Informe de Altimetria Topografia

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

INFORME DE TOPOGRAFÍA DE MINAS ALTIMETRÍA- PRÁCTICA DE NIVELACIÓN SITIO COMEDOR DE INGENIERÍA - ESPOL

Leonardo Conde Jorge Mendoza Viernes 6 de Septiembre del 2013

Práctica de Nivelación realizada en la Espol el día miércoles 28 de agosto del 2013 por estudiantes de la Facultad en Ciencias de la Tierra carrera Ingeniería de Minas

ESPOL-FICT-MINAS-TOPOGRAFÍA DE MINAS

Contenido 1.

INTRODUCCIÓN. .......................................................................................................................... 4 Figura 1.1. Sitio del Levantamiento y la Dirección tomada. ........................................................ 4

2.

OBJETIVOS. .................................................................................................................................. 5 2.1. Objetivo General ...................................................................................................................... 5 2.2. Objetivos Específicos ................................................................................................................ 5

3.

MARCO TEÓRICO. ........................................................................................................................ 5 3.1. CONTROL VERTICAL:................................................................................................................. 6 3.1.1. Nivelación Trigonométrica o Indirecta: ................................................................................. 6 Figura 3.1. Nivelación trigonométrica. ........................................................................................ 6 3.1.2. Nivelación Geométrica o Directa: ......................................................................................... 7 3.1.2.1. Nivelación Geométrica Simple: .......................................................................................... 7 Figura 3.2. Nivelación geométrica simple. .................................................................................. 7 3.1.2.2. Nivelación Geométrica Compuesta.................................................................................... 8 Figura 3.3. Nivelación geométrica compuesta. ........................................................................... 8 Tabla 3. 1. Forma como se debe realizar la anotación de las lecturas. ..................................... 10

4.

EQUIPOS UTILIZADOS. ............................................................................................................... 10 Figura 4.1. Fotografía de los Equipos. ....................................................................................... 10

5.

METODOLOGÍA.......................................................................................................................... 11

6.

CÁLCULO DE RESULTADOS. ....................................................................................................... 11 Tabla 6.1. Determinación de las Variables en la Nivelación. .................................................... 12 Tabla 6.2. Determinación de las Variables en la Contra Nivelación. ......................................... 12 Tabla 6.3. Cálculo del Error de Cierre. ....................................................................................... 13

7. ANÁLISIS DE RESULTADOS. ............................................................................................................ 13 8. CONCLUSIONES. ............................................................................................................................ 13 9. RECOMENDACIONES. .................................................................................................................... 13 10. BIBLIOGRAFÍA. ............................................................................................................................. 14 11. ANEXOS. ...................................................................................................................................... 14 Anexo 11. 1. Nivel Topográfico CST/BERGER ............................................................................ 14 Anexo 11. 2. Leonardo Conde haciendo la lectura de la altura en la Estadia en el Nivel. ........ 14 Anexo 11. 3. Jorge Mendoza haciendo la lectura en el Nivel. .................................................. 15

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ESPOL-FICT-MINAS-TOPOGRAFÍA DE MINAS Anexo 11. 4. Leonardo Conde sosteniendo la Estadia para realizar la lectura de la altura desde el Nivel. ...................................................................................................................................... 15 Anexo 11. 5. Jorge Mendoza sosteniendo la Estadia para realizar la lectura de la altura desde el Nivel. ...................................................................................................................................... 15 Anexo 11. 6. Libreta de Campo. ................................................................................................ 16 Anexo 11. 7. Leonardo Conde y Jorge Mendoza realizando el Informe de Levantamiento Altimetría - Práctica de Nivelación sitio Comedor de Ingeniería - ESPOL. ................................ 17

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1. INTRODUCCIÓN. Para realizar la práctica altimetría previamente se fijó el punto de referencia (BM) con cota conocida y el punto de llegada (PL), como ya conocemos el área de estudio es el comedor de Ingeniería – ESPOL. La práctica se la realizó el día miércoles 28 de agosto del 2013 a las 10:30 am; con las condiciones climáticas parcialmente soleado en un día seco favorables para realizar un buen levantamiento altimétrico y alrededor de 28°C de temperatura inicialmente se partió desde el punto con cota conocida BM y en dirección anti horaria rodeamos el perímetro del comedor para esto se utilizó el método de nivelación usando como equipos el nivel, estadia y cinta realizando el levantamiento en aproximadamente 45 minutos dando por finalizado a las 11:15 am.

Figura 1.1. Sitio del Levantamiento y la Dirección tomada.

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2. OBJETIVOS. 2.1. Objetivo General 

Realizar un levantamiento altimétrico del perímetro del COMEDOR DE INGENIERÍA de la ESPOL aplicando el método geométrico de diferenciación de alturas.

2.2. Objetivos Específicos    

Manejo y uso del nivel. Aplicación de la altimetría con la lectura vista adelante y vista atrás. Determinación de las cotas del punto donde se realizó la lectura de alturas con el nivel. Verificar el error de la medición de acuerdo al permitido según la distancia total recorrida.

3. MARCO TEÓRICO. La nivelación es la operación requerida en la determinación o, en sentido más estricto, la comparación de alturas de puntos sobre la superficie de la tierra. Esta distinción es necesaria, porque la altura de un punto solo puede darse con referencia a otro punto o lugar. Si se da una serie de alturas con respecto a un plano, éste se llama datum y en trabajos topográficos el datum que se usa es el nivel medio del mar, ya que hace posible la comparación internacional de alturas. En Inglaterra, el nivel medio del mar se determino en Newlyn, Cornwall, a partir de observaciones horarias del nivel del mar durante 6 años desde el 1 de mayo de 1915. Este nivel se denomina Ordnance Datum y es el que en general se usa, aun cuando en trabajos pequeños se puede seleccionar un datum arbitrario. El equipo básico que se requiere en nivelación es:  Un instrumento que de una línea horizontal real (el nivel);  Una regla bien graduada para leer alturas verticales (la mira vertical o estadal). Además se necesita equipo que permita localizar entre si los puntos nivelados sobre un mapa, plano o sección. Hay que tener claro algunas definiciones que se requieren para una correcta nivelación. Una línea de nivel es una línea de altura constante respecto al nivel medio del mar y puesto que sigue la superficie media de la Tierra, debe ser una línea curva. Una línea horizontal es tangente a la línea de nivel en cualquier punto particular ya que es perpendicular a la dirección de la gravedad en ese punto.



a

Fuente: Técnicas Modernas en Topografía 7 Edición Bannister-Raymond-Baker- Nivelación pág. 50

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3.1. CONTROL VERTICAL: El control vertical se realiza por lo general mediante nivelación geométrica o por nivelación trigonométrica pero existen otros métodos con los cuales se puede realizar una nivelación, el método empleado depende de la precisión que se requiere y del tipo de terreno sobre el cual se va a nivelar. La nivelación es el conjunto de operaciones que se utilizan para determinar las diferencias de altitud entre dos o más puntos de un terreno en relación con un plano de referencia horizontal y sirve para representar el relieve del terreno. Los instrumentos que se usan en la nivelación son los niveles y las miras, aunque el teodolito y el barómetro no son aparatos utilizados propiamente para la nivelación, también sirven para calcular las diferencias de nivel. Si se quiere obtener un trabajo de precisión es aconsejable no realizar la nivelación en días de viento pues esto afecta en la medición de las distancias. Existen diferentes clases de nivelación:  Nivelación barométrica  Nivelación trigonométrica  Nivelación geométrica (directa)  Nivelación satelital De todos estos métodos los más utilizados son la nivelación trigonométrica y la geométrica.

3.1.1. Nivelación Trigonométrica o Indirecta:

Figura 3.1. Nivelación trigonométrica. Instrumento utilizado: Cualquier instrumento que mida ángulos verticales, por lo general se emplea el teodolito. Precisión: 1cm. En la nivelación trigonométrica se toman las medidas de las distancias horizontales y los ángulos verticales y la altura se determina trigonométricamente. Los ángulos verticales se pueden medir desde la horizontal o desde el cenit y deben medirse varias veces para tener una mejor estimación del ángulo.

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3.1.2. Nivelación Geométrica o Directa: Instrumento utilizado: Nivel Precisión: 1mm. La nivelación geométrica también llamada directa es uno de los métodos más utilizados y más precisos ya que mediante este se pueden determinar rápidamente diferencias de altura con solo la lectura de las distancias verticales entre diferentes puntos de interés del terreno. Este método es adecuado para muchos proyectos de control vertical y su uso es apropiado para terrenos montañosos donde existen grandes diferencias de altitud. Existen dos tipos de nivelación geométrica: simple y compuesta.

3.1.2.1. Nivelación Geométrica Simple:

Figura 3.2. Nivelación geométrica simple. La nivelación geométrica simple es aquella en la cual la medición de todas las alturas que se desean conocer se la hace desde un solo punto, este punto debe ser escogido de acuerdo a la visibilidad, siendo el que mejores condiciones de visibilidad presente; aquí se nivela el instrumento y se toma la medida de todos los puntos del terreno que se va a nivelar. La primera lectura se realiza sobre la mira colocada en un punto estable el cual se toma como BM, a partir de este punto se hacen las mediciones de todos los puntos. La cota del BM se la mide previamente o se escoge una cota arbitraria. Este tipo de nivelación es más empleado en terrenos planos debido a que la visibilidad entre los puntos es mejor.



Fuente: Modificado del libro TORRES NIETO ALVARO, Topografía, Cuarta edición, pág. 205.

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ESPOL-FICT-MINAS-TOPOGRAFÍA DE MINAS Las cotas de los diferentes puntos se determinan mediante la siguiente fórmula:

Donde:

Las lecturas sobre los diferentes puntos se denominan vistas intermedias Y la altura del instrumento:

Donde:

La lectura sobre un punto de cota conocida se denomina vista atrás.

3.1.2.2. Nivelación Geométrica Compuesta

Figura 3.3. Nivelación geométrica compuesta. La nivelación geométrica compuesta a diferencia de la simple se la realiza desde varios puntos, el instrumento no permanece en un solo lugar sino que se va desplazando a diferentes puntos desde 

Fuente: Modificado del libro TORRES NIETO ALVARO, Topografía, Cuarta edición, pág. 207.

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ESPOL-FICT-MINAS-TOPOGRAFÍA DE MINAS los cuales se hacen nivelaciones simples que van unidos entre sí mediante puntos denominados puntos de cambio. Los puntos de cambio deben ser puntos estables fáciles de identificar, se puede decir que un punto de cambio es un BM transitorio, en este se toman dos lecturas una atrás y una adelante. La nivelación compuesta se la utiliza en terrenos con bastante pendiente o cuando la distancia entre los puntos a nivelar es demasiado larga, por lo general mayor a 150 m. Por lo tanto es el más usado ya que por lo general los puntos a nivelar se encuentran a distancias más grandes. En este tipo de nivelación se realizan tres clases de lecturas: Vista atrás: Es la lectura que se hace sobre el BM para conocer la altura del instrumento. Vista intermedia: Es la lectura que se hace sobre todos los puntos que se desean nivelar para conocer su cota. Vista adelante: Es la lectura que se hace sobre el punto de cambio para conocer su cota. El procedimiento para realizar una nivelación compuesta es el siguiente: 1. Se nivela el instrumento en un punto desde el cual se pueda observar el BM y el mayor número de puntos posibles. 2. Se realiza la lectura sobre el BM para conocer la altura del instrumento, esta lectura es vista atrás. 3. Se toma la lectura de todos los puntos (A, B, C, etc.) que se quiere nivelar para determinar su cota, estas lecturas son vistas intermedias.

4. Cuando ya no se puedan observar más puntos desde esta posición del instrumento se debe buscar un punto de cambio y se toma la lectura sobre el mismo la cual es vista adelante.

5. El instrumento se lleva a otra posición desde la cual se puedan observar el primer punto de cambio y el mayor número de puntos posibles y se realiza la lectura sobre el PC1 esta es vista atrás, con la cual se determina la nueva altura del instrumento.

Se repiten los pasos 3, 4 y 5.

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ESPOL-FICT-MINAS-TOPOGRAFÍA DE MINAS En la tabla siguiente se indica la forma como se debe realizar la anotación de las lecturas: PUNTO

VISTA ATRAS

VISTA INTERMEDIA

VISTA ADELANTE

ALTURA DEL INSTRUMENTO

COTA

Tabla 3. 1. Forma como se debe realizar la anotación de las lecturas. Para comprobar si la nivelación está bien hecha se debe realizar una contra nivelación la cual consiste en volver a nivelar desde el último punto hasta llegar al BM de partida, la suma de las lecturas atrás y adelante debe mantenerse aproximadamente constante. 

4. EQUIPOS UTILIZADOS.    

Estadia Nivel marca CST/Berger Trípode Cinta

Figura 4.1. Fotografía de los Equipos. 

Fuente: TOPOGRAFÍA ELEMENTAL - Escuela de Ingeniería Civil UTPL - UNIDAD 4 - Levantamientos de campo Autora: Nadia Chacón Mejía. Pág. 7, 8, 9, 10, 11, 12.

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5. METODOLOGÍA. 1. Se coloco el nivel en un sitio que nos permitiera poder realizar las dos lecturas; vista atrás y vista adelante y así realizar el arrastre de cota en todo el recorrido, haciendo que al momento de observar por medio del lente del nivel hacia la estadia se encuentre en un intervalo de medida entre 0,5 y 2,5 metros. 2. En el sitio que nos permitiera realizar el paso anterior se colocaba el trípode de tal manera que el nivel quede correctamente ubicado el cual se lo nivelaba con la ayuda de la burbuja del nivel. 3. Cuando ya se había determinado la correcta nivelación del instrumento se realizaba las observaciones tanto vista atrás y vista adelante para así poder cambiar de posición el trípode junto con el nivel. 4. En la próxima lectura la estadia queda en la posición de vista adelante porque al colocar el equipo (trípode y nivel) en otro punto que nos permite observar dos nuevos puntos de nuestra trayectoria la vista atrás para la nueva posición del equipo va ser medida en el mismo punto donde se midió la vista adelante anteriormente leída, que no necesariamente va ser la misma lectura medida en la estadia y es el procedimiento que vamos a realizar hasta llegar al punto final de nuestro levantamiento. 5. Cuando llegamos al último punto realizamos la contra nivelación realizando los mismos pasos anteriormente mencionados hasta llegar al BM (punto de cota conocida). 6. Cuando ya terminamos de obtener los puntos con el nivel realizamos la medición de las distancias entre los puntos donde colocamos la estadias.

6. CÁLCULO DE RESULTADOS. En la tabla 6.1. se determinó la variable HI y COTA con las ecuaciones:

Donde: HI = altura del instrumento (BS) = backside o vista atrás En el punto BM la cota era conocida mientras que en el punto P1 la cota se determina de la siguiente manera: Donde: (FS) = forwardside o vista adelante

El valor de 0.264m es el ajuste para determinar la cota corregida, también se muestra las distancias desde el punto de partida hasta donde se fija la mira o estadia

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PUNTO

BS(m)

HI(m)

BM

1,655

82,198

P1 P2 P3

2,356 2,129 1,401

COTA(m)

0,982

80,543 81,216

0,945

82,627

82,627

83,428

0 83,428

84,568

84,565

83,572 84,756 84,829

PL

COTA CORREGIDA(m) 80,543 81,216 0

FS(m)

1,328 0,264 0,261

DISTANCIA (m) 0 21,33 14,22 55,3 12,64 103,49

Tabla 6.1. Determinación de las Variables en la Nivelación. En la tabla 6.2. se realiza el mismo procedimiento pero a la inversa lo que se denomina contra nivelación aquí la cota de partida seria la cota de llegada de la tabla anterior, y el punto de llegada seria el BM si llegamos al mismo valor se concluye que fue una medición sino se determina el error permitido para afirmar si es o no una buena práctica. PUNTO

BS(m)

HI(m)

PL

0,261

84,829

P1

0,485

FS(m)

COTA(m)

1,938

84,568 82,891

0,974 1,498

81,488

0,946

21,33

1,249

81,424

81,421

81,124

81,121

82,922

19,75

82,07

31,6 1,054

P5 BM

81,485

82,462

1,798 P4

0 12,64

1,038 P3

DISTANCIA (m)

83,376 1,888

P2

COTA CORREGIDA(m) 84,565 82,888

81,016

81,013

82,265 1,719

80,546

80,543

32,39 18,17 135,88

Tabla 6.2. Determinación de las Variables en la Contra Nivelación. Para calcular el error de cierre se resta el BM determinado en la contra nivelación menos el BM conocido. Para la distancia se suma todas las distancias desde el BM dando la vuelta en contra de las manecillas del reloj hasta llegar al mismo punto realizando la suma nos da 239.37m y en la tabla se lo muestra en kilómetros. Para el error máximo permitidos se multiplica √ donde k es la distancia en kilómetros. En la determinación de la diferencia de cotas solo se resta la cota del punto de llegada menos la cota del punto de partida (BM).

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error de cierre (m) distancia total (km)

80,546 - 80,543 0,10349 + 0,13588

error permisible (m) 12*√k ajuste 0,003/10 diferencia de cotas 84,568-80,543 diferencia de cotas corregida 84,565-80,543 Tabla 6.3. Cálculo del Error de Cierre.

0,003 0,23937 0,0058 0,0003 4,025 4,022

7. ANÁLISIS DE RESULTADOS. En el análisis de resultados tenemos como dato clave el Banco de Marca (BM) proporcionado por el profesor se lo conoce como punto georeferenciado por el Instituto Geográfico Militar (IGM). (PL) punto de llegada. De una cota de 80.543m (BM) se llegó a una cota de 84.568m (PL) Punto de Llegada, aquí se puede apreciar que la diferencia de cotas de 4.025m sin corregir y 4.022m corregido. Cuando aplicamos la contra nivelación se parte de la cota 84.568m y se llega a una cota de 80.546m, se conocía el valor del punto de llegada de 80.543m, con lo que se nota una diferencia de 0.003m de error lo cual es aceptable porque es un valor menor que el error máximo permitido para una práctica de nivelación a distancias de (200-300) m aproximadamente.

8. CONCLUSIONES. Realizar una práctica de nivelación es mucho mejor cuando se requiere precisión ya que con los resultados obtenidos se determina magnitudes al milímetro lo que un levantamiento realizado con GPS o ET (Estación Total) no da precisiones en alturas estos equipos son más orientados a planimetría que altimetría. Esta práctica de altimetría es muy utilizada en la construcción de labores horizontales o galerías debido a que se necesita determinar pendientes para la respectiva extracción de minerales mediante vagones ya sean estos mediante rieles o neumáticos, además de sustancias generadas en la extracción de los mismos como agua de mina.

9. RECOMENDACIONES.    

Si se quiere tener un buen levantamiento altimétrico sin importar el método es recomendable tomar los datos de manera pausada y ordenada ya que siempre se pueden tener malas lecturas que pueden originar errores fuera de los permitidos. Realizar más de una observación para estar seguro de las medidas tomadas asegurándose que la estadia esté nivelada verificando en su respectiva burbuja (ojo de pollo). Para el nivelado del equipo utilizando el trípode siempre se tiene que buscar un punto donde nos permita realizar las lecturas tanto vista atrás y vista adelante. Cuando se utiliza el nivel para la nivelación final es recomendable que el trípode te deje lo más cercano al centro la burbuja en el ojo de pollo para que los tornillos nivelantes del equipo te ayuden a nivelar rápidamente si es necesario.

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ESPOL-FICT-MINAS-TOPOGRAFÍA DE MINAS  

Se recomienda que el trípode se encuentre a nivel de la barbilla de persona para que cuando se esté leyendo la persona tenga mayor comodidad a la hora de medir, verificar que las patas del trípode no estén ni muy abiertas y ni muy cerradas. Las mediciones se las deben realizar cuando exista una buena claridad para poder obtener una adecuada medición.

10. BIBLIOGRAFÍA. 1.  Fuente: Técnicas Modernas en Topografía 7a Edición Bannister-Raymond-BakerNivelación pág. 50. 2.  Fuente: Modificado del libro TORRES NIETO ALVARO, Topografía, Cuarta edición, pág. 205, 207. 3. Fuente: TOPOGRAFÍA ELEMENTAL - Escuela de Ingeniería Civil UTPL - UNIDAD 4 Levantamientos de campo Autora: Nadia Chacón Mejía. Pág. 7, 8, 9, 10, 11, 12.

11. ANEXOS.

Anexo 11. 1. Nivel Topográfico CST/BERGER

Anexo 11. 2. Leonardo Conde haciendo la lectura de la altura en la Estadia en el Nivel.

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Anexo 11. 3. Jorge Mendoza haciendo la lectura en el Nivel.

Anexo 11. 4. Leonardo Conde sosteniendo la Estadia para realizar la lectura de la altura desde el Nivel.

Anexo 11. 5. Jorge Mendoza sosteniendo la Estadia para realizar la lectura de la altura desde el Nivel.

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Anexo 11. 6. Libreta de Campo.

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Anexo 11. 7. Leonardo Conde y Jorge Mendoza realizando el Informe de Levantamiento Altimetría - Práctica de Nivelación sitio Comedor de Ingeniería - ESPOL.

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