Introducción

Para un correcto levantamiento topográfico, es esencial que los instrumentos a utilizar se encuentren en buen estado y cumplan con las condiciones geométricas y físicas teóricas. Por lo cual en este taller se procedió a la corrección del nivel topográfico y del taquímetro.

Debido al constante uso, estos instrumentos van adquiriendo errores de calibración, lo que llevaría a tomar mediciones incorrectas. Para corregirlos, cada uno de ellos posee diferentes tornillos, y se debe realizar una serie de operaciones actuando sobre el sistema de corrección del instrumento, estas operaciones y las condiciones que debe cumplir cada uno serán posteriormente detallados en la descripción del procedimiento.

Descripción de instrumentos

En este taller se ocuparon los siguientes instrumentos:

1. El TaquímetroInstrumento topográfico de precisión, que con sus elementos y su estructura mecánica se utiliza para medir rumbos, ángulos ( azimut y cenit), y mediante cálculos y el apoyo de elementos auxiliares pueden obtener distancias tanto horizontales como verticales. Consta de un limbo graduado dispuesto horizontalmente y una alidada móvil provista de un anteojo, que puede girar sobre un plano vertical, solidariamente a otro limbo también graduado.

Esquema de un taquímetro

Taquímetro y sus partes principales

Elementos físicos: 1) Trípode y sistema de fijación

a) Sistema nivelante ( 3 o 4 tornillos, 1 rotulo), con nivel esféricob) Plomada (física, óptica)

2) Sistema de ejes verticalesa) Movimiento generalb) Movimiento alidada

3) Sistema de fijación y tangenciaa) Horizontalb) Vertical

4) Limbo horizontal (plato)

5) Nivel del plato horizontal (NPH)

6) Sistema de montantes (nivel de caballete)

7) Eje horizontal de rotación del anteojo (EHRA)

8) Limbo vertical

9) Anteojoa) Topográfico: con estadías Taquímetro

10)Nivel de seguridad NS

11)Nivel reversible NR

12)Sistema de medicióna) Con noniosb) A microscopio

Elementos geométricos:

1) Ejes verticalesa) Movimiento Gral. EVMGb) Alidada EVMA

2) Plano limbo horizontal

3) Eje horizontal de rotación del anteojo EHRA

4) Eje de colimación (mal llamado eje óptico) EO

5) Plano del limbo vertical

6) Líneas de FE dea) Nivel plato horizontalb) Nivel de seguridadc) Nivel reversible

7) Requisitos de fabricacióna) Correcta graduación de limbosb) Paralelismo EVMG // EVMAc) Perpendicularidad Ejes _ limbo

8) Requisitos de operación: ajustes y correcciones

Definiciones:

1. Alidada: Corresponde al plato superior. Está constituido por un disco circular provisto de un vástago cónico perpendicular en su centro sobre el cual gira en torno a un eje vertical.

2. Base niveladora: Está provista de tres tornillos nivelantes, dispuestos en forma triangular, quedando dos en forma perpendicular al otro. Al girar los dos tornillos en forma simultánea en el mismo sentido, ambos hacia adentro o ambos hacia afuera, uno se acorta mientras otro se alarga, esto hace que se produzca un movimiento basculante el cual nos permite la nivelación del instrumento, esto sucede cuando la burbuja esférica queda centrada en las marcas de éste. Luego con el tercer tornillo se centra finalmente la burbuja esférica.

3. Anteojo: Sus partes principales son el objetivo, la retícula y el ocular. La línea de la visual o línea de colimación es la recta imaginaria que coincide con el eje óptico de las lentes y que cruza la intersección de los hilos o marcas de la retícula, cuando se dirige una visual hacia cualquier punto. Es necesario realizar el enfoque tanto del ocular como del objetivo para ver perfectamente definidos la retícula y el punto deseado.

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4. Limbo acimutal o horizontal: Se trata de un círculo graduado sobre un disco, las divisiones pueden corresponder a espacios de 20 a 30 minutos. Por comodidad las graduaciones se presentan de izquierda a derecha numeradas de 0º a 360º o 0g a 400g. Estos limbos son siempre de graduación normal y son para medir ángulos horizontales.

5. Limbo cenital o vertical: Este círculo es graduado igual que el acimutal, de 0º a 360º o 0g a 400g en dos sentidos, a la izquierda y a la derecha y son para medir ángulos verticales.

6. Nonio: dispositivo acoplado al teodolito, que permite aumentar la precisión de sus lecturas.

7.La retícula o cruz filiar: se presenta generalmente sobre cristal en el cual están grabadas dos líneas perpendiculares, una vertical y una horizontal, además de dos marcas estadimétricas, que gracias a un prisma reflector, permite ver a través de un pequeño anteojo, colocado horizontalmente abajo del círculo graduado, una línea del eje óptico de esa lente, hacia cualquier punto sobre el que se desee centrar el aparato.

Partes de un taquímetro

1 Soporte2 Tornillos niveladores3 Base niveladora4 Nivel circular de la base niveladora5 Disco móvil del limbo horizontal6 Telescopio de aumento para lectura de ángulos7 Ventana de iluminación del limbo horizontal8 Nivel tubular del limbo horizontal9 Plomada óptica10 Lentes del ocular11 Cubierta de los tornillos de la retícula12 Telescopio13 Círculo o limbo vertical14 Nivel tubular del telescopio15 Mirilla16 Lentes del objetivo17 Tornillo de fijación del movimiento vertical18 Tornillo de enfoque del objetivo19 Tornillo de movimiento lento o tangencial del movimiento vertical20 Nivel tubular21 Tornillo tangencial de la alidada22 Tornillo de fijación de la alidada23 Tangencial del movimiento general24 Tornillo de fijación del movimiento general

2.- Nivel Topográfico:

Es un instrumento topográfico por el cual se obtiene la horizontalidad de las visuales y las diferencias de alturas o cotas entre los diferentes puntos (ya sean puntos de cambio, intermedios o de referencia) de un terreno. Sus principales componentes físicas son: el Anteojo Topográfico, el Trípode, sistema de fijación y tangencia, nivel de aire, y sistemas de ajuste y corrección.

A nosotros nos tocó utilizar un nivel reversible basculante, el cual da dos mediciones del mismo punto en la misma posición, con lo que da mayor precisión en la medición.

1.1.El Anteojo Topográfico es un dispositivo óptico, el cual entrega la posición angular de un punto respecto de un eje (Norte, Sur) en sentido horario.

El anteojo dispone de tres tubos cilíndricos, el porta ocular, el porta retículo y el porta objetivo (el cual contiene al objetivo), pudiendo deslizarse uno dentro del otro.

Porta ocular: es uno de los componentes del anteojo topográfico, en el cual se encuentra el ocular. Este dispositivo está obstruido en su parte posterior por un obturador, con un orificio regularmente chico por el que mira el observador. El ocular debe poder deslizarse a lo largo del tubo para poder enfocar el retículo según el ojo de cada observador

El ocular: es un lente cuya finalidad es aumentar y facilitar la visión de la imagen entregada por el objetivo.

El objetivo es un sistema óptico convergente que recibe la luz de los objetos y la distribuye en imágenes reales.

Porta retículo: éste tubo cilíndrico contiene al retículo y al diafragma. Este tubo puede deslizar en el porta objetivo por medio de un tornillo que lo hace avanzar y retroceder

Retículo: Conjunto de cuatro hilos (estadía superior, estadía inferior, hilo horizontal, hilo vertical) que se colocan en el foco para precisar la visual..El Hilo Horizontal está colocado según el diámetro horizontal, el Hilo Vertical es perpendicular al hilo horizontal y las dos estadías son hilos horizontales extremos que están ubicados a una misma distancia del hilo horizontal.

El retículo puede desplazarse tanto vertical como horizontalmente, y así se puede regular la posición del eje óptico y el hilo horizontal puede ser llevado a su posición horizontal.

El diafragma es una pieza provista de un orificio circular cuya función es dejar ver la parte clara y no el contorno que tiende a oscurecerse.

El eje óptico es la Línea Horizontal. La cual pasa por los centros del diafragma y objetivo.

El modelo de anteojo topográfico que nos tocó utilizar fue: PENTAX AL-2EC, el cual posee una construcción compacta y liviana y es de fácil transporte e instalación

El lente es de construcción impermeable y con su compartimiento de lentes con composición de gas previene la humedad por condensación, y por consiguiente, permite la realización de trabajos bajo la lluvia o en condiciones de alta humedad

CARACTERÍSTICAS:Constante Analática (A)= 0CTE estadimétrica: (K)= 100

Lectura del ángulo El círculo horizontal, está graduado en una división de un gradián, con marcas cada 100º para materializar ángulos rectos.El equipo puede ser montado en una base plana o esférica sobre el trípode. Cuando ha sido montado el trípode con base esférica, la instalación puede ser rápida, a pesar de ubicarse en un plano inclinado.

.2.2.Trípode. Es un dispositivo de tres patas, especial para sostener el

anteojo topográfico, y también el taquímetro.. Es recomendable instalarlo a una altura de mas o menos 1.40m sobre el suelo según la altura del operador,

2.3. Plataforma nivelante: es un tipo de tablero horizontal elevado del suelo. Esta constituida por tres brazos horizontales atravesados, cada uno en su extremo por un tornillo vertical, a los cuales se les llama tornillos nivelantes y. Haciendo girar los tornillos se hace variar la inclinación del instrumento.

3.- Mira Topográfica:Regla que se utiliza para nivelar los puntos de un terreno. Se encuentra

graduada en centímetros, estimándose el milímetro, y tiene una longitud es de 4 metros. Se coloca verticalmente en los puntos de un terreno que se desea nivelar, frente al anteojo topográfico, y así poder obtener las lecturas de atrás o de adelante de los puntos según corresponda.

4) Huincha métrica:La huincha tiene marcas estandarizadas para medir en la escala métrica y

está graduada al milímetro. El origen de ésta se encuentra en su extremo (cero).Parar utilizar éste instrumento se debe colocar el “0” en el punto de

referencia desde el cual se quiere medir la distancia a otro punto, luego en el 2do punto se coloca la huincha y se lee la medida escrita en ella.

Se debe tener en cuenta los factores que pueden afectar la medición, como por ejemplo es preferible no tomar medidas muy grandes, pues la huincha tiende a formar una curva, la temperatura y el viento también afectan la precisión de las mediciones.

Mediciones y cálculos

Correcciones del nivel

1) Línea de fe perpendicular al eje vertical de rotación del instrumento En esta verificación el error fue cero, la burbuja estaba completamente centrada

2) Hilo medio perpendicular al eje vertical del retículo Al colocar el punto en la pared, y girar el retículo el punto siempre se encontró sobre el hilo medio, por lo que el error fue cero

3) Eje óptico paralelo a la línea de fe Para esta verificación, se utilizó el método del punto medio. Se colocó el instrumento entre dos puntos, A y B, se obtuvieron las siguientes lecturas del hilo medio:

La = 1442 Lb = 1558 Luego el nivel se colocó en el punto A y las lecturas tomadas fueron:

La`= 1450 Lb`= 1563Como el error es e= La – La ` - Lb + Lb ̀

2 e= -1.5 [mm]

Calculando la lectura correcta, por la fórmula Lbc=Lb`-{2e] , Lbc=1566,se procedió a corregir el instrumento, moviendo los tornillos antagónicos del retículo, hasta que el hilo medio marcara la lectura correcta en B.

Correcciones del taquímetro

1) Línea de fe del plato horizontal sea perpendicular al eje vertical de rotación:Nivelando el instrumento, verificamos que al rotar el taquímetro, la burbuja tubular permanecía centrada, por lo que el error fue cero.

2)Línea 100-300 perpendicular al eje vertical de rotación. El instrumento cumplía los requisitos exigidos por lo que no debió hacerse correcciones.

3)Eje óptico perpendicular al eje horizontal de rotación del instrumento (colimación lateral)se seleccionó un punto A, a 15 [m] del instrumento y se giró el anteojo en torno al EHRA se visó A (mira en el suelo), a una distancia similar (punto B) se tomó la lectura Lb=1735Luego se rotó el instrumento y se visó en A, . se giró el anteojo en torno al EHRA y se visó a un punto C a la misma distancia de B, obteniéndose Lc=1740.Como Lc no coincide con Lb, existe error. Pero por la falta de tiempo, no alcanzamos a corregirlo

4) Verificación de la constante, Estadimétrica y Analática

Para calcularlas debemos tener las medidas de dos distancias horizontales, obtenidas con la huincha, y sus respectivos generadores, con lo que se obtienen dos ecuaciones y dos incógnitas, que son:

D1= A + K*G1

D2= A + K*G2

D1= 15 [m]Es= 2598 [mm]Ei= 2448[mm]G1=Es – Ei = 150[mm]D2= 10[m]Es=2540 [mm]Ei= 2440[mm]G2= Es--Ei = 100[mm]

Por lo que las constantes resultan ser K=100; A=0´y el error igual a cero.

Conclusiones

Con respecto al nivel y al taquímetro, y su diagnostico y corrección puedo concluir lo siguiente:

o La precisión de los datos, en un levantamiento topográfico, es un tema importantísimo dentro de la Topografía; ya que a partir de estas mediciones, se realizan los proyectos. En terreno existen muchas fuentes de error, como el de paralaje, por la basculación de la mira, atmosféricos, etc., los cuales se deben corregir o bien aminorar. Pero la primera corrección que se debe realizar es la de los errores de calibración de los instrumentos, ya sea del nivel o del taquímetro, ya que es el punto de partida de un levantamiento topográfico.

o Otro factor importante, que se debe considerar, son las características del terreno en el que se realiza la corrección del instrumento (ya sea el nivel o el taquímetro), éste debe ser un terreno, con una pendiente muy pequeña, y sin grandes obstáculos, como en la universidad, hay pocos terrenos que cumplan ésta condición, corregimos los instrumentos, en una calle con pendiente pequeña, pero el constante flujo vehicular, nos demoró un poco el trabajo.

o En el caso del taquímetro, dependiendo de la antigüedad del instrumento, es la cantidad de verificaciones que se debe realizar; cuando el instrumento es muy antiguo, deben hacerse siete revisiones (1) L FPH EVR,

2)HVR EHRA, 3)EO EHRA, 4)EHRA EVR, 5) LFNR // EO,

6) Línea 100-300 EVR, 7) Verificación de la constante. En los instrumentos modernos, solo se debe realizar la (1), (3),(6), (7); ya que las otras vienen impuestas en el instrumento.

o En nuestro caso, las condiciones (1) y (6) se cumplieron satisfactoriamente, pero en la colimación lateral obtuvimos error, el cual pudo ser consecuencia de factores como: la refracción de la luz por la temperatura ambiente, o que la pendiente del terreno era mayor a cero.

o La corrección del nivel es mucho más rápida que la del taquímetro, ya que posee, menos accesorios, y obtiene una menor cantidad de datos

o Las limitaciones de medición, en un taquímetro, provienen principalmente de las condiciones atmosféricas más que de las características del instrumento, lo que nos obliga a mantenernos relativamente cerca de la mira, ya que al aumentar la distancia la precisión disminuye

o Para el nivel Las condiciones para que un Nivel se encuentre calibrado son las siguientes: LF debe ser perpendicular al EV, HH debe ser perpendicular al EV y LF debe ser paralela o coincidir al EO o EC. En nuestro caso, la una condición que no se cumplió fue la última mencionada. Esta fue verificada por el método del punto medio, éste error pudo haberse generado, a parte del constante uso del instrumento, por la difracción de la luz y por la pendiente del terreno.

o Finalmente, es importante que cada cierto tiempo, se haga, una calibración de los instrumentos, ya que al constante uso, van adquiriendo errores, que más tarde se reflejan en el levantamiento topográfico.

Andrea Cofré 2011052-k