INTRODUCCIONEn el estudio de la forma y relieve de la Tierra
(Topografa) la ciencia ha ido creando y utilizando instrumentos
acordes a sus necesidades, y en la topografa bsicamente se miden 2
variables: ngulos y Distancias (horizontales y verticales). El
Teodolito integra una brjula y un compas para mediciones angulares
horizontales, mas un calculo matemtico (Algoritmo) para medicin de
distancias de menor precisin. Cuando se requera precisin en las
distancias se deba usar una cinta mtrica con todas sus limitantes.
Para solucionar ese inconveniente surgi el instrumento conocido
como Distancimetro Laser, el cual calcula la distancia midiendo el
tiempo que tarda una laser de ida y vuelta al rebotar sobre una
superficie. Adems para la medicin de ngulos verticales se utiliza
un aparato conocido como Nivel de Precisin. De estos 3 instrumentos
se obtienen lecturas que deben anotarse en una libreta de topografa
y posteriormente en gabinete realizar clculos matemticos manuales o
usando una computadora para obtener una representacin grafica de la
medicin (Plano topogrfico). El avance de la ciencia evoluciono el
Teodolito a un Teodolito Electrnico y luego a una Estacin Total.
Como ya se explico una Estacin Total integra 4 equipos en uno solo
con el objetivo de facilitar y eficientar los procesos topogrficos
de campo
1. TITULO DE PRACTICA:
ESTACION TOTAL
2. OBJETIVOS:
Aprender el manejo de la Estacin Total Saber leer las distancias
horizontales como verticales Saber en que se diferencia una
poligonal abierta y una cerrada Familiarizarnos con la estacin
total y posterior uso en el campo
3. FUNDAMENTO TEORICO:
ESTACION TOTAL:
I. DEFINICIN:La estacin total es uno de los aparatos topogrficos
de mayor difusin en la actualidad. Su potencia, flexibilidad,
precisin, sencillez de manejo y posibilidades de conexin con
ordenadores personales son los principales factores que han
contribuido a su gran aceptacin.Las estaciones totales han venido,
desde hace ya varios aos, a facilitar enormemente la toma de datos
en campo, mediante procedimientos automticos. Todo ello ha
contribuido a una notable mejora en las condiciones de trabajo de
la ingeniera civil, as como a un mayor rendimiento en los
levantamientos y el replanteo posterior. A la hora de elegir una
estacin total debemos tener en cuenta nuestras necesidades actuales
y futuras, as como la rentabilidad que vamos a obtener del
aparato.
La Estacin Total es un instrumento topogrfico de ltima
generacin, que integra en un solo equipo medicin electrnica de
distancias y ngulos, comunicaciones internas que permiten la
transferencia de datos a un procesador interno o externo y que es
capaz de realizar mltiples tareas de medicin, guardado de datos y
clculos en tiempo real. Adems dispone de los elementos pticos y
mecnicos, imprescindibles en todos los taqumetros.Una estacin total
posee bsicamente 3 componentes:
Mecnico: el limbo, los ejes y tornillos, el nivel, la base
nivelante. ptico: el anteojo y la plomada ptica Electrnico: el
distancimetro, los lectores de limbos, el software y la memoria
II. FUNCIONES BASICAS DE LA ESTACION TOTALEn esencia, una
estacin total permite efectuar las mismas operaciones que se
efectuaban antes con otros aparatos como los taqumetros o
teodolitos. La gran diferencia es que ahora se aprovechan ms las
grandes posibilidades que nos brinda la microelectrnica. De esta
manera la medida indirecta de distancias se convierte en un proceso
sencillo en el que basta pulsar una tecla tras haber hecho puntera
sobre un prisma situado en el punto de destino. Tampoco es
necesario efectuar tediosos clculos para determinar las coordenadas
cartesianas de los puntos tomados en campo, sino que en forma
automtica, la estacin nos proporciona dichas coordenadas. Para
realizar todas estas operaciones las estaciones totales disponen de
programas informticos incorporados en el propio aparato. Todas las
funciones del mismo, as como la informacin calculada, son visibles
a travs de una pantalla digital y un teclado.Mediante una estacin
total podemos determinar la distancia horizontal o reducida, la
distancia geomtrica, el desnivel, la pendiente en % , los ngulos
horizontales y vertical, as como las coordenadas cartesianas X, Y,.
Z del punto de destino, estas ltimas basadas en las que tienen
asignadas el aparato en el punto de estacionamiento.Para ello basta
con estacionar el aparato en un punto cuyas coordenadas hayamos
determinado previamente o sean conocidas de antemano, por
pertenecer a un sistema de referencia ya establecido, y situar un
prisma, en el punto que deseamos determinar, a continuacin se hace
puntera sobre el prisma, enfocndolo adecuadamente segn la distancia
a que nos encontremos del mismo y se pulsa la tecla correspondiente
para iniciar la medicin
III. LOS EJES DE LA ESTACIN TOTAL:
Mecnicamente tenemos 3 ejes de movimiento, que generan tres
planos al producirse la rotacin entorno a ellos
1.Eje Principal: Es el eje de giro de la Alidada que es la parte
mvil de la estacin
2.Eje secundario o de Muones: Su funcin es servir de eje de giro
del anteojo. Le permite cabecear describiendo planos verticales. El
eje secundario es perpendicular al principal.
3. Eje de colimacin: Se encuentra en el anteojo. Pasa por su
centro y lo atraviesa longitudinalmente. Es perpendicular a su vez
al eje secundario.
IV. MONTAJE Y CENTRADO DEL INSTRUMENTO
Un adecuado montaje del instrumento facilitara enormemente el
Centrado y Nivelacin del Aparato, y por ello se debe realizar
correctamente siguiendo las mejores prcticas recomendadas por el
fabricante, estas se explican grficamente para un mejor
entendimiento.
Monte el Trpode, tomndolo con las patas cerradas apyelo de pie
sobre el suelo, suelte los seguros para que las patas se extiendan
libremente y levntelo desde la plataforma superior hasta ms o menos
el nivel de la barbilla del operador, cierre los 3 seguros para
fijar la extensin de las patas. Separe las patas del trpode
asegurndose de que estn a igual distancia y que la cabeza del
trpode este mas o menos nivelada. Coloque el trpode de forma que la
cabeza este por encima del punto topogrfico y luego fije bien las
patas al suelo.
Instale el instrumento sobre la cabeza del trpode, sujetndolo
con una mano apriete el tornillo de centrado de la parte inferior
de la unidad para asegurarse de que este firmemente atornillado al
trpode.
Enfoque el Punto Topogrfico mirando por el ocular de la plomada
ptica, gire el ocular para enfocar el retculo, esto le permitir ver
claramente los crculos concntricos del enfoque del objetivo
(Retculo). Gire el anillo de enfoque de la plomada ptica para
enfocar el punto topogrfico, con esto logra aclarar la imagen para
observar la marca del punto de control sobre el terreno.
Centre el punto topogrfico en el retculo, afloje ligeramente el
tornillo de centrado de la parte inferior de la unidad y mirando
por el ocular deslice suavemente el instrumento sobre la cabeza del
trpode hasta que el punto topogrfico este exactamente centrado en
el retculo. Vuelva a apretar bien el tornillo de centrado.
V. NIVELACION DEL APARATO:
Nivelacin 1, centre la burbuja del nivel circular ya sea
acortando la pata del trpode mas prxima a la burbuja, o bien
alargando la pata mas alejada de la burbuja. Ajuste una pata ms
para centrar la burbuja. Es importante que en este proceso
solamente ajuste 2 patas, la primera ser la que se encuentre mas
alineada con la burbuja, con este ajuste debe alinear la burbuja
exactamente contra otra pata y esa ser la segunda pata de ajuste
para centrar la burbuja.
Nivelacin 2, Afloje el tornillo de apriete horizontal para girar
la parte superior del instrumento hasta que el nivel tubular este
paralelo a una lnea situada entre los tornillos A y B de nivelacin
de la base. Centre la burbuja de aire moviendo los tornillos A y B
de nivelacin de la base simultneamente y en direcciones opuestas
(ambos hacia adentro o ambos hacia afuera). La burbuja se mueve
hacia el tornillo que se gire en sentido horario. Gire 90 la parte
superior del instrumento en sentido horario, el nivel tubular estar
ahora perpendicular a una lnea situada entre los tornillos A y B de
nivelacin de la base. Entonces utilice el tornillo C de nivelacin
para centrar la burbuja. Gire otros 90 la parte superior del
instrumento y compruebe que laburbuja esta en el centro del nivel
tubular. Si la burbuja estadescentrada proceda como sigue:a. Gire
de nuevo los tornillos A y B por igual y elimine la mitad
deldesplazamiento de la burbuja. b. Gire la parte superior otros 90
y use el tornillo C de nivelacin para eliminar la mitad restante de
desplazamiento en esa direccin.
Comprobacin de nivelacin y centrado, gire el instrumento y
compruebe que la burbuja de aire esta en la misma posicin en todas
las direcciones. Si no es as repita el procedimiento de
nivelado.Luego mirando por el ocular de la plomada ptica verifique
que el punto topogrfico permanece centrado en el retculo, de lo
contrario afloje el tornillo de centrado y corrija la desviacin
suavemente. Vuelva a apretar bien el tornillo de
centrado.Finalmente compruebe otra vez que la burbuja permanece
centrada en el nivel tubular,sino corrija el desplazamiento con el
procedimiento ya descrito.
Nivelacin por pantalla, Existe as mismo otro tipo de nivelacin
conocido como Nivelado por Pantalla, en que el aparato le muestra
la desviacin en 2 ejes y se corrige con los tornillos nivelantes:
1. Pulse ON (Encender) en el teclado del instrumento. 2. En la
segunda pagina (P2) del modo Meas (Medicin) pulse TILT (Inclinacin)
para ver el nivel circular en la pantalla. Indica burbuja en el
nivel circular. El rango del circulo interior es de 3 y el del
circulo exterior es de 6. Tambin figuran en la pantalla los valores
de X e Y del ngulo de inclinacin.
3. Centre en el nivel circular, gire el instrumento hasta que el
anteojo este paralelo a una lnea situada entre los tornillos A y B
de nivelacin de la base y luego apriete la mordaza horizontal.
Ponga a 0 el ngulo de inclinacin con los tornillos A y B de
nivelacin de la base para la direccin X y el tornillo C para la
direccin Y. 4. Pulse ESC en el teclado para regresar al modo Meas
(Medicin)
VI. PARTES DE LA ESTACIN TOTAL:
Pantalla La pantalla utiliza una matriz de puntos LCD con 4
lneas y 20 caracteres por lnea. En general, las tres lneas
superiores muestran los datos medidos y la ltima lnea muestra la
funcin de cada tecla que vara segn el modo de medicin. Contraste e
iluminacin El contraste e iluminacin de la pantalla puede ser
ajsutado. Ver captulo 6 MODO ESPECIAL (Modo Men)
Teclado de Operacin
Los tornillosEl conjunto de giros y movimientos se controlan, en
general, con una serie de tornillos que mostramos y describimos a
continuacin.
Tipos- Tornillos de presin y de coincidencia:
Utilidad- Los tornillos de presin se utilizan para unir
rgidamente o liberar los elementos mviles de una estacin. Los
tornillos de coincidencia (tambin llamados de movimiento lento) nos
permiten imprimirle movimientos suaves y lentos, provocando pequeos
desplazamientos de un elemento con respecto al otro, hasta hacerle
ocupar la posicin deseada.
Actualmente en el mercado podemos encontrar equipos que
presentan un innovador mecanismo sin fin en los tornillos de
movimiento. Con este sistema no se requieren bloqueos, puesto que
los ejes ofrecen cierta rigidez en el giro mediante un sistema de
friccin y por lo tanto se puede prescindir de los tornillos de
presin.
Otra opcin la representan las estaciones servo motorizadas, que
utilizan la ltima tecnologa de servo motores para el giro vertical
y horizontal, prescindiendo por lo tanto de los clsicos tornillos
de presin y coincidencia.
EL COMPONENTE PTICO
El AnteojoEl anteojo de la Estacin Total est basado en el
principio del anteojo astronmico.Su funcin es la de poder hacer
punteras a objetos o referencias para definir direcciones con
precisin.
Estos son sus principales componentes:A. ObjetivoLo forman dos o
ms lentes, con la finalidad de formar una imagen real e invertida
del objeto.
B. OcularSon dos lentes que tienen como funcin principal la
amplificacin de las imgenes. Tambin llevan acoplados unos prismas
que invierten de nuevo la imagen para ser vista en posicin normal.
Otra funcin es la de enfocar el retculo.
C. RetculoEs una especie de diafragma situado en el tubo ocular
donde est grabada la cruz filar. Esta cruz es la que permite hacer
punteras con precisin.
La imagen superior nos muestra la visin que se tiene a travs del
anteojo cuando hace una correcta puntera con la cruz filar hacia un
prisma.
D. MonturaLo forman tres tubos, donde van montados el ocular y
el objetivo, y que adems llevan un engranaje que permite alargar o
acortar el anteojo para enfocar correctamente.
La plomada
Es un dispositivo que va incorporado en la base nivelante de la
estacin, nos permite situar o estacionar el aparato exactamente
sobre el punto que queramos.
La plomada est materializada por un rayo ptico que tiene la
direccin de la lnea de la plomada, o vertical, de manera que a
travs de un pequeo anteojo podemos ver el punto de estacin y
centrar el instrumento.
Esta lnea tambin puede materializarse mediante un rayo lser
(plomada laser),que tiene la ventajade permitir el el centrado a
simple vista, sin lentes o prismas de por medio, aunque tambin sin
aumentos.
EL COMPONENTE ELECTRNICO
a. Lectura electrnica de limbosb. Medida electrnica de
distancias
La gran diferencia de las Estaciones Totales respecto al resto
de teodolitos y taqumetros es la integracin de un complemento
electrnico slido y potente que permite tareas tales como,
almacenamiento interno de medidas de campo y clculos en tiempo real
adems de las ya habituales medida electrnica de distancias y
lectura electro-ptica de limbos que veremos ms adelante.
Para poder realizar todo ello las estaciones incorporan un
microprocesador.Pero tambin es necesario un interfaz que permita al
usuario manejar, controlar y gestionar adecuadamente todas las
funciones de la estacin.
Esta interactividad necesaria para extraer datos de la Estacin o
imponerlos se consigue gracias a una pantalla de cristal lquido en
la que se pueden visualizar valores, comandos o caractersticas de
configuracin y un teclado que permite hablar con el
microprocesador.
Existe gran variedad de sistemas segn la gama del equipo.Hay
Estaciones con un teclado mnimo que permite realizar operaciones
bsicas:
Encendido / apagado. Seleccin de distancias. Eleccin de
funciones especiales. Introduccin de ordenes. Confirmacin.
Iluminacin de la pantalla.
Las operaciones de trabajo, la imposicin de datos (coordenadas
iniciales, ngulo horizontal, Temperatura, etc) y la seleccin de
operaciones se realiza por software, a travs de la pantalla,
navegando con el cursor.
Otros equipos disponen de todo esto ms un completo teclado
alfanumrico para escribir, activar funciones, dar rdenes, medir,
grabar, transmitir, activar plomada lser, etc.
Hay teodolitos electrnicos que carecen de dispositivo de
almacenamiento y clculo de datos, pero que tienen la posibilidad de
conectar un colector externo de datos, convirtiendo as el teodolito
en una estacin.
En este caso el teodolito tiene un procesador interno que
controla todas sus funciones y que activa los sistemas de medicin
electrnica de ngulos y distancias. Pero este procesador no tiene
capacidad de guardado de datos. Por ello es necesario incorporar un
colector externo. Los colectores externos, adems de almacenar
datos, suelen estar dotados de potente software de clculo y gestin
de datos, siendo capaces adems de controlar los sistemas de medicin
de la estacin. Tambin puede conectarse a estaciones Totales que no
tengan muy desarrolladas sus funciones de clculo para completarlas.
De hecho, es desde este elemento y no desde la estacin desde donde
se realiza todo el proceso de medicin.
Puertos de comunicacin de una estacin totalLa conexin a la
libreta electrnica externa con la estacin se realiza a travs de un
puerto serie.
Este mismo puerto nos permite establecer comunicacin entre la
estacin total y un PC, cuando se trata de una estacin total con
libreta electrnica interna.VII. EJEMPLO ESTACIONES TOTALES MARCA
SOKKIAESTACION SEMITOTAL SOKKIA SDM3E -
Tipo:Estacin SEMItotal
Marca:
Modelo:SDM3E 06
Precisin:6 segundos
Aumentos:25 x
Alcance conun prisma:1,000 m
Precio:$27,000
Observaciones:Seminueva
ESTACION SOKKIA SET 610 -ESTACION SOKKIA SET 510
Tipo:Estacin TotalTipo:Estacin Total
Marca:Marca:
Modelo:SET-610Modelo:SET-510
Precisin:6 segundosPrecisin:5 segundos
Resolucinen Pantalla:1 segundoResolucinen Pantalla:1 segundo
Aumentos:26 xAumentos:30 x
Alcance conun prisma:2,400 mAlcance conun prisma:2,400 m
Memoria10,000 ptsMemoria10,000 pts
Observaciones:NuevoObservaciones:Nuevo
VIII. EJEMPLO DE UN LEVANTAMIENTO TOPOGRFICO CON EL USO DE LA
ESTACION TOTAL:
1. Prender La Estacin Total2. Presionar MENU3. Presionar F1
[PROGRAMAS] (para ir a la lista de programas)
4. Presionar F1[TOPOGRAFIA] (para iniciar el programa de
levantamiento)
5. Presionar F1 [AJ TRABAJO] (para acceder a la configuracin de
trabajos de la memoria)
6. Presionar F1 [AADIR] (para crear un nuevo archivo de
trabajo)
7.Introducir los datos bsicos del trabajo en orden.TRAB.: Nombre
del Trabajo (teclear el nombre y presionar ENT)NOMB.: Usuario
(teclear el nombre y presionar ENT)Al terminar presionar F4 [OK]
para terminar.8.Presionar F2 [AJ ESTAC] (datos del Punto de
Estacin)
9.Presionar F3 [E-N-H] (para ingreso de las coordenadas por
teclado) Leer Nota 1
10.Introducir los valores del punto de estacin.ID-PTO: Nombre de
punto de estacin. (Teclear el nombre y presionar ENT)Y/E: Este
(teclear la coordenada y presionar ENT)X/N: Norte (teclear la
coordenada y presionar ENT)ALTURA: Cota (teclear la cota y
presionar ENT)Presionar F4 [GRABAR], para confirmar.
11. Colocar la altura del instrumento. H-INST: Altura del
instrumento (teclear la altura y presionar ENT)Presionar F4
[OK]
12.Presionar F3 [AJ ORIENT] (datos del Punto de Referencia o
punto visado)
13. Presionar F2 [PTO CONOCIDO] (para ingreso por coordenadas
del punto de referencia)
14. Presionar F2 [E-N-H] (para ingreso de las coordenadas por
teclado) Leer Nota 2
15. Introducir los valores del punto de referencia.ID-PTO:
Nombre de punto de referencia (teclear el nombre y presionar
ENT)Y/E: Este (teclear la coordenada y presionar ENT)X/N: Norte
(teclear la coordenada y presionar ENT)ALTURA: Cota (teclear la
cota y presionar ENT)Presionar F4 [GRABAR], para confirmar.
16.Visar Punto de Referencia y presionar F3 [Record] (el equipo
calcula el Azimut)
17.Presionar F1 [Cancel]
18. Chequear azimut calculado y Presionar F4 [Ok]
19.Presionar F4 [COMIENZA]. (Inicio de la medicin)
20.Colocar el nmero de punto a medir, (teclear el valor y
presionar ENT)Colocar la altura de prisma, (teclear el valor y
presionar ENT)Colocar el cdigo del punto o descripcin. (Teclear el
valor y presionar ENT)Presionar F1 [TODO], en cada uno de los
puntos a medir. (Inicio de la medicin)
21.Utilizar la tecla PAGE para visualizar cada una de las
presentaciones de los resultados de la medicin.
4. CONCLUCIONES:
La estacin total se utiliza para la medicin de distancias
horizontales, verticales, distancia inclinada, distancia vertical,
horizontal.
Para medir ngulos acimutales se parte del norte magntico.
Que para la instalacin de la estacin total primero se hace la
nivelacin correspondiente.
Se cumpli con el primer objetivo de esta prctica pues hemos
aprendido el uso y manejo la estacin total.
En la clase se pudo observar y manipular la estacin.
5. RECOMENDACIONES:
No poner los ojos en frente del objetivo. Usar adecuadamente la
estacin total.
Seguir los pasos aprendidos para la instalacin adecuada de la
estacin.
Que el prisma es una componente muy importante para el uso de la
estacin.
6. SUGERENCIAS:
Que se adquieran mas equipos pues se cuenta con solo una estacin
total.
Que se den mantenimiento a los quipos.
Que se carguen adecuadamente las bateras de la estacin.
7. BIBLIOGRAFIA:
http://www.stonexmexico.com/estacion-total/23-guia-rapida-estacion-total.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Estaci%C3%B3n_total
MANUAL TOPOGRAFIA GENERALIng. Narvaez Llontop
GUIA DE LA PRACTICA DE CAMPO
8. PLANOS:
UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH SANTIAGO ANTUNES DE MAYOLO
FACULTAD:
INGENIERIA CIVIL.ESCUELA:
INGENIERIA CIVIL.CURSO:
TOPOGRAFIA I.TEMA:
PRACTICA DE CAMPO MANEJO Y USO DE LA ESTACION TOTALCICLO:
IIIPROFESOR:
VICTOR CABELLO CHAVEZALUMNO:
RODRGUEZ MORALES ALEX GUIDO.CODIGO: 091.0904.3782010
