CURSO: TOPOGRAFÍA MINERA GRUPO: LOS MINEROS UNIDAD II: TEODOLITO DOCENTE: OCAS BOÑON, Rafael Napoleon INTEGRANTES: BAZÁN RODRÍGUEZ, Max Jhonatan LLANOS RIMARACHIN, José Fernando POSADAS GONZALES, Walter Arturo TORRES BURGA, Eduardo Manuel
EL TEODOLITO
INTRODUCCIÓN En el presente trabajo desarrollaremos como tema de estudio el “TEODOLITO”, que es un instrumento de medición utilizado básicamente 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 estadía para prolongar líneas. Puede decirse que teniendo este instrumento, es posible realizar cualquier levantamiento topográfico. En primer lugar daremos a conocer una breve reseña histórica del teodolito, y su definición, también desarrollaremos los tipos de teodolito, sus partes, así como también sus usos y aplicaciones, ETC.
OBJETIVOS: OBJETIVO GENERAL: • Estudiar el teodolito (usos, partes, instalación, aplicaciones en minería)
funciones,
OBJETIVO ESPECIFICO: • Explicar el uso, partes y funciones del teodolito. • Aprender la correcta instalación del teodolito. • Dar a conocer los procedimientos y metodologías adecuados para un levantamiento subterráneo con teodolito. • Procesar la información obtenida con el teodolito con la mayor precisión y aplicación de cálculos correspondientes para obtener el plano deseado.
HISTORIA: Remontándonos alrededor del año 3000 a. de C. los babilonios y egipcios utilizaban ya cuerdas y cadenas para la medición de distancias. Hasta el 560 a. de C. no se tienen referencias de nueva instrumentación hasta que Anaximando introdujo el "Gnomon", aunque se cree que a este le pudo llegar alguna referencia de los babilonios o egipcios. Entre los primeros usuarios de este nuevo instrumento encontramos a Metón y Eratóstenes para la determinación de la dirección Norte y la circunferencia de la tierra respectivamente
DEFINICIÓN: El teodolito es un instrumento de medición mecánico-óptico que se utiliza para obtener ángulos verticales y, en el mayor de los casos, horizontales, ámbito en el cual tiene una precisión elevada. Con otras herramientas auxiliares puede medir distancias y desniveles. Es portátil y manual; está hecho con fines topográficos e ingenieriles, sobre todo en las triangulaciones. Con ayuda de una mira y mediante la taquimetría, puede medir distancias. Un equipo más moderno y sofisticado es el teodolito electrónico, y otro instrumento más sofisticado es otro tipo de teodolito más conocido como estación total. Básicamente, el teodolito actual es un telescopio montado sobre un trípode y con dos círculos graduados, uno vertical y otro horizontal, con los que se miden los ángulos con ayuda de lentes. El teodolito también es una herramienta muy sencilla de transportar; es por eso que es una herramienta que tiene muchas garantías y ventajas en su utilización. Es su precisión en el campo lo que la hace importante y necesaria para la construcción.
TIPOS DE TEODOLITOS: • Teodolitos repetidores Estos han sido fabricados para la acumulación de medidas sucesivas de un mismo ángulo horizontal en el limbo, pudiendo así dividir el ángulo acumulado y el número de mediciones.
• Teodolitos reiteradores Llamados también direccionales, los teodolitos reiteradores tienen la particularidad de poseer un limbo fijo y sólo se puede mover la alidada.
• Teodolito - brújula Como dice su nombre, tiene incorporado una brújula de características especiales, este tiene una brújula imantada con la misma dirección al círculo horizontal. Sobre el diámetro 0 a 180 grados de gran precisión.
• Teodolito electrónico Es la versión del teodolito óptico, con la incorporación de electrónica para hacer las lecturas del círculo vertical y horizontal, desplegando los ángulos en una pantalla, eliminando errores de apreciación. Es más simple en su uso, y, por requerir menos piezas, es más simple su fabricación y en algunos casos su calibración. Las principales características que se deben observar para comparar estos equipos que hay que tener en cuenta son: la precisión, el número de aumentos en la lente del objetivo y si tiene o no compensador electrónico.
PARTES DEL TEODOLITO
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Niveles: - El nivel es un pequeño tubo cerrado que contiene una mezcla de alcohol y éter; una burbuja de aire, la tangente a la burbuja de aire, será un plano horizontal. Se puede trabajar con los niveles descorregidos. Precisión: Depende del tipo de Teodolito que se utilice. Existen desde los antiguos que varían entre el minuto y medio minuto, los modernos que tienen una precisión de entre 10", 6", 1" y hasta 0.1". Nivel esférico: Caja cilíndrica tapada por un casquete esférico. Cuanto menor sea el radio de curvatura menos sensible serán; sirven para obtener de forma rápida el plano horizontal. Estos niveles tienen en el centro un círculo, hay que colocar la burbuja dentro del círculo para hallar un plano horizontal bastante aproximado. Tienen menor precisión que los niveles tóricos, su precisión está en 1´ como máximo aunque lo normal es 10´ o 12´. Nivel tórico: Si está descorregido nos impide medir. Hay que calarlo con los tornillos que lleva el aparato. Para corregir el nivel hay que bajarlo un ángulo determinado y después estando en el plano horizontal con los tornillos se nivela el ángulo que hemos determinado. Se puede trabajar descorregido, pero hay que cambiar la constante que nos da el fabricante. Para trabajar descorregido necesitamos un plano paralelo. Para medir hacia el norte geográfico (medimos acimutes, si no tenemos orientaciones) utilizamos el movimiento general y el movimiento particular. Sirven para orientar el aparato y si conocemos el acimutal sabremos las direcciones medidas respecto al norte.
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Plomada: Se utiliza para que el teodolito esté en la misma vertical que el punto del suelo. Plomada de gravedad: Bastante incomodidad en su manejo, se hace poco precisa sobre todo los días de viento. Era el método utilizado antes aparecer la plomada óptica. Plomada óptica: es la que llevan hoy en día los teodolitos, por el ocular vemos el suelo y así ponemos el aparato en la misma vertical que el punto buscado. Limbos: Discos graduados que nos permiten determinar ángulos. Están divididos de 0 a 360 grados sexagesimales, o de 0 a 400 grados centesimales. En los limbos verticales podemos ver diversas graduaciones (limbos cenitales). Los limbos son discos graduados, tanto verticales como horizontales. Los teodolitos miden en graduación normal (sentido dextrógiro) o graduación anormal (sentido levógiro o contrario a las agujas del reloj). Se miden ángulos cenitales (distancia cenital), ángulos de pendiente (altura de horizonte) y ángulos radiales. Nonius: Mecanismo que nos permite aumentar o disminuir la precisión de un limbo. Dividimos las n - 1 divisiones del limbo entre las n divisiones del nonio. La sensibilidad del nonio es la diferencia entre la magnitud del limbo y la magnitud del nonio. Micrómetro: Mecanismo óptico que permite hacer la función de los nonios pero de forma que se ve una serie de graduaciones y un rayo óptico mediante mecanismos, esto aumenta la precisión. Trípodes: Se utilizan para trabajar mejor, tienen la misma X e Y pero diferente Z ya que tiene una altura; el más utilizado es el de meseta. Hay unos elementos de unión para fijar el trípode al aparato. Los tornillos nivelantes mueven la plataforma del trípode; la plataforma nivelante tiene tres tornillos para conseguir que el eje vertical sea vertical.
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Nonius: Mecanismo que nos permite aumentar o disminuir la precisión de un limbo. Dividimos las n - 1 divisiones del limbo entre las n divisiones del nonio. La sensibilidad del nonio es la diferencia entre la magnitud del limbo y la magnitud del nonio. Micrómetro: Mecanismo óptico que permite hacer la función de los nonios pero de forma que se ve una serie de graduaciones y un rayo óptico mediante mecanismos, esto aumenta la precisión. Trípodes: Se utilizan para trabajar mejor, tienen la misma X e Y pero diferente Z ya que tiene una altura; el más utilizado es el de meseta. Hay unos elementos de unión para fijar el trípode al aparato. Los tornillos nivelantes mueven la plataforma del trípode; la plataforma nivelante tiene tres tornillos para conseguir que el eje vertical sea vertical. Tornillo de presión (movimiento general): Tornillo marcado en amarillo, se fija el movimiento particular, que es el de los índices, y se desplaza el disco negro solidario con el aparato. Se busca el punto y se fija el tornillo de presión. Este tornillo actúa en forma ratial, o sea hacia el eje principal. Tornillo de coincidencia (movimiento particular o lento): Si hay que visar un punto lejano, con el pulso no se puede, para centrar el punto se utiliza el tornillo de coincidencia. Con este movimiento se hace coincidir la línea vertical de la cruz filar con la vertical deseada, y este actúa en forma tangencial. Los otros dos tornillos mueven el índice y así se pueden medir ángulos o lecturas acimutales con esa orientación.
EJES PRINCIPALES DEL TEODOLITO
CARACTERÍSTICAS DEL TEODOLITO • • • • •
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El centro del instrumento puede colocarse exactamente sobre un punto del terreno. El aparato puede nivelarse por media de los tornillos nivelantes. El anteojo puede girar alrededor de un eje horizontal y uno vertical. Cuando se afloja el tornillo de sujeción superior y se gira el anteojo alrededor del eje vertical no se produce movimiento relativo alguno entre los nonios y el círculo acimutal. Cuando se aprieta el tornillo de sujeción inferior, y se afloja el superior, todo giro del anteojo alrededor del eje vertical hace que gire también el círculo portanonios, pero el círculo acimutal no cambia de posición. Cuando se aprieten ambos tornillos de sujeción, el anteojo no puede girar alrededor del eje vertical. El anteojo puede girar alrededor del eje horizontal, y puede fijarse en cualquier dirección dentro de un plano vertical, por medio de sus tornillos de sujeción y de coincidencia. Se puede nivelar el anteojo mediante el nivel tubular unido al mismo, por lo cual puede emplearse como equialtimetro (nivelación geométrica). Por medio del círculo vertical y del nonio se pueden medir, ángulos verticales, y de aquí que el teodolito pueda emplearse para hacer nivelaciones trigonométricas. Valiéndose de la declinatoria, pueden determinarse rumbos magnéticos. Por medio del círculo acimutal y su nonio se pueden medir ángulos horizontales.
ANEJO Y APLICACIONES DEL TEODOLITO El teodolito permite realizar levantamientos de itinerarios y medición de ángulos, tanto horizontales como verticales. También puede servir para hacer nivelaciones geométricas (por alturas), de igual manera que con un equialtímetro, calando la burbuja del nivel del anteojo cada vez que se hace una lectura de mira. El modo de tomar rumbos magnéticos con el teodolito es el mismo que con la brújula de agrimensor. El anteojo puede dar la vuelta completa alrededor de su eje horizontal; este giro se denomina “vuelta de campana”. Cuando el nivel del anteojo está abajo, se dice que este último está en “posición normal o directa”, y cuando el nivel está arriba, se dice que el anteojo está invertido.
INSTALACIÓN DEL TEODOLITO Para centrar el aparato se emplea una plomada de gravedad o una plomada óptica con la que la operación de centrado es más sencilla, en lugar de dirigir la mirada a una plomada pendiente de un hilo. Mirando a través del anteojo que con la cruz filar y lente de enfoque permite localizar el punto de estación sobre el que se quiere centrar el aparato • Primer paso: Se coloca el trípode sobre el punto de estación con la mayor aproximación posible, se monta el taquímetro sobre el trípode y se clava una de las patas del trípode fuertemente en el terreno. • Segundo paso: Girando sobre la pata fija con las otras dos visando que la cruz filar de la plomada óptica, o la plomada de gravedad según proceda, quede lo más cercana al punto sobre la estaca, se fijan al terreno las otras dos patas, cuidando que la base nivelante del aparato esté en una posición cercana a la horizontal.
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Tercer paso: Aflojando el tornillo de sujeción del taquímetro, desplazando sobre la cabeza del trípode el aparato hasta que quede perfectamente centrado, apretando de nuevo el tornillo de sujeción. Cuarto paso: Utilizando las correderas de las patas en el sentido que sea necesario, se lleva al centro la burbuja del nivel circular de la base del aparato. Se revisa en este momento si no se descentró el aparato. Si así fuese, la cantidad será casi nula en la medida que se haya dejado horizontal el aparato en el segundo paso. Se repite entonces el tercer paso y una vez centrado el aparato se continua con el siguiente paso. Quinto paso: Por medio de los tornillos niveladores se lleva al centro la burbuja del nivel tubular del limbo horizontal y se revisa de nuevo el centrado, repitiendo si fuera necesario los pasos tercero y quinto hasta lograr tener centrado y nivelado el aparato.
INSTALACIÓN DEL TEODOLITO • • • • •
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Fácil lectura de los ángulos, ya que estas magnitudes son mostradas en forma digital y con indicación de las unidades. Mejora de la precisión respecto a un teodolito óptico mecánico del mismo error instrumental, ya que se elimina el error de estimación. Posibilidad de conexión directa con un distanciómetro electrónico. Posibilidad de realizar cálculos de distancias reducidas y coordenadas, al instante de realizar las mediciones angulares y de distancia. Registro de los valores medidos y calculados en la memoria del instrumento, tarjetas de memoria o colectores externos, eliminando los errores de escritura en la Libreta de Campo. Los datos son transferidos directamente a la PC para su posterior procesamiento. Manejo de Códigos de Campo, para la automatización del proceso de levantamiento. Programas para realizar cálculos en el campo, tales como Orientación del Círculo, Estación Libre, etc. Programas de prueba, que ayudan a verificar la calibración y estado del equipo.
GRACIAS
