Introducción
Para el análisis y medición de unos terrenos es necesario utilizar instrumentos topográficos, los cuales nos permiten medir con la mayor precisión posible. Los instrumentos topográficos se dividen en dos tipos: instrumentos simples e instrumentos principales.
El objetivo de este trabajo es dar a conocer los nombres de los instrumentos que hacen posible que hoy en día conozcan las diferentes propiedades, las longitudes de estas, y ubicación. También de informarlos de lo importante que ha sido la modernización de los instrumentos para la topografía.
En el presente documento hablaremos de los diferentes instrumentos utilizados en la medición de terreno, así como también la importancia que tienen estos para las ingenierías y la población. Además del origen de dichos instrumentos, como se utilizan y para qué sirven estos.
Empero es un logro favorable el haber conseguido información que le permita la representación de un territorio, la cual se hace mediante coordenadas de los puntos más representativos geométricamente del territorio. Para la obtención de estas coordenadas de los puntos ya mencionados es necesario conocer el ángulo, la distancia y la altura.
Instrumentos simples:
Cinta métrica:Medir una longitud consiste en determinar, por comparación, el número de veces que una unidad patrón es contenida en dicha longitud. La unidad patrón utilizada en la mayoría de los países del mundo es el metro definido (después de la Conferencia Internacional de Pesos y Medidas celebradas en parís en 1889) como la longitud de 0°C del prototipo internacional de platino e iridio.
Una cinta métrica es la reproducción de un número determinado de veces de la unidad patrón.
En el proceso de medida, las cintas son sometidas a diferentes tenciones y temperatura, por lo que dependiendo del material con el que han sido construidas, su tamaño original variara.
Las cintas métricas utilizadas en topografía deben de ser de acero, resistente a esfuerzos de tensión y a la corrosión. Comúnmente, las cintas métricas vienen en longitudes de 30, 50, y 10 m, con una sección transversal de 8 mm x 0.45 mm para trabajos fuertes en condiciones severas o de 6 mm x 0.3 mm para trabajos en condiciones normales.
Para la lectura de las cintas métricas, esta se clasifica en:
Cinta continua: dividida en toda su longitud en metro, decímetro, centímetro y milímetro.
Plomada métrica Instrumento con forma de cono, construido generalmente en bronce, con un peso que varía entre 225 y 500 gr, que al dejarse colgar libremente de la cuerda sigue la dirección de la vertical del lugar, por lo que con su auxilio podemos proyectar el punto de terreno sobre la cinta métrica.
Jalones Son tubos de madera o aluminio, con un diámetro de 2.5 cm y una longitud que varía de 2 a 3 m. los jalones vienen pintados con franjas alternas rojas y blancas de unos 30 cm y en su parte final poseen una punta de acero.
EscuadraLa escuadra son instrumentos topográficos simples que se utilizan en levantamientos de poca precisión para el trazado de alineaciones y perpendiculares. Existen varios tipos de escuadras, las cuales son:
Ø Escuadra de agrimensor consta de un cilindro de bronce de unos 7 cm de alto por 7 cm de diámetro, con ranuras de 90° y 45° entre sí. El cilindro se apoya sobre un bastón de madera que termina en forma de punta.
Ø Escuadra de prisma esta constituida por un prisma triangular cuyo ángulo de refracción es de 90°. Puede apoyarse sobre un bastón metálico o utilizarse con plomada.
Ø Escuadra de doble prisma consta de dos prisma pentagonales ajustados firmemente entre si para asegurar visuales perpendiculares. Se utiliza para el trazado de perpendiculares a alineaciones definidas por dos puntos.
Brújula Generalmente un instrumento de mano que se utiliza fundamentalmente en la determinación del norte magnético, direcciones y ángulos horizontales. Su aplicación es frecuente en diversas ramas de la ingeniería. Se emplea en reconocimientos preliminares para el trazado de carreteras, levantamientos topográficos, elaboración de mapas geológicos, etc.
Algunas brújulas llamadas brújulas azimutales, tienen el círculo horizontal dividido en 360°. Coincidieron con la alineación norte –sur posee un dispositivo de colimación.
Miras Verticales Son reglas graduadas en metros y decímetros, generalmente fabricadas de madera, metal o fibra de vidrio. Usualmente, para trabajos normales, vienen graduadas con precisión de 1 cm y apreciación de 1 mm. Comúnmente, se fabrican con longitud de 4 m divididas en 4 tramos plegables para facilidad de transporte y almacenamiento.
Existen también miras telescópicas de aluminio que facilitan el almacenamiento de las mismas.
A fin de evitar los errores instrumentales que se generan en los puntos de unión de las miras plegables y los errores por dilatación del material, se fabrican miras continuas de una sola pieza con graduaciones sobre una cinta de material constituido por una aleación de acero y níquel, denominado INVAR por su bajo coeficiente de variación longitudinal, sujeta la cinta a un resorte de tensión que compensa las deformaciones por variación de la temperatura. Estas miras continuas se apoyan sobre un soporte metálico para evitar el deterioro por corrosión producido por el contacto con el terreno y evitar, también, el aseguramiento de la mira en las operaciones de nivelación.
Miras Horizontales La mira horizontal de INVAR es un instrumento de precisión empleado en la medición de distancias horizontales. La mira está construida de una aleación de acero y níquel con un coeficiente termal de variación de longitud muy bajo, prácticamente invariable, característica que da origen al nombre de MIRAS DE INVAR.
Instrumentos Principales:
TeodolitosEl teodolito es un instrumento utilizado en la mayoría de las operaciones en los trabajos topográficos.
Directa o indirectamente, con el teodolito se pueden medir ángulos horizontales, ángulos verticales, distancias y desniveles.
Los teodolitos difieren entre sí en cuanto a los sistemas y métodos de lectura. Existen teodolitos con sistemas de lectura sobre vernier y nonios de visual directa, microscopios de lectores de escala, micrómetros ópticos y sistemas de lectura de coincidencias.
En cuanto a los métodos de lectura, los teodolitos se clasifican en repetidores y reiteradores, según podamos o no prefijar lectura sobre el circulo horizontal en cero y sumar ángulos repetidamente con el mismo aparato o medir independientemente N veces un ángulo sobre diferentes sectores del círculo, tomando como valor final el promedio de las medidas.
En los teodolitos repetidores, el círculo horizontal puede girar alrededor del eje vertical. Para la fijación del círculo a la base se dispone el tornillo de presión, y para pequeños movimientos de colimación se utiliza el tornillo de coincidencia que está en el centro de la derecha del teodolito.
En los teodolitos reiteradores, el circulo horizontal esta fijo a la base y puede ser deslizado o rotado mediante un tornillo de coincidencia que está en el centro de la izquierda del teodolito.
Teodolito Electrónico El desarrollo de la electrónica y la aparición de los microchips han hacho posible la construcción de teodolitos electrónicos con sistemas digitales de lectura de angulos sobre la pantalla de cristal líquido, facilitando la lectura y la forma de datos mediantes el uso en libretas electrónicas de campo o de tarjetas magnéticas; eliminado los errores de lectura y anotación y agilizando el trabajo de campo.
Taquímetro Un taquímetro es un teodolito que incorpora un retículo con hilos estadimétricos al anteojo de colimación, para poder determinar distancias por medición indirecta.
Tienen un anteojo con mayor aumento para la determinación de distancias con la mayor precisión posible. Los anteojos son de enfoque interno.
En general, los taquímetros son repetidores para poder realizar itinerarios orientados y, para poder medir rumbos se les puede acoplar una brújula especial de orientación, llamada declinatoria.
Los limbos acimutales son de vidrio para poder adaptar micrómetros de lectura angular y su graduación es normal, hacia la derecha o dextrógira. Generalmente en el sistema centesimal.
La apreciación de los goniómetros es variable, desde 1º hasta 1''.
Los taquímetros tienen los siguientes tornillos:
Ø Tres tornillos nivelantes para la nivelación de la plataforma.
Ø Un tornillo de presión para el movimiento general.
Ø Un tornillo de coincidencia (de movimiento lento) para el movimiento general. Un tornillo de presión para el movimiento particular.
Ø Un tornillo de coincidencia para el movimiento vertical.
Los aparatos modernos montan las parejas de tornillos (de presión y de coincidencia) juntos, en disposición concéntrica o coaxial.
Los tornillos de coincidencia actúan así cuando el correspondiente de presión esta apretado.
Trípodes Es 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.
En los trípodes de meseta la cabeza puede ser de madera o metálica, en forma de plataforma o meseta circular o triangular, sobre la que se coloca el instrumento. En algunos tipos pueden darse a la meseta ligeros desplazamientos laterales para facilitar
el que, una vez colocado el aparato, coincida su eje con la vertical que pasa por el punto señalado en el suelo; en otros, por tener la meseta un gran orificio en el centro por el que pasa el elemento de unión, es este último el que se desplaza, permitiendo al instrumento ocupar diversas posiciones sobre la meseta.
Los trípodes de meseta modernos llevan, como órganos para fijar el trípode al aparato, una guía metálica sujeta a la parte inferior de la meseta por uno de sus extremos, alrededor del cual puede girar, de modo que pase a través del amplio orificio circular de la meseta, un tornillo de unión que puede deslizarse en la guía a modo de carril, ambos movimientos, el giratorio del carril y el deslizamiento del tomillo de unión permiten a éste ocupar cualquier posición en la abertura circular del aparato.
No hace muchos años la casa Kern construía trípodes de meseta basculante, en éstos en vez de ir la meseta rígidamente sujeta a la cabeza del trípode, queda unida mediante una rótula que la permite bascular hasta centrar las burbujas de dos minúsculos niveles colocados sobre ella, marcando la horizontalidad en dos sentidos perpendiculares, sujetándose después la meseta en esta posición por unas palancas que la aprisionan.
Posteriormente la misma casa Kern modificó sus trípodes de meseta basculante y construyó los que se denominan trípodes centradores, que permiten estacionar el aparato con gran rapidez y bien centrado, sobre la vertical que pasa por el punto señalado en el suelo.
Plomadas Para estacionar en un punto se hace uso de otro instrumento muy conocido, y acaso el más antiguo de todos, que es la plomada de gravedad, la cual pende del centro de los aparatos topográficos entre las patas del trípode, y deberá situarse de modo que la vertical del hilo de la plomada pase por el punto señalado en el suelo, lo que supone que el teodolito esté en la misma vertical que el punto del suelo. El manejo de la plomada de gravedad puede resultar incómodo sobre todo los días de viento.
Muchos de los instrumentos modernos sustituyen la plomada clásica por una plomada óptica, constituida por un anteojo, que por medio de un prisma de reflexión total dirige la visual coincidiendo con el eje vertical del aparato y cuando éste quede estacionado deberá verse el centro de la señal en coincidencia con el centro del anteojo.
Conclusión
Los instrumentos ya vistos en líneas anteriores han sido los que nos han facilitado la vida en el ámbito de la medición de alguna área de una superficie terrestre. Aunque existe una gran diversidad de instrumentos topográficos uno de los importantes de estos es el teodolito, el cual permite conocer los diferentes ángulos de una poligonal así como las diferentes medidas desde un vértice a otro.
Cabe destacar que el centro del teodolito puede colocarse exactamente sobre un punto del terreno aflojando los tornillos nivelantes y corrientes lateralmente el teodolito en la dirección necesaria. El aparato puede nivelarse por media de los tornillos nivelantes. El anteojo puede girar alrededor de un eje horizontal y uno vertical, y así sucesivamente.
Los equipos topográficos son los que necesitamos cuando estamos en los diferentes sitios para tomar los datos que después nos posibiliten la elaboración de mapas y el trabajo con ellos. Fundamentalmente, aparte de unas hojas para tomar notas, apreciamos instrumentos de medición, que a su vez son verticales y horizontales.
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