Instrumentos de topografía

Los datos de un levantamiento son obtenidos a partir de mediciones realizadas en campo de ángulos y distancias; se miden ángulos de cualquier magnitud formados por dos direcciones que concurren en un punto; esto, es realizado con dos clases de instrumentos: Goniógrafos y Goniómetros.

GONIÓGRAFOS: Son instrumentos que dan la amplitud de los ángulos de un modo gráfico que los permite dibujar sobre un papel colocado de forma horizontal. Su prototipo es la plancheta; ideada en 1590 por G. Praetorius y considerada en ese tiempo cómo el mejor instrumento topográfico, la cual consiste en un tablero de dibujo colocado horizontalmente en un trípode por medio de una plataforma nivelante, vértice del ángulo que se va a dibujar sobre la hoja colocada sobre el tablero.

GONIÓMETRO/TEODOLITO/TRÁNSITO: Como bien sabemos, en la planimetría es requerida la medida de ángulos horizontales; que necesitan de una plataforma que se nivela y que lleva un círculo graduado llamado limbo y un medio de marcar sobre éste los lados del ángulo llamado aliada. Igualmente, en los trabajos altimétricos es requerida la medida de ángulos en planos verticales, para la cual es utilizado un limbo vertical, una aliada que gire alrededor de un eje horizontal y un medio de marcar sobre el limbo los lados del ángulo. Cuando el goniómetro permite la lectura conjunta de estos ángulos, es llamado teodolito (tránsito).

ELEMENTOS DE UN TEODOLITO:

LIMBO COMO ELEMENTO ESENCIAL: Es la parte del instrumento que da la medida gradual de los ángulos, constituido por círculo graduados solidarios a un eje, que consisten en placas circulares en cuyo borde lleva una cinta plateada con las divisiones gravadas; si la posición del limbo es horizontal, es llamado azimutal; y si es vertical, recibe el nombre de cenital. La graduación de los limbos puede ser sexagesimal (360º) o centesimal (400º).

TELESCOPIO (ANTEOJO): El fundamento de todos los anteojos es la formación de imágenes a través de sistemas de lentes. El anteojo consta de un sistema de lentes convergentes que se dirigen al objeto a observar y otro sistema amplificador que aplica el ojo del observador (ocular); estos sistemas se encuentran montados dentro de un tubo metálico que permite variar la distancia que los separa. Cerca al ocular va un anillo metálico que lleva un disco de vidrio llamado retículo, el cual permite apuntar a una parte del objeto que se mira de forma precisa. A partir de 1920, se situó un lente divergente móvil o lente de enfoque entre el retículo y el objetivo.

PARTES DE UN ANTEOJO TOPOGRÁFICO:

OBJETIVO: Su objetivo es formar una imagen real e invertida; de contornos bien definidos, clara, si deformaciones y sin coloraciones anormales. Están constituidas por dos lentes que forman un sistema convergente: la exterior biconvexa y la otra cóncavo-convexa; estás son unidas por un pegante que mantiene la calidad de la imagen y se encuentran sobre un armadura metálica de protección, de la cual su diámetro es denominado abertura del objetivo.

ENFOQUE: Se encarga de aproximar o alejar la imagen formada por el objetivo hasta suponerla al retículo; está constituida por una lente divergente, montada sobre un dispositivo cremallera que es accionado por un tornillo; mediante la rotación de éste tornillo la lente puede moverse en forma paralela a la línea visual.

En los aparatos antiguos la formación de la imagen del objeto sobre el retículo se conseguía por un sistema que permitía aumentar o disminuir la longitud del telescopio acercando o alejando el objetivo. Anteojo de enfoque externo.

RETÍCULO: Su función es definir sobre la imagen del objeto observado la línea de referencia horizontal y vertical, que permite efectuar la medida de ángulos. Está formado por un anillo metálico sostenido por cuatro tornillos que permiten moverlo; en el anillo va empotrado un disco de vidrio con trazos que constituyen los hilos del retículo; uno horizontal y uno vertical que se intersectan formando el centro del retículo llamado cruz filar; los primeros hilos eran de tela de araña, reemplazados más tarde por hilos de platino y luego por el grabado en vidrio.

OCULAR: La imagen que se forma en el plano del retículo es pequeña e invertida y la función del ocular es amplificarla. Las lentes van montadas en el tubo del anteojo y se mueven hasta enfocar el retículo; el ocular de imagen invertida son dos lentes plano-convexas que vuelven su convexidad al interior del sistema, entregando la imagen amplificada e invertida; el ocular de imagen recta reinvierte la imagen tal que el objeto aparezca en su posición normal y consta de cuatro lentes plano convexas.

Aumentar el número de lentes significó más longitud del telescopio, menos calidad de imagen y mayor precio del instrumento. Los problemas del mayor número de lentes se resolvieron incorporando al telescopio antes del retículo un prisma inversor (sistema enderezador). Los sistemas modernos de nivelación automática cumplen también la función de enderezar la imagen.

CARACTERÍASTICAS DEL TELESCOPIO:

AUMENTO: Dado que el ojo humano no puede estimar magnitudes reales, sino aparentes; los objetos parecen disminuir de tamaño conforme nos alejamos, dado que disminuye el ángulo bajo el cual los vemos. El aumento es la relación de magnitudes angulares a través del anteojo y a simple vista: A = ß/∞.

En términos de las características de las lentes el aumento del anteojo es igual a la relación entre las distancias focales del objetivo y del ocular.

CAMPO VISUAL: Es la porción del espacio que puede observarse a través del anteojo; éste está indicado en metros por 1 km de distancia del aparato al objeto. El campo disminuye al aumentar el aumento del anteojo.

OTRAS CARACTERÍSTICAS: Poder separador, claridad, luminosidad y transparencia.

Algunas características de los anteojos son opuestas entre sí, por ello a la hora de adquirir un instrumento será preciso sacrificar unas en beneficio de otras, con el objeto de obtener el mejor rendimiento para  el uso a que se destine el aparato.

Los catálogos deben describir claramente las condiciones de los aparatos.

EJES DEL TELESCOPIO:

EJE ÓPTICO: Es la recta que une el centro óptico del objetivo con el centro óptico del ocular.

EJE MECÁNICO: Es el eje geométrico del anteojo.

EJE DE COLIMASIÓN.

LÍNEA VISUAL. LÍNEA DE MIRA: Es la recta que une el centro óptico del objetivo con la posición aparente del centro del retículo sobre el objeto observado. En un aparato bien construido y en perfectas condiciones de uso, los tres ejes deben coincidir sobre una misma recta.

LA BRÚJULA:

GENERALIDADES:  Es un instrumento cuya pieza principal la constituye una aguja imantada que puede girar libremente, y dado que los polos magnéticos de la Tierra actúan como grandes imanes, la guja tiende a estar alineada en esa dirección, definiendo la línea Norte-Sur o meridiano magnético. Ésta propiedad es utilizada para mediciones angulares y orientación en los levantamientos de terreno.

Mucho antes de la aparición del teodolito y de otros instrumentos topográficos era ya utilizado para las mediciones angulares y para la orientación en los levantamientos de terrenos. No es un instrumento muy preciso, pero sí muy práctico. Hoy en día representa un auxiliar en trabajos de exploración, un complemento en levantamientos de mayor precisión y básicamente es el medio para orientar un plano, requisito fundamental en la planimetría.

TIPOS DE BRÚJULA:

BRÚJULA DE AGRIMENSOR-BRÚJULA DE TRÍPODE: Consta de un trípode de patas fijas, un sistema de rotula para unión de la brújula, una caja de metal no magnético en cuyos bordes van articulados dos sistemas de pínulas abatibles y que siguen la dirección NS grabada en la caja. Un limbo (circulo horizontal) unido a la caja graduada desde el “N” y desde el “S” (0°) hasta el “E” y el “W” (90°) numerados cada 10°.Se encuentran círculos numerados 0° - 360° para permitir la lectura del azimut. El “N”(norte) se reemplaza a veces por una flor de lis;una aguja imantada con pivote en su centro, en la parte que señala el Sur (“S”) lleva contrapeso. Algunas tienen la parte Norte (“N”) de la aguja de color negro o plateado. El movimiento de la aguja puede fijarse por un tornillo que está en la cara inferior de la caja y que acciona una palanca de sujeción; y dos niveles tubulares en posición perpendicular.

BRÚJULA DE BOLSILLO: Consta de una caja de unos 6 cm de diámetro, no tiene nivel para horizontalizar la caja; se maneja de forma manual. Posición del E y W en la caja, sentido de numeración 0º-360º.

Las letras E y W cuya posición es derecha e izquierda con respecto al meridiano (NS) están cambiadas en la caja de la brújula. Esto se debe a que permaneciendo la aguja dirigida hacia el norte, es la línea NS de la caja con su dispositivo de puntería la que gira, para buscar la dirección de la línea. Al leer en sentido contrario de NS de la caja (línea de puntería 0°) a la posición de la línea NS magnética, tendremos con la inversión de los puntos una lectura directa. Un error común de principiantes es corregir el “error” invirtiendo nuevamente los puntos al anotar la lectura. Por la misma razón la numeración 0°- 360° está dada en sentido contrario a las agujas del reloj, para permitir la lectura directa del azimut.

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