estación de referencia la anterior estación (Est. 1). 5) De la misma manera que es la estación anterior, el topógrafo realiza el l evantamiento de los puntos de interés desde la Est. 2.
6)
El topógrafo puede realizar los cambios de Estación que considere necesarios, hasta concluir con el levantamiento.
REPLANTEO 1)El programa Replanteo permite replantear en el terreno puntos de coordenadas conocidas, éstos valores pueden ser recuperados de la memoria interna o pueden ser introducidos manualmente. En primer lugar se tiene que realizar el establecimiento del Azimut de Partida.
2)
Luego se busca de la memoria interna o se intro duce por teclado las coordenadas tridimensionales del punto a replantear (P1)
3) En el instrumento aparece una diferencia de Azimut (dHz) , entonces el topógrafo tiene que mover el círculo Hz hasta volver el valor de dHz á 00º00'00". Realizando esta operación, el topógrafo habría ajustado la visual hacia el punto a replantear y guía al mirero (ayudante con la mira ) a esa visual.
4)
Una vez que el mirero se encuentra en la visual directa al punto a replantear, se realiza la medición de la distancia, dando como resultado la diferencia (+ - ) en metros que se necesita para llegar al punto. Se indica al mirero que se sitúe en dicho punto y nuevamente se procede a realizar la medición de la distancia.
5)
Se procede a realizar esta operación hasta que lo s valores de la dHorizontal, dDist Hz y d altura estén en 0 (cero) o cercanos a este valor.
6)
De la misma manera se procede con los demás puntos. Buscando de la memoria interna o introduciendo por teclado, los valores del próximo punto a replantear ( P 2 )
7) Moviendo el círculo Hz del instrumento hasta que la diferencia de Azimut (dHz ) esté en 00º00'00" obteniendo de esa manera, la visual hacia el punto a replantear y guiar al mirero a esa visual.
8)
Realizar la medición de la distancia, dando c omo resultado la diferencia ( + - ) en metros, hasta llegar al punto guiando al mirero para que se sitúe en dicho punto y nuevamente realizando la medición de la distancia.
Hasta que los valores de la dHorizontal, d Dist Hz y d Altura estén en 0 (ce ro) o cercanos a este valor.
DISTANCIA ENTRE PUNTOS El programa Distancia de enlace sirve para calcular la distancia y el azimut entre dos puntos. Los puntos se pueden medir directamente, importar de un archivo de coordenadas o introducirlos a mano. En primer lugar se tiene que realizar el establecimiento del Azimut de Partida.
Una vez determinado el Azimut, se tiene que realizar la medición al primer punto ( P1 )Posteriormente se realiza la medición al segundo punto ( P 2 )
Una vez finalizada esta secuencia, la Estación Total calcula automáticamente el Azimut, la distancia horizontal, distancia inclinada y la diferencia de altura, del Primer Punto ( P1 ) al Segundo Punto ( P 2)
y y
IMPORTANCIA DE LA TOPOGRAFIA La
topografía es una de las artes más antiguas e importante que practica el hombre, porque desde los tiempos más antiguos ha sido necesario marcar límites y terrenos. En la era moderna l a topografía se utiliza extensamente, los resultados de los levantamientos topográficos de nuestros días se emplean por ejemplo, para:
y
Elaborar planos de superficies terrestres, arriba y abajo del mar.
y
Trazar cartas de navegación para uso en el aire, tierra y mar.
y
Establecer límites en terrenos de propiedad privada y pública.
La
topografía es de suma importancia para todos aquellos que desean realizar estudios de ingeniería en cualesquiera de sus ramas, así como para los estudiantes de arquitect ura, no solo por los conocimientos y habilidades que puedan adquiri r, si no por la influencia didáctica de su estudio. La
topografía tiene aplicaciones dentro de ingeniería agrícola, tanto en levantamientos como trazos, deslindes, divisiones de tierra (agrodesia) determinación de á rea, etc. En la ingeniería eléctrica: en los levantamientos previos y los trazos de líneas de trasmisión, construcción de plantas hidroeléctricas, en instalación de equipos para plantas nucleolectricas, etc. En ingeniería mec ánica e industrial: para la instalación precisa de m aquinas y equipos industriales, configuración de piezas metálicas de gran preci sión, etc. En la ingeniería civil: en ella es necesario realizar trabajos topográficos antes, durante y después de la construcción de obras tales como carreteras, ferrocarriles edificios, puentes, canales, presas, etc. PLNIMETRIA Es una de las divisiones de la topografía. Consiste en proyectar sobre un plano horizontal los elementos de la cadena o poligonal sin considerar su diferencia de elevación. ALTIMETRIA Es la parte de la topografía que estudia las diferencias de elevación de los puntos sobre la superfi cie terrestre, dando su posición relativa o absoluta, proyectado sobre un plano vertical y referida a un plano de comparación cualquiera o a una superficie de comparación como el nivel medio del mar. PLANIALTIMETRIA Estudia los métodos y procedimientos de medición y representación grafica de los el ementos que componen las cadenas planimetrica y altimétrica simultáneamente. LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO Las
mediciones y recopilaciones de datos suficiente al terreno que se desea representar, a ese procedimiento se le conoce como levantamiento topográfico. FUENTES DE ERROR y
Errores de medidas de ángulos y distancias.
y
Selección deficientes de estaciones, que resultan en malas condiciones de visado debidas a:
y
Sol y sombra alternadas
y
Visibilidad de la parte superior del estadal solamente
y
Visado hacia donde esta el sol o
No hacer el doble visado, o no duplicar los ángulos de deflexión. TIPOS DE ERRORES
Los
errores que contienen las medidas son de dos ti pos:
o
o
Sistemáticos: Se conforman en las leyes matemáticas y f ísicas. Su magnitud puede ser constante o variable, dependiendo de las condiciones. Los errores sistemáticos, pueden calcularse y eliminarse sus defectos, aplicando correcciones. Por ejemplo; una cinta de 30m que tiene una longitud mayor en 0,005m, i ntroducirá un error positivo de 0,005m (5mm) cada vez que se utiliza. El cambio de longitud de una cinta de acero resulta de una diferencia dada de temperaturas. Accidentales: son los que quedan despué s de haber eliminado las equivocaciones y los errores sistemáticos. Son ocasionados por factores que queda n fuera de control del observador, obedecen las leyes de la probabilidad. Estos errores están presentes en todas las mediciones topográficas. ESCALA
Es el concepto fundamental en las representaciones gráficas, bien sean cartas, mapas, planos, croquis u otras gráficas. Se define como "la relación existente entre la medida gráfica del dibujo y la real del terreno". Y se puede expresar mediante la siguiente división: Escala = medida del plano / medida del terreno E=P/To E=P:T Es indispensable que ambas medidas se expresen en la misma clase de unidades, es decir, ambas en metros (m), centímetros (cm), o bien en milímetros (mm), o cualquier otra clase de unidades que deseemos, como podrían ser otras uni dades arbitrarias, tales como la longitud de un palo, palmos, pies, etc. Veamos dos ejemplos relativos al manejo de escalas: y
Ejemplo: Tenemos un plano a escala E = 1:10.000. TEODOLITO Es un aparato que posee múltiples usos en topografía, se usa princi palmente para medir ángulos horizontales y verticales, distancias por taquimetría y para trazar alineamientos rectos. TIPOS DE TEODOLITO o
o
Repetidor: Están equipados con un mecanismo doble de eje acimutal (similar a los de transito norte americano, pero generalmente de f orma cilíndrica) o con un tornillo fijador de repetición. Como en el teodolito común, este diseño permite repetir los ángulos cualquier número de veces y acumularlos directamente en círculo del instrumento. De Precisión Direccionales: Es un tipo de instrumento no repeti dor que no tiene doble movimiento horizontal. Se leen con el direcciones más que ángulos. Después que se ha dirigido una visual a un punto, se leen en el círculo la dirección de la línea al punto. Una observación hecha al punto siguiente dará una nueva dirección, de manera que puede calcularse el ángulo comprendido entre las líneas restando la primera dirección de la segunda. PARTES DE UN TEODOLITO
o
Base: Macizo metálico con un hueco en forma cilíndrica o cónica, el cual sirve de asiento para el limbo alidada.
o
o
o
o
o
o
o
o
o
o
Alidada: Tiene una plataforma donde se ubican los tornillos calantes determinados para vertical izar los ejes verticales (V-V). La parte inferior esta vinculada con el trípode. Aquí se ubican anteojo, espejo, iluminación, plomada óptica, tornillos macrometricos y micrométricos. Limbo:
Se determina como el círculo horizontal del teodolito, es el círculo donde se miden los ángulos horizontales de 0 a 360 grados. Nivel Tubular: También llamados niveles de plataforma, van montados en ángulos rectos, sobre la plataforma superior y sirven para nivelar los t eodolitos, de modo que el eje vertical tome realmente esta posición al hacer las observaciones. Collar Para Enfocar El Telescopio: Permite enfocar el objeto, para tomar con más precisión los ángulos con que se van a trabajar. Tornillos Calantes: El pie del aparato puede llevar tres o cuatro tornillos niveladores o tornillos calantes que tienen sus puntas apoyadas sobre la pl aca de la base del instrumento, cuando giran estos tornillos el teodolito de inclina, la funci ón de los tornillos calantes es de nivelar el teodolito con la ayuda del nivel tubular. Anteojo: Va fijado a un eje horizontal que su aleja en cojinete dispuesto sobre soportes. El anteojo puede girar alrededor de este eje telescopico horizontal y puede girar verticalmente apretando el tornillo de fijación que corresponde. Espejo De Iluminación: permite la entrada de luz, para leer la imagen del limbo y el eclímetro. Tornillo Macrometrico: Permite tener mayor moviendo al teodolito y fijar el instrumento para tomar ángulos, limbo, alidada, anteojo. Tonillos Micrométricos: Permite hacer pequeños movimientos para girar el punto en el cual se va a trabajar, cruz del retículo y moviendo horizontal y vertical. Nivel Esférico: Permite nivelar el teodolito con los trípodes, después de nivelar el instrumento con este nivel se va a utilizar el nivel tubular. SISTEMA AXIAL Y SUS EJES
Son conjuntos de ejes imaginari os los cuales tienen que cumplir ciertas condiciones entre si, para poder realizar una buena medición, este sistema esta compuesto por tres ejes: o
Eje Vertical: Se materializa en el teodolito cuando el nivel azimutal (circuito vertical) se encuentra colocado y coinciden con la vertical del punto estacionario V-V.
o
Eje Horizontal: Se materializa en el centro del eclímetro o circulo vertical H-H.
o
Eje de Colimación: Es el que pasa por el centro del eclímetro C-C. Condición.
El V-V sea vertical. V-V perpendicular H-H. Error inclinación. H-H perpendicular C-C. Error colimación. CINTA METRICA Las
cintas métricas se hacen de distintos materiales, con la longitud y pesos muy variables. Se emplea para hacer medidas en el campo, de distancias horizontales. En la topografía la m as común es la de acero y mide de 50 a 100 mts.
TIJERAS Sirven para sostener la cinta métrica. PLOMADA Es una pieza metálica terminada en punta y sostenida de una cuerda muy fina y sirve para la proyección vertical de un punto situándol o a cierta altura sobre el suelo. MIRA Es una regla de madera graduada que en unión del nivel sirve para hacer nivelaciones y taquimetría. L A mira esta graduada generalmente en dobles centímetros, puede ser de una sola pieza (enteriza) de dos piezas articuladas o de dos o más enchufadas unas en otras. La longitud más corriente de las miras es de tres o cuatro. BRUJULA Una brújula consta esencialmente de una aguja de acero magnetizado, montada sobre un pibote situado en el centro de un limbo o circulo graduado. L A aguja apunta hacia el norte magnético, los polos magnéticos norte y sur están situados aproximadamente a 1600km y 2496km respectivamente, de los polos geográficos verdaderos. BIBLIOGRAFIA Topografía Moderna Russel C. Brinker- Paul Wolf Topografía por Kissan Topografía por Pssini Topografía Dante Alcántara García Topografía Subterránea R. Taton y
Objetivos.
El objetivo más importante de esta práctica está en la realización de un levantamiento taquim étrico del sector ³Parque Ecuador´ para así poder representar a escala en un plano, las curvas de nivel, construcciones, caminos y otros detalles del lugar. Otro objetivo relevante es la puesta en práctica de los conocimientos adquiridos durante el curso, tanto en lo teórico como en lo práctico, como así mismo el uso adecuado del i nstrumental propio de la Topografía. También se puede destacar como objetivo importante alcanzar un buen manejo de esta ciencia, hecho que probablemente será de utilidad en algún trabajo posterior y de seguro trascendental en la interpretación de planos en varias áreas de la ingeniería. Es importante rescatar, la oportunidad que se brinda en esta práctica de tener una vaga idea acerca de lo que es la vida en terreno del topógraf o, la que tiene gran similitud a la del ingeniero. Este hecho puede llegar a tener gran importancia, ya que comúnmente en l a vida universitaria los alumnos no tienen la opci ón de conocer y acercarse mayormente a lo que será su desempeño laboral en el futuro. y
Descripción del terreno.
El terreno donde realizamos la práctica se encuentro limitado por lo siguiente:
y
y
Al norte con la calle Víctor Lamas, Al sur con cerro caracol y cascada, además de las edificaciones que ahí se encuentran como C.E. M.A. Chile, Compañía de Bomberos.
y
Al este con las canchas de tenis y la proyección de la calle Rengo,
y
Al oeste con la calle Del Hospicio.
Su relieve es variado ya que va teni endo diferencias de alturas desde la calle Víctor Lamas hacia la Cascada y cerro. Estas superficies las clasificamos de la siguiente manera: y
Calle Víctor Lamas a Veteranos del 69:
Esta zona se encuentra cubierta por paños de pastos que contribuye al hermoseamiento del Parque, es de relieve no muy pronunciado, más bien parejo.. En este lugar no se encuentra ninguna edificación, sólo monolitos, árboles de variados portes y diámet ros, está iluminado por faroles ,hay bancas y cami nos diseñados de manera que se pueda transitar sin problemas. y
Calle Veteranos del 69:
Se encuentra paralela a Víctor Lamas, está cubierta por adoquines con f ormas hexagonales. No es muy transitable ya que sólo pasan vehículos livianos, además es una zona de estacionamiento. y
Desde Veteranos del 69 a cerro Caracol y Cascada:
Aquí presenta un relieve más variado que las zonas anteriores ya que al ir subiendo hacia el cerro nos encontramos con diferentes cotas. La
parte que constituye la Cascada es bastante variada ya que consta por una terraza de superficie bastante pareja, si seguimos avanzando cambia brusca mente pues es la zona donde más diferencias de alturas tenemos. En sus extremos tenemos escaleras que nos permiten subir hasta donde se produce la caída de agua que pasa por el centro de éstas. Cabe decir que también la zona de la terraza y cascada se encuentra iluminada por un poste de luz lo cual permite visualizarla en la noche. Para mayor entendimiento de lo dicho anteriormente y clasificación de estos lugares se podrá ent ender aun más complementándolo con un croquis que adjuntaremos. y
Croquis.
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El taquímetro es un instrumento topográfico que sirve tanto para medir distancias, como ángulos horizontales y
verticales con gran precisión. En esencia, un taquímetro consta de una plataforma que se apoya en tres tornillos de nivelación, un círculo graduado acimutal (en proyección horizontal), un bastidor (aliada) que gira sobre un eje vertical y que está provisto de un índice que se desplaza sobre el círculo acimutal y sirve para medir los ángulos de rotación de la propia aliada, y dos montantes fijos en el bastidor, sobre los c uales se apoyan los tornillos de sustentación de un anteojo que, a su vez, gira alrededor de un eje horizontal. Al anteojo está unido un círculo graduado cenital (en proyección vertic al) sobre el cual, mediante un índice fijo a la aliada, se efectúan las lecturas de los ángulos de rot ación descritos por el anteojo. Unos tornillos de presión sirven, en c aso necesario, para fijar entre sí las diversas partes del i nstrumento. Se pueden efectuar pequeños despla zamientos de la aliada y del anteojo mediante tornillos micrométricos. Las lecturas sobre dos círculos graduados de los ángulos de desplazamiento acimutal y cenital se reali zan por medio de nonios o de microscopios, o bien, en los teodolitos más precisos, por sistemas de tornillos micrométricos. El teodolito posee, además, un sistema de niveles que cumple el rol de verificar que el la plataforma se encuentre completamente horizontal y una plomada óptica que sirve para la puesta precisa en estación del instrumento. El retículo del teodolito consta de cuatro hilos, vertical, superior, medio e inferior, el primero sirve para ubicar horizontalmente, de forma precisa, el punto donde se desea hacer la medición, mientras que los otros tres son de utilidad para calcular la distancia horizontal y el desnivel desde la estación al punto.
El nivel , a su vez, es un instrumento que sirve para medir diferencias de altura entre dos puntos, para
determinar estas diferencias, este instrumento se basa en la determinación de planos horizontales a través de una burbuja que sirve para fijar correctamente este plano y un anteojo que tiene la función de incrementar la visual del observador. Además de esto, el nivel topográfico sirve para medir distancias horizontales, basándose en el mismo principio del taquímetro. Existen también algunos niveles que c onstan de un disco acimutal para medir ángulos horizontales, sin embargo, este hecho no es de interés en la práctica ya que dicho instrumento no será utilizado para medir ángulos.
El trípode es un instrumento que tiene la particularidad de soportar un equi po de medición como un taquímetro
o nivel, su manejo es sencillo ,pues consta de tres patas que pueden ser de maderao de aluminio, las que son regulables para así poder tener un mejor manejo para subir o bajar las patas que se encuentran fijas en el terreno. El plato consta de un tornillo el cual fija el equipo que se va a utilizar para hacer las mediciones. El tipo de trípode que se utilizó en esta ocasión tiene l as siguientes características:
y
Patas de madera que incluye cinta para llevarlo en el hombro.
y
Diámetro de la cabeza: 158 mm.
y
Altura de 1,05 m. extensible a 1,7 m.
y
Peso: 6,5 Kg.
mira se puede describir como una regla de cuatro metros de largo, graduada en centímetros y que se pliega en la mitad para mayor comodi dad en el transporte. Además de esto, la mira consta de una burbuja que se usa para asegurar la verticalidad de ésta en los puntos del terreno donde se desea efectuar mediciones, lo que es trascendental para la exactitud en las medidas. También consta de dos manillas, generalmente metálicas, que son de gran utilidad para sostenerla. La
La
y
huincha que se utilizará será de fibra, de cincuenta metros de largo y graduada en milímetros.
Distribución del trabajo.
Alumno A Alumno B Alumno C Alumno D Alumno E Alumno F Taquímetro Croqius Anot. Mira Alarife Alarife. Alarife. INSTRUMENTAL UTILIZADO Taquímetro, Nivel, Trípode, Huincha calibrada en cm, Mira
de 4 metros,
Jefe de grupo: Cristián Mendoza. Ayudantes: Juan Tápia. Ricardo Lagos. OBSERVACIONES
Alumno A: Cristian Venegas. Alumno B: Pablo«««« Alumno C: Carla Vega. Alumno D: Cristin Mendoza. Alumno E: Luis Valenzuela. Alumno F: Luis Jeréz. - Alarife: Alumno encargado de transportar y posicionar vertic almente la mira en los puntos sobre los cuales se realizarán las mediciones. - Taquímetro: Alumno encargado de transportar e instalar el nivel sobre las estaciones, para así realizar las medidas de ángulos e hilos. - Croquis: Alumno encargado de confeccionar el croquis de t erreno. -Anotador mira: Alumno encargado de anotar las mediciones realizadas con el instrumento. -Lector: Alumno encargado de realizar las lectura de los valores atravez del instrumento. y
Procedimientos Generales.
La
taquimetría será la base del levantamiento. Este sistema será utilizado para determinar prácticamente la totalidad de los puntos de interés del sector, salvo los que se prefieran determinar mediant e el levantamiento a huincha por ser de mayor rapidez y comodidad. La
nivelación longitudinal se efectuarán a través de la poligonal para obtener las c otas de las distintas estaciones. La nivelación se realiza única y exclusivamente para reducir los considerables errores altimétricos que, como ya se ha comprobado a lo largo del curso, se obtienen mediante la taquimetría. El correcto uso de los instrumentos en l a taquimetría, además de las adecuadas correcci ones y cálculos posteriores, serán trascendentales para que el resultado final sea satisfactorio y preciso. y
CAPITULO II: Fundamentos Teóricos.
Antes de presentar el desarrollo de l a práctica, es necesario presentar algunos conceptos básicos de la Topografía, los cuales se definirán en esta sección. y
Levantamiento topográfico:
Es el conjunto de operaciones que se necesita realizar para poder confeccionar una correcta representación gráfica planimétrica, o plano, de una extensión cualquiera de terreno, sin dejar de considerar las dif erencias de cotas o desniveles que presente dicha extensión. Este plano es esencial para emplazar correctamente cualquier obra que se desee llevar a cabo, así como lo es para elaborar cualquier proyecto. Es primordial contar con una buena representación gráfica, que contemple tanto los aspectos altimétricos como planimétricos, para ubicar de buena forma un proyecto. Para realizar un levantamiento topográfico se cuenta con varios instrumentos, como el nivel y la estación total. En esta práctica se hará uso del taquímetro o teodolito, empleando el sistema de la taquimetría, para realizar el levantamiento topográfico de un sector ubicado en el Parque Ecuador y
Angulos y direcciones: y
Meridiano: línea imaginaria o verdadera que se el ige para referenciar las mediciones que se harán en terreno y los cálculos posteriores. Éste puede ser supuesto, si se elige arbitrariamente; verdadero, si coincide con la orientación Norte-Sur geográfica de la Tierra, o magnético si es paralelo a una aguja magnética libremente suspendida.
y
y
Azimut: ángulo entre el meridiano y una línea, medido siempre en el sentido horario, ya sea desde el punto Sur o Norte del meridiano, estos pueden tener valores de entre 0 y 400 gradianes. Los azimutes se clasifican en verdaderos, supuestos y magnéticos, según sea el meridiano elegido como referencia. Los azimutes que se obtienen por medio de operaciones posteriores reciben el nombre de azimutes calculados. La taquimetría: Es un sistema de levantamiento que consta en determinar la posición de los puntos del terreno por radiación, refiriéndolo a un punt o especial (estación) a través de la medición de sus coordenadas y su desnivel con respecto a la estación. Este punto especial es el que queda determinado por la intersección del eje vertical y el horizontal de un taquímetro centrado sobre un punto fijado en terreno.
y
La poligonación: Se utiliza para ligar las distintas estaciones necesarias para representar el terreno. Para establecer una poligonal cerrada basta calcular el azimut de un lado del polígono y los ángulos interiores formados por los ángulos de este. N E2 1 E3 2 E1 3 E4
y
Poligonal: Línea
quebrada y cerrada que liga las distintas estaciones desde donde se harán y a las cuales estarán referidas las mediciones para los puntos del levantamiento. y
Altura Instrumental: Distancia vertical que separa el eje óptico del taquímetro de la estación sobre la cual está ubicado.
y
Estación: punto del terreno sobre el cual se ubica el instrumento para realizar las mediciones y a la cual éstas están referidas.
y
Desnivel: Diferencia de cota o altura que separa a dos puntos.
y
Radiación: Una vez que las estaciones están fijas se utiliza el método de radiación para establecer las posiciones de los diversos puntos representativos del terreno. Este consiste en fijar la posición relativa de los diversos puntos con respecto a la estación desde la cual se realizaron las mediciones.
Para lograr esto se procede de la siguiente forma: i ) Se instala el taquímetro en la estación. ii) Se fija en el taquímetro el cero del ángulo horizontal y se hace coincidi r con alguna de las otras estaciones, quedando como ej e de referencia la línea formada por ambas estaciones. iii) Se procede a realizar las diversas lecturas ( ángul o vertical, ángulo horizontal, hilo medio, hilo superior, hilo inferior )a los diversos puntos. iv) Se calcula DX y DY con respecto a la estación. Se calcula las coordenadas norte este de los puntos como sigue: N = N estación + DY E = E estación + DX Una vez obtenidas las coordenadas de los puntos se procede a dibujarlos para obtener la representación planimétrica del terreno. Todo lo referente al cálculo de l as cotas de los puntos se realiza de l a siguiente forma. Se designa una cota arbitraria al PR elegido. Se realizan a este las lecturas de hilos y ángulos desde E1. La cota de ésta se calcula como sigue. CE1 = CPR - HI + hm - DV CE1: cota de E1 CPR : cota del PR HI : altura instrumental en E1 hm : hilo medio DV = KG sen z cos z Luego Las
se realizan las lecturas desde E1 a E2, E2 a E3 , E3 a E4 y E4 a E1.
cotas de las estaciones se calculan como sigue.
CEn = CE(n-1) - HI - hm + DV Habiendo ya calculado las cotas se debe realizar una corrección de estas, debido a que en E1 se partió con una cota y se terminó con otra. Luego
Ec = CE1 inicial - CE1 final La
cota corregida de cada una de las estaciones se calcula de la siguiente forma.
CEn' = CEn + ( Ec / D total ) * di D total : distancia total recorrida
di : distancia acumulada Con las cotas corregidas ya calcul adas se procede a determinar las cotas de los diversos puntos. Para un punto radiado desde la estación n se calcula la cota de la siguiente forma. Cpto = CEn + HI - hm + DV y
Curva de nivel: línea imaginaria que une en forma continua todos los puntos del terreno que poseen una misma cota, también se puede definir como la intersección de un plano horizontal imaginario, de cot a definida, con el terreno. Las curvas de nivel poseen una seri e de características, que son esenciales para su interpretación. A continuación se enunciarán l as más importantes: o
o
o
o
Son líneas continuas. Son siempre cerradas, aunque si el sector que comprende el levantamiento es pequeño, el plano no alcanzará a tomar una curva de nivel completa. La
distancia horizontal que separa a dos curvas de nivel consecutivas es inversamente proporcional a la pendiente. En las pendientes uniformes, las curvas de nivel se separan uniformemente. Si son m uy cercanas en las elevaciones más altas y más espaciadas en los niveles más bajos, indica que la pendiente es cóncava. Cuando hay mayor espaciamiento en la parte más alta y cercanía en la parte inferior, significa que la pendiente es c onvexa.
o
Una curva de nivel no puede quedar entre dos de mayor o menor cota.
o
Las
o
Están establecidas siempre en cotas de números enteros, generalmente en metros.
o
Las
o
Son equidistantes, es decir, entre dos curvas consecutivas existe el mi smo desnivel.
o
Nivelacion:
curvas de nivel son perpendiculares a las líneas de máxima pendiente.
curvas de nivel nunca se cruzan ni se juntan, salvo en acantilados o casos muy especiales.
Se denomina nivelación al conjunto de operaciones que ti enden a determinar las diferencias de altura del lugar físico que se desee e studiar; este lugar puede ser tanto un área, un recorrido rectilíneo o curvo, como un número determinado de puntos específicos. o
Nivelacion Directa, topográfica o geométrica: Es el método más preciso para determi nar alturas, y es el que se empl ea más frecuentemente.
Para la nivelación directa se requiere un i nstrumento que sea capaz de diri gir hacia A y B visuales horizontales para hacer una lec tura sobre la mira.
La
cota requerida B se obtiene: CB=CA+lA-lB
Cuando los puntos cuya cota se de sea averiguar, no son visibles, o están a gran distancia, se recurre a realizar sucesivos cambios de la posición del instrumental mediante puntos llamados de cambio, sobre los que se hace una lectura de adelante (previa al cambio) y una lectura de atrás (luego del cambio) ya que su cota es conocida. Así se van ligando las m ediciones para que compatibilicen con un mismo sistema de referenci a. o
Nivelación cerrada: consiste en ir midiendo la diferencia de altura entre los puntos del recorrido y c alculando las cotas de éstos, para finalmente cerrar la nivelación realizando una lectura sobre el mismo punto en que se comenzó ésta o bien sobre otro punto del cual ya se conozca la cota. La ventaja de este método es que se puede averiguar inmediatamente si la nivelación fue realizada de forma correcta, calcular el error de cierre de ésta y hacer las correcciones pertinentes.
o
Punto de Referencia (PR): Punto de cota conocida.
o
Punto de Cambio: Punto de cota desconocida y que sirve para hacer un cambio de posición instrumental.
o
Punto intermedio: Punto de cota desconocida y que no sirve de apoyo para un cambio de posición instrumental.
o
Lectura de atrás:
Lectura
o
Lectura intermedia: Lectura
o
que se hace sobre un punto del que ya se conoce la cota.
hecha sobre un punto de cota desconocida o punto intermedio.
Lectura de adelante: Lectura
que se hace sobre un punto de cambio antes de efectuar el cambio de posición instrumental. También es una lectura de adelante la que se hace sobre un punto de referencia para cerrar la nivelación. o
Grados de precisión y compensación de errores en la nivelación: Cuando se hace una nivelación cerrada, se deben sumar l as lecturas de mira de atrás y se debe igualar con la suma de las lecturas de mira de adelante; si estas no son i guales, entonces , tenemos un error de cierre; que es la diferencia de las sumas anteriores. Para hacer la correción de este error de cierre, existen dos mét odos:
En función del camino recorrido: el error de cierre debe ser menor o i gual al error admisible, este depende de la precisión en la que estemos trabajando, y se calcula de la siguiente forma:
o
Gran presición: e= 0.0005 "D(m)
o
Precisa: e= 0.01 "D(m)
o
Corriente: e=0.02 "D(m)
o
Aproximada: e=0.10 "D(m) Donde: e: el error tolerable D: medido en Km
En función del número de posiciones instrumentales: el error de cierre debe ser menor o igual al error admisible y se calc ula de la siguiente forma:
o
Gran presición: e= 1.6 "n(m)
o
Precisa: e= 3.2 "n(m)
o
Corriente: e= 6.4 "n(m)
o
Aproximada: e= 32.0 "n(m) Donde: e: el error admisible n: es el numero de posiciones de instrumento
Nota: en la práctica utilizaremos el primer método ya mencionado c on precisión corriente; entonces será la siguiente formula: C: ec x di D total Donde: ec. Es el error de cierre di: es la distancia acumulada D total: distancia total C: es la corrección o
Tipos de errores: Los
tipos de errores los podemos defi nir de la siguiente manera:
Errores accidentales
o
Error instrumental: imperfección en la fabricación o un mal ajuste del instrumento.
o
Error personal: leer mal los datos en el instrumento.
o
Error natural: en los cuales pueden influir, temperatura, humedad, viento, etc.
Errores sistemáticos: error debido a una causa permanente y conocida o desconocida, entre ellos están:
o
Error por conexión instrumental deficiente.
o
Error en la graduación defectuosa de ni vel.
o
Error por desnivel del terreno.
o
Errores accidentales como: pequeñas inexactitudes f ortuitas.
o
Error por mal enfocamiento del retículo.
o
Error por falta de verticalidad de la mira.
o
Error por hundimiento o levantamiento del trípode.
o
Error por no centrar bien la burbuja de aire.
o
Error en las lecturas de la mira.
o
Error por mala anotación en el registro.
o
Error producido por las condiciones climáticas, et c.
CAPITULO III: Metodos y ejemplos de calculo.
o
Calculo Poligonal. Para obtener los datos en terreno, se utilizarán cuatro instrumentos: un taquímetro, una mira de 4 m graduada en cm, una huincha y clavos. Los clavos serán utilizados para fij ar las estaciones; el taquímetro para realizar las lecturas de hilos sobre la mira y para las lecturas de ángulos; l a huincha servirá para medir la altura i nstrumental.
En primer lugar se fijarán 9 estaciones, éstas serán los puntos del terreno donde se situará el instrumento. Estas estaciones tienen que cum plir con la condicion principales de ser visibles entre ellas. Las estaciones deben ser situadas en zonas que sean accesibles y presenten buenas condici ones para situar el instrumento. A las estaciones se les asignará el nombre de estación 1, 2, 3, 4, 5, 6, etc. siguiendo el contorno de un polígono cerrado. Se situará el instrumento sobre la primera estación (E1), es importante que al situar el taquímetro, éste quede bien ni velado y que la estación coincida con la plomada óptica, para de ésta forma asegurarse de que el eje óptico se encuentre precisamente sobre la estación y no sobre un punto cercano a ella, lo que acarrearía un error considerable en todas las medidas posteriormente realizadas desde dicha estación. Situado el instrumento, se medirá la altura instrumental, esta medida se efectuará con huincha y se hará desde el eje óptico hasta la estación; ya que la huinc ha no se puede situar exactamente sobre el eje óptico, ya que éste se encuentra en el interior del instrumento, se situará en un punto, marcado sobre el instrumento, que se encuentra a la misma cota del eje pero desplazado un poco horizontalmente; a la medida se le restará un cm antes de llevarla a la tabla de datos para compensar este error. Se calará el instrumento al Norte supuesto (cal ar significa fijar la lectura del ángulo acimutal en 0 gradianes), es im portante que el Norte quede determinado por la línea que une la primera estación con algún hito que sea suficientemente lejano, i namovible, y que sea de lo suficientemente angosto para no perder precisión en la medida de ángulos horizontales; por ejemplo, en este caso se tomo como Norte supuesto el vértice de un liceo que esta en la esquina de Lincoyan y Victor Lamas. Se medirán los azimutes de las líneas que unen a la estación 1 (E1) con las estaciones 2, 3, 4, etc. Ahora, ubicando la mira sobre E2, según corresponda, se harán las lecturas de hilos superior, m edio e inferior y la lectura de ángulo vertical para cada estación. Estos datos, ángulos e hilos, se llevarán a la tabla, junto con la altura instrumental y serán suficientes para posteriormente calcular la posición relativa de cada estación. Ya se estará en condiciones de hacer el primer cambio de estación. Se llevará el taquímetro a la E2 y se situará el instrumento sobre dicha estación de l a misma forma que se hizo en E1, y sin olvidar medir la altura instrumental. Se medirá el ángulo interior que conforman las líneas E2-E1 y E2-E3, de la misma manera que se hizo para medir el azimut E1-E2, pero con la única diferencia que ahora se calará el cero en la estación uno. Se harán las medidas de ángulo vertical e hilos sobre E1 y E3. Siguiendo el mismo procedimiento, se hará los cambios de estacion a E3 , tomando todas las m edidas ya mencionadas y asi sucesivamente con las demas estaciones. Con los datos obtenidos, se estará en condiciones de calcular los azimuts y cotas de las estaciones y las distancias horizontales, para de esta forma calcular las coordenadas de cada estación. A la estación uno se le asignarán coordenadas de 1000 m en X (o Este) y 950 m en Y (o Norte). Como para cada dos estaciones se tendrán do s distancias horizontales (una de ida y ot ra de vuelta), se considerará el promedio de las dos. Se confeccionará una tabla para la poligonal, donde se calcularán generadores, distancias horizontales, desniveles, azimuts, cotas y cotas corregidas; . Para la corrección de la poligonal, se confeccionará otra tabla, donde se calcularán desplazamientos en X y en Y, correcciones en ambas componentes, desplazamientos corregidos y las coordenadas de cada estación
Para calcular todos estos datos se hará uso de las siguientes fórmulas:
o
Calculo Nivelación Para obtener los datos en terreno, se utilizaron 3 instrumentos: un nivel topográfico, una mira graduada en cm. y una huincha de 30 m. graduada también en cm. El nivel y la mira fueron utilizados para obtener las cotas (diferencia de altura) de los puntos, mientras que la huincha sirvió para medir la distancia horizontal que separaba a dichos puntos. A continuación se presenta la planificación con todos los pasos a seguir para realizar la nivelación.
Elección de un punto de referencia (P.R.): antes de comenzar la nivelación, éste se eligirá de forma que cumpla 3 condiciones: ser inamovible, estar cercano a la línea de trabajo pero fuera de ésta, y tener cota conocida. Este punto será utilizado para , tras la nivelación, poder conocer los valores correctos de l as cotas de todos los puntos; también servirá para calcular el error de cierre de la nivelación, del cual se hará referencia más adelante. Los P.R. será las estaciones 2, 4, 7, 9. Primera lectura atrás: la primera lectura atrás se realizará desde la primera posición instrumental y poniendo la mira sobre el P.R.1., así, sumándole a la cota de éste l a lectura en la mira, obtendremos l a primera cota instrumental que es la altura a la que se encuentra el hilo medio del retículo del nivel. Tanto la lectura atrás como la cota instrumental serán llevadas al registro. Lectura intermedia: las lecturas intermedias se realizarán de la misma forma que la primera lectura atrás, es decir, poniendo la mira sobre el punto y leyendo el valor desde el nivel sin cambiarlo de la ultima posición instrumental. Lectura adelante: la lectura adelante se realizará sobre un punto antes de que la lectura en la mira ya no se pueda hacer de forma clara, o sea cuando ésta ya se encuentre bastante alejada del nivel. También se ef ectuará cuando el relieve lo exija debido a que no sea posible ver la mira por el anteojo del nivel. Los puntos donde se realiza la lectura adelante se denominan puntos de cambio y sirven para hacer el cambio de posición instrumental. Estos puntos de cambio deberán situarse en lugares adecuados y estables. Tras la lectura adelante se realizará un cambio de posición instrumental, ubicando el nivel en un nuevo lugar y corrigiéndolo; luego se hará una lectura atrás sobre el mismo punto donde se hizo la lectura adelante para así determinar la nueva cota instrumental. Cada vez que se vaya a realizar la lectura en la mira sobre un punto, se medirá con la huincha la distancia parcial que lo separa del punto anterior, llevando este dato al registro. El proceso se realizará de la misma forma y sucesivamente hasta terminar el circuito, donde se hará una lectura adelante sobre el P.R.4., con lo cual se cerrará la nivelación. Todos los datos obtenidos en las lec turas en la mira se llevarán al registro como lectura adelante, intermedia o atrás según corresponda. Tras esto se calculará la cota instrumental, la distancia acumulada, la cota, la corrección y la cota corregida en cada punto según las siguientes fórmulas:
Para calcular la primera cota instrumental: C.inst. = Cota P.R. + L.atras. Para calcular la distancia acumulada: D.acum. = D.acum. anterior + D.parcial. Para calcular la cota del punto: Cota = C.inst. - L.inter. ; si se trata de un P.C. : Cota = C.inst. anterior - L.ade.
Para calcular la nueva C.inst. en un P.C.: C.inst. = Cota + L.atras. Para calcular el error de cierre: E.c. = L.atras.
L.ade.
-
Para calcular la corrección: Correcc. = - E.c. * D.acum. / D.tot.
Cota corregida:
CEs el Soporte del aparato, con 3 pies de madera o metálicos, con patas extensibles o telescópicas que
terminan en regatones de hierro con estribos para pisar y clavar en el terreno. Deben ser estables y permitir que el aparato quede a la altura de la vista del operador 1'40 - 1'50 m. Son útiles también para aproximar la nivelación del aparato. La
parte superior es una meseta m etálica, triangular o circular con un orificio central c uya misión es permitir pequeños desplazamientos para facilitar el estacionamiento sobre un punto. En esta meseta está la sujeción al aparato que normalmente será un tornillo que se desliza sobre una guía metálica para permitir los desplazamientos del aparato. En la parte inferior de este tornillo estaría la sujeción de la plomada manual. La
meseta o plataforma superior del trípode puede ser plana, convexa en algunos aparatos y otras veces tiene una forma especial porque utiliza otros modos de sujeción entre trípode: - aparato, por ejemplo en los t rípodes de bastón centrador que utili zan una palanca de sujeción. b) Sistema de sujeción trípode -aparato: tomillo, palanca u otros. c) Plomada o plomada óptica para el centrado sobre un punto. La
plomada óptica es un prisma de reflexión con un círculo grabado para la puntería.
d) Elementos de puntería sobre el anteojo para buscar a los portamiras en una pri mera aproximación. e) Plataforma de nivelación del aparat o y de unión con el trípode de 3 ó 4 tornillos. f) Tornillos de presión y de coi ncidencia -también llamados movimientos rápido y movimiento lento. Por cada movimiento de giro del aparato hay un juego de tornillos de presión y de coinci dencia. El primero permite el libre giro o bloquea el movimiento, el segundo una vez que el primero ha bloqueado permite pequeños desplazamientos para atinar la puntería con el retículo del anteojo. En los aparatos modernos se procura que el tomillo de presión tenga distinta forma que el de coincidencia para evitar confusiones, a veces es una pi nza o tiene otras formas. V.2.2 Elementos fundamentales: Son 4: niveles, anteojo, limbos y elementos de medida. A)NIVELES: Su misión es conseguir que el aparato esté en un plano horizontal. Hay 2 tipos fundamentales, el nivel esférico y el nivel tubular (o tórico, o nivel de aire).
