PRÁCTICA No. 3: TEODOLITOS

Transcripción

1 1. Introducción PRÁCTICA No. 3: TEODOLITOS El término de tránsito tradicional, o simplemente tránsito, se emplea en este manual, para referirse a aquellos instrumentos que tienen círculos metálicos exteriores, que se leen directamente por medio de vernieres, a diferencia de los modernos teodolitos, de mayor precisión, que tienen círculos de vidrio interiores, cuyas lecturas se toman a través de micrómetros que forman parte de sistemas microscópicos internos. El tránsito y el teodolito, básicamente se utilizan para medir ángulos horizontales y verticales. Sin embargo, debido a su amplia versatilidad, se pueden utilizar también para medir y trazar direcciones, para determinar diferencias de elevaciones, distancias horizontales y verticales mediante estadia y para prolongar líneas. Puede decirse que teniendo alguno de estos instrumentos, es posible realizar cualquier levantamiento topográfico. 2. Objetivos Conocer las partes fundamentales y las funciones básicas de los teodolitos. Conocer las condiciones básicas que deben cumplir estos instrumentos para su funcionamiento correcto. Adquirir habilidad en el manejo de estos instrumentos 3. Equipo y materiales necesarios Teodolito Wild (Leica) modelo T2, de 01 de precisión Flexómetro Clavos o estacas Martillo Cinta adhesiva Marcador 4. Desarrollo de la práctica 4.1. Teodolitos Modernos de Precisión Los teodolitos de precisión tienen una serie de características generales y de diseño que los hacen bastante diferentes de los tránsitos tradicionales. Son compactos, ligeros y de formas aerodinámicas. Los telescopios son cortos y están dotados de miras especiales para su apuntamiento aproximado. El círculo horizontal y el vertical, están fabricados de vidrio con las marcas de graduación y los números grabados sobre la superficie de éstos. 1

2 El círculo vertical de la mayoría de estos aparatos está relacionado con precisión respecto a la dirección de la gravedad por un compensador automático o por un nivel de colimación o nivel de índice, generalmente del tipo de coincidencia. Los sistemas de lecturas de los círculos están constituidos por un sistema óptico situado dentro del instrumento, al cual se tiene acceso a través de un ocular para lectura, adyacente al ocular del anteojo. Algunos de estos instrumentos tienen micrómetros ópticos para la lectura fraccionaria. Para un centrado más preciso, estos aparatos están equipados con una plomada óptica, construida en la base o alidada de éstos. En la actualidad se fabrican dos clases diferentes de teodolitos de precisión el tipo repetidor y el modelo direccional. Los teodolitos repetidores están proyectados para poder acumular medidas sucesivas de un ángulo horizontal en el círculo graduado, pudiéndose luego dividir todo el ángulo recorrido, por el número total de repeticiones. Los teodolitos direccionales están diseñados de manera tal que el círculo graduado horizontal permanece fijo durante una serie de observaciones, la dirección a cada punto se lee en el círculo una sola vez, por medio de microscopios micrométricos, siendo el origen de las medidas el cero del círculo Descripción del Teodolito Wild T2 Se describirá y manejará el teodolito de precisión direccional marca Wild modelo T2 (Fig. 1) Instrumento La base nivelante (2) 1 es la base del instrumento. Tiene como partes principales 3 tornillos nivelantes (26) para la puesta en vertical del eje azimutal y la plomada óptica utilizada para el centrado del aparato sobre un punto. La placa base (27) tiene una rosca común, universal para todos los trípodes Wild. Una placa elástica (28) une firmemente los tornillos nivelantes con la placa base. El nivel esférico (24) sirve para la puesta en horizontal de la base en forma aproximada. 1 Los números entre paréntesis se refieren a las partes señaladas en la Fig. 1 2

3 Fig. 1. El Teodolito Wild modelo T2 (Cortesía de Wild Heerbrugg Ltda.) El instrumento está unido con la base nivelante, a través de la cubeta de centraje, y viene fijado por un cerrojo giratorio, maniobrado por un botón aliforme (25) (flecha hacia abajo cuando está cerrado). si la flecha del botón está dirigida hacia arriba, el instrumento queda desbloqueado y puede ser separado de su base nivelante. La parte inferior del T2 se compone de la brida de centraje, del eje principal (azimutal) y del círculo 3

4 horizontal. El círculo horizontal puede ser girado por el botón que, a su vez, está protegido contra movimiento involuntario por la tapa protectora (23). Un espejo (3) móvil y giratorio permite la iluminación del círculo horizontal. La alidada es la parte giratoria superior del teodolito. Sus partes principales son los dos montantes con la óptica para la lectura de los círculos, el nivel de alidada (21). Con la palanquita de sujeción horizontal (5) y el tornillo de sujeción vertical (8) se puede fijar la alidada y el telescopio en cualquier dirección. Fijado así el instrumento, se puede precisar la visual exacta con los tornillos de movimiento fino horizontal (22) y vertical (6). Arriba, en el lado derecho del montante se encuentra el botón de micrómetro óptico (15) para la puesta en coincidencia. Por debajo de éste y enfrente del observador se encuentra el botón conmutador (20) para los círculos. En el montante izquierdo se encuentra el péndulo del índice vertical automático. Para el control del funcionamiento, hay un botón pulsador (Fig. 2). Apretando este botón pulsador, con el T2 bien horizontal, la imagen del círculo Vertical se mueve con un movimiento bien amortiguado, inmovilizándose de repente. En el lado del montante izquierdo, se encuentra el espejo de iluminación para el círculo Vertical (9). Una asa (l2) para un transporte fácil y sencillo está fijada sobre los dos montantes por un tornillo de fijación (13) y un pestillo de seguridad (11). El ocular (19) del telescopio puede girar y lleva una graduación en dioptrías para que cualquier observador pueda encontrar inmediatamente la posición que convenga a su ojo. La nitidez de la imagen del telescopio se obtiene con el anillo de enfoque (16) con giro grueso/fino. La luminosidad de la retícula se efectúa, estando la palanquita (14), por debajo del visor óptico, en el tope a lado del objetivo del telescopio. Directamente a lado del ocular del telescopio se encuentra el microscopio para la lectura de los círculos, provisto de anillo de enfoque (18). 4

5 Fig. 2. Pulsador para el control de funcionamiento del péndulo del T2. (Cortesía de Wild Heerbrugg Ltda.) Trípode Para los trabajos con el T2 se recomienda el empleo del trípode GST20 de patas extensibles, que permite un centraje rápido en cualquier terreno. El trípode lleva consigo una tapa de protección, de material sintético, así como una bolsa que contiene una plomada y una llave Allen Resumen de características técnicas del T2 - Anteojo (imagen real directa) aumento X diámetro del objetivo mm diámetro del campo visual a 1000 m m distancia mínima de enfoque m constante de multiplicación constante de adición Sensibilidad de los niveles nivel de la aliada... 20"/2 mm nivel esférico /2 mm 5

6 - Indice automático del círculo vertical amplitud de balanceo libre... ± 5' precisión de estabilización... ± 0.3" - Círculo de cristal o (400 g ) diámetro de la graduación del círculo Hz mm intervalo de la graduación de los círculos... 20' (20 c ) intervalo del micrómetro... 1" (1 cc ) Instrucciones para el empleo del T2 Para una adecuada operación, siga las siguientes instrucciones: a) Puesta en estación del Trípode Poner el trípode en estación, de manera que la plataforma quede prácticamente horizontal. Cuando el tornillo de fijación ocupe aproximadamente el centro de la abertura circular de la plataforma, la plomada debe encontrarse a menos de 2 cm del punto estación. Hundir en el suelo, las patas del trípode; si es necesario se corrige una penetración desigual de las mismas, extendiendo o acortando la pata conveniente. Antes de colocar el instrumento sobre un trípode de patas extensibles, hay que cerciorarse de que los tornillos de presión de aquellas estén apretados. b) Puesta en horizontal y centrado Una vez colocado el aparato sobre el trípode se procede a centrar la burbuja del nivel esférico de la base, con ayuda de los tornillos niveladores. Es conveniente recordar que durante las rotaciones de los tornillos niveladores la burbuja se desplaza en la misma dirección que el movimiento del pulgar de la mano izquierda. Para la puesta en horizontal con el nivel de la alidada se recomienda el siguiente procedimiento. i) Abrir la palanquita de sujeción horizontal (5) y poner el nivel de la alidada paralelo a 2 tornillos niveladores. Centrar la burbuja girando los 2 tornillos niveladores, que con anterioridad se dejaron paralelos al nivel. ii) Girar la alidada 90 o, y centrar la burbuja, manipulando el tornillo nivelante restante. iii) Girar la alidada 90 o, en el mismo sentido, quedando el nivel nuevamente paralelo a los dos tornillos niveladores (inciso i). Eliminar la mitad de una eventual desviación de la burbuja, girando los tornillos niveladores que están paralelos al nivel. 6

7 iv) Girar la alidada otros 90 o en el mismo sentido y eliminar la mitad de una eventual desviación de la burbuja, ahora con el tornillo nivelante restante. El procedimiento de centrado con la plomada óptica es una variante que nos permite hacer el centrado del aparato con mayor precisión y rapidez. Haciéndolo de un modo correcto, el error medio a esperar en el centrado es de ± 0.5 mm, si el punto estación está definido de una manera apropiada. Para que los hilos de la retícula de la plomada óptica aparezcan perfectamente nítidos se hace girar el ocular de la misma (1), hasta lograr lo planteado. Manipulando luego los tres tornillos nivelantes, se hace que coincida la burbuja del nivel esférico con su referencia. Después de aflojar ligeramente el tornillo central de sujeción, se desplaza el instrumento paralelamente a sí mismo sobre la plataforma del trípode, hasta que la cruz de la plomada óptica se encuentre en el centro del punto estación. El instrumento está bien centrado si la burbuja del nivel de la alidada permanece centrada y la cruz de la retícula de la plomada óptica permanece sobre el punto estación en cualquier posición de la alidada. c) Enfoque del telescopio y visual Dirigir el telescopio hacia un plano de fondo claro y uniforme, y después girar el ocular del telescopio (19) hasta que la retícula aparezca nítida y bien negra. A continuación, girar éste ligeramente en sentido contrario a las manecillas del reloj, hasta llegar al límite de nitidez. La lectura en el anillo de las dioptrías permite a cada observador encontrar el enfoque más conveniente a su vista. Después de haber aflojado los tornillos de sujeción horizontal (5) y de basculamiento vertical (8), apuntar el telescopio hacia el estadal por medio del visor óptico (7); apretar moderadamente estos dos tornillos de sujeción y colocar aproximadamente la cruz filar sobre el estadal con los tornillos de movimiento horizontal fino (22) y del vertical (6). Girar el anillo de enfoque del telescopio, hasta que la imagen del punto visado aparezca nítida y sin paralaje, es decir, hasta que permanezca fija con relación a los trazos de la retícula cuando el observador mueve ligeramente la cabeza delante del ocular. d) Lectura de los círculos Para aprovechar por completo el uso del T2, es indispensable medir los ángulos en las dos posiciones del telescopio. La posición directa del aparato es cuando la caja del círculo vertical se encuentra a la izquierda del telescopio y los controles quedan de frente al operador; la posición inversa es cuando la caja del círculo vertical está a la derecha del telescopio. Antes de hacer las lecturas se deben abrir los espejos de iluminación (3 y 9) y orientar hacia un 7

8 fondo claro y uniforme hasta que las imágenes de los círculos aparezcan uniformemente iluminadas en el microscopio de lectura, ésta se gira hasta que estén bien enfocados los trazos de la graduación del círculo que se encuentran en la ventanilla superior. Puesta horizontalmente la línea roja del botón conmutador (20), las ventanillas en el microscopio son de color amarillo y la lectura corresponde al ángulo horizontal. Puesta verticalmente la línea roja del botón conmutador, las ventanillas quedan blancas y la lectura corresponde al ángulo vertical. El método de lectura es idéntico para ambos círculos. En la ventanilla superior del microscopio de lectura, se ven los trazos de la graduación de las dos partes opuestas del círculo; estos aparecen como separados por una línea fina. En la parte superior de la ventanilla de medio, se leen los grados enteros. Debajo de cada número hay un índice triangular seguido por una fila de números uno para cada 10 minutos. El modelo de 360 o sexagesimales, tiene los números 0 a 5, mientras los modelos 400 g centesimales están numerados 0 a 9. La ventanilla superior puede coincidir de 10 a 10 minutos sexagesimales y centesimales. El valor de un intervalo de la graduación del micrómetro corresponde a un segundo sexagesimal o bien a 1 centesimal. La lectura debe hacerse solamente del segundo más próximo (1" o 1 cc ). Sin embargo el modelo 360 º sexagesimales permite una estimación de un medio intervalo (0.5"). En la Fig. 3a se puede observar que los trazos de la graduación del círculo (ventanilla superior) no están en coincidencia, por lo que la lectura no se debe tomar en esta situación. La lectura debe hacerse una vez que dichos trazos se coloquen en coincidencia, tal como se muestra en la Fig. 3b. Lectura angular: 94E 12' 44" (a) (b) Fig. 3. Lecturas angulares del Teodolito Wild modelo T2. 8