Instrumental Topografico 1xgb

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE CONSTRUCCIÓN CIVIL

TÍTULOS E IDENTIFICACIÓN OBJETIVOS ANTECEDENTES TEÓRICOS PROCEDIMIENTO OBS. REALIZADAS CÁLCULOS Y RESULTADOS ANÁLISIS Y CONCLUSIONES APLICACIÓN ENTREGA TOTAL INFORME o TAREA Nº

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CAPÍTULO 1 Objetivos

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Objetivo general: ● Comprender, Identificar y diferenciar los diversos instrumentos topográficos que se utilizan en la construcción, para que sirven, como se emplean y sus aplicaciones. Objetivos específicos: ● Conocer el uso de la topografía en las distintas etapas de un proyecto de construcción; diseño ejecución y control, además de poder relacionarlos con los conceptos de nivelación, planimetría y altimetría. ● Aprender las principales características de los instrumentos topográficos, de esta manera poder diferenciarlos, así poder determinar su correcto uso. ● Analizar las aplicaciones de los instrumentos, comparando sus ventajas y desventajas. De esta manera comprender las limitaciones de cada uno de ellos para un proyecto de la construcción. ● Identificar los instrumentos topográficos utilizados en las diferentes partidas de un proyecto.

CAPÍTULO 2 ANTECEDENTES TEÓRICOS. 2.1) Definiciones: Página | 2

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Topografía: La topografía se define como la ciencia, arte y tecnología de ubicar las posiciones relativas de puntos situados en la superficie de la tierra tanto por encima y debajo de ella. Dichas posiciones se obtienen a través de la medición de distancias y ángulos, los cuales pueden ser distancias horizontales, verticales o inclinadas y ángulos horizontales y verticales. También se puede definir como la disciplina de las ciencias de la Tierra que tiene por objeto la medición y representación, a una escala determinada, de pequeñas extensiones de la superficie terrestre y medio ambiente, Planimetría: Es la medición métrica de puntos relevantes del terreno en un plano horizontal, que estudia el conjunto de métodos y procedimientos de medición para proyectar superficies y accidentes del terreno sobre un plano horizontal imaginario. Altimetría: Es la medición métrica de alturas, la cual estudia los métodos y procedimientos para representar la cota de cada punto respecto a un plano respecto de un plano horizontal de referencia. Su resultado consiste en la representación del relieve del terreno (curvas de nivel) o elevaciones (perfil) en un plano bidimensional. Cota: En topografía corresponde a la altura con respecto a un punto de referencia(PR). Punto de Referencia(PR) : Es el punto el cual esta sobre un objeto fijo con su elevación conocida por el que se pueden determinar otras elevaciones.Se lo llama también Banco de Nivel ó Cota Fija. Eje de colimación: Es una recta imaginaria determinada por el centro óptico de la lente objetivo y el cruce de los hilos del retículo.Este eje debe estar perpendicular al eje secundario. Prisma: Es un objeto circular formado por una serie de cristales dispuestos de tal forma de que se produzca un efecto rebote, en el cual la señal emitida por un distanciometro,estación total o teodolito sea devuelta para así por medio de el tiempo que tarda en ir y regresar al emisor.

2.2) ¿Cómo es el uso de la topografía en las distintas actividades relacionadas con un proyecto de construcción, refiriéndonos a las etapas de diseño, ejecución y control? La topografía está siempre presente en el área de la construcción, ya sea desde su inicio como antecedentes para el diseño del proyecto y finalmente hasta la mantención y abandono del mismo, es por esto que la topografía va muy ligada a la construcción debido a que en los procesos constructivos, primero que todo hay que ir a ver el terreno para posteriormente con la ayuda de instrumentos topográficos obtener datos acerca del terreno, ya que estos van variando debido a los cambios naturales y a que la tierra no tiene una forma homogénea, esto corresponde a la “altimetría” debido a las diferencias de alturas entre diferentes puntos del terreno, es por eso que primeramente se necesita nivelar el predio con la ayuda de los resultados anteriores con el fin de que la futura construcción se ejecute de manera óptima; con todos los resultados obtenidos en las mediciones se realizan los planos, que en topografía se le denomina “planimetría” donde se observa la proyección de superficies y accidentes sobre un plano horizontal imaginario.

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En cuanto a las etapas de diseño, se refiere a que a la hora de crear el proyecto en los planos hay que tener en cuenta que éste tiene que cumplir con los requisitos, ya sean líneas oficiales, líneas de edificación, máxima cantidad de metros cuadrados posibles de construir en el terreno, curvas de nivel, entre otras; en cuanto a la ejecución del proyecto comienza cuando se empieza a materializar la construcción, y principalmente cuando se unen los puntos hechos por el trazador en el terreno a trabajar, para así comenzar con las excavaciones, fundaciones, etc. ahora refiriéndonos al control del proyecto, este busca la correcta ejecución de la infraestructura que va de la mano con la inspección periódica de la construcción y que todo se esté realizando de acuerdo a lo establecido; una vez terminado el proyecto de construcción, hay que verificar que cumpla con las normativas de la LGUC, la OGUC y el plano regulador comunal dependiendo del caso. Al mismo tiempo que cuempla con los sistemas básicos, ya sean electricidad, agua potable, aguas lluvias, aguas servidas, etc.

2.3) Características, consideraciones, y parámetros básicos de los instrumentos topográficos Nivel topográfico: Dentro de la historia de la humanidad se ha tenido como uno de los principales objetivos el asentamiento como medio de vida, y por ende, el ser humano ha pulido y mejorado cada una de las herramientas para la posterior construcción de los asentamientos que requiere la humanidad. De ello nace el nivel topografico (optico), que tiene como una de sus funciones principales la medición de desniveles entre distintos puntos que se encuentran a distintas alturas y en distintos lugares, proporcionando así los datos necesarios para el levantamiento y posterior construcción de cualquier obra de gran envergadura. En la actualidad existen diversos tipos de niveles topográficos creados para cumplir de mejor manera cada una de las demandas que la sociedad exigía. Por ello dentro de la gran variedad se pueden clasificar por: -Estático o acción de nivelar: nivel del plano, niveles de línea y niveles automáticos. -Según precisión: nivel de pequeña, mediana y alta precisión. Dentro de los cuales se pueden diferenciar 4 tipos de niveles los cuales son: 1)Nivel mecánico (manual): Se componen principalmente de un nivel de burbuja adosado a un telescopio o anteojo topográfico y un sistema de tornillos nivelantes , todo ello formando una sola pieza perpendicular a su eje Página | 4

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vertical. La línea de colimación describe un giro en un plano horizontal. Sin embargo, la dificultad para el calado de la burbuja en radios de curvatura muy grandes, resta precisión a las mediciones efectuadas con este tipo de aparatos , además de que cada vez que se ocupa el aparato de debe ir comprobando que cuando se gire la gota sigue centrada ,lo cual ocupa un determinado tiempo poder regular . 2) nivel automático: Los niveles automáticos son llamados así por su capacidad autonivelante , que se produce a través de un compensador autonivelador el cual un sistema de prismas suspendidos sobre alambres finos que funcionan bajo el principio pendulo ,bajo la accion de gravedad ,todo esto está definido de tal forma que el rayo de luz que el sistema de prismas envía a los hilos de la retícula son rayos horizontales ,por lo que en la medida que el sistema pueda girar libremente línea

es de

,la de

colimación permanecerá horizontal . El anteojo consta de varios lentes que alternativamente van aumentando (o disminuyendo) la magnitud del rayo de luz reflejado por los elementos que son captados, A su vez una lente plana lleva grabada en ella unas líneas, que forman un retículo, llamado retículo estadimétrico o cruz filar. Este retículo está formado por un hilo vertical simple en su parte superior y doble en la inferior ,y tres hilos horizontales, el hilo horizontal medio sirve para apuntar y también para nivelar, los otros dos (el superior y el inferior) son los llamados hilos estadimétricos y sirven para medir distancias al leer con ellos sobre una mira. 3) Nivel electrónico: Estos funcionan como los niveles ópticos, y adicionalmente pueden hacer lecturas electrónicamente con estadales con código de barras. Por medio de su sistema electrónico, al visualizar las miras, decodifica la trama de ellas y lo traduce a nuestro sistema de medición. Conjuntamente podemos utilizarlo para realizar operaciones especiales, por ejemplo: para guardar los datos obtenidos durante una tarea, o para calcular áreas, volúmenes, etc, todo ello sin errores. Se recomienda emplear un nivel digital en aquellos trabajos en los que se requiera efectuar un número considerable de nivelaciones, ahorrando así hasta un 50% de tiempo. Página | 5

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4) Nivel laser: Es el tipo más sofisticado de niveles, que proyectan un rayo láser, tanto vertical como horizontal. Se dividen en niveles de plano y niveles de línea y su uso depende de la aplicación. Los niveles láser de plano generan planos verticales . Están compuestos por los siguientes elementos - El emisor láser que es el alma de todos los niveladores de terrenos y es el encargado de generar un plano de referencia a partir de la rotación de un haz de luz; va montado sobre un trípode y colocado en el terreno o área a elaborar de forma tal que permita el control de los restantes elementos del sistema. -El receptor que es un elemento fotoeléctrico que controla la posición del plano de luz láser. Es el encargado de sensar a qué altura está situado el plano de referencia en la posición en que se encuentra y electrónicamente emite señales a la estación de control sobre la posición del plano de luz relativo al centro. -El tablero de indicación/control que es un instrumento que toma decisiones e indica las lecturas (si está por encima, por debajo o en línea) de los niveles al operador mientras que éste hace el trabajo de levantamiento topográfico del campo. Este sistema consiste, por una parte, en un sistema emisor, es decir, debemos establecer sobre la zona de trabajo un plano de luz láser. Para ello, un generador de luz láser colocado sobre un trípode y alimentado por una batería, produce un rayo de luz láser que sale al exterior mediante un sistema de prismas reflectantes y al girar muy rápidamente genera un plano de luz láser. El giro se efectúa alrededor de un eje perpendicular al terreno, y en el plano se usa como referencia para la nivelación en lugar de dos planos topográficos,permite mediciones con precisión entre los 5 a 10 mm. 5) Taquímetro o teodolito: Instrumento mecánico óptico o mecánico óptico electrónico, utilizado fundamentalmente para medir ángulos horizontales y verticales, que en conjunto con otros dispositivos, permite determinar distancias y desniveles. La medición de distancias se puede realizar con la ayuda del retículo estadimétrico. En donde la diferencia entre el taquímetro y el teodolito es la precisión angular, mientras que el taquímetro tiene precisión al minuto, el teodolito tiene precisión al segundo. Hoy en día el más utilizado es de tipo electrónico o digital, los cuales son capaces de entregar de forma inmediata los valores angulares en pantalla digital, además la posibilidad de almacenar la información en una memoria para luego descargar los registros de los levantamientos realizados a un computador

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“ Teodolito mecánico y electrónico.”

“Retículo estadimétrico.”

Distanciómetro: Son instrumentos electrónicos utilizados para la medición de distancias, que se basan en el tiempo transcurrido en ir y volver una señal generada por el instrumento instalado en un extremo y un elemento reflector posicionado en el otro extremo de la medición, que generalmente corresponde a un prisma o conjunto de prismas. Las correcciones son del orden de centímetros en distancias inferiores al kilómetro. El alcance normal de este tipo de instrumentos en la Topografía varía entre los 350 m a 1.500 m. Este tipo de instrumentos tiene grandes ventajas respecto del uso de otros, por ejemplo realizar mediciones en lugares de difícil , zonas muy transitadas, puntos opuestos de un lago o anchos de quebradas o ríos, entre otros, en comparación a la medición directa con cinta. Estación total: Instrumento topográfico reúne en un solo equipo a un teodolito electrónico o digital, un distanciómetro y un microprocesador que apoya el almacenamiento de datos, lo cual lo hace un instrumento muy versátil en cualquier tipo de trabajos. Este instrumento realiza mediciones con un más de luz iluminación independiente a la luz solar, luces led de aviso, seguidor de trayectoria, por lo que a su vez la estación total supera los costos para la obtención de este en comparación con los demás instrumentos pero facilita de gran manera el trabajo topográfico. Su principal desventaja antes mencionada es su elevado costo además de no poder medir distancias de más de 200 metros y al contener variadas funciones esta no es tan precisa como cada uno de los otros instrumentos que solo se especializan en un tipo de medición.

a

GPS: Sistema de posicionamiento global es utilizado en la topografía para agilizar el trabajo topográfico con respecto ubicación de puntos tanto altimétrica mente como Página | 7

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planimetricamente (coordenadas UTM), el cual tiene una muy alta precisión en comparación con otros instrumentos lo que le permite ser utilizado en proyectos de gran envergadura. Para la utilización del sistema GPS se requieren estaciones terrestres los cuales se utilizan para monitorear los satélites y así poder tener una correcto uso del instrumento. Se requieren 18 satélites para su funcionamiento los cuales emiten una señal a la tierra que es recibida por el receptor GPS, el cual necesita recoger la señal de al menos 3 satélites para ser localizados, el cual entrega información del punto donde se posiciona el instrumento, sus coordenadas UTM y su altitud.

Scanner laser 3D: Es unas de las tecnologías más avanzadas y rápidas, respecto a las técnicas convencionales de la topografía, es la más reciente de las mediciones de campo, utiliza el mismo principio de la estación total, el scanner mide ángulos y las distancias para el posicionamiento tridimensional. La principal diferencia es que este almacena mucha información en un corto periodo de tiempo, guardando esencialmente las coordenadas XYZ, calculadas en tiempo real a partir de mediciones angulares y lineales, creando una nube de puntos, la cual es la unión de todos los puntos medidos creando así un único sistema de coordenadas. También se pueden obtener la intensidad de retorno del láser de cada punto, lo que permite identificar elementos en campo, en función del material y del color. Su precisión en condiciones usuales, el láser fijo tiene la mayor precisión, pero tiene menor alcance, sin embargo con un escáner terrestre móvil formado por distintos sensores, arriba de una plataforma móvil (auto), recopilando datos en movimiento y los sensores toman las medidas.

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2.4) Mención y descripción de las aplicaciones de los instrumentos anteriormente mostrados, en distintas actividades constructivas. Realización de una comparación en cuanto a sus características y limitaciones en cada proyecto En cada etapa o actividad del proceso de construcción, se utiliza alguno de los instrumentos mencionados anteriormente, el uso de uno y de otro, va a depender del resultado que se espera obtener. Por ejemplo: Nivel mecánico, eléctrico y automático: es utilizado en operaciones de nivelación, es decir donde es necesario el cálculo de las diferentes verticales o desniveles de diversos puntos que se encuentran a distintas alturas respecto a un punto de referencia (P.R), de esta forma trasladar las cotas desde un punto conocido a otro desconocido. Estos nos entregan medidas en precisión en milímetros, y se deben utilizar distancias menores a 80 metros, para obtener una información más confiable y precisa. Por ejemplo se utilizan en un levantamiento topográfico de un lugar, de esta forma poder iniciar el proceso de los planos de las estructuras, ya sea poniendo estacas o algún tipo de marcas, de esta forma generar un alineamiento, es decir, como una guía aproximada para empezar luego la excavación. El nivel láser: se usan principalmente en interiores, ya que en exteriores con la luz del sol resulta difícil ver la línea (esta tiene entre 1 y 2 milímetros) que proyecta en una pared, su nivel de imprecisión en un Km. será de 1 centímetro. Existen otro tipo de nivel laser que tiene un sensor, para utilizarse en exteriores y a mayores distancias debido a que no dependen del ojo humano, sino de un sensor especializado en detectar la luz láser. Sin embargo al ser giratorio forma una especie de cono, por lo que no es un círculo perfecto es decir a grandes distancias pierde precisión. Este si es utilizado en condiciones correctas como por ejemplo en la utilización en interiores para realizar una nivelación de maquinaria. c) Distanciometro: Es utilizado para la medición de distancias, preferentemente largas, más de 300 metros, mediante un haz de luz infrarrojo o láser que rebota en un prisma o directamente en la superficie, dependiendo del tiempo que este tarda en recorrer la distancia, se determinará esta. Uno de los inconvenientes que puede tener es que solo puede medir distancias inclinadas y también al momento de hacer la medición es necesario que no exista ningún objeto que nos impida y obstaculice la señal enviada al reflector. Sin embargo la utilización del distanciometro nos permite medir trayectos largos muchos más precisos que si utilizáramos una simple huincha de medir. Por ejemplo si se decía medir la distancia del ancho de un río o lago donde es necesaria la construcción de un puente. d) Taquímetro: Se utilizan para la realización de levantamientos topográficos y levantamientos taquimétricos donde se obtienen medidas de los ángulos entre dos ejes, medición de longitudes de los ejes y el cálculo de desniveles entre cada dos vértices calculando pendientes y gradientes, es por lo tanto un levantamiento simultáneo de planimetría y altimetría. Una de las complicaciones del uso del taquímetro es su instalación en terreno la cual debe estar situada en un punto establecido, debido a que es necesario observar todos los puntos, además de asegurarnos que el taquímetro se encuentre bien nivelados, que los ejes coincidan, y el eje vertical con el punto de la estación. Un taquímetro puede ser utilizado por ejemplo en la construcción de aguas lluvias, en donde es necesario mantener una pendiente en % de acuerdo con las especificaciones del proyecto, para la eficiente fluidez del agua. Página | 9

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e) Estación Total: Reúne las características de un taquímetro, distanciometro comunicado con un microprocesador que puede determinar las distancias horizontales, distancias geométricas, el desnivel, la pendiente en %, los ángulos horizontal y vertical, así también las coordenadas cartesianas x,y,z del punto de destino (basadas en las que tiene asignadas el aparato en el punto de la estación). Uno de los inconvenientes es la calibración de los tres ejes, además de la doble compensación que afecta las lecturas horizontales y los ejes de colimación e inclinación, aunque estos dos últimos pueden ser corregidos mediante un Software. Un ejemplo de su utilización es el cálculo de áreas de un terreno. f) GPS: (Global Positioning System): Constituye una herramienta básica y fundamental para realizar levantamiento de terrenos e inventarios forestales, debido a que su uso agiliza la recopilación de datos, donde podemos ubicar fácilmente puntos en un terreno amplio de manera planimétrica (coordenadas UTM) y altimétrica (altitud). Además permite monitorizar en tiempo real las deformaciones de grandes estructuras metálicas. Sin embargo al funcionar a través de señales enviadas a satélite, se debe tener una vista despejada del horizonte, ya que este no resulta preciso cuando es usado en zonas donde el cielo no se pueda observar con claridad. Por ejemplo: si se quiere hacer la elevación de un predio extenso, donde es necesario conocer las características de dicho terreno, en términos de posiciones de puntos de interés, altitudes, alturas, el instrumento adecuado sería el GPS, ya que el proceso de captura, almacenamiento, cálculos y transmisión de datos de campo, permitirá tener un producto final de mayor precisión y rapidez. 2.5) Mencione los Instrumentos Topográfico utilizados en las distintas partidas de un Proyecto de gran envergadura, justificando la aplicación de cada una de ellas (máximo 2 planas) La topografía está en cada obra de construcción y además en cada etapa de esta misma, por lo que es muy importante saber y conocer qué instrumentos utilizar en su determinado momento. La etapa de diseño, en especial el estudio del terreno necesita de un nivel topográfico para así poder tener una visión clara y precisa del terreno donde se construirá posteriormente, poniendo en conocimiento pendientes, singularidades, cauces de río en el caso de que esté presentes, etc. Posteriormente pasamos a la etapa de replanteo y trazado en el terreno en donde el topógrafo juega un rol fundamental y debe replantear cada punto en el terreno para poder comenzar con las construcción de la obra. Para esto se requieren niveles topográficos, distanciómetros y taquímetros, por lo que es más práctico utilizar una estación total, especialmente en construcciones de gran envergadura además de GPS para poder tener una mejor precisión en el trazado. En la obra gruesa que es la partida más extensa de todas se utilizan bastantes instrumentos los cuales son fundamentales para poder verificar que todo concuerde con los planos y que cumplan todos los requerimientos establecidos. En esta etapa y considerando un que es un Página | 10

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proyecto de gran envergadura se debería utilizar una o más estaciones totales acompañada de alguna nivel o distanciómetro para otros sectores considerando el tamaño de la obra, además de GPS para una mejor precisión y Finalmente en la etapa de mantención y conservación de las obras se utilizan taquímetros, distanciómetros y niveles par obras que esté en malas condiciones por el paso de los años y así poder conocer cuales son estos problemas y solucionarlos para un mejor uso .

fuente algunas fotos imagen1:http://w3.leicageosystems.com/s123/zz/general/general/brochures/surveying_e s.pdf imagen 2:http://www.culaciati.cl/WILD_Niveles_Manuales_N3_inversor.php imagen3:http://civiltec.mx/catalogo/automatico/nivel-automatico-leicarunner-24/ imagen4: libro topografia edición 1,capitulo 2-M.M.O. Martín r. Piragini imagen 5: libro topografia edición 1, capitulo 2-M.M.O. Martín r. Piragini imagen6:http://www.geocom.cl/productos/nivel-laser-spectra-precision-ll500/

fuente 3 : https://sites.google.com/site/replanteosdeobras/2-aparatos-topograficosunidades-de-medida Fuente denisse http://www.arqhys.com/arquitectura/topografia-construccion.html http://www.arkigrafico.com/equipos-mas-conocidos-usados-en-topografia/ http://www.arkigrafico.com/equipos-mas-conocidos-usados-en-topografia/ http://www.gps.gov/applications/survey/spanish.php http://mundogeo.com/es/blog/2015/01/28/tecnologia-laser-3d-y-topografia-convencionalcual-de-las-dos-es-mas-ventajosa/ fuente foto http://es.slideshare.net/olga1955/estacion-total

CAPÍTULO 3 PROCEDIMIENTO. Página | 11

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No aplica CAPÍTULO 4 OBSERVACIONES REALIZADAS. No aplica CAPÍTULO 5 CÁLCULOS Y RESULTADOS. No aplica CAPÍTULO 6 ANÁLISIS Y CONCLUSIONES

CAPÍTULO 7 Aplicación en el campo de la construcción La topografía determina para los proyectos las coordenadas planas (x, y),o sea la Planimetría, y la altura (z), o sea la Altimetría, de diversos puntos del terreno o del proyecto, definiendo la geometría del predio, el relieve, las pendientes y las singularidades de éste; también al emplazamiento de puntos para el control que se le denomina el Replanteo de puntos. Por esta razón la topografía es una herramienta indispensable que no puede estar ausente en todos los procesos constructivos, es por esto que la aplicación de éste tiene que ejecutarse de buena manera. En donde los distintos niveles, distanciometros, taquímetros o con la estación total nos permiten conocer las cotas del proyecto, verificar las diferencias de altura y con esta información llevar lo que sale en los planos a la realidad. En donde los instrumentos topográficos nos permiten trazar, calcular y medir; debido a que nos permite crear un banco de datos geo-referenciados y estimar cantidades de recursos naturales en el proyecto.

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