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Una introducción a los instrumentos electrónicos de medición, con un enfoque particular en drones, teodolitos eléctricos y estaciones totales. Se discuten sus definiciones, características y aplicaciones en topografía y mediciones eléctricas.
Tipo: Monografías, Ensayos
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Los instrumentos electrónicos de precisión son un tema relevante en la actualidad, esto se debe a que en los últimos años han sido utilizados de una forma más práctica, que nos muestra su valor utilitario al momento de realizar algún proyecto en cualquier parte de nuestro planeta, y es muy importante su conservación pues nos ayudaran a sacar distintas medidas que a simple cálculo no se pueden hacer. Por lo que en este caso podremos conocer sobre algunos de los instrumentos electrónicos de precisión que el ser humano a podido crear a través del tiempo, lo que nos demuestra un gran avance en la creatividad y la destreza que el hombre ha puesto para así crear dichos instrumentos y hacernos más fácil la vida En el presente trabajo tenemos el objetivo de conseguir un mejor conocimiento acerca de los instrumentos electrónicos de precisión, también estudiaremos más a fondo sobre las definiciones que tenemos de cada uno de ellos y su importancia que tiene en algún proyecto. Además, otro de nuestros objetivos es el conocer cada parte de dicho instrumento y también el cómo cuidar y el mantener cada una de estas. Para este trabajo se ha recolectado información de diferentes páginas webs, libros, revistas y entre otro, los cuales nos ha servido de mucha utilidad para realizarlo esperando lograr cumplir satisfactoriamente los objetivos planteados para el lector.
II. INSTRUMENTOS ELÉCTRICOS DE MEDICIÓN Los instrumentos de medidas eléctricas son extraordinariamente multiformes por su destino, diseño, principio de funcionamiento y características técnicas. Para obtener fácilmente las características necesarias y suficiente de cada instrumento se establece, mediante normas, un sistema especial de marcado de los mismos. Estos miden las distintas magnitudes eléctricas como factor de la energía eléctrica , potencia, voltaje y corriente etc. Todos los instrumentos eléctricos utilizan sistema mecánico para la medición de diferentes magnitudes eléctricas, pero como sabemos que el sistema mecánico de todo tiene cierta inercia, por lo tanto, los instrumentos eléctricos tienen una respuesta por tiempo limitado. Además, todos los instrumentos de mediciones no son exactos a la hora de presentar una medida, y por este hecho se le atribuyen ciertas características o especificaciones que son presentadas en los manuales de uso. Estos presentan ciertas características particulares como inexactitud, que en la mayoría de las especificaciones los fabricantes la destacan como precisión, más adelante se aclarará; otras características como resolución, rango, precisión, sensibilidad, entre otros.
En un instrumento de medición se refiere simplemente a la diferencia de varias medidas realizadas bajo las mismas condicionas contra un valor preestablecido. Para comprender esto digamos que tenemos un Voltímetro y una fuente de poder fija a 5 V, esta fuente ha sido desarrollada para tener ese voltaje de salida para comprobar la precisión de los instrumentos, o sea estos 5 Volts son nuestro valor predeterminado, ahora tomamos nuestro Voltímetro y medimos la salida de nuestra fuente, imaginemos que realizamos esta prueba 10 veces bajo las mismas condiciones (al hablar de las mismas condiciones nos referimos a cualquier fuerza o magnitud física que pueda cambiar la medición como por ejemplo la temperatura, la humedad, etc. La precisión se puede expresar de tres formas
Si se necesitan obtener valores históricos, es importante el uso de georreferenciación. Con esto nos referimos al uso de GPS. Con algunos puntos en serie como referencia mediante la topografía tradicional, el dron consigue arrojar datos históricos. Luego de que el dron ha realizado su trabajo y aterriza con las imágenes, se hace uso de la fotogrametría mediante un software, para así crear el modelo digital en 3D. ¿QUÉ ES UN DRONE TOPOGRÁFICO EN LOS ANÁLISIS TERRESTRES? Este es uno de los puntos más polémicos, pues muchos afirman que un dron es un sustituto, cuando en realidad es una herramienta topográfica que complementa de manera muy efectiva el trabajo de un topógrafo. Esta aeronave representa para los topógrafos un nuevo dispositivo de medidas, con muchas características mejoradas. Ayuda al profesional a realizar su trabajo con mayor calidad, minimizando el margen de error y en menor tiempo, aumentando así su productividad. En definitiva, el dron topográfico permite la accesibilidad a nuevas funcionalidades, reduciendo los plazos y bajando los costos de manera significativa. En el área de la topografía, los drones son utilizados para realizar muchas funciones, entre las que podemos mencionar las siguientes:
Un teodolito es un instrumento óptico de precisión para la medición de ángulos entre los puntos visibles designados en las horizontales y verticales planos. El uso tradicional ha sido para la agrimensura, pero también se usan ampliamente para la construcción de edificios e infraestructura, y algunas aplicaciones especializadas como la meteorología y el lanzamiento de cohetes. Consiste en un telescopio móvil montado para que pueda girar alrededor de los ejes horizontal y vertical y proporcionar lecturas angulares. VENTAJAS La principal ventaja 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. Son mucho más útiles porque hacen ahorrar tiempo y para todo el que quiera comprar un teodolito compensa mucho más hacerlo digital. CÓMO 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
Con respecto al nivel topográfico electrónico características, las más destacadas son: · Pantalla LCD Desde la pantalla LCD se pueden observar con claridad todos los detalles de los resultados de las mediciones. · Guardado automático Los datos obtenidos pueden medirse de forma inmediata y automática en la memoria interna. Y una vez que llegue el final de la medición, pueden ser cargados directamente en el ordenador. · Teclado alfanumérico Gracias a este teclado es posible tener mayor comodidad para el manejo del nivel digital topografía y tener un tiempo mínimo de aprendizaje en el instrumento topográfico. · Sensores Otro nivel topográfico digital característica s es que suelen incluir sensores ligados a una misma escala de medida, que les permite trabajar con la diferencia entre sus indicaciones. · Protección IP Muchos modelos incluyen esta protección para indicar que el instrumento es capaz de estar protegido frente a la humedad y el polvo. Funcionamiento: El correcto funcionamiento de nivel digital topográfico va a depender de su calibración. Sí, es importante que el nivel digital esté bien calibrado para que pueda ofrecernos mayor exactitud en la medición. En caso de que no sepa cómo hacerlo, lo ideal es llevarlo a empresas especializadas en calibración, como Villner. Nuestros especialistas en niveles topográficos están en la capacidad de hacer la calibración nivel topográfico de una manera segura y confiable. ¿PARA QUÉ SIRVEN? Los niveles electrónicos pueden usarse tanto en trabajos interiores como exteriores. Sin embargo, normalmente sirven para: Obtener mediciones estándar. Obtener mediciones compensadas. Nivelación de objetos tanto en horizontal como vertical. Medir inclinaciones, cuestas, pendientes y desniveles. Determinar ángulos
Algunas de las principales ventajas de comprar niveles digitales, son: · Pantalla Gracias a la pantalla que incluyen estos equipos, es más fácil leer las mediciones sin mucha complicación. En algunos modelos la pantalla puede iluminarse y facilitar la lectura en aquellos lugares con poca luz. · Indicador En la mayoría de los modelos es posible girar el indicador de pantalla de manera automática, para realizar mediciones desde diferentes ángulos. · Almacenamiento de datos No es necesario anotar los datos obtenidos con el nivel digital topografía, ya que incluye una memoria para guardarlos. · Señal acústica Para saber que ya ha completado el proceso de medición, el nivel digital emite un pitido que funciona como una alarma de aviso. 5.4 ESTACIÓN TOTAL DEFINICIÓN: Es una herramienta electro-óptica utilizada en topografía, cuyo funcionamiento se apoya en la tecnología electrónica. Incorpora un distanciómetro y un microprocesador a un teodolito electrónico. Además, también cuenta con otros elementos tales como: una pantalla alfanumérica de cristal líquido (LCD), leds de avisos, iluminación independiente de la luz solar, calculadora, distanciómetro, trackeador (seguidor de trayectoria) y
Con fines de orientación, se elige un segundo punto fácil de distinguir después de visarlo con el círculo horizontal puestos a cero. REPLANTEO Para alinear una construcción, es útil extrapolar los lados más allá de los límites de la excavación, con el fin de determinar los perfiles de los límites sobre los cuales se colocan estacas. Durante el proceso de construcción, se pueden amarrar cuerdas o cables a las estacas con el objetivo de indicar las posiciones que deberán tener las paredes. RECONOCIMIENTO AUTOMÁTICO DE OBJETIVOS Las estaciones totales usadas de Leica Geosystems cuentan con un sistema de reconocimiento de objetivos ATR. Con este sistema, su reconocimiento se logra de manera rápida y sencilla. Gracias a esta tecnología es posible efectuar mediciones automáticamente con la ayuda de un ordenador. Entre las aplicaciones prácticas de esta característica está el control de la guía de maquinaria de construcción de forma precisa. MEDIR DISTANCIAS QUE NO SON ACCESIBLES (ESTACIONES TOTALES TCR ) La mayoría de las estaciones totales de segunda mano de Leica Geosystems tienen un distanciómetro con láser que no requiere prisma. Una tecnología muy útil cuando se quieren medir fronteras, colocar conductos o en mediciones a lo largo de cañadas o rejas. ¿QUÉ TIPOS DE ESTACIÓN TOTAL EXISTEN? Estaciones totales manuales Equipos topográficos que se utilizan principalmente para realizar mediciones de mediana y alta precisión. Son las estaciones totales más baratas, lo que permite recuperar la inversión rápidamente. Estaciones totales robóticas Se trata de equipos topográficos con una gran funcionalidad, ya que buscan por su cuenta el objetivo, haciendo un barrido hasta que lo encuentran. Funcionan con una controladora manual que opera la estación total desde el lugar donde se encuentre el prisma, lo que reduce el personal necesario para su uso a una sola persona. Multiestación topográfica
Son las estaciones totales que disponen de las mejores prestaciones ya que cuentan con la tecnología láser-escáner y de imagen incorporada. Un instrumento para todas las tareas de topografía, que lleva la fusión de sensores al siguiente nivel. 5.5 GPS NAVEGADOR navegador GPS es un dispositivo electrónico que integra diferentes componentes para permitir la navegación entre dos puntos de la superficie terrestre a través de una ruta (como funcionalidad principal) y que son: Antena receptora de señal satelital. Permitiendo la recepción de ondas electromagnéticas provenientes de los satélites para determinar posiciones espaciales. Mapas obtenidos mediante una cartografía digitalizada. Un software capaz de realizar cálculos espaciales para determinar la ruta o rutas entre dos puntos sobre los mapas. Además de otras funcionalidades adicionales como puede ser la navegación por voz, aviso de radares, etc. Tomando como base la cartografía georreferenciada. Soporte que integra todos estos componentes. El soporte puede ser un navegador específico, un smartphone, PDA, etc. Gracias a estos componentes es posible emplear el navegador como instrumento para realizar un viaje con nuestro vehículo en base a un cálculo de ruta o para desplazarnos de un punto a otro sobre una ruta de montaña en tiempo real. ¿Es lo mismo un GPS que un navegador? ¿Qué es un GPS? Lo primero que cabe decir es que a nivel coloquial puede confundir los diferentes términos y pueden usarse para denominar a lo mismo. El término GPS puede ser aplicable para denominar la propia constelación de satélites de posicionamiento global incluyendo GLONASS, GALILEO , etc. Para emplearlo para un localizador que no tenga otra función que determinar la posición espacial de un vehículo, por ejemplo. O para denominar, en ingeniería, los equipos topográficos con fines de obra civil o estudios geográficos.
Es un instrumento de navegación constituido principalmente por una aguja imantada que se alinea sobre el campo magnético terrestre, que indica el polo norte magnético (y no el geográfico). Cabe destacar que la escala que maneja generalmente es acimutal (de 0º a 360º) y que, la aguja suele llevar un contrapeso que evita que la aguja sea atraída hacia abajo (fenómeno que ocurre en un extremo de la aguja que varía según el hemisferio en el que se realice el estudio). Estos dispositivos suelen tener un mecanismo para mantener fija la aguja, proporcionando precisión al momento de medir. También presentan una serie de niveles para estabilizar la brújula, y un "clinómetro" o un sistema que permite medir ángulos verticales. 5.7.1 BRUJULA SATÉLITE: La brújula con dirección de satélite sirve para orientar las antenas parabólica s de manera rápida y sencilla. En su interior viene marcado la posición de los principales satélites que orbitan alrededor de la Tierra. Para ello, también se puede usar un detector de satélites. ¿Cómo se utiliza un detector de satélites? El detector de satélites se sujeta sobre la brida de fijación del Bloque de Bajo Ruido (LNB, por sus siglas en inglés) de la antena parabólica. Cuando ya esté puesto aquí, solo queda que afines la puntería con el nombre del satélite que quieras buscar. Si vives en la península, con una antena de 50 cm será suficiente para llegar al satélite que quieres, pero si vives en las Islas Canarias necesitarías una de 120 cm. ¿Para qué sirve una brújula con dirección de satélite?
Los satélites más comunes a los que puedes orientar la antena en España son el Hipasat y el Astra 19, 2º. En los dos puedes encontrar en abierto los canales autonómicos españoles. El Hispasat tiene más en español, mientras que en el Astra 19,2 la mayoría son en alemán.
Características La brújula electrónica funciona aunque estamos parados o no se capturen satélites; pero su correcto funcionamiento puede cambiar, si estamos en recintos (ascensor, avión, etc.) o junto a objetos metálicos que influyan en la recepción correcta del campo magnético de la Tierra. Funcionamiento La brújula es un pequeño chip, el más usado es el Asahi Kasei (AKM) AK8973S que permite mediante una calibración inicial detectar la posición que ocupa el teléfono con respecto al campo magnético terrestre. Esto es muy útil cuando utilizas por ejemplo un mapa, o la visión a pie de calle de Google. Chip Mide 2.5 milímetros de ancho y de largo y 0.5 milímetros de grosor. Dentro lleva tres sensores, aunque ya los hay de seis para darles mayor precisión, pero aún no se han generalizado en los móviles. Al tener tres sensores sensibles al magnetismo que está colocados en tres posiciones diferentes dentro del chip conseguimos que la brújula detecte los tres ejes (X, Y, Z). Las principales características de este chip utilizado son:
Hoy en día las plomadas láser se han vuelto populares, aunque cuestan casi 10 veces más que las convencionales. Son pequeños instrumentos con aspecto de cinta métrica que funcionan con pilas comunes y proyectan un rayo láser en la región espectral de alrededor de 600 nm, dirigido en forma vertical y también (en algunos modelos) horizontal. Las ventajas con respecto a las plomadas comunes son la gran precisión y rapidez de la medición, como así también la versatilidad, ya que no las afectan condiciones ambientales como el viento y pueden montarse en el suelo, en la pared o sobre un trípode para facilitar el uso, liberando ambas manos del operario. VENTAJAS Los niveles láser cuentan con una precisión superior a los convencionales. El margen de error de los niveles láser es de +/- 3 milímetros por cada 10 metros lineales, una precisión imposible de lograr con los niveles comunes. Algunos modelos de nivel láser cuentan con la capacidad de auto nivelarse, en superficies lo suficientemente horizontales y regulares, que no superen los 4° grados de desnivel, lo que es común en la mayoría de las superficies de una casa o edificio bien construido. Al encender el equipo, el sensor busca la horizontal y vertical, ajustando las líneas del láser automáticamente. Además de trazar líneas en horizontal y vertical, algunos modelos de nivel láser pueden proyectar líneas en cualquier ángulo que necesitemos, todo esto para escuadrar más fácilmente. Algunos modelos también sirven para nivelar superficies. Estos niveles proyectan un haz al nivel del piso o de la superficie a nivelar, destacando los puntos que sobresalen.
