UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS GEOLOGÍA Y METALURGIA
INFORME N° 2 NIVELACION DE LA LINEA BASE
TOPOGRAFIA MINERA (II-PRACTICA)
DOCENTE:
Ing. SOTELO MONTES, Javier Enrique
ALUMNO:
HUERTA SOTELO, Ray Kolard
GRUPO DE PRÁCTICA:
6
Viernes 17 de Enero del 2014
122.0802.406
INTRODUCCION
Nivelación es un término genérico que se aplica a cualquiera de los diversos procedimientos a través de los cuales se determinan elevaciones o diferencias entre las mismas. Es una operación fundamental para tener los datos necesarios para la elaboración de mapas o planos de configuración y en proyectos de obras de ingeniería y construcción. Los resultados de la nivelación se utilizan:
a) En el proyecto de carreteras, vías férreas, canales, obras de drenaje y sistemas de suministro de agua cuyas pendientes se adapten en forma óptica a la topografía existente. b) En el trazo construcciones de acuerdo con elevaciones planeadas. c) En el cálculo de volúmenes de terrecerías y otros materiales. d) En la investigación de las características de escurrimiento o drenaje de una región. e) En la elaboración de mapas y planos que muestren la configuración general del terreno. f) En el estudio de los movimientos de las placas de la corteza terrestre y el asentamiento de las mismas.
I.
OBJETIVOS:
Nivelación geométrica de la línea base y orientación de la misma ya sea diferencial y/o compuesta. Trataremos de establecer el perfil longitudinal de un camino mediante una nivelación de ese tipo El alumno una vez de establecido el perfil longitudinal deberá de trazar una rasante (cota que determina la elevación del terreno en cada punto), para que determine los puntos de corte y relleno, a lo largo del mismo.
II.
REFERENCIA BIBLIOGRAFICA O MARCO TEÓRICO:
Definiciones de los diferentes términos básicos empleados en la nivelación. Línea vertical: Es la línea que sigue la dirección de la gravedad, indicada por el hilo de una plomada. Superficie de nivel: es la superficie curva que en cada punto es perpendicular a la línea de una plomada (la dirección en que actúa la gravedad). Las superficies de nivel son de forma esferoidal. Una masa de agua en reposo es el mejor ejemplo de ello. En regiones locales, las superficies de nivel a diferentes alturas se consideran concéntricas. Cuando son pequeñas, una superficie de nivel se considera a veces como una superficie plana. Línea de nivel: Es la línea contenida en una superficie de nivel y que es, por tanto, curva. Plano horizontal: Es el plano perpendicular a la dirección de la gravedad. En topografía plana, es un plano perpendicular a la línea de una plomada. Línea horizontal: Es una línea en un plano horizontal. en topografía plana es una línea perpendicular a la vertical. Plano de referencia: Es la superficie de nivel a la cual se refieren las elevaciones (por ejemplo, el nivel medio del mar). Se llama a veces plano de referencia vertical o plano de comparación, aunque en realidad no sea un plano. Elevación o cota: Es la distancia vertical desde un plano de referencia (por ejemplo desde el NMM) hasta un punto u objeto dado. Cota relativa: es la altura de un punto respecto a un plano de referencia cualquiera. Cota absoluta: es la distancia vertical entre un punto y el plano de referencia formado por la superficie del mar.
Banco de nivel: Es el objeto natural o artificial relativamente permanente, que tiene un punto fijo marcado, cuya elevación entre arriba o debajo de un plano de referencia adoptado se conoce o se supone. Algunos ejemplos comunes de bancos de nivel son discos de metal fijados en concreto, rocas grandes, partes no movibles de hidrantes contra incendio y bordes de aceras o banquetas, etc. Control vertical: Es la serie de bancos de nivel u otros puntos de cota conocida que se colocan para un trabajo de topografía o geodesia; también se le llama control básico o control de nivel. El control básico vertical para levantamientos topográficos en Estados Unidos se logró a partir de nivelaciones de primero y segundo órdenes. La nivelación menos precisa de tercer orden es satisfactoria para llenar intervalos entre bancos de nivel de segundo orden y para muchos otros trabajos. Vista atrás: es la lectura realizada a una mira cuando está colocado en un punto de cota conocida. Vista adelante: es la lectura realizada cuando la mira se coloca en un punto de cota por conocer. Curvatura de la tierra: El efecto de la curvatura de la tierra es incrementar la lectura del estadal. Si se igualan las longitudes de las visuales positivas y negativas en la nivelación diferencial se cancela el error debido a ésta causa. Refracción: los rayos de luz que llagan desde un objeto hasta el anteojo sufren una desviación que hace de la línea visual una curva cóncava hacia la superficie terrestre, lo que tiene como efecto disminuir la lectura del estadal. Al equilibrar las longitudes de las visuales positivas y negativas se eliminan por lo general los errores debidos a la refracción. No obstante, cambios grandes y súbitos que experimente la refracción atmosférica pueden ser importantes en trabajos d precisión. Los errores debidos a la refracción tienden a ser aleatorios en un intervalo de tiempo prolongado, pero podrían ser sistemáticos durante el trabajo diario.
NIVELACION: Nivelación etimológicamente significa “echar” al nivel para ver si un plano está igual. Topográficamente nivelar quiere decir medir diferencias de nivel entre dos o más puntos. La precisión de tales medidas se orienta en función del fin propuesto y después de los medios disponibles. Es la operación que sirve para determinar las diferencias de altura de los puntos de un determinado terreno.
Tipos de nivelación:
Puede ser trigonométrica, barométrica o geométrica A. Nivelación barométrica: La nivelación barométrica se realiza utilizando aparatos llamados barómetros, que indican la diferencia de presión atmosférica, con lo que se puede calcular la diferencia de altura. En la nivelación barométrica pueden emplearse varias técnicas para determinar diferencias de elevación correctas a pesar de los cambios de presión que reflejan las variaciones atmosféricas. En una de éstas se deja un barómetro de control en un banco de nivel (base) y se lleva el instrumento móvil o viajero a los puntos cuyas elevaciones se desea determinar. El método barométrico se utilizó en el pasado para trabajos de nivelación en terrenos abruptos en los que tienen que abarcarse extensas áreas, pero no necesitan gran precisión. En condiciones estables del tiempo y usando varios barómetros, es posible determinar elevaciones con aproximación de +- 2 a 3 pie.
B. Nivelación Trigonométrica: Es aquella en la que las diferencias de alturas o cotas de dos puntos se calcula midiendo ángulos verticales y distancias; resolviendo el triángulo cuya incógnita es el cateto que representa la altura (mediante fórmulas especiales), nivelación taquimétrica con teodolito (figura Nº 01)
(Figura Nº 01)
C. Nivelación geométrica:
Es aquella en que las diferencias de altura o cotas de dos puntos se determina por medio de instrumentos llamados niveles, que permiten determinar un plano horizontal, nivelación corriente con el nivel de ingeniero. La nivelación geométrica se clasifica en diferencial, recíproca, diferencial simple y diferencial compuesta.
Nivelación diferencial:
Sirve para hallar la diferencia de nivel entre dos puntos A y B. La nivelación diferencial en su forma básica, se ilustra en la figura Nº 02. El instrumento se ubica aproximadamente a la mitad de la distancia entre el BN y el punto X para eliminar el efecto de curvatura y refracción atmosférica. Y se toma las vistas atrás y adelante respectivamente.
(Figura Nº 2)
Nivelación Recíproca:
Sirve para determinar la diferencia de nivel en dos puntos, como en el caso anterior, pero cuando no es posible colocar el instrumento a igual distancia de dichos puntos y se quiere evitar toda causa de error debida a curvatura, refracción y ajustes en el instrumento, (Figura Nº 03) se procede calculándose la diferencia de nivel entre dos puntos visados, que estarán al mismo nivel.
(Figura Nº 03)
Nivelación compuesta:
Cuando los puntos cuyo desnivel se quiere conocer no son visibles desde algún punto intermedio donde se pueda colocar el nivel para efectuar una nivelación diferencial (figura Nº 04), ya sea por la distancia o por obstrucciones del terreno, o bien cuando se necesita obtener los desniveles de muchos puntos relacionados entre sí; hay que emplear la nivelación compuesta. “Mantener la equidistancia entre mira y mira, para eliminar el error por el efecto”.
(Figura Nº 04) La nivelación se llama simple cuando se pueden determinar las cotas de dos o más puntos del terreno, referidos a una misma superficie de comparación por medio de una sola estación instrumental. Si los puntos nivelados están a una alineación, la nivelación simple se llama longitudinal; en caso contrario, radial. La nivelación compuesta o en línea es aquella en la que se requiere, como condición para poder efectuar el trabajo, la parcelación de la distancia, ya sea porque ésta es muy grande y escapa a los límites permisibles o bien existen obstáculos que impiden nivelar dos o más puntos con una sola estación instrumental. En otras palabras, la nivelación compuesta resulta ser la suma de dos ó más nivelaciones simples.
Errores, Precisión y Compensación de Nivelación Geométrica:
Los errores más frecuentes en la nivelación se deben a las siguientes causas:
a) Ajustes imperfectos del instrumento: deben controlarse los instrumentos periódicamente. b) Curvatura terrestre y refracción atmosférica: deben igualarse las distancias de vista adelante y vista atrás. c) Variaciones de temperatura: principalmente altera la sensibilidad del nivel. d) Graduación errónea de las miras: deben compararse con un patrón. e) Falta de perpendicularidad de las miras: error en exceso. f) Puntos de cambio defectuosos: debe buscarse puntos inamovibles. g) Asentamiento del trípode: tomar precauciones cuando el terreno sea blando y cuando haya dudas, repetir varias veces las lecturas hacia delante y hacia atrás. h) Error de centrado de la burbuja: es tanto más importante a medida que la longitud aumenta.
Precisión:
La mayor parte de las causas de error producen errores de naturaleza compensable, pudiendo decirse que la precisión es proporcional a la raíz cuadrada del número de estaciones instrumentales y por lo tanto también proporcionales a la distancia recorrida.
Compensación de la Nivelación Geométrica: Tomando como principio que el error de cierre de una nivelación se ha ido acumulando proporcionalmente a la distancia recorrida, de manera que los B.M. intermedios estarán afectados por errores directamente proporcionales a sus respectivas distancias.
Levantamiento de caminos: Generalidades: Para toda clase de estudios de caminos en general son precisos ciertos levantamientos topográficos. Para proyectos de poca importancia, como son el ensanche o alguna otra mejora de caminos ya existentes, el levantamiento puede ser relativamente simple, limitado a la recogida de aquellos datos suficientes para que el ingeniero encargado del proyecto pueda formular planes y bases para la ejecución de la obra propuesta. Para proyectos mas complicados como la ampliación del número de calzadas o el cambio de trazado de las existentes, el levantamiento requiere de mucha más información, incluso asesoramiento de especialistas en otras materias, para poder determinar la mejor ubicación del trazado, o para preparar planes, condicionales, presupuesto, tasaciones de terrenos para expropiaciones, o pago de derechos de paso, etc.
En general, el Ingeniero encargado del proyecto debe reunir todos los datos que pueda necesitar para la formulación concreta del mismo. Entre estas son de primordial importancia el conocimiento del terreno y su aprovechamiento, el levantamiento topográfico para poder determinar todos los detalles y características planimétricas, y, por último, el replanteo sobre el terreno del eje del camino propuesto. El Ingeniero encargado de proyecto puede también recoger y utilizar datos reunidos por otros especialistas, como los referentes a tráfico, servidumbres, características geológicas del terreno, cimentaciones, drenajes, etc.
El número de detalles que debe tomarse al hacer el trabajo de campo depende de la calidad de los mapas disponibles en que figuren tales obras de interés público, y del método empleado para su replanteo, así como de la posibilidad de variar su trazado.
III.
IV.
MATERIALES:
01 Nivel de ingeniero eléctrico
01 Trípode.
01 Mira.
03 Jalones.
01 Wincha de 30 metros.
PROCEDIMIENTO DE CAMPO:
1. Reconocimiento del terreno: El terreno en estudio tiene por defecto un alrededor lleno áreas de sembrío.
2. Estrategias y organización del grupo: Éramos un grupo conformado por 5 alumnos donde primero vimos la dificultad de la forma del terreno, donde teníamos que nivelar la línea base de la poligonal. El trabajo de campo consistirá en encontrar la cota de un punto estacado en el terreno mediante una nivelación diferencial compuesta, a partir de la cota conocida de un B.M. 3. A lo largo de la línea base que se señale en el campo, efectuamos una nivelación diferencial compuesta hasta un recorrido de 120m de ida y 120m de vuelta, haciendo 6 estaciones para cubrir el recorrido.
4. Previamente, se determina la forma en que deberá ser la línea base y realizar el estacado.
5. Se coloca la mira en el B.M. y se visa con el nivel de ingeniero electrónico estacionado en 1, pasamos a realizar la lectura donde leemos la vista atrás del B.M y se determina la altura del instrumento.
6. La mira se traslada a los puntos siguientes de la estación 1, se lee la vista adelante de cada punto respectivamente. El punto 2 es un punto de cambio
donde
se
debe
realizar
con
mayor
cuidado
la
lectura
correspondiente.
7. Luego se cambia el instrumento a la siguiente estación, donde también se realiza la lectura correspondiente a cada punto obteniéndose una vista atrás y una vista adelante respectivamente.
8. Desde el último punto se regresa realizando la misma operación arriba mencionadas, hasta llegar al punto B.M. donde se comprobará el error de cierre de la nivelación.
V. EST.
TRABAJO DE GABINETE:
VATRAS
PUNTOS
VADELANTE
COTA
2.662 3.387 3.349 4.514 2.805 1.680
1000.000 997.850 997.125 994.951 993.786 992.859 993.984
DISTANCIA DACUMULADA
IDA
E1 E2 E3
E4 E5 E6
BM 1 2(PC) 3 4(PC) 5 6
0.512
6 5 4(PC) 3 2(PC) 1 BM Ʃ
1000.512
1.175
998.300
1.878
995.664
1.167
VUELTA 995.151
3.367
997.153
3.327
1000.448
11.426
2.285 1.365 2.199 0.032 2.614 0.450 11.428
1) Verificación de los cálculos de la libreta: Ʃ VATRAS – ƩVADELANT = Cota de llegada –Cota inicial 11.426 - 11.428 =
999.965 -1000.000
0.002 = 0.002 2) Error de cierre de la nivelación (Ec):
EC = Cota de llegada – Cota inicial = -0.002 3) Precisión de la nivelación: √ n = EC
/
k
n= + 0.002/ n=0.0041
0.240
993.984 992.866 993.786 994.954 997.121 997.834 999.998
20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00
20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00
20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00
120.00 140.00 160.00 180.00 200.00 220.00 240.00
4) Corrección por cotas (Ci):
𝐸𝑐 𝐷𝑖 𝐷𝑡
𝐶𝑖
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
EST. PUNTOS VATRAS
))
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
) (
VADELANTE
COTA
DISTANCIA DACUMULADA
)
CORRECCIÓN
Ci
COTA COTA CORREGIDA PROMEDIO
IDA
E1 E2 E3
E4 E5 E6
BM 1 2(PC) 3 4(PC) 5 6
0.512 1000.512
6 5 4(PC) 3 2(PC) 1 BM Ʃ
1.175
998.300
1.878
995.664
1.167
995.151
3.367
997.153
3.327 1000.448
11.426
2.662 3.387 3.349 4.514 2.805 1.680
2.285 1.365 2.199 0.032 2.614 0.450 11.461
1000.000 997.850 997.125 994.951 993.786 992.859 993.984 993.984 992.866 993.786 994.954 997.121 997.834 999.998
20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 VUELTA 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00
20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00
1000.000 997.8502 997.1253 994.9515 993.7867 992.8598 993.9850
20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00
993.9850 992.8672 993.7873 994.9555 997.1227 997.8358 1000.000
1000.000 997.8430 997.1240 994.9535 993.7870 992.8635 993.9850
VI.
RECOMENDACIONES Y CONCLUSIONES:
RECOMENDACIONES
Tener mucho cuidado con los equipos al momento de trasladarlo, estacionarlo, guardarlo y devolverlo.
Adecuar al centro la burbuja del nivel de ingeniero al momento de hacer la observación.
Nosotros como alumnos debemos de estar atentos al momento de ser capacitados por el docente para poder utilizar bien los equipos.
Tener precisión al momento de tomar los datos para evitar mayor error.
CONCLUSIONES
Las medidas y las cotas obtenidas con la nivelación, nos permite trazar el perfil del terreno; para así obtener el trazo de la rasante, por el cual poder identificar el corte y el relleno de dicha superficie
El desarrollo de la presente práctica, nos ha permitido a los alumnos del curso conocer, confeccionar y aprender a interpretar toda la información que un levantamiento topográfico entrega
VII.
BIBLIOGRAFÍA:
Ing. ALVA VILLACORTA, OSCAR FREDDY/Topografía general, Unasam/Huaraz – Ancash (Perú) Ing. SOTELO MONTES, JAVIER ENRIQUE/Topografía Minera, Unasam/ Huaraz –Ancash (Perú) E. NARVAEZ; L.LLONTOP/Manual de Topografía General/Lima (Perú)
BASADRE, CARLOS/Topografía General, UNI/Lima (Perú)
