TEMA 8
TEODOLITO
En el siguiente informe se dará conocimiento de un instrumento muy
utilizado en la topografía e ingeniería para la medición de ángulos verticales
y horizontales con una grandísima precisión.
2. HISTORIA DEL TEODOLITO
El primer teodolito fue construido en 1787 por el óptico y mecánico
Ramsden. Los antiguos instrumentos, eran demasiado pesados y la lectura de sus
limbos (círculos graduados para medir ángulos en grados, minutos y segundos)
muy complicada, larga, y fatigosa. Eran construidos en bronce, acero, u otros
metales.
Luego en 1920, el ingeniero suizo Enrique Wild, logró construir en los
talleres ópticos de la casa Carl Zeiss (Alemania), círculos graduados sobre
cristal para así lograr menor peso, tamaño, mayor precisión, logrando tomar las
lecturas con más facilidad.
3. DEFINICIÓN DE TEODOLITO
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.
4. ¿COMO FUNCIONA UN TEODOLITO?
Un teodolito es un artilugio complejo pero básico por así decirlo,
se trata de un trípode que tiene un telescopio acoplado encima con dos círculos
que están graduados y uno va colocado en vertical y el otro en horizontal.
Gracias a estos círculos y a las lentes se pueden medir los ángulos.
A pesar de que hayamos mencionado que es un instrumento simple la
realidad es que es una pieza muy útil en el sector de la construcción porque su
precisión es difícil de encontrar en otros materiales.
5. PARTES PRINCIPALES DE UN TEDOLITO
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.
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
nadirales.
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.
5.1 PARTES ACCESORIOS
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
6. INSTRUCCIONES DE USO DEL TEODOLITO
- Coloca
un clavo de topógrafo en el suelo en el punto donde deseas colocar el
teodolito. Los ángulos se miden desde este punto al igual que las
distancias.
- Coloca
las patas del trípode, teniendo cuidado de ajustar la altura donde la
vista instrumento esté a un nivel visual que sea cómodo. Asegúrate de
comprobar que el agujero en el centro de la placa de montaje esté ubicado
sobre el clavo. Inserta cada pata en el suelo pisando el soporte en la
parte inferior de cada una.
- Ajusta
la posición de las patas de modo que la placa de montaje de la parte
superior del trípode quede lo mejor posible al nivel del ojo.
- Saca
el teodolito de la caja. La mayoría de los teodolitos tienen un asa sólida
en la parte superior. Este es el mejor lugar por donde levantar el
instrumento. Con suavidad, colócalo sobre la placa de montaje y el
tornillo en la rueda de montaje por debajo del instrumento.
- Nivela
el teodolito ajustando las patas del trípode, utilizando el nivel de ojo
de buey. Afina el ajuste con los botones de nivelación en el instrumento.
- Ajusta
la vista pequeña llamada la plomada vertical, en la parte inferior del
teodolito. Esta vista te permite asegurar que el instrumento está centrado
directamente sobre el clavo. Prepara la plomada vertical ajustando los
botones en la parte inferior del teodolito.
- Mira
a través del telescopio principal y apunta la mira en el punto a medir.
Gira los mandos de bloqueo para mantener el teodolito en posición sobre el
punto exacto. Observa los ángulos horizontales y verticales en el ámbito
de visualización del lado del instrumento.
7. CLASES DE TEODOLITOS
a) Concéntricos: Llevan el anteojo en el centro del eje
horizontal.
b) Excéntricos: Llevan el anteojo en un extremo del eje
secundario.
En cada uno de los dos grupos hay las siguientes clases de teodolitos:
a) Repetidores: Los que tienen tornillo de
coincidencia de movimiento general para el giro lento.
b) Reiteradores: Los que no tienen tornillo de
coincidencia de movimiento general.
c) 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.
d) 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.
8. EVOLUCION DEL TEODOLITO
a) Teodolito vernier
El teodolito de vernier ha permanecido por más de un siglo, inclusive
hasta nuestros días, en que comparte la actividad topográfica con otros
instrumentos.
Los teodolitos de vernier constituyen
goniómetros en los que los círculos o limbos para mediciones de ángulos
horizontales y verticales, están formados por círculos metálicos graduados con
una cinta de plata donde vienen las marcas de la graduación.
El circulo o limbo horizontal viene
graduado de 0° a 360° en sentido horario para mediciones y de 0° a 360° en
sentido antihorario para medición de ángulos. El circulo o limbo vertical posee
graduaciones de 0° a 90° desde el horizonte hasta el cenit, para ángulos de
elevación o positivos, y de 0° a 90° del horizonte hasta el nadir, para ángulos
de depresión o negativos.
En un teodolito de vernier, en una
escala L considerada se desliza la escala V, el índice 0 marca la fracción en
el sentido de crecimiento de la escala L si no se utilizara el vernier, esta
lectura sería estimada; sin embargo, la fracción precisa es aquella que indica
la línea del vernier que coincide con alguna línea del circulo graduado o
limbo.
b) Teodolito optico Mecánico
El teodolito mecánico es
un utensilio más simple que hace la misma función que el electrónico,
pero de manera analógica, al no tener pantalla es necesario contar con un visor
que nos da el ángulo y las medidas.
El teodolito óptico mecánico es aquel
instrumento imprescindible para la realización de todo trabajo topográfico. Se
trata de una herramienta de medición que emplean los topógrafos para obtener
ángulos horizontales y verticales con máxima precisión. Del mismo
modo y combinándolo con otros aparatos, se pueden medir distancias en
triangulaciones y desniveles.
Características del teodolito óptico
mecánico
1. Debido al micrómetro
óptico, el ángulo vertical y ángulo horizontal, se puede leer directamente a un
alto nivel de exactitud 1” o 1cc.
2. El telescopio del
teodolito óptico puede formar erguido e imágenes inversas.
3. Con una buena
resistencia a alta frecuencia de vibración, el compensador de péndulo X- largo
de nuestro teodolito óptico, compensa automáticamente el índice de error del
ciclo vertical
c) Teodolito electrónico
Es la versión del teodolito óptico, con la incorporación de electrónica
para hacer las lecturas del circulo 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..
La principal ventaja y diferencia de
los teodolitos electrónicos frente a los mecánicos es la pantalla, gracias
a los digitales podemos ver en la pantalla todos los datos que antes teníamos
que calcular de forma manual.
Este teodolito está diseñado para
tomar medidas de ángulos verticales y horizontales. Las ventajas
residen en su fiabilidad y facilidad de uso, su pequeño tamaño, su
mecanismo de desplazamiento del círculo horizontal, la gran calidad
de imagen directa del telescopio, su moderno diseño, etc. Le
permite realizar trabajos de medición más seguros, fáciles y con menos
error que un instrumento óptico convencional. A través de sus seis teclas
se pueden seleccionar todas sus funciones básicas.
