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ASIGNATURA: TOPOGRAFÍA PILOTO NAVAL Semestre: 2° Clave de la asignatura: TOP210 Elaboró: Arq. Samuel Morales Cepeda Escuela Náutica Mercante “Cap. Alt. Luis Gonzaga Priego González” de Tampico Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 1 Índice PRESENTACION .................................................................................................... 0 PROGRAMA DE ESTUDIOS ........................................................................... 1 OBJETIVOS ..................................................................................................... 2 METODOLOGÍA DE TRABAJO ....................................................................... 3 CAPITULO 1. GENERALIDADES ........................................................................... 0 OBJETIVO ESPECÍFICO .................................................................................... 0 1.1. Definiciones: topografía, geodesia. ........................................................ 0 1.2. Concepto de levantamiento ................................................................... 4 1.3. Planimetría. ............................................................................................ 9 1.4. Altimetría. ..............................................................................................10 1.5. Carta Náutica. .......................................................................................15 ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE....................................................................17 CAPITULO 2. INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y ACCESORIOS ...................... 18 OBJETIVO ESPECÍFICO ...............................................................................18 2.1. Tránsito. ................................................................................................18 2.2. Teodolito. ..............................................................................................19 2.3. Nivel. .....................................................................................................20 2.4. Estación Total. ......................................................................................21 2.5. GPS. .....................................................................................................23 2.6. Estacas. ................................................................................................25 2.7. Tripié. ....................................................................................................25 2.8. Estadal. .................................................................................................26 2.9. Cintas. ...................................................................................................27 2.10. Alidadas. ............................................................................................28 file:///F:/Docencia/2018/Topografía/Antología%20Topografía/Antología%20Topografía_Arq.%20Samuel%20Morales%20C._Rev.%2002.docx%23_Toc534989587 file:///F:/Docencia/2018/Topografía/Antología%20Topografía/Antología%20Topografía_Arq.%20Samuel%20Morales%20C._Rev.%2002.docx%23_Toc534989594 file:///F:/Docencia/2018/Topografía/Antología%20Topografía/Antología%20Topografía_Arq.%20Samuel%20Morales%20C._Rev.%2002.docx%23_Toc534989595 Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 2 2.11. Baliza. ................................................................................................29 ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE....................................................................29 CAPITULO 3. MEDICIONES ................................................................................. 30 OBJETIVO ESPECÍFICO ...............................................................................30 3.1. Distancias. ............................................................................................30 3.2. Ángulos. .............................................................................................34 3.3. Método de la estadía. ........................................................................37 ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE....................................................................38 CAPITULO 4. PRECISIÓN Y ERROR .................................................................. 39 OBJETIVO ESPECÍFICO ...............................................................................39 4.1. Concepto de Precisión. ......................................................................39 4.2 Concepto de Error. ................................................................................39 4.2 Teoría del Error. ....................................................................................41 EJERCICIOS ..................................................................................................43 ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE....................................................................46 CAPITULO 5. LEVANTAMIENTO DE UNA POLIGONAL CERRADA O ABIERTA ............................................................................................................... 47 OBJETIVO ESPECÍFICO ...............................................................................47 5.1. Métodos y técnicas de levantamiento. ...............................................47 5.2. Trazado de una poligonal. .....................................................................51 5.3. Cierre lineal de una poligonal. ...............................................................53 5.4. Cierre angular de una poligonal. ...........................................................56 5.5. Cálculo del área de una poligonal. ........................................................58 ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE....................................................................59 CAPITULO 6. ALTIMETRÍA O NIVELACIÓN .......................................................... 0 file:///F:/Docencia/2018/Topografía/Antología%20Topografía/Antología%20Topografía_Arq.%20Samuel%20Morales%20C._Rev.%2002.docx%23_Toc534989608 file:///F:/Docencia/2018/Topografía/Antología%20Topografía/Antología%20Topografía_Arq.%20Samuel%20Morales%20C._Rev.%2002.docx%23_Toc534989609 file:///F:/Docencia/2018/Topografía/Antología%20Topografía/Antología%20Topografía_Arq.%20Samuel%20Morales%20C._Rev.%2002.docx%23_Toc534989614 file:///F:/Docencia/2018/Topografía/Antología%20Topografía/Antología%20Topografía_Arq.%20Samuel%20Morales%20C._Rev.%2002.docx%23_Toc534989615 file:///F:/Docencia/2018/Topografía/Antología%20Topografía/Antología%20Topografía_Arq.%20Samuel%20Morales%20C._Rev.%2002.docx%23_Toc534989621 file:///F:/Docencia/2018/Topografía/Antología%20Topografía/Antología%20Topografía_Arq.%20Samuel%20Morales%20C._Rev.%2002.docx%23_Toc534989622 file:///F:/Docencia/2018/Topografía/Antología%20Topografía/Antología%20Topografía_Arq.%20Samuel%20Morales%20C._Rev.%2002.docx%23_Toc534989622 file:///F:/Docencia/2018/Topografía/Antología%20Topografía/Antología%20Topografía_Arq.%20Samuel%20Morales%20C._Rev.%2002.docx%23_Toc534989629 file:///F:/Docencia/2018/Topografía/Antología%20Topografía/Antología%20Topografía_Arq.%20Samuel%20Morales%20C._Rev.%2002.docx%23_Toc534989630 Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 3 OBJETIVO ESPECIFICO ................................................................................ 0 6.1 Definiciones. .......................................................................................... 0 6.2 Puntos prominentes de un terreno. ........................................................ 2 6.3 Métodos para obtener elevaciones de un terreno. ................................. 4 ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE..................................................................... 8 CAPITULO 7. PRÁCTICAS ..................................................................................... 0 OBJETIVO ESPECIFICO ................................................................................ 0 7.1 Uso y manejo de equipos, métodos ytécnicas en los levantamientos topográficos. .................................................................................................... 0 ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE..................................................................... 0 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................ 0 file:///F:/Docencia/2018/Topografía/Antología%20Topografía/Antología%20Topografía_Arq.%20Samuel%20Morales%20C._Rev.%2002.docx%23_Toc534989635 file:///F:/Docencia/2018/Topografía/Antología%20Topografía/Antología%20Topografía_Arq.%20Samuel%20Morales%20C._Rev.%2002.docx%23_Toc534989636 file:///F:/Docencia/2018/Topografía/Antología%20Topografía/Antología%20Topografía_Arq.%20Samuel%20Morales%20C._Rev.%2002.docx%23_Toc534989639 PRESENTACIÓN El siguiente documento ha sido diseñado con el objetivo de apoyar al estudiante como complemento de la enseñanza de Topografía. El orden de presentación, así como los textos seleccionados y/o la recopilación de información se basan en el programa académico de las licenciaturas de Piloto Naval de la Escuela Náutica Mercante “Cap. Alt. Luis Gonzaga Priego González”. Entre los temas se destaca el conocimiento, comprensión y utilización de equipos, técnicas y métodos topográficos para la obtención de datos del relieve de un terreno específico, representando sus elevaciones, dimensiones, desniveles, perfiles y características necesarias para el uso, integración y revisión de proyectos de ingeniería aplicada a diversas ramas de la construcción actual. Además, se incluyen actividades y/o ejercicios que permiten reforzar y aplicar la teoría a la práctica al estudiante, lo cual genera aprendizajes significativos que le permiten desempeñarse eficientemente en su ámbito laboral. La antología es un recurso didáctico que incluye los significados, elementos y/o herramientas teórico-prácticas esenciales para abordar los contenidos de la asignatura, asi mismo el estudiante tiene la libertad para investigar en otras fuentes de información que le permitan comprender a fondo la temática. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 1 PROGRAMA DE ESTUDIOS TEMAS SUBTEMAS 1. Generalidades 1.1 Definiciones: topografía, geodesia. 1.2 Concepto de levantamiento. - Geodésico. - Topográfico. 1.3 Planimetría. 1.4 Altimetría. 1.5 Carta Náutica. 2. Instrumentos de medición y accesorios 2.1 Tránsito. 2.2 Teodolito. 2.3 Nivel. 2.4 Estación Total. 2.5 GPS. 2.6 Estacas. 2.7 Tripié. 2.8 Estadal. 2.9 Cintas. 2.10 Alidadas 2.11Baliza 3. Mediciones 3.1 Distancias. 3.2 Ángulos. 3.3 Método de la estadía. 4. Precisión y error 4.1 Concepto de Precisión. 4.2 Concepto de Error. 4.3 Teoría del Error. 5. Levantamiento de una poligonal cerrada o abierta 5.1 Métodos y técnicas de levantamiento. 5.2 Trazado de un poligonal. 5.3 Cierre lineal de una poligonal. 5.4 Cierre angular de una poligonal. 5.5 Cálculo del área de una poligonal. 6. Altimetría o nivelación 6.1 Definiciones. - Línea Vertical. - Línea horizontal. - Banco de nivel cota. - Plano de referencia. 6.2 Puntos prominentes de un terreno. 6.3 Métodos para obtener elevaciones de un terreno. 7. Prácticas 7.1 Uso y manejo de equipos, métodos y técnicas en los levantamientos topográficos. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 2 OBJETIVOS General - Realizar un levantamiento topográfico, utilizando el equipo y método adecuados, para determinar los límites y dimensiones de un terreno. Específicos 1. Conocer los conceptos y definiciones básicas de la topografía analizando los parámetros necesarios para determinar la posición de puntos sobre la superficie de la Tierra. 2. Identificar los diferentes equipos y accesorios de medición a través de su uso, para elaborar levantamientos topográficos. 3. Realizar mediciones de distancias y ángulos, utilizando y seleccionando los diferentes equipos y accesorios, para elaborar un levantamiento topográfico. 4. Determinar la precisión, error y tolerancia, en un levantamiento topográfico, para establecer la validez de un levantamiento. 5. Analizar un levantamiento, identificando las características de la zona por medir, seleccionando el método y técnica apropiada para su elaboración. 6. Conocer los conceptos y métodos altimétricos, analizando las características del terreno, para determinar las diferencias de nivel entre puntos del mismo. 7. Realizar un levantamiento, identificando las características de la zona por medir, aplicando el método y técnica apropiados, para su correcta elaboración. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 3 METODOLOGÍA DE TRABAJO La construcción del conocimiento se producirá a través de la socialización, el desarrollo de actividades individuales y colaborativas, que generarán y consolidarán los aprendizajes, con la mediación y orientación del docente. La antología es un apoyo didáctico durante el desarrollo de la asignatura, la cual está organizada en siete temas con sus respectivos subtemas de trabajo, además de este recurso, tú estudiante dispondrás de diferentes herramientas como las tecnológicas que permitirán ayudarte a complementar tu información. En este documento encontrarás lecturas, ejercicios o actividades que permitan llevar a cabo investigaciones, solución de problemas, debates, etcétera, estrategias que permitan ejercitar y alimentar tu pensamiento crítico para tomar decisiones. Revisa el material para familiarizarte con los contenidos, puedes administrar tu tiempo y planear tu trabajo, lee con atención la información para que te apropies de los contenidos, resuelve y/o realiza las actividades ye valuaciones que se presenten, participa, consulta material complementario, entrega en tiempo y forma las actividades que se soliciten. OBJETIVO ESPECÍFICO Conocer los conceptos y definiciones básicas de la topografía analizando los parámetros necesarios para determinar la posición de puntos sobre la superficie de la Tierra. SUBTEMAS 1.1 Definiciones: topografía, geodesia. 1.2 Concepto de levantamiento. - Geodésico. - Topográfico. 1.3 Planimetría. 1.4 Altimetría. 1.5 Carta Náutica. 1.1. Definiciones: Topografía, Geodesia. Se define la TOPOGRAFIA (del griego: topos, lugar y ghaphein, descripción) como la ciencia que trata de los principios y métodos empleados para determinar las posiciones relativas de los puntos de la superficie terrestre, por medio de medidas, y usando los tres elementos del espacio. Estos elementos pueden ser: dos distancias y una elevación, o una distancia, una dirección y una elevación. La TOPOGRAFIA, en general, es una aplicación de la geometría y, por tanto, sin el conocimiento de esta ciencia, sería imposible que aquella llenara el cometido que tiene asignado. CAPITULO 1. GENERALIDADES Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 1 La TOPOGRAFIA define la posición y las formas circunstanciales del suelo; es decir, estudia en detalle la superficie terrestre y los procedimientos por los cuales se pueden representar, todos los accidentes que en ella existen, sean naturales o debidos a la mano del hombre. El medio usual de expresión es el dibujo. La TOPOGRAFIA se encuentra directamente relacionada con la Tierra. El estudio de la Tierra como cuerpo en el espacio le corresponde a la astronomía; y como globo terrestre en lo que concierne a su configuración precisa y a su medida le corresponde a la Geodesia; pero el hombre tiene necesidad de algo más, de un estudio de un territorio determinado de a tierra, en el cual orientara su extensión diaria. He aquí donde entra la topografía: ayuda a determinar los linderos de la propiedad, con sus divisiones interiores y divisos cultivos, las viviendas, los caminos y losríos, los puentes, los ferrocarriles, los montes con sus valles y barrancos, los bosques, los pantanos, etc., y, en suma, todas aquellas particularidades del terreno que pueden interesar en las cuestiones que se presentan en las necesidades de la vida práctica. APLICACIONES DE LA TOPOGRAFÍA A la topografía se le puede considerar como una de las herramientas básicas de la ingeniería civil, aunque se le llega a utilizar en otras especialidades. Las materias propedéuticas son la geometría, la trigonometría, la física y la astronomía, por tanto, se puede decir que la topografía es una ciencia aplicada. Además del conocimiento de las materias mencionadas, para la realización de los trabajos topográficos se hacen necesarias algunas cualidades personales como: iniciativa para manejar los aparatos, habilidad para tratar a las personas y buen criterio. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 2 Las actividades fundamentales de la topografía son el trazo y el levantamiento. El trazo es el procedimiento operacional que tiene como finalidad el replanteo sobre el terreno de las condiciones establecidas en un plano; y el levantamiento comprende las operaciones necesarias para la obtención de datos de campo útiles para poder representar un terreno por medio de su figura semejante en un plano. Para distancias y elevaciones se emplean unidades de longitud (en sistema métrico decimal), y para direcciones se emplean unidades de arco. (Grados sexagesimales). La mayor parte de los levantamientos, tiene por objeto el cálculo de superficies y volúmenes, y la representación de las medidas tomadas en el campo mediante perfiles y planos, por lo cual estos trabajos también se consideran dentro de la Topografía. Los resultados de los levantamientos topográficos de nuestros días se emplean, por ejemplo, para: Elaborar planos de superficies terrestres, arriba y abajo del mar. Trazar cartas de navegación para uso en el aire, tierra y mar. Establecer límites en terrenos de propiedad privada y pública. En la ingeniería eléctrica: en los levantamientos previos y los trazos de líneas de trasmisión, construcción de plantas hidroeléctricas, en instalación de equipos para plantas nucleoeléctricas, etc. En ingeniería mecánica e industrial: para la instalación precisa de máquinas y equipos industriales, configuración de piezas metálicas de gran precisión, etc. En la ingeniería civil: en ella es necesario realizar trabajos topográficos antes, durante y después de la construcción de obras tales como carreteras, ferrocarriles, edificios, puentes, canales, presas, muelles, etc. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 3 Así pues, la topografía sirve y está en mayor o menor escala en casi todas las obras que el hombre hace o pretende hacer, desde medir una propiedad hasta para lanzar un cohete al espacio. DIVISION DE LA TOPOGRAFIA Para su estudio la topografía se divide en tres partes: Para que sea completa la representación gráfica de una porción de la superficie terrestre, deberá contener: La forma general de terreno, o sea, su contorno o perímetro y los detalles interiores (construcciones, caminos, puentes, ríos, etc.). La diferencia de altura que guardan los puntos del terreno, unos respecto a otros; y La superficie del terreno. TOPOGRAFIA TOPOLOGIA Estudia las leyes que rigen las formas del terreno. TOPOMETRIA Establece los metodos geometricos de medida. PLANIMETRIA Estudia los instrumentos y metodos para proyectar sobre una superficie plana horizontal, la exacta posicion de los puntos mas importantes del terreno y constuir de esa manera una figura similar al mismo. ALTIMETRIA que determina las alturas de los diferentes puntos del terreno con respecto a una suoerficie de referencia; generamente correspondiente al nivel medio del mar. AGRIMENSURA que comprende los procedimientos empleados para medir la superificie de los terrenos y para fraccionarlos. PLANEGRAFIA Es la representacion grafica de los resultados y constituye el dibujo topografico. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 4 1.2. Concepto de levantamiento Se puede definir el levantamiento como el conjunto de operaciones y medios puestos en práctica para determinar las posiciones en puntos del terreno y su representación en un plano. Clases de levantamiento En cuanto a su extensión, los levantamientos pueden ser topográficos o geodésicos. LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO son los que se extienden sobre una porción relativamente pequeña de la superficie de la Tierra que, son error apreciable, se considera como si fuera plana. Las dimensiones máximas de las zonas representadas en los planos topográficos no superan en la práctica los 30 Km de lado, correspondientes aproximadamente a un círculo de 30 km de diámetro, límites dentro de los cuales se pueden hacer abstracción de la curvatura de la superficie terrestre. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 5 LEVANTAMIENTO GEODÉSICO son aquellos que abarcan grandes extensiones y obligan a tomar en cuenta la forma de la Tierra, ya sea considerándola como una verdadera esfera, o más exactamente, como un esferoide de revolución. Estos levantamientos se salen de los límites de la topografía y entran en el dominio de la geodesia. Los levantamientos topográficos son los más comunes y los que más interesan en este curso. Los geodésicos son motivo de estudio especial al cual se dedica la Geodesia. Dentro de los levantamientos topográficos se encuentran: 1. Levantamientos de Terreno en general. Tiene por objeto marcar linderos o localizadores, medir y dividir superficies, ubicar terrenos en planos generales ligando con levantamiento anteriores, o proyectar obras y construcciones. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 6 2. Topografía de Vías de Comunicación. Es la que sirve para estudiar y construir caminos, ferrocarriles, canales, líneas de transmisión, acueductos, etc. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 7 1. Topografía de Minas. Tiene por objeto fijar y controlar la posición de trabajos subterráneos y relacionarlos con las obras superficiales. 3. Topografía de Minas. Tiene por objeto fijar y controlar la posición de trabajos subterráneos y relacionarlos con las obras superficiales. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 8 4. Levantamientos Catastrales. Son los que se hacen en ciudades, zonas urbanas y municipios, para fijar linderos o estudiar las obras urbanas. 5. Levantamientos Aéreos. Son los que se hacen por medio de la fotografía, generalmente desde aviones, y se usan como auxiliares muy valiosos de todas las otras clases de levantamientos. La Fotogrametría se dedica especialmente al estudio de estos trabajos. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 9 6. Levantamiento geodésico marítimo. Los levantamientos y confección de mapas marítimos, de los ríos, puertos o lagos, con el fin de establecer las profundidades para facilitar una navegación más segura, se realizan mediante sondeos manuales en observaciones llevadas a cabo desde los puntos de control de la costa. Los sondeos con sonar, efectuados de forma simultánea a la localización por radar del buque oceanográfico de sondeo, permiten también el trazado rápido y exacto de los mapas. Más lejos de la costa la localización será siempre menos precisa; los aparatos Loran y los satélites de navegación se utilizan para conseguir la localización más exacta posible de las embarcaciones en alta mar cuandoéstas cuentan con equipamientos modernos. 1.3. Planimetría. Se llama planimetría al conjunto de los trabajos efectuados para tomar en el campo los datos geométricos necesarios que permitan construir una figura semejante a la del terreno, proyectada sobre un plano horizontal. Levantamiento planímetro Estos levantamientos pueden ejecutarse de varias maneras: Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 10 Con cinta exclusivamente. Por medio de poligonales, determinando las longitudes de los lados y los ángulos que estos forman entre sí; y Por triangulación, cubriendo la zona que se va a levantar, con redes de triángulos ligados entre sí. Por lo regular este método se emplea en el levantamiento de grandes extensiones de terreno, y se hace la medida directa de uno de sus lados que se denomina base, así como la de los ángulos de los triángulos. Los levantamientos planímetros por medio de poligonales, se clasifican como sigue: Levantamiento con brújula y cinta. Levantamiento con tránsito y cinta. Levantamiento con tránsito y estadía. 1.4. Altimetría. Recibe el nombre de nivelación o altimetría el conjunto de trabajos que suministran los elementos para conocer las alturas y forma del terreno en sentido vertical. Todas las alturas de un trabajo de topografía, están referidas a un plano común de referencia. Este plano llamado plano de comparación es una superficie plana imaginaria, cuyos puntos se asumen con una elevación o altura de cero. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 11 Se denomina cota, elevación o altura de un punto determinado de la superficie terrestre a la distancia vertical que existe desde el plano de comparación a dicho punto. Comúnmente se usa como plano de comparación el nivel medio del mar, que se establece por medio de un gran número de observaciones en un aparato llamado mareógrafo a través de un largo periodo de años. En los trabajos topográficos, dada su limitada extensión superficial, el plano de comparación no es necesariamente el nivel medio del mar, sino que el operador lo elige arbitrariamente, procurando que todas las cotas resulten positivas para facilitar el cálculo. El plano de comparación se considera como un plano solamente en extensiones cortas, ya que en realidad es una superficie de nivel. Se entiende por superficie de nivel aquella que en todos sus puntos es normal a la dirección de la gravedad; por tanto, el desnivel entre dos puntos es la distancia que existe entre la superficie de nivel de dichos puntos. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 12 Se llama banco de nivel (BN) a un punto fijo, de carácter más o menos permanente cuya elevación con respecto a algún otro punto, es conocida. Se usa como punto de partida para un trabajo de nivelación o como punto de comprobación de cierre. Los B.N. se emplean como punto de referencia y de control para obtener las cotas de los puntos del terreno. Se establecen sobre roca fija, troncos de árboles u otros sitios notables e invariables y también por medio de monumentos de concreto, como una varilla que defina el punto. La elevación de un B.N. puede referirse al nivel medio del mar o asumirse convencionalmente, dándose en este caso un valor de CERO o de CIEN. Las diferencias de alturas, o determinación de cotas de los puntos del terreno, se obtiene mediante la nivelación. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 13 Las nivelaciones indirectas son las que se valen de la medición de otros elementos auxiliares para obtener los desniveles, mientras que la directa los mide como su nombre lo indica, directamente. Nivelación Barométrica Está basada en la medición de la presión atmosférica, que cambia según las alturas de los lugares. Al nivel del mar la presión vale: a 0°C y 45°C de latitud. En la Ciudad de México, a 2300 mts. SNMM, Presión = 58 cm de columna de mercurio. Cada 100 metros de altura, la presión varía aproximadamente de 0.7 a 1 cm de columna de mercurio. Nivelación Trigonométrica Por este sistema los desniveles se obtienen mediante la Trigonometría, con los datos medidos de ángulos y distancias. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 14 Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 15 • Errores en la nivelación. Algunos de los errores que comúnmente ocurren en los trabajos de nivelación son: • Error por curvatura de la Tierra y refracción atmosférica. • Error por no colocar de manera vertical el estadal. • Error por no centrar correctamente la burbuja del nivel. • Error de apreciación y lectura de fracciones en las lecturas del estadal. 1.5. Carta Náutica. ¿Qué es una Carta Náutica? Las cartas náuticas son mapas con fines específicos diseñados especialmente para cubrir las necesidades de la navegación marítima, e incluyen entre otras cosas sondas, naturaleza del fondo marino, elevaciones, configuración y características de la costa, peligros y ayudas a la navegación. Las cartas náuticas proporcionan una representación gráfica de aquella información relevante para el navegante para llevar a cabo una navegación segura. Las cartas náuticas están disponibles en formato analógico como cartas de papel, o digital como cartas electrónicas. CARTAS NAUTICAS ELECTRÓNICAS (ENC) Significa “Carta Náutica Electrónica” (“Electronic Navigational Chart”). Una ENC es una carta vectorial publicada por un Gobierno o bajo su autoridad, que cumple con la Especificación de Producto ENC de la OHI que es parte del estándar de transferencia denominado S-57. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 16 Cualquier otra carta vectorial no es oficial y por tanto no cumple con el requisito de llevar cartas según SOLAS. El Convenio Internacional sobre Normas de Formación, Titulación y Guardia de la Gente de Mar 1978 y su Protocolo de 1995, indica que, el oficial a cargo de la guardia debe tener conocimiento acabado y habilidad para usar cartas de navegación y publicaciones y los métodos para demostrar competencias, tales como el uso de catálogos, de cartas, publicaciones de navegación y equipos electrónicos de navegación. Hay dos tipos de cartas electrónicas: cartas raster y cartas vectoriales. Una carta raster es una imagen escaneada y pasiva de una carta de papel, mientras que una carta vectorial es una base de datos digital de todos los objetos (puntos, líneas, áreas etc.) representados en la carta. Según SOLAS V las cartas publicadas por un Gobierno o bajo su autoridad, un Servicio Hidrográfico autorizado o cualquier otra institución estatal pertinente son oficiales y se pueden utilizar para cumplir con el requisito de llevar cartas (siempre que se mantengan actualizadas). Por definición, todas las demás cartas náuticas no son oficiales y a menudo se las denomina cartas no oficiales o comerciales. Estas cartas no son admitidas, de conformidad con el Convenio SOLAS, como base para la navegación. Hay dos tipos de cartas náuticas digitales oficiales comúnmente disponibles; las Cartas Náuticas Electrónicas (ENC) y las Cartas Náuticas Raster (RNC). Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 17 ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Instrucciones: Lee detenidamente cada una de las acciones que deberás realizar para llevar a la práctica los conocimientos que has revisado hasta el momento. 1 Clasifica los conceptos referidos mediante la elaboración de un organizador gráfico. 2 Ubica puntos específicos dados, mediante el uso de los parámetros adecuados.Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 18 OBJETIVO ESPECÍFICO Identificar los diferentes equipos y accesorios de medición a través de su uso, para elaborar levantamientos topográficos. SUBTEMAS 2.1 Tránsito. 2.2 Teodolito. 2.3 Nivel. 2.4 Estación Total. 2.5 GPS. 2.6 Estacas. 2.7 Tripié. 2.8 Estadal. 2.9 Cintas. 2.10 Alidadas 2.11Baliza 2.1. Tránsito. Usos del transito Debido a la gran variedad de usos que se le dan, el transito es el aparato universal para la topografía. El transito puede emplearse para: a) Medir ángulos horizontales y verticales. b) Trazar ángulos horizontales y verticales. c) Medir distancias. CAPITULO 2. INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y ACCESORIOS Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 19 d) Determinar diferencias de elevación. e) Medir direcciones, y f) Trazar y prolongar líneas. Condiciones que debe satisfacer un tránsito para su buen funcionamiento. 1. Las directrices de los niveles del limbo horizontal deben ser perpendicular al eje azimutal cuando las burbujas estén en el centro. 2. El hilo vertical de la retícula debe estar en un plano perpendicular al eje horizontal. 3. La línea de colimación del anteojo debe ser perpendicular al eje horizontal. 4. El eje horizontal o eje de altura debe ser perpendicular al eje vertical o eje azimutal. 2.2. Teodolito. El teodolito es un instrumento de medición mecánico- óptico que se utiliza para obtener ángulos verticales y horizontales, en la mayoría de los casos, ámbito en el cual tiene una precisión elevada que se logra con ayuda de una mira y mediante la taquimetría, también usarse para medir distancias. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 20 2.3. Nivel. Un nivel topográfico es un instrumento que tiene como finalidad la de medir desniveles entre puntos que se hayan a distintas alturas, aunque también se puede usar para comprobar por ejemplo que dos puntos se encuentren a la misma altura. Otra de las aplicaciones más importantes de estos instrumentos es el traslado de cotas de un punto conocido, es decir del cual se sabe la altura, a otro de altura desconocida. El nivel topográfico puede ser manual, en el que el operario deberá de calibrar horizontalmente el nivel principal en cada una de las lecturas que se vayan a realizar, o bien automático en el que operario no deberá de calibrar el nivel y bastará con poner el instrumento “en estación”. La mayoría de niveles topográficos que nos podemos encontrar hoy en día son automáticos, aunque hace unos cuantos años era extraño ver uno de estos instrumentos, pero los tiempos avanzan y como muchos otros instrumentos se van modernizando y adaptando a las necesidades de hoy en día. Lo que no han cambiado prácticamente son las partes de un nivel topográfico. Con ello podremos encontrarnos con un anteojo muy similar al del teodolito, con un retículo estadimetrico para poder apuntar a la mira y un nivel de burbuja muy sensible. En algunos casos también nos podremos encontrar con un compensador de gravedad o magnético en el caso de los niveles automáticos. Además, también nos podremos encontrar una burbuja que nos permitirá nivelar en todo momento el instrumento, un anteojo con los aumentos suficientes para poder apreciar las divisiones de la mira y un retículo con hilos para poder hacer la puntería y tomar los datos de forma precisa. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 21 2.4. Estación Total. Se denomina estación total a un instrumento electro-óptico utilizado en topografía, cuyo funcionamiento se apoya en la tecnología electrónica. Consiste en la incorporación de un distanciómetro y un microprocesador a un teodolito electrónico. Algunas de las características que incorpora, y con las cuales no cuentan los teodolitos, son una pantalla alfanumérica de cristal líquido (LCD), leds de avisos, iluminación independiente de la luz solar, calculadora, distanciómetro, trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar información en formato electrónico, lo cual permite utilizarla posteriormente en ordenadores personales. Vienen provistas de diversos programas sencillos que permiten, entre otras capacidades, el cálculo de coordenadas en campo, replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y cálculo de azimutes y distancias. Funcionamiento Vista como un teodolito, una estación total se compone de las mismas partes y funciones. El estacionamiento y verticalización son idénticos, aunque para la estación total se cuenta con niveles electrónicos que facilitan la tarea. Los tres ejes y sus errores asociados también están presentes: el de verticalidad, que con la doble compensación ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales, y los de colimación e inclinación del eje secundario, con el mismo comportamiento que en un teodolito clásico, salvo que el primero puede ser corregido por software, mientras que en el segundo la corrección debe realizarse por métodos mecánicos. El instrumento realiza la medición de ángulos a partir de marcas realizadas en discos transparentes. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 22 Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda electromagnética portadora con distintas frecuencias que rebota en un prisma ubicado en el punto a medir y regresa, tomando el instrumento el desfase entre las ondas. Algunas estaciones totales presentan la capacidad de medir "a sólido", lo que significa que no es necesario un prisma reflectante. Este instrumento permite la obtención de coordenadas de puntos respecto a un sistema local o arbitrario, como también a sistemas definidos y materializados. Para la obtención de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de lecturas y cálculos sobre ellas y demás datos suministrados por el operador. Las lecturas que se obtienen con este instrumento son las de ángulos verticales, horizontales y distancias. Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad de incorporarle datos como coordenadas de puntos, códigos, correcciones de presión y temperatura, etc. La precisión de las medidas es del orden de la diezmilésima de gonio en ángulos y de milímetros en distancias, pudiendo realizar medidas en puntos situados entre 2 y 5 kilómetros según el aparato y la cantidad de prismas usada. Genéricamente se los denomina estaciones totales porque tienen la capacidad de medir ángulos, distancias y niveles, lo cual requería previamente de diversos instrumentos. Estos teodolitos electro-ópticos hace tiempo que son una realidad técnica accesible desde el punto de vista económico. Su precisión, facilidad de uso y la posibilidad de almacenar la información para descargarla después en programas de CAD ha hecho que desplacen a los teodolitos, que actualmente están en desuso. Por otra parte, desde hace ya varios años las estaciones totales se están viendo desplazadas por el GPS en trabajos topográficos. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 23 Las ventajas del GPS topográfico con respecto a la estación total son que, una vez fijada la base en tierra no es necesario más que una sola persona para tomar los datos, mientras que la estación requería de dos, el técnico que manejaba la estación y el operario que situaba el prisma. Por otra parte, la estación total exige que exista una línea visual entre el aparato y el prisma, lo que es innecesario con el GPS. Sin embargo, no siempre es posible el uso del GPS, principalmente cuando no puede recepcionar las señales de los satélites debido a la presencia de edificaciones, bosque tupido, etc. Además, la mayor precisión de la estación (pocos milímetros frente a los centímetros del GPS) la hacen todavía necesaria para determinados trabajos, como la colocación de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes, la colocación de vainas para hormigón pos-tensado,el replanteo de vías férreas, etc. 2.5. GPS. Introducción El sistema de posicionamiento global (GPS) es una red de satélites que orbitan la Tierra en puntos fijos por encima del planeta y transmiten señales a cualquier receptor GPS en la Tierra. Estas señales llevan un código de tiempo y un punto de datos geográficos que permite al usuario identificar su posición exacta, la velocidad y el tiempo en cualquier parte del planeta. El GPS fue diseñado originalmente para aplicaciones militares y de los servicios de inteligencia en plena Guerra Fría durante la década de los 60, aunque se inspiró en el lanzamiento de la nave espacial soviética Sputnik en 1957. https://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml https://www.monografias.com/trabajos7/posic/posic.shtml https://www.monografias.com/trabajos5/tecgps/tecgps.shtml https://www.monografias.com/Computacion/Redes/ https://www.monografias.com/trabajos12/comsat/comsat.shtml https://www.monografias.com/trabajos15/origen-tierra/origen-tierra.shtml https://www.monografias.com/trabajos36/signos-simbolos/signos-simbolos.shtml https://www.monografias.com/trabajos11/tierreco/tierreco.shtml https://www.monografias.com/trabajos12/eticaplic/eticaplic.shtml https://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtml https://www.monografias.com/trabajos11/basda/basda.shtml https://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICO https://www.monografias.com/trabajos14/verific-servicios/verific-servicios.shtml https://www.monografias.com/trabajos15/inteligencia-emocional/inteligencia-emocional.shtml https://www.monografias.com/trabajos10/fria/fria.shtml Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 24 Levantamiento con GPS Las actividades relacionadas al levantamiento topográfico han sido modificadas tremendamente durante las pasadas décadas por la incorporación de instrumentos de última tecnología entre los que se puede mencionar el GPS. Es necesario resaltar que la característica de mayor importancia en esta modificación se evidencia en el proceso de captura, almacenamiento, cálculo y transmisión de los datos de campo, así como en la representación gráfica de los mismos; esto ha traído como consecuencia la posibilidad de obtener un producto final con mayor precisión y rapidez. El uso que el profesional de la Ingeniería hace de la topografía tiene básicamente que ver con la definición de linderos y con el desarrollo de proyectos de infraestructura tales como urbanismos, carreteras, puentes, obras hidráulicas, acueductos, alcantarillado, riego y drenaje, etc., por lo tanto se hace necesario incorporar a los cursos de Topografía la enseñanza de los fundamentos y prácticas necesarias para que los estudiantes adquieran estos conocimientos y desarrollen las habilidades y destrezas que les permitan el manejo instrumental de equipos como el GPS que es uno de los de instrumentos más utilizados en la práctica topográfica moderna. https://www.monografias.com/Tecnologia/index.shtml https://www.monografias.com/trabajos12/dispalm/dispalm.shtml https://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtml https://www.monografias.com/trabajos14/historiaingenieria/historiaingenieria.shtml https://www.monografias.com/trabajos12/pmbok/pmbok.shtml https://www.monografias.com/trabajos15/metodos-ensenanza/metodos-ensenanza.shtml Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 25 2.6. Estacas. Una estaca es un objeto largo y afilado que se posiciona o clava en el suelo. Tiene muchas aplicaciones, como demarcador de una sección de terreno, para limitar linderos para su estudio, apoyo en la ubicación de puntos específicos en un levantamiento topográfico. 2.7. Tripié. Los trípodes de construcción también conocidos como tripiés, son instrumentos que cuentan con 3 patas y una parte superior triangular o circular, que permiten estabilizar un objeto para utilizar este de manera correcta. La palabra trípode tiene su origen en el vocablo griego “tripous”, que significa “tres pies”. Las patas de los trípodes de construcción son regulables, lo cual permite ajustar la altura del aparato, de tal forma que este quede al nivel de la vista del usuario y facilite su trabajo. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 26 Dependiendo del uso y del ambiente en el que se requiera la utilización de un trípode, estos son elaborados en dos materiales: 1. El trípode de aluminio: es de constitución fuerte y liviano a la vez, es el más recomendado para brindarle soporte y estabilidad a los niveles y teodolitos. Es la opción ideal para ser empleado en áreas con clima húmedo. 2. El trípode de madera: este aparato es más pesado, y está diseñado principalmente para el uso de teodolitos, niveles y estaciones totales. Es la mejor opción para trabajos en áreas con tráfico alto de vehículos, o en zonas con vientos fuertes que puedan afectar la estabilidad del área de trabajo. 2.8. Estadal. En topografía, una estadía o mira estadimétrica, también llamado estadal en Latinoamérica, es una regla graduada que permite mediante un nivel topográfico, medir desniveles, es decir, diferencias de altura. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 27 2.9. Cintas. En topografía disponemos de un gran número de herramientas que forman parte de equipo para hacer mediciones. En esta ocasión, vamos a hablar sobre el equipo topográfico para medir distancias. Dentro del equipo topográfico para medir distancias que se utilizan en topografía encontramos la cinta métrica, el odómetro y el distanciómetro. Antiguamente las cintas métricas eran simplemente unas telas de tramado resistente y enrolladas manualmente que se guardaban en recipientes forrados de cuero y con mecanismos de bronce. Con el paso del tiempo los materiales fueron cambiando para mejorar la precisión de las medidas. En la actualidad, existen cintas métricas de fibra de vidrio para topografía y batimetría, cintas métricas de acero con revestimiento de nylon, cintas métricas de fibra de vidrio con revestimiento de PVC y las cintas métricas digitales. Las cintas métricas permiten realizar levantamientos topográficos preliminares del terreno, esto se utiliza para conocer el terreno antes de realizar cualquier otra tarea. http://www.globalmediterranea.es/servicios-topografia-cartografia/topografia-2/ http://www.globalmediterranea.es/la-batimetria-dentro-servicios-topografia/ Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 28 El método de medir la distancia horizontal entre dos puntos con la cinta métrica se le llama cadenamiento. Además, existen cintas de diferentes materiales y longitudes. 2.10. Alidadas. Aparato que se utiliza para determinar visuales y medir ángulos o trazar sus direcciones. Es una regla provista de dos visores, uno en cada extremo, o (en los modelos más perfeccionados) de un telescopio colocado paralelamente a la regla. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 29 2.11. Baliza. Un jalón o baliza es un accesorio para realizar mediciones con instrumentos topográficos, originalmente era una vara larga de madera, de sección cilíndrica, donde se monta un prismática en la parte superior, y rematada por un regatón de acero en la parte inferior, por donde se clava en el terreno. ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Instrucciones: Lee detenidamente cada una de las acciones que deberás realizar para llevar a la práctica los conocimientos que has revisado hasta el momento. 1 Clasifica e identifica las partes de los diferentes equipos y accesorios usados en topografía. 2 Conoce el uso adecuado de los diferentes equipos y accesorios de medición. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 30 OBJETIVO ESPECÍFICO Realizar medicionesde distancias y ángulos, utilizando y seleccionando los diferentes equipos y accesorios, para elaborar un levantamiento topográfico. SUBTEMAS 3.1 Distancias. 3.2 Ángulos. 3.3 Método de la estadía. 3.1. Distancias. En topografía, se entiende por distancia entre dos puntos la distancia horizontal. La medida directa de una distancia consiste en la aplicación material de la unidad de medida a lo largo de su extensión. El método más común de determinar distancias es con la medida directa por medio de la cinta. La medida directa de una distancia consiste en la aplicación material de la unidad de medida a lo largo de su extensión. En términos generales se pueden conocer 3 tipos de distancias, el método más común para determinar distancias es la medida directa por medio de la cinta. Distancia topográfica o real: es la distancia verdadera del terreno que separa dos puntos. CAPITULO 3. MEDICIONES Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 31 Distancia geométrica o natural: es la distancia en línea recta que separa dos puntos del terreno. Distancia horizontal o reducida: se llama de estas tres formas a la longitud de la recta perpendicular, a las verticales que pasan por los extremos de la distancia. El equipo que se emplea en la medida directa de distancia es el siguiente: Equipo Descripción Cinta de acero 20, 30 o 50 metros de longitud, graduadas en centímetros, generalmente tienen una anchura de 7.5 milímetros. Cinta de lona En la que se han entretejido alambres delgados de latón o de bronce para evitar que se alargue. Cinta de metal invar De uso general para medidas muy precisas. El invar es una aleación de acero y níquel a la que afectan poco los cambios de temperatura. La dilatación térmica de la cinta de metal invar es aproximadamente la décima parte de las cintas de acero. Baliza De metal, madera o fibra de vidrio. Son de sección circular, tiene una longitud de 2.50 m y están pintadas de rojo y blanco, en tramos alternos de medio metro. Las de madera y las de fibra de vidrio esta protegidas en el pie por un casquillo con punta de acero. Se usan como señales temporales para indicar la posición de puntos o la dirección de líneas. Plomada Generalmente de latón, de 280 a 450 gramos, provistas de una punta cambiable de acero de aleación resistente al desgaste. En roca o pavimento pueden marcarse los puntos con crayón o pintura de aceite. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 32 Medidas de distancias sobre terreno horizontal Para medir la distancia entre dos puntos del terreno, previamente se materializan los extremos de la línea. La medida exige dos operadores: - El zaguero o cadenero de atrás y el delantero o cadenero de adelante. Medidas de distancias sobre terreno inclinado Cuando la pendiente del terreno es muy variable, se emplea el método llamado de escalones, presentándose los dos casos siguientes: Terreno descendente. A partir del punto inicial el zaguero colocará el extremo de la cinta en el suelo y en coincidencia con dicho punto y el delantero manteniendo la cinta horizontal, a ojo, ejercerá tensión sobre ella de manera que se reduzca al mínimo la curvatura que toma bajo la acción de su peso; cuando el delantero es é alineado, utilizando una plomada, marcará el punto del terreno, en el sitio señalado por la punta de la plomada, y colocará la ficha correspondiente. El zaguero se trasladará entonces en esa dirección y comenzará la medida siguiente en la forma indicada. Este procedimiento adolece que la horizontalidad de la cinta extendida es aproximada, porque se estima a ojo. Terreno ascendente. Cuando la medida se realiza en terreno ascendente, además del error por la horizontalidad aproximada de la cinta, se comete otro debido a que la baliza plantada al lado de cada ficha no se encuentra en posición vertical. En este caso el zaguero levantará la cinta, manteniéndola a 10 largo de la baliza, hasta que el delantero, teniendo la cinta horizontal a ojo, haga contacto con el suelo y una vez alineado por el zaguero coloque la ficha. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 33 Si se requiere mayor precisión debe usarse la plomada en vez de la baliza. Si la pendiente del terreno es constante, la cinta puede ponerse paralela al terreno, y deberá medirse también el ángulo vertical o la pendiente para calcular posteriormente la distancia reducida al horizonte o sea la proyección horizontal de la distancia medida. Errores en la medición de distancias con cinta: Sistemáticos Longitud incorrecta de la cinta. Se determina, por longitud de cinta, comparándola cm: un patrón. Si la longitud de la cinta es mayor que la correcta, el error es negativo, y, por tanto, la corrección será positiva y viceversa. Catenaria. Se comete este error cuando la cinta no se apoya sobre el terreno, sino que se mantiene suspendida por sus extremos, formando entonces una curva llamada catenaria. Este error es positivo y se elimina aplicando la corrección calculada. Alineamiento incorrecto. Se produce este error cuando la alineación se separa de la dirección verdadera. Es positivo y, en consecuencia, la corrección es negativa. Este error es de poca importancia, pues una desviación de 2 cm en 20 m, apenas produce un error de 1 mm. Inclinación de la cinta. Si se opera en terreno quebrado hay que colocar a ojo, en posición horizontal, toda la cinta o parte de ella. El error es positivo, por tanto, la corrección debe aplicarse con signo contrario al error. Variaciones de temperatura. Los errores debidos a las variaciones de temperatura se reducen mucho utilizando cintas de metal invar. La cinta se dilata al aumentar la temperatura y se contrae cuando la temperatura disminuye; en el primer caso el error es positivo y negativo en el segundo. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 34 Variaciones en la tensión. Las cintas, siendo elásticas, se alargan cuand9 se les aplica una tensión. Si ésta es mayor o menor que la que se utilizó para compararla, la cinta resultará larga o corta con relación al patrón. Este error sistemático es despreciable excepto para trabajos muy precisos. Accidentales De índice o de puesta de ficha. Consiste este error en la falta de coincidencia entre el punto terminal de una medida y el inicial de la siguiente. Se evita colocando las fichas en posición vertical. Variaciones en la tensión. En los trabajos comunes la tensión que se da a la cinta es la natural ejercida por los cadeneros, y puede ser mayor o menor que la usada en la comparación de la cinta con el patrón. Apreciación de fracciones al leer las graduaciones. Este error se comete al hacer las lecturas de las fracciones, por no coincidir las marcas colocadas en el terreno con las graduaciones de la cinta. 3.2. Ángulos. En topografía el ángulo formado por dos líneas rectas trazadas sobre el suelo se mide horizontalmente y se llama ángulo horizontal. Las líneas trazadas sobre el suelo se pueden reemplazar con dos líneas visuales AB y AC. Estas líneas visuales parten del ojo del observador que constituye el vértice A del ángulo BAC, y se dirigen hacia puntos fijos del terreno tales como una piedra, un árbol, un hormiguero, un poste telefónico o la esquina de un edificio. Los ángulos horizontales en general se expresan en grados. Un círculo completo se divide en 360 grados, abreviado como 360°. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 35 Nótense en la figura los dos ángulos particulares aquí mencionados: - un ángulo de 90°, llamado ángulo recto, formado por dos rectas perpendiculares; los ángulos de un cuadrado son todos ángulos rectos; - un ángulo de 180° obtenido prolongando una línea recta; en realidad es lo mismo que una línea recta. 3. Cada grado se divide en unidades más pequeñas: - 1 grado = 60 minutos (60') - 1 minuto =60 segundos (60") De todos modos, estas unidades más pequeñas sólo pueden ser medidas con instrumentos de alta precisión. Algunas reglas generales sobre los ángulos: - Una figura de forma cuadrada o rectangular tiene cuatro lados rectos y cuatro ángulos interiores de 90°. La suma de esos cuatro ángulos interiores es igual a 360°. - La suma de los cuatro ángulos interiores de cualquier figura de cuatro lados rectos es siempre igual a 360°, aunque los ángulos no sean rectos. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 36 - Puede ser útil recordar la regla general que dice que la suma de los ángulos interiores de cualquier polígono (una figura con varios lados) es igual a 180° multiplicado por el número de lados, N, menos 2: * Suma de ángulos = (N – 2) x 180° - Cuando se miden los ángulos de un terreno, se puede verificar la exactitud de la medición aplicando la regla básica apenas mencionada. Se debe recordar que la suma de los ángulos interiores de cualquier triángulo es igual a (3 -2) x 180° = 180°. - Existen pocos métodos para medir ángulos horizontales en el terreno. El método elegido depende de la exactitud que se quiere alcanzar y del equipo a disposición. El cuadro siguiente compara varios métodos y puede ayudar a elegir el método más adecuado para cada necesidad. Método Ángulo horizontal Precisión Comentarios Equipo Grafómetro casero Medio a largo Baja Mejor para 40-80 m Para ángulos mayores de 10° Grafómetro Brújula Medio a largo Media Mejor para 40-100 m Para ángulos mayores de 10°Sin interferencias magnét icas Brújula Compas o Brújula o transportado r Cualquiera Bajo a media Sólo en clima seco Brújula simple, transportador, papel de dibujo Tabla o plancheta Cualquiera Baja a media Sólo en clima seco Plancheta, papel de dibujo Método del ángulo recto Pequeño Medio a grande Para trazar una perpendicular Cuerda de medición Teodolito Cualquiera Alta Útil para distancias largas Teodolito con círculo graduado horizontal Misceláneo Solo ángulos rectos Media a alta Adaptar el método a la longitud de la perpendicular Varios Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 37 3.3. Método de la estadía. La estadimetría es un método aproximado de medición de distancias usando instrumentos topográficos ópticos como el teodolito o el equialtímetro (comúnmente llamado nivel óptico). Para medir estadimétricamente, estos instrumentos cuentan en su retículo, además de los dos hilos principales el horizontal y el vertical para la bisección, otros dos hilos secundarios llamados estadimétricos situados sobre el hilo vertical. Con la ayuda de un jalón se leen en forma aproximada la cantidad de franjas de 25cm que bisectan estos dos hilos estadimétricos. Esta lectura, multiplicada por 100 (constante estadimétrica) da la distancia aproximada al punto marcado con el jalón. En forma análoga, con ayuda de una mira de nivelación, se leen ambos hilos estadimétricos, se calcula la diferencia entre ambas lecturas y se la multiplica por 100, obteniendo nuevamente la distancia aproximada al punto donde se encuentra la mira. Método estadimetrico Es un método sumamente simple y era ampliamente usado, antes de la aparición de los medios electrónicos como las estaciones totales, electrodistanciómetros y el G.P.S., si bien su precisión no alcanzaba la requerida para un levantamiento catastral, era usado normalmente en trabajos topográficos, esto quiere decir que si bien no podía ser usado durante el amojonamiento de un lote o manzana, o para replantear los cimientos de un edificio, sí era usado con toda confianza para efectuar el relevamiento de un lote o una superficie que debía ser representada en un plano, o para medir una distancia en un lugar donde los obstáculos hacían imposible la utilización de una cinta. https://es.wikipedia.org/wiki/Distancia https://es.wikipedia.org/wiki/Teodolito https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Equialt%C3%ADmetro&action=edit&redlink=1 https://es.wikipedia.org/wiki/Nivel_%C3%B3ptico https://es.wikipedia.org/wiki/Ret%C3%ADculo_(pieza) https://es.wikipedia.org/wiki/Jal%C3%B3n_(topograf%C3%ADa) Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 38 Se basa en la relación de igualdad existente entre el foco del sistema óptico del aparato utilizado (teodolito o nivel) (F) y la distancia entre los hilos estadimétricos del retículo (H); por un lado y la distancia entre el centro del sistema óptico con la mira (D) y el trozo de mira comprendido entre las lecturas de los hilos superior e inferior (L). En definitiva, la distancia obtenida es igual a la lectura mayor, menos la lectura menor, multiplicado por cien. ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Instrucciones: Lee detenidamente cada una de las acciones que deberás realizar para llevar a la práctica los conocimientos que has revisado hasta el momento. 1 Clasifica los diferentes métodos de medición y su correspondiente aplicación en levantamientos topográficos. 2 Realiza mediciones de ángulos y distancias aplicando correctamente los métodos. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 39 OBJETIVO ESPECÍFICO Determinar la precisión, error y tolerancia, en un levantamiento topográfico, para establecer la validez de un levantamiento. SUBTEMAS 4.1 Concepto de Precisión. 4.2 Concepto de Error. 4.3 Teoría del Error. 4.1. Concepto de Precisión. La Precisión será el término que defina cuanto se aproximan los valores medidos entre ellos, sin atender al valor verdadero de la medición. Sin embargo, la Exactitud hablará de cuanto se aproximan esos valores obtenidos en la medición al valor verdadero. 4.2 Concepto de Error. Al igual que en otras ciencias, en la Topografía existen varios tipos de errores que pueden aparecer en la toma de medidas y posteriormente en los diferentes cálculos que se pueden llevar a cabo con ellos. ¿Qué es un error? La definición de error es una de las más sencillas que nos podemos encontrar y es que se denomina a un error como la diferencia existente entre el valor medido y el valor real de la magnitud considerada. CAPITULO 4. PRECISIÓN Y ERROR Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 40 Toda medida que realicemos con un aparato topográfico, bien sean ángulos o distancias, están aparejadas siempre a un error. Los orígenes de estos errores pueden ser muy diferentes y pueden tener que ver con la capacidad del ojo humano, pasando por las deficiencias de los aparatos topográficos, y hasta llegar a las condiciones atmosféricas (presión, temperatura y humedad) del lugar en el que realicemos las diferentes mediciones. Errores sistemáticos Este tipo de errores se repiten de forma continuada al realizar cualquier tipo de medida, y en la mayoría de la ocasión pueden provenir de algún problema con el equipo o de alguna rutina errónea adoptada por el operario. Este tipo de errores deben de evitarse en todos los casos empleando una metodología adecuada, Su valor es acumulativo y resulta imposible su corrección. Un ejemplo de este tipo de errores puede ser el realizar una medida con una cinta métrica fabricada de forma errónea y que tiene por ejemplo algún centímetro de menos o le falta algún número. Al realizar medidas con ella se da el error sistemático. Errores accidentales Este tipo de errores aparecen una vez que son eliminados los errores anteriores y como consecuencia de una combinación de todas las causas posibles. No responden a una ley fija y son totalmente inevitables. Este tipo de errores es más probable que los grandes errores y se compensan parcialmente cuando el número de mediciones es considerable. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 41 4.2 Teoría del Error. Postulados en la teoría de erroresA continuación, realizamos un repaso por los postulados en la teoría de errores: 1. Los errores pequeños son más frecuentes que los grandes. 2. El número de errores con signo positivo es prácticamente igual que el número de errores con signo negativo. 3. Los errores sistemáticos no deben de estar presentes en las observaciones. También se exponen las pautas para evitar en lo posible o minimizar en su caso los errores en Topografía: Establecer un buen diseño geométrico. Ordenar los métodos de trabajo y ejecutarlos de forma que las equivocaciones sean descubiertas a tiempo. Eliminar errores sistemáticos aplicando determinadas reglas de observación, por ejemplo, la Regla de Bessel. Reiterar y comprobar in situ las observaciones pertenecientes a las medidas de mayor orden. Hacer observaciones redundantes o adicionales de verificación. Aplicar un control de calidad para filtrar y eliminar los posibles errores no tolerables. * Regla de Bisel. - Uno de los medios de eliminar los errores sistemáticos es la doble lectura, que corrige el error de excentricidad y el de desviación de índices, y otro método de evitar no sólo estos errores, sino otros muchos, es el denominado de la regla de Bessel, que consiste en visar dos veces cada punto, primero con el anteojo normal y después con el anteojo invertido, previa vuelta de campana del anteojo y giro de 200 del instrumento. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 42 Con la aplicación de la regla de Bessel se eliminan todos los errores sistemáticos de ajuste, y demás el de excentricidad del anteojo en los teodolitos excéntricos, los de excentricidad de la alidada y desviación de índices, e igualmente el de irregularidad del movimiento del tubo ocular. Tolerancia en medida de distancia con cinta 1.- Si no se conoce la distancia entre dos puntos, puede determinarse midiéndola en los dos sentidos; es decir, de ida y de regreso. Es este caso la tolerancia se calcula aplicando la formula siguiente: 𝑇 = 2𝑒√ 2𝐿 𝑙 (1) En el cual: T = tolerancia, en metros. e = error cometido en una puesta de cinta, en metros. L = promedio de medidas, en metros. l = longitud de la cinta empleada, en metros. Error: si se hacen dos o más medidas, el error de cada una de ellas es la diferencia con el promedio aritmético de medidas, o valor más probable. 2.- Si se conoce la verdadera longitud de la línea, la cual puede haber sido obtenida por métodos más precisos, y después se tiene que volver a medir la distancia, por ejemplo, para fijar puntos intermedios, la tolerancia está dada por la fórmula: 𝑇 = 2 (𝑒√ 𝐿 𝑙 + 𝐾𝐿) (2) Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 43 Siendo: T = Tolerancia en metros. e = error cometido en una puesta de cinta, en metros L = longitud medida, en metros l = longitud de la cinta, en metros K = error sistemático por metro, en metros El error está dado por la diferencia entre la longitud conocida y la longitud media. Los valores de “e” y “K” pueden tomarse de la tabla de valores experimentada que figura en el libro METODOS TOPOGRAFICOS del Ing. Ricardo Toscano: Condiciones de las medidas e (metros) K (metros) Terreno plano, cinta bien comparada y alineada, usando plomada y corrigiendo por temperatura 0.015 0.0001 Terreno plano, cinta bien comparada 0.02 0.0003 Terreno quebrado 0.03 0.0005 Terreno muy quebrado 0.05 0.0007 EJERCICIOS Ejercicio no. 1 En la medida de una distancia, en terreno quebrado, usando una cinta de 50 m, se obtuvieron los dos valores: L1 = 150.04 m (ida) y L2= 150.08m (regreso) Calcular el error cometido, la tolerancia y el valor más probable de la distancia medida, indicando si se acepta el resultado o debe repetirse la medida. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 44 Datos: L1 = 150.04 m L2 = 150.08 m Terreno quebrado l = 50 m L = valor más probable de la distancia medida =? E = error =? T = tolerancia =? Solución: Designemos por L el valor más probable: 𝐿 = 𝐿1 + 𝐿2 2 = 150.04 + 150.08 2 = 150.06 𝑚 𝑳 = 𝟏𝟓𝟎. 𝟎𝟔 𝒎 E = L1 – L = 150.04 – 150.06 = -0.02 m E = L2 – L = 150.08 – 150.06 = +0.02 m 𝑬 = ±𝟎. 𝟎𝟐 𝒎 𝑇 = 2𝑒√ 2𝐿 𝑙 = 2(0.03)√ 2 𝑥 150.06 50 = ±0.06√ 300.12 50 𝑻 = ±𝟎. 𝟏𝟓 𝒎 Se acepta el resultado, porque E < T Y el valor más probable para la distancia medida: L = 150.06 m. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 45 Ejercicio no. 2 La distancia entre dos puntos, en terreno plano, es de 298.10 m. con una cinta comparada, de 30 m, y corrigiendo por temperatura al medir esta distancia resulto de 298.02 m ¿es correcta la medida o debe repetirse? Solución: Longitud conocida = 298.10 m Distancia medida= 298.02 m Terreno plano Longitud de la cinta = 30.00 m Error = 298.10 – 298.02 = 0.08 m Tolerancia =2(0.015√ 298.02 30 + 0.0001 𝑥 298.02) = 0.03√ 298.05 30 + 0.0002 x 298.02=0.0945 + 0.0596 Tolerancia= 0.15 m La medida es correcta porque: E<T. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 46 INSTRUCCIONES: Resuelva los siguientes problemas en su cuaderno. Nota: Realice las operaciones con lápiz. Ejercicio no. 3 En terreno muy quebrado se emplea una cinta de 20 m para medir una distancia, obteniéndose los siguientes resultados: L1 = 120.38 m (ida) L2 = 120.06 m (vuelta) Si se acepta el resultado, ¿Cuál es el valor más probable de la distancia? Ejercicio no. 4 La distancia entre dos puntos, en terreno plano, es de 352.30 m. con una cinta comparada, de 20 m, y corrigiendo por temperatura al medir esta distancia resulto de 352.20 m ¿es correcta la medida o debe repetirse? Ejercicio no. 5 La distancia entre dos puntos, en terreno quebradizo, es de 186.30 m. Con una cinta de 50 m, con una distancia media de 186.36 m. ¿Es correcta la medida o debe repetirse? Ejercicio no. 6 La distancia entre dos puntos, en terreno plano, es de 314.12 m. con una cinta de 30 m, y corrigiendo por comparación y plomada la distancia resulto de 316.99 m. ¿Es correcta la medida o debe repetirse? ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Instrucciones: Lee detenidamente cada una de las acciones que deberás realizar para llevar a la práctica los conocimientos que has revisado hasta el momento. 1 Organiza y expone los conceptos de precisión, error y tolerancia en un organizador gráfico. 2 Calcula la tolerancia en una medición. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 47 OBJETIVO ESPECÍFICO Analizar un levantamiento, identificando las características de la zona por medir, seleccionando el método y técnica apropiada para su elaboración. SUBTEMAS 5.1 Métodos y técnicas de levantamiento. 5.2 Trazado de un poligonal. 5.3 Cierre lineal de una poligonal. 5.4 Cierre angular de una poligonal. 5.5 Cálculo del área de una poligonal. 5.1. Métodos y técnicas de levantamiento. Métodos de levantamiento con cinta Comúnmente se emplean los siguientes: - Radianes. - Diagonales. - Líneas de liga. - Prolongación de alineaciones; y - Coordenadas rectangulares. 1. Método de radianes. Este método se emplea cuando desde un punto interior del polígono de base sea posible ver los vértices de este y no se dificulte la medida de las distancias del punto interior a los vértices. CAPITULO 5. LEVANTAMIENTO DE UNA POLIGONAL CERRADA O ABIERTA Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 48 Estas líneas auxiliares se denominan radiaciones y con ellas se divide en triángulos el polígono de base. Además de las radiaciones, se miden los lados del polígono y los resultados se anotan ordenadamente en el registro de campo, como se indica en el ejemplo siguiente: (Registro 1). Est. =ESTACION; vértice desde el cual se hace la observación o medida. P.V. = PUNTO DE VISADO; vértice donde se toma la observación o medida. El método descrito puede aplicarse cuando el terreno por levantar es de pequeñas dimensiones y suficientemente despejado y debe procurarse que los triángulos que se forman difieran poco del equilátero o en su defecto del isósceles. 2. Método de diagonales. Consiste este método en dividir en triángulos el polígono de base por medio de las diagonales de dicha figura. Las longitudes de los lados del polígono y de las diagonales se miden, anotándose los resultados en el registro de campo. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 49 (Registro 2) 3. Método de línea de liga. Cuando el terreno encerrado por la poligonal es de tal naturaleza que no permite el empleo de los métodos de levantamiento hasta ahora descritos, por la existencia de accidentes naturales o artificiales que implican ver tres vértices consecutivos del polígono de base, el procedimiento indicado en tales circunstancias es el conocido con el nombre de método de líneas de liga, que consiste en medir los lados del polígono de base y, además, las líneas que ligan dos puntos pertenecientes a lados contiguos. (Registro 3). Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 50 4. Método de alineaciones. Consiste este método en encerrar el polígono por levantar dentro de un rectángulo director cuyos lados se pueden medir con cinta, y en prolongar los lados del polígono, que pueden ser los muros de una construcción rectangular, y se miden las distancias de los vértices del rectángulo a los puntos en que los alineamientos prolongados intersectan los lados del rectángulo, como se indica en el ejemplo. Como comprobación, los lados del polígono AB, BC, CD y DA, o bien las distancias 𝐴𝑎´, 𝐴𝑎´´, 𝐵𝑏´, 𝐵𝑏´´,… Este método es adecuado para levantar perímetros de construcción irregulares. (Registro 4). Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 51 5. Método de coordenadas rectangulares. Este es en muchos casos el mejor procedimiento, porque permite fijar cada vértice del polígono de base independientemente de los demás. Consiste en proyectar todos los vértices del polígono sobre dos ejes rectangulares convenientemente elegidos y en medir las distancias del pie de cada perpendicular al origen. (Registro 5). 5.2. Trazado de una poligonal. Una poligonal es una serie de líneas consecutivas cuyos extremos se han marcado en el campo, así como sus longitudes y direcciones se han determinado a partir de mediciones en el campo. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 52 Tipos de poligonales - Cerrada - Abierta Poligonal cerrada El polígono y la línea. En una poligonal cerrada las líneas regresan al punto de partida, formándose así una figura cerrada. Las poligonales del tipo de línea deben tener una dirección de referencia para el cierre. Las poligonales cerradas se emplean extensamente en levantamientos de control, para construcción, de propiedades y topográficos. Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 53 Poligonal abierta Una poligonal abierta consta de una serie de líneas unidas, pero estas no regresan al punto de partida ni cierran en un punto con igual o mayor orden de exactitud. Estación de poligonal: a estas estaciones se les llama algunas veces vértices o puntos de ángulo, por medirse generalmente en cada una de ellas un ángulo. 5.3. Cierre lineal de una poligonal. Cierre lineal El cierre lineal en una poligonal cerrada corresponde al cálculo del error existente en las proyecciones. A. Una vez calculado el cierre angular, se deberá propagar el azimut con la siguiente formula: AZ BC = AZ INV. AB + < BC Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 54 B. Para obtener las proyecciones x, y se utilizan las funciones trigonométricas debiendo anotarse por separado las proyecciones positivas de las negativas en una planilla de la siguiente forma: PROYECCION X = SENO AZIMUT (DISTANCIA) PROYECCION Y = COSENO AZIMUT (DISTANCIA) Debiendo anotarse por separado las proyecciones positivas de las negativas en una tabla de la siguiente forma: Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 55 Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 56 5.4. Cierre angular de una poligonal. El cierre angular en una poligonal cerrada corresponde a la sumatoria de los angulos observados. - Angulo lado 0 – 1 - Angulo lado 1 – 2 - Angulo lado 2 – n - Angulo lado n – 0 - Σ angulos La condición de cierre angular se calcula con la siguiente formula: CA= 180 (n +/- 2) Donde: - Para angulos interiores CA = 180 (n - 2) - Para angulos exteriores CA = 180 (n + 2) Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 57 Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 58 5.5. Cálculo del área de una poligonal. Pasos a seguir para calcular el área de los polígonos: Todos los polígonos tienen área y perímetro y dependiendo de la característica del polígono se hallará de un modo u otro. Para entender cómo calcular el área de los polígonos iremos por partes. El área de un polígono es la medida de toda su superficie. El perímetro de un polígono es la medida de su contorno y se obtiene sumando las longitudes de sus lados. Para calcular el perímetro de cualquier polígono, necesitaremos simplemente sumar todos sus lados. Para calcular el área de los polígonos tendremos que prestar especial atención al tipo de polígono que tenemos delante. No se calcula igual el perímetro de un rectángulo, que el de un triángulo o rombo. Tabla 1.1 Arq. Samuel Morales Cepeda Página | 59 ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Instrucciones: Lee detenidamente cada una de las acciones que deberás realizar para llevar a la práctica los conocimientos que has revisado hasta el momento. 1 Compara los métodos y técnicas para efectuar el levantamiento de una poligonal abierta o cerrada, describiendo la ventaja de alguno de ellos. 2 Calcula los cierres angular y lineal de un poligonal, realizando su trazado y el cálculo del área. OBJETIVO ESPECIFICO Conocer los conceptos y métodos altimétricos, analizando las características del terreno, para determinar las diferencias de nivel entre puntos del mismo. SUBTEMAS 6.1 Definiciones. - Línea Vertical. - Línea horizontal. - Banco de nivel cota. - Plano de referencia. 6.2 Puntos prominentes de un terreno. 6.3 Métodos para obtener elevaciones de un terreno. 6.1 Definiciones. Se da el nombre de nivelación al conjunto de operaciones por medio de las cuales se determina la elevación de uno o más punto respecto a una superficie horizontal de referencia dada o imaginaria la cual es conocida como superficie o plano de comparación. El objetivo primordial de la nivelación es referir una serie de puntos a un mismo plano de comparación para poder deducir los desniveles entre los puntos observados. Se dice que dos o más puntos están a nivel cuando se encuentran a la misma cota o elevación respecto al mismo plano de referencia, en caso contrario se dice que existe un desnivel entre estos. CAPITULO 6. ALTIMETRÍA O NIVELACIÓN
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