INTRODUCCIÓN
El presente informe lo realizamos con el fin de dar a conocer los cálculos y resultados obtenidos en el levantamiento topográfico por el método de nivelación y contra nivelación. Tener clara la manera como se hace un levantamiento topográfico mediante nivelación y contra nivelación, pues es primordial en el trabajo topográfico de un Ingeniero Ambiental y así mismo para la buena elaboración de proyectos. Este informe contiene un seguimiento minucioso al levantamiento topográfico desde los procedimientos de campo, de oficina, hasta la obtención de resultados finales. Es en este informe es donde damos a conocer el desempeño logrado en el levantamiento de nivelación y contra nivelación. Con este conseguimos comprender y profundizar acerca de los levantamientos, utilización y así la manera más fácil para la elaboración de una curva de nivel.
OBJETIVOS OBJETIVO GENERALES Aprender a visualizar un terreno, analizar los elementos del levantamiento topográfico, conocer su utilidad y funcionamiento para así poderlos utilizar de una forma correcta y práctica en la realización de un adecuado levantamiento topográfico, con sus respectivos cálculos y chequeos.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Lograr realizar un levantamiento topográfico mediante el método de nivelación y contra nivelación.
Entender cómo se hallan los datos respectivos, mediante las ecuaciones y así llevarlos al respectivo modelo de cartera, teniendo en cuenta los chequeos que se deben realizar para verificar que el levantamiento se haya realizado correctamente.
Complement ar el aprendizaje de la parte teórica del tema “levantamientos topográficos por nivelación y contra nivelación” con el desarrollo de la práctica respectiva, para despejar todas las dudas que se tengan sobre el tema.
Poder encontrar detalles adecuados para el levantamiento topográfico.
Aprender a utilizar la mira, desde su armado y fijación, hasta la toma y observación de datos en éste.
MARCO TEÓRICO Altimetría La altimetría (también llamada hipsometría) es la rama de la topografía que estudia el conjunto de métodos y procedimientos para determinar y representar la altura o "cota" de cada punto respecto de un plano de referencia. Con la altimetría se consigue representar el relieve del terreno, (planos de curvas de nivel, perfiles, etc.). En aviación la altimetría se ocupa de determinar la altitud de vuelo de la aeronave h (distancia vertical de la aeronave respecto del nivel del mar). Es un conocimiento de vital importancia para la circulación de las aeronaves en una sección vertical de cualquier aerovía (AWY), puesto que la circulación se distribuye y organiza en niveles de vuelo estrechamente relacionados con la altitud. El instrumento clásico que presenta la altitud al piloto es el altímetro, que obtiene una lectura de altitud partiendo únicamente de la medición de la presión estática que rodea la aeronave.
NIVELACIÓN La nivelación es el procedimiento mediante el cual se determina: A) El desnivel existente entre dos (o más), hechos físicos existentes entre sí. B) La relación entre uno (o más), hechos físicos y un plano de referencia. El primer caso constituye la forma más común de nivelación, se comparan varios puntos (o planos) entre sí y se determina su desnivel en metros o centímetros. En el segundo caso establecemos un nuevo "valor" llamado cota que relaciona individualmente a cada uno de los hechos físicos que forman parte de la nivelación con otro que se toma como referencia por ejemplo el nivel del mar. Existen tres métodos de nivelación utilizados en los trabajos topográficos: nivelación geométrica, nivelación trigonométrica y nivelación satelital el cual utiliza el sistema de posicionamiento global; dos métodos más que solo son utilizados por la geodesia, el método gravimétrico y el barométrico; y uno utilizado en cartografía mediante la restitución fotogramétrica.
NIVELACIÓN GEOMÉTRICA Es el más preciso y utilizado de todos, se lleva a cabo mediante la utilización de un nivel óptico o electrónico, existen cuatro tipos de nivelación geométrica definidos según su precisión: 1° y 2° orden (utilizados en geodesia), 3° y 4° orden (utilizados en topografía), el procedimiento es igual en todos ellos, solo cambian los elementos utilizados para medir; y también podríamos diferenciar dos tipos más según el trabajo a realizar: nivelación geométrica lineal (si se nivela desde un punto hasta otro siguiendo una trayectoria que una ambos) o nivelación geométrica de superficie (cuando nivelamos un sector o una línea desde una misma estación referida a un mismo plano de referencia). El procedimiento para nivelaciones lineales sean estas topográficas o geodésicas es igual, solo cambia la precisión a alcanzar y los instrumentos a utilizar. Se realiza mediante lecturas efectuadas con el Hilo Medio del retículo del nivel, sobre una mira graduada que se coloca a una distancia no mayor de 60 o 70 m, estas lecturas se restan convenientemente entre sí obteniéndose de esta manera el desnivel existente entre los dos puntos donde estuvo apoyada la mira.
Obtención del desnivel entre dos puntos. Este es el procedimiento en el caso de que solo queramos obtener el desnivel existente entre dos puntos, pero en el caso en que es necesario el replanteo o la obtención de una o más cotas, el cálculo se complica ya que debemos agregar dos nuevos elementos al cálculo: la cota y el plano Visual (PV) o cota del eje óptico del anteojo del nivel, paso intermedio que debemos calcular antes de calcular la cota de los demás puntos.
Replanteo de la cota en un punto desconocido. Para el trabajo con cotas debemos tener al menos uno de los puntos, objetos del trabajo, con cota conocida o un PF en sus inmediaciones, a los efectos de tomarlo como plano de referencia, de no ser así se deberá hacer una nivelación, llamada de "enlace" a los efectos de darle cota a uno de los puntos dentro del trabajo, de no ser posible o económicamente conveniente siempre queda la opción de nivelar uno de los puntos mediante la colocación sobre él de un baroaltímetro (instrumento que a través de la medición de la presión barométrica nos da una altura sobre el nivel del mar bastante aproximada) o simplemente darle una cota arbitraria. Supongamos como en el caso anterior tener un PF como inicio del trabajo, esto facilita la tarea, se debe colocar la mira sobre este y se toma la lectura, en general solo se utiliza el hilo medio, aunque algunos prefieren tomar lecturas sobre los tres hilos y hacer luego la comprobación siguiente: (Hilo sup. + Hilo inf. ) / 2 = Hilo medio. Lo cual no es necesario, y en la práctica suele tornarse engorroso; una vez tomada la lectura se suma este valor a la cota del PF y hemos obtenido la cota del PV. Ya obtenida esta cota se colocará la mira sobre la estaca a la que se quiere dar cota y se tomará una nueva lectura, notemos ahora que a simple vista se hace obvio que esta lectura es la diferencia entre la cota del PV y la cota de la estaca, de manera que restamos la lectura obtenida a la cota del PV y el resultado es la de la estaca.
Materialización de una cota. Otro caso particular del uso de las cotas, es cuando necesitamos replantear una cota que aparece en un plano de proyecto de obra y no esta materializada en el terreno. Supongamos volver al caso anterior, pero esta vez la cota a que deberá quedar la estaca es conocida previamente porque aparece en el proyecto que estamos replanteando. En este caso clavamos la estaca apenas en el terreno y dejamos la masa a mano, esta vez ya conocemos la cota del PV que ya había sido calculada y la cota a la que deberá quedar la estaca, nos falta la diferencia entre ambas, que hallaremos restando ambos valores, así que hacemos la resta y el resultado será la lectura que deberemos ver en el retículo, retomamos entonces la masa y alternativamente golpearemos la estaca y haremos lecturas hasta que obtengamos el valor calculado (En el caso del ejemplo 0,281).
DISTINTOS TIPOS DE NIVELACIÓN GEOMÉTRICA
NIVELACIÓN COMPUESTA O LINEAL
Nivelación geométrica compuesta.
Es el más usado ya que generalmente los puntos a nivelar se encuentran a más de la distancia máxima en que se puede colocar la mira, y por lo tanto se deben realizar tantas nivelaciones simples como sean necesarias para unirlos, para realizar una nivelación se debe tener en cuenta una distancia para cada tramo de entre 120 a 180 m y luego dividir la longitud total por esta distancia para hallar la cantidad de tramos a realizar; los puntos intermedios entre los dos (o más) puntos objetos del trabajo, se llamarán puntos de paso o PP.
CALCULO DE UNA NIVELACIÓN
Cálculo de una nivelación Para el cálculo de una nivelación tenemos dos procedimientos igualmente válidos, que serán utilizados alternativamente según el criterio del operador, el más sencillo es el de las sumatorias para este caso debemos agrupar todas la lecturas "hacia atrás" (es decir hacia el punto de partida) por un lado y todas las lecturas hacia "adelante" (es decir hacia el punto de llegada) por otro; luego efectuamos el cálculo que se ve a la derecha. El otro caso es el cálculo del plano visual más sencillo y rápido, no es más que ir realizando sucesivas nivelaciones simples, las cuales con una calculadora se realizan en el momento y se pueden comprobar y controlar en el lugar sin pérdida de tiempo. 512,731 + 1,357 - 0,252 + 1,109 - 0,342 + 1,033 -, 0,322 = 515,314 msnm (para el ejemplo anterior)
NIVELACIÓN GEOMÉTRICA DE SUPERFICIES Es la nivelación que se ejecuta partiendo de un PF, acotando varios puntos desde una misma estación. Para su ejecución se lee sobre la mira colocada sobre un PF, y se obtiene un PV que será común a todos los puntos relevados o replanteados, de ahí en adelante. Este procedimiento se utiliza en los casos en que se debe relevar una superficie para conocer su pendiente o para luego dibujar las curvas de nivel que representarán una superficie en un gráfico, o también al replantear la pendiente de por ejemplo un caño de cloacas o el cordón de una vereda.
NIVELACIÓN TRIGONOMÉTRICA
Nivelación Trigonométrica. Es la nivelación que se realiza a partir de la medición de ángulos cenitales, de altura o depresión, y de distancias que luego se usarán para la resolución de triángulos rectángulos, donde la incógnita será el cateto opuesto del ángulo a resolver, que en estos casos son el desnivel existente entre el punto estación y un, otro, punto cualquiera. El ejemplo más simple es cuando con un teodolito medimos un ángulo y con un E.D.M. adosado al mismo, la distancia inclinada existente entre la estación y un punto cualquiera.
PROCEDIMIENTOS
Equipos utilizados
Nivel Trípode Mira Cinta
DESCRIPCIÓN DE PROCEDIMIENTOS De campo 1. Se coloca el aparato desde donde pueda observarse la mira sobre el BM y en el máximo número de puntos que sea posible. 2. Se toma la lectura del BM, que en este caso está ubicado a un lado del edificio central. 3. Localizar un punto intermedio (cambio) que me permita dar visual al punto de armado anterior. 4. Se coloca la mira en un punto de cambio sobre el cual se toma una vista adelante para determinar su cota. 5. Se toma la distancia entre el equipo y la mira para poder realizar el chequeo al final del levantamiento. 6. Se deja la mira quieta en dicho punto y se traslada el nivel hacia delante 7. En la nueva posición del aparato se da visual a la mira sobre el punto de cambio uno y así calcular la nueva altura instrumental. 8. A partir de esta nueva posición se da lectura a los demás puntos sobre el terreno y se calcula su cota.
9. Se cambiaría nuevamente de posición el nivel utilizando otro punto de cambio para enlazar las cotas. 10. Por ultimo al ubicar el último punto se realizara una contra nivelación, sin tener en cuenta el ubicar la mira en los mismos puntos de la nivelación, tomando su distancia respectivamente hasta llegar al punto de inicio.
De oficina 1. Se empezó hallando la altura instrumental en base a la vista atrás V (+) y a la cota del BM. 2. Después calculamos en base a la atura instrumental de primer punto y a la vista adelante V (-) la cota de ese punto. 3. Teniendo como referencia las vistas adelante V (-), la altura instrumental hallada, y las vistas atrás V (+), se calculó para cada punto las cotas correspondientes. 4. Luego realizamos el chequeo de página que nos permite verificar si el levantamiento se elaboró correctamente: sumamos todas las vistas atrás V (+) y las vistas adelante V (-); al tener estas sumatorias hallamos una diferencia de vistas. 5. Tomamos luego la cota inicial y la cota final y las restamos. 6. Tomamos los valores correspondientes a la diferencia de vistas y a la diferencia de vistas y las comparamos obteniendo un resultado similar. 7. Con los datos de la contra nivelación comparamos con la cota hallada en el último punto de la nivelación y con el de la contra nivelación para verificar que el error está dentro del error permitido que hayamos con la aplicación de la formula. 8. A partir de los datos obtenidos en la nivelación de una línea, dibujamos el perfil longitudinal. 9. Graficamos en el eje X las abscisas y en el eje Y las cotas, utilizamos una escala para el eje X y una diez veces más grande para el eje Y.
CÁLCULOS FORMULAS h-inst = COTA BM + Lo COTA A = h-inst – LA COTA B = h-inst – LB COTA PCNo 1 = h-inst – V(-) H-inst = COTA PCNo 1 + V(+)
EJEMPLOS De acuerdo con los datos tomados en el levantamiento hallar: Altura instrumental
H-inst = COTA BM + Lo H-inst = 2693.7 + 0.595 =2694.29 Cota del primer punto o punto A COTA PCNo 1 = h-inst – V (-) COTA PCNo 1 = 2694.29 – 0.41 = 2693.8 Cartera de campo
SUBIENDO: ® BM PC#1 PC#2 PC#3 PC#4 PC#5 PC#6 PC#7 PC#8
VISTA ATRÁS 2.21 2.66 2.445 4.165 2.405 3.11 2.26 2.37
21.625 CHEQUEO: 21.65-3.065 2712.272693.71
VISTA ADELANTE 0.05 0.4 0.035 0.54 0.125 0.88 0.045 0.99 3.065 18.56 18.56
ALTURA INSTRUMENTAL 2695.92 2698.53 2700.575 2704.705 2706.57 2709.555 2710.935 2713.26
COTA 2693.71 2695.87 2698.13 2700.54 2704.165 2706.445 2708.675 2710.89 2712.27
BAJANDO: ®
VISTA ATRÁS
BM PC#1 PC#2 PC#3 PC#4 PC#5 PC#6 PC#7 PC#8
0.99 0.3 0.365 0.145 0.045 0.315 0.74 0.665
3.565 CHEQUEO: 21.41-3.565 2712.272694.425 DISTANCIAS 25.81 m 22.88 m 21.677 m 30.35 m 12.96 m 15.21 m 9.19 m 13.96 m 152.037 m Atrás DISTANCIA TOTAL
ERROR E E E E
VISTA ADELANTE 2.39 3.38 3.33 3.37 2.16 2.24 2.68 1.86 21.41 17.845 17.845
SUBIENDO 22.18 m 15.98 m 13.74 m 18.25 m 21.27 m 6.56 m 17.54 m 11.25 m 126.77 m Adelante 278.807 m 0.278807km PERMITIDO m√km m√0.278807km 2.5√0.278807km 1.32005445mm
ALTURA INSTRUMENTAL 2713.26 2711.17 2708.155 2704.97 2701.645 2699.8 2698.3 2696.285
COTA 2712.27 2710.87 2707.79 2704.825 2701.6 2699.485 2697.56 2695.62 2694.425
ERROR 18.56-17.845
CALCULADO 0.715 mm
CHEQUEO DE PÁGINA V
(+) = 21.625
DIFERENCIA VISTAS = 18.56
V
(-) = 3.065 COTA INICIAL = 2712.27 DIFERENCIA DE COTAS = 18.56 COTA FINAL = 2693.71
ESCALA CURVA DE NIVEL Para determinar la escala con la cual vamos a elaborar LA CURVA DE NIVEL, se procedió a hacer lo siguiente: COTAS TOMAMOS LA DIFERENCIA DE COTAS Y LA DIVIDIMOS EN EL NUMERO DE COTAS. 18.56 / 9 = 2.062 EL RESULTADO ES EL RANGO QUE SE DEBE TOMAR ENTRE UN VALOR TOMADO Y OTRO
OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES OBSERVACIONES 1. La cota del BM fue tomada de una de las esquinas del edificio central. 2. La temperatura promedio que se presentó en este levantamiento fue de 18°C, durante la primera hora pero el resto del levantamiento presento lluvias, con presencia de corrientes de viento. 3. El terreno todo pavimentado con presencia de automóviles, la parte final del levantamiento se realizó dentro del terreno detrás de bioplasma la sección de arriba. 4. El terreno nivelado toma un trayecto inclinado desde el edificio central hasta la parte alta de edifico de laboratorios.
RECOMENDACIONES 1. Localizar los puntos de armado de tal forma que se pueda percibir la medición alcanzada por la mira. 2. Tomar detalles importantes para la elaboración de la curva de nivel. 3. Portar todos los instrumentos de trabajo, pues estos facilitaran el trabajo de campo. 4. Observar varias veces los valores en metros (m) y en centímetros (cm) para así tener un dato más exacto.
CONCLUSIONES
Lo aprendido en la parte teórica de topografía en lo referente a nivelación y contra nivelación, se aplicación de buena manera en la parte práctica, ya que el chequeo de la hoja de cálculos y el porcentaje de error de la parte final fue correcto, debido a que su resultado quedo dentro del error permisible.
Se aprendió a visualizar un terreno, y se analizó los elementos del levantamiento topográfico, se conoció su utilidad y funcionamiento y se utilizó de una manera correcta y practica para la realización del informe del levantamiento topográfico.
Con este levantamiento quedó de manifiesto, además, que no es la aplicación de un determinado sistema la que otorga mejores resultados o mayor precisión; sino que es la combinación o complementación de todos los sistemas o procedimientos que se han puesto a disposición durante la asignatura, lo que da la mayor satisfacción en cuanto a reducción de errores, rapidez, eficacia y resultados se refiere.
Se pudo reconocer el uso de la mira para determinar las vistas atrás y las vistas adelantes para el levantamiento topográfico de traslado de BM, partiendo de la ubicación de los distintos puntos de cambio.
Otro alcance válido de hacer, se refiere al buen nivel que finalmente se alcanzó en la coordinación del trabajo en equipo. En la ejecución de esta práctica, cada persona cumplió con una importante y destacada función, la cual desarrolló cada uno con gran motivación y responsabilidad. Este hecho fue de vital trascendencia para obtener buenos resultados, y de seguro será de utilidad a futuro, tanto en otro trabajo que se requiera hacer.
BIBLIOGRAFÍA
Arturo Quintana, Topografía, Editorial Universitaria. Profesor P. Werkmeister, Topografía, Editorial Labor S. A. Manual de Topografía del Ingeniero Sergio Junior Navarro Hudiel
INFOGRAFÍA:
http://cipres.cec.uchile.cl/~ci35a/index.html#obje http://www.berdala.com/