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.
Escuadra
La 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:
Teodolitos
El 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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