Taller No 2 -2p-18(9° grado)

LOS INSTRUMENTOS TOPOGRÁFICOS

Historia y evolución de los instrumentos topográficos

La instrumentación topográfica ha variado y avanzado a la par de la electrónica. Podemos recordar las cadenas y cuerdas que los babilonios y egipcios usaban en el año 3000 a. de C., el avance que supuso el Nomon y la dióptria, la introducción de la medida indirectas de distancias sobre el año 1300, el lento y costoso perfeccionamiento de los anteojos y de la medición angular han dado su fruto y resultado. Remontándonos alrededor del año 3000 a. de C. los babilonios y egipcios utilizaban ya cuerdas y cadenas para la medición de distancias.

La "dioptra" o plano horizontal para la medición de ángulos y nivelación tenía su principio en un tubo en U con agua, el cual servía para horizontalizar la plataforma.

El "corobates" o primera aproximación de un nivel, era una regla horizontal con patas en las cuatro esquinas, en la parte superior de la regla había un surco donde se vertía agua para usarla como nivel. Por otro lado, Herón mencionaba la forma de obtener un medidor de distancias por medio de las revoluciones de una rueda.

Instrumentos antiguos

o La Dioptra: o plano horizontal para la medición de ángulos y nivelación fue el segundo instrumento conocido pero el primero más usado para horizontalizar la plataforma de la tierra.

o El Corobates: fue la primera aproximación de lo que hoy endía se conoce como un nivel, era una regla horizontal conpatas en las cuatro esquinas, en la parte superior de la reglahabía un surco donde se vertía agua para usarla como nivel.

o La Groma: un instrumentó usado por los romanos que consta de una cruzexcéntrica, con plomadas en sus extremos, fijada a una barra vertical, quedisponía de una especie de alidadas.

o La Brújula: un instrumento muy importante no solo en la topografía sino en la vida fue creado por los chinos y revolucionado por Leonardo Da vinci y que hoy en día sigue siendo utilizado para los levantamientos.

Instrumentos simples o Cinta métrica: La cinta es el instrumento principal de medición que se utiliza en los principios básicos del estudio de la Topografía como ciencia, arte o tecnología. Nos permite conocer la distancia entre dos puntos. Las comúnmente utilizadas en Ingeniería son las cintas de acero (Metálicas). En el proceso de medida, las cintas son sometidas a diferentes tensiones y temperaturas, por lo que dependiendo del material con el que han sido construidas, su tamaño original variará. Por esta razón, las cintas vienen calibradas de fábrica para que, a una temperatura, tensión y condiciones de apoyo dadas, su longitud sea igual a la longitud nominal

o Plomada: 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.

Uso: 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 delcentro 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 mismo vertical que el punto del suelo. El manejo de la plomada de gravedad puede resultar incómodo sobre todo los días deviento

o Baliza o jalones: Son tubos de madera o aluminio, con un diámetro de 2.5 cm y una longitud que varía de 2 a 3 m. Las balizas vienen pintadas con franjas alternas rojas y blancas de unos 30 cm y en su parte final poseen una punta de acero.

Uso: Las balizas se utilizan para marcar puntos fijos en el levantamiento de planos topográficos, para trazar alineaciones, para determinar las bases y para marcar puntos particulares sobre el terreno. Normalmente, son un medio auxiliar al teodolito, la brújula, el sextante u otros instrumentos de medición electrónicos como la estación total.

o Brújula de Brunton: Generalmente un instrumento de mano que s e 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.

Este instrumento posee una aguja imantada que se dispone en la dirección de las líneas de magnetismo natural de la Tierra.

Uso: se puede ajustar para el ángulo de declinación de acuerdo a su localización en la Tierra. Se utiliza para obtener mediciones de grados direccionales (acimut)mediante el campo magnético de la Tierra. Sosteniendo la brújula a la altura de la cintura, el usuario mira el espejo integrado y se alinea la aguja que está en el espejo. Una vez que estas tres están alineadas y la brújula está a nivel, se pueden hacer la lectura de acimut. Posiblemente el uso más frecuente de la brújula Brunton en campo es el cálculo de pendientes de rasgos geológicos (fallas, contactos, foliación, estratos sedimentarios, etc.). Esta medición se realiza en conjunto con el uso de un nivel topográfico.

o Trípode: Es el soporte para diferentes instrumentos de medición comoteodolitos, estaciones totales, niveles o tránsitos. Cuenta contres pies de madera o metálicas que son extensibles y terminan en regatones de hierro con estribos para pisar y clavar en el terreno.

o Miras topográficas 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 de4 m divididas en 4 tramos plegables para facilidad de transporte y almacenamiento, también son conocidos como estadal.Uso: las miras verticales se usan en el proceso de nivelación y la determinación indirecta de distancias. Las miras deben ser verticalizadas con el auxilio de un nivel esférico generalmente sujeto en la parte superior, o simplemente nivelándola manualmente.

o Niveles Niveles de albañil:

De regla: es un instrumento de nivelación y se usa para determinar la horizontalidad y verticalidad de un elemento. Un nivel es un instrumento muy útil para la construcción en general e incluso para colocar un cuadro, ya que la perspectiva genera errores.

De plomada: Una plomada es una pesa de plomo normalmente, pero puede ser hecha de cualquier otro metal de forma cilíndrica o prismática, la parte inferior de forma cónica, que mediante la cuerda de la que pende marca una línea vertical. Uso: la plomada se convierte en norma objetiva e irrefutable para conocer el estado de una pared ya construida, o también para construir una nueva con garantía de rectitud.

o De manguera: utiliza el principio de física de los vasos comunicantes, el cual establece que cualquier recipiente sujeto a la misma presión atmosférica alcanza exactamente el mismo nivel en sus superficies.

Consiste de un tramo de manguera translucido de unos 10 metros de longitud el cual se llena casi en su totalidad conectándolo en una llave de agua, se debe verificar que el agua no contenga burbujas o basura ya que esto puede modificar su funcionamiento. se traslada enredándola y obstruyéndole completamente los extremos de una manguera.

Uso: es un instrumento de trabajo que tiene como objeto pasar niveles de un determinado punto a otro.

Niveles fijos o topográficos Nivel óptico o automático:

Es la versión sofisticada del nivel de mano, este en lugar de sostenerse con la mano se coloca sobre un tripie, la óptica tiene más aumentos y la gota es mucho más sensible. nivel-basculante Un gran adelanto se logró cuando se introdujo el compensador automático, dando lugar al nivel automático, su funcionamiento está basado en un péndulo que, por gravedad, en estado estable este siempre estará en forma vertical, y con la ayuda de un prisma, este nos dará la referencia horizontal que estamos buscando.

Nivel electrónico: Estos funcionan como los niveles ópticos, y adicionalmentepueden hacer lecturas electrónicamente con estadales concódigo de barras, esto resulta muy práctico, ya que lamedición es muy rápida, y se eliminan errores de apreciacióno lectura, incluso de dedo, ya que estos tienen memoria paraalmacenar y procesar los datos, pueden desplegar en pantallauna resolución de décima de milímetro, y medir distancias conuna resolución de un centímetro

Niveles de mano Nivel Locke: Consiste en un tubo de aproximadamente 15 cm., sin lentes, con un pequeño

nivel cuya burbuja puede verse por el interior del tubo mediante un espejo o prisma que ocupa la mitad del tubo. Por la otra mitad se ve al exterior para dirigir la visual mediante un alambre que atraviesa el tubo.

Instrumentos topográficos modernos o Transito: El Tránsito es tal vez el instrumento topográfico más universal en la práctica de la Topografía. Aunque en los últimos años, ha tomado gran auge el uso de las estaciones totales; siendo hasta el momento un equipo caro y su uso se puede establecer para ciertas condiciones de medición.El Tránsito (Teodolito) son fundamentalmente equivalentes y pueden desempeñar básicamente las mismas funciones.

Teodolito óptico:Estos instrumentos constan básicamente de un visor o microscopio que tienen un sistema óptico situado dentro de él. Generalmente hay un ocular para lectura, adyacente al ocular del anteojo o situado en uno de los soportes de éste.

Teodolito electrónico:

Es la versión del teodolito óptico, con la incorporación de electrónica para hacer las lecturas del círculo vertical y horizontal, desplegandolos ángulos en una pantalla, eliminando errores de apreciación. Son de uso muy sencillo y alta precisión

Estación total: Se conoce con este nombre, al instrumento que integra en un sólo equipo las funciones realizadas por el teodolito electrónico,un medidor electrónico de distancias y un microprocesador pararealizar los cálculos que sean necesarios para determinar lascoordenadas rectangulares de los puntos del terreno.

Navegador GPS (Sistema de Posicionamiento Global):El Sistema de Posicionamiento Global, mejor conocido como GPS (Global Positioning System) es un sistema de navegación basado en una red de 24 satélites denominada NAVSTAR, siendo el acrónimo en inglés deNAVigation System for Time And Ranging, traducidocomo Sistema de Posicionamiento Global, situados enuna órbita geoestacionaria a unos 20.200 Km de la Tierra,y unos receptores GPS, que permiten determinar nuestraposición en cualquier lugar del planeta, de día o de nochey bajo cualquier condición meteorológica. Al no habercomunicación directa entre el usuario y los satélites, elGPS puede dar servicio a un número ilimitado deusuarios.

Drone Topográfico:Desde hace un par de años, hemos visto una creciente tendencia en el uso de los drones en distintas áreas laborales. Algunas de ellashan fracasado, otras han sido todo un 'hit', cómo esel caso de la fotografía aérea. Con el uso de los drones en la fotografía aérea, las aplicaciones son inmensas y en el ámbito de la construcción, los topógrafos le han encontrado utilidad.

AUTOEVALUACIÓN:

1. En la libreta de apuntes desarrollar un mapa conceptual de la anterior temática y resolver los siguientes interrogantes:

2. ¿La disciplina topográfica resulta ser de una enorme utilidad para cuales ciencias?3. Realiza un paralelo entre un topógrafo y un agrimensor4. De acuerdo a los trabajos realizados en la topografía menciona los posibles problemas

encontrados por un topógrafo5. Según tu criterio cuales serían los beneficios encontrados en la topografía6. Realiza un cuadro comparativo de los instrumentos topográficos, según la historia