Topografía: Eclímetro

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y URBANISMO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

Curso: Topografía y Geomática

Profesor: Ing. Bocanegra Jacome, Miguel Rolando

Ciclo: III

Sección: A

Práctica: Determinación de alturas y pendientes con eclímetro

Integrantes: Atarama Merino, Angelica Effio Bravo, Alex García Chumacer, Williams Raúl Malqui Rodriguez Ricardo Renilla Lau, Paula Salazar Pretel, Tatiana Marilú Tigre Mil, Luis Alfredo

Pimentel - Perú

TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN..................................................................................................3

OBJETIVOS..........................................................................................................4 MARCO TEÓRICO...............................................................................................5 1. INTRUMENTOS UTILIZADOS......................................................................5 2. CONCEPTOS PRELMINARES.....................................................................9 PROCEDIMIENTO DE CAMPO.........................................................................13 CONCLUSIONES...............................................................................................15 ANEXOS.............................................................................................................16

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INTRODUCCIÓN El presente informe plasma los procedimientos realizados y resultados obtenidos en nuestra quinta practica de campo realizada el día lunes 3 del presente mes, la cual trata sobre la determinación de alturas y pendientes con eclímetro; así como también daremos a conocer unos breves conceptos del equipo anteriormente nombrado, ya que es el más importante utilizaremos a lo largo de la práctica. Durante el desarrollo de este reporte tocaremos temas como breves conceptos de los instrumentos topográficos que hemos utilizado, como lo son el eclímetro, y la brújula, hablando sobre su utilidad, su correcta manipulación y comparando su exactitud, teniendo en cuenta para esto la explicación del profesor realizada en el campo y la información encontrada; la explicación detallada paso por paso del procedimiento realizado utilizando un lenguaje sencillo para que sea fácil de entender por cualquier alumno principiante en Topografía, así como también los resultados de la práctica plasmados en un pequeño plano y finalmente daremos breves las conclusiones y/o recomendaciones. Hemos realizado el presente trabajo de la forma más clara y sencilla posible debido a que tenemos como uno de los objetivos principales que pueda servir como guía, material de lectura o material de apoyo para cada estudiante del grupo que posteriormente pueda necesitarlo o incluso para cualquier otro estudiante de Topografía que necesite ayuda.

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OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Determinar la altura de un árbol con el eclímetro.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS  

Medir con el eclímetro los ángulos de elevación y depresión en grados y minutos desde la visual. Familiarizar y relacionar con respecto a la medición de alturas y pendientes el eclímetro.

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MARCO TEÓRICO 1. INTRUMENTOS UTILIZADOS 1.1. CINTA MÉTRICA Es el instrumento de medida que consiste en una cinta flexible graduada y se puede enrollar, haciendo que el transporte sea más fácil. También se puede medir líneas y superficies curvas. Las cintas se fabrican de diferentes materiales y diferentes longitudes. Se cuenta hoy con gran variedad de ellas pudiendo citar Cintas métricas de fibra de vidrio para Topografía y batimetrías, Cintas métricas de acero revestidas en nylon, Cintas métricas de fibra de vidrio, Cintas métricas de fibra de vidrio revestidas en PVC , llegando hoy a las cintas métricas digitales etc. *CINTA UTILIZADA: Fibra de vidrio Recomendables para la medición de largas distancias por su menor peso, flexibilidad y duración; por ser lavables, no conductoras de la electricidad y resistentes a la abrasión y tensión. 1.2. JALONES 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. Los jalones se utilizan para marcar puntos fijos en el levantamiento de planos topográficos, para trazar alineaciones, para determinar las bases y para marcar puntos particulares sobre el terreno. Normalmente, son un medio auxiliar al teodolito, la brújula, el sextante u otros instrumentos de medición electrónicos como la estación total. 1.3. BRÚJULA La brújula es un instrumento que sirve de orientación y que tiene su fundamento en la propiedad de las agujas magnetizadas. Por medio de una 5

aguja imantada que señala el Norte magnético, que es diferente para cada zona del planeta, y distinto del Norte geográfico. Utiliza como medio de funcionamiento al magnetismo terrestre. La aguja imantada indica la dirección del campo magnético terrestre, apuntando hacia los polos norte y sur. Es inútil en las zonas polares norte y sur, debido a la convergencia de las líneas de fuerza del campo magnético terrestre. En topografía se pueden utilizar solas o en combinación con las cartas topográficas. En el caso de utilizarla sin la carta topográfica sirven para: o Para medir los rumbos (ángulos con respecto al norte magnético) en la que se encuentran referencias que podemos observar en el terreno. o Para indicar la dirección de un rumbo dado. o Para marchar en una dirección constante. o Para medir distancias en el terreno (mediante un cálculo trigonométrico) o Para tomar los datos tectónicos de planos geológicos en terreno se usan la brújula.

1.4. PLOMADA

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Una plomada es una pesa de plomo normalmente, pero puede ser hecha de cualquier otro metal de forma cilíndrica o prismática, la parte inferior de forma cónica, que mediante la cuerda de la que pende marca una línea vertical; de hecho la vertical se define por este instrumento. Da la dirección de la gravedad, para ubicación de los equipos topográficos (un punto).

1.5. NIVEL DE AIRE El nivel de aire (conocido también como nivel de burbuja) es un instrumento de medición diseñado para indicar si un plano o una superficie se encuentran en posición perfectamente horizontal (a nivel) o vertical (aplomado). La precisión de un nivel de aire depende precisamente de la curvatura de este. CLASES 

NIVEL DE AIRE CÍLINDRICO

Compuesto de un tubo horizontal de vidrio u otro material resistente, ligeramente curvo y lleno de líquido, con una sola burbuja de aire (de ahí el nombre, nivel de aire o nivel de burbuja). El tubo está alojado en un cuerpo o armazón de madera, metal o plástico y presenta dos o más marcas o, en el caso de los modelos más sofisticados, una escala graduada o un dispositivo electrónico de lectura. Cuando el tubo se coloca sobre una superficie perfectamente nivelada, la burbuja de aire se sitúa exactamente entre las marcas, indicando que existe equilibrio, como vemos en la parte superior de la figura de abajo. Ante cualquier cambio en la inclinación del ángulo, la burbuja se desplaza más allá de su posición central. De media precisión.

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NIVEL DE AIRE CIRCULAR

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Es redondo, de aproximadamente 35 mm de diámetro y posee fondo plano con un líquido bajo una cara de vidrio ligeramente convexa que indica el centro con claridad. A diferencia de los niveles tubulares, que nivelan una superficie en la dirección del tubo, el nivel circular o de ojo de buey sirve para nivelar una superficie a través de un plano. Esta característica le permite medir y nivelar cámaras, máquinas, herramientas, mesas de billar, instrumentos de precisión como básculas, balanzas, así como artefactos pequeños. De menor precisión. 

NIVEL DE AIRE ANULAR O TÓRICO

Tubo de forma tórica cerrado por sus extremos y que contiene una brújula de aire. Cara superior con divisiones de 2mm en 2mm. El radio de curvatura de 50 a 60 metros, relacionado con la sensibilidad del nivel. Cuando se sitúa la burbuja en coincidencia con el centro del nivel se dice que la burbuja esta colada.

1.6. ECLÍMETRO Es un instrumento de mirar que se caracteriza por su manejo sencillo y la rapidez con que se pueden determinar los ángulos verticales y el análisis de pendientes. Tiene siempre una línea predefinida que es la línea horizontal. Se utiliza para mediciones preliminares, construcciones de carreteras y líneas ferrocarriles, secciones transversales, gradientes e exploraciones de pendientes, para mediciones geológicas y forestales, etc. Este instrumento es ideal para trabajar sin trípode, trabaja a la altura visual del observador. Esta graduada en ángulos sexagesimales, el vernier sirve para medir los ángulos hasta en minutos, el vernier está formado por un hombro, un brazo, la mano en donde hay divisiones del 0 al 60 hacia la izquierda y hacia la derecha, estas son las graduaciones del vernier para leer los minutos de los ángulos y el reloj que es el tornillo de sujeción.

Ejemplo de cómo trabaja el eclímetro: 8

2. CONCEPTOS PRELMINARES 2.1. NIVELACIÓN 2.2. SUPERFICIES DE NIVEL Como un concepto general, es una superficie conformada por diferentes elementos perpendiculares a la dirección de la gravedad. En cuanto a su concepto geodésico, se denomina superficie de nivel a la superficie conformada por elementos donde cada uno de ellos se obtuvo al realizar el mismo trabajo originado por el desplazamiento de la unidad de masa, desde el geoide o superficie de referencia hasta su propia superficie.

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Ejemplo:

2.2. ÁNGULOS VERTICALES Un ángulo vertical es la diferencia de dirección entre dos líneas que se cortan, situadas en un plano vertical. Como se le usa comúnmente en topografía, es el ángulo hacia arriba o hacia abajo del plano horizontal que pasa por el punto de observación. Tipos de ángulos verticales a) Ángulo Vertical de Horizonte: Cuando se toma como línea de referencia la línea horizontal, el cual puede ser positivo o de elevación o negativo o de depresión. b) Ángulo Vertical Cenital: Cuando se toma como línea de referencia el extremo superior de la línea vertical. El cenit es perpendicular a la superficie de la tierra. c) Ángulo Vertical Nadiral: Cuando se escoge como línea de referencia el extremo inferior de la línea vertical. El nadir es el punto opuesto al cenit. d)

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2.3. MARCOS FIJOS DE NIVEL (BM) Se refiere a un punto de cota o altura conocida que tendrá en cuenta para el levantamiento topográfico. 2.4. CURVATURA TERRESTRE Y REFRACCÓN ATMOSFÉRICA 2.4.1. CURVATURA TERRESTRE En general, la topografía prescinde de la esfericidad de la tierra y reemplaza la superficie de nivel por planos dentro de los límites de trabajo, lo cual produce errores, a veces despreciables. Los más notables son: a) Errores de distancia b) Errores angulares. c) Errores de altura. Si desde un punto a se dirige una visual horizontal, ésta no pertenece a la superficie de nivel de a, sino que llega a otro punto ubicado a cierta distancia, lo que nos indica el error de altura. Según la distancia este error puede llegar a tener una influencia apreciable, para una distancia de 50 m el error es de 0.2 mm; para una distancia de 100 m el error es de 0.8 mm; para 200 m es de 3.2 mm. Por lo que en topografía se acostumbra a corregirlo con las siguientes fórmulas:

C B' =

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CA 2R

CA 1000 ¿ ¿ C B' =0.078 ¿

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2.4.2. REFRACCIÓN ATMOSFÉRICA Como se dijo en el punto anterior, la curvatura terrestre influye en la nivelación, ya que las visuales a las miras son líneas rectas, debiendo ser arcos de circunferencia, al igual que las superficies de nivel no son planos, sino superficies esféricas. Si se considera con mayor exactitud el error por curvatura terrestre, se debe incluir además la influencia de la refracción atmosférica, ya que la visual en vez de ser una recta, es una curva que tiene una posición acercándose a la superficie del terreno, y además tiene valor: CA 2 CA 2 ' CB=0.010 × C B =0.078∗( ) 100 1000

( )

TIER

CA 2 h =C B −CB=0.068 ×( ) 1000 '

'

Donde: R: radio

CB’: error por curvatura terrestre

CB: error por refracción atmosférica h’: error por curvatura terrestre y refracción atmosférica 2.5. CLASES DE NIVELACIÓN 

NIVELACIÓN GEOMÉTRICA O DIRECTA: Método altimétrico, realizado con visuales horizontales, con empleo del nivel. Se determina directamente la altura, es la nivelación de mayor presición.

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NIVELACIÓN TRIGONOMÉTRICA: Método altimétrico, realizado con visuales inclinadas, con empleo del taquímetro. Es cuando se determina parámetros para determinar trigonometricamente la altura.

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NIVELACIÓN BAROMÉTRICA: Método altimétrico, que permite determinar altitudes en función de las diferencias de presión atmosférica. Es la más inmediata para obtener alturas. Se usa solo para obtener un dato referencial.

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NIVELACIÓN CON GPS: Si el GPS utilizado es un GPS Navegador, solo da un valor aproximado. Sin embargo hay otro tipos de GPS que dan valores con alta presición.

PROCEDIMIENTO DE CAMPO  Verificamos que los instrumentos a usar (eclímetro, brújula, cinta) estén en buen estado, para asegurar una mayor precisión en la medición de los ángulos. 

Nuestra compañera Tatiana hará la medición de ángulos con la ayuda de la brújula Brunton, ya que el eclímetro no estaba en buenas condiciones.

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Los integrantes Luis, Alex y Angélica se encargaron de la medición con cinta, la medida desde el punto dado, en este caso un árbol hasta cierta distancia donde se pueda apreciar la copa del árbol. En ese punto se procedió a la medida del ángulo de elevación.

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Para medir el ángulo de elevación se tuvo en cuenta el inicio desde la horizontal formada por la visual hacia arriba, hasta el último punto que se divisaba en la brújula.

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Luego se marcó la altura de la visual en el árbol para poder medir la altura faltante, del suelo a la altura de la visual.

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Para comprobar y comparar alturas el equipo realizó la medición del ángulo de depresión desde la altura de la visual al suelo.

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Para medir el ángulo de depresión, se iniciaba en 0°00’00” en la visual indicada hacia abajo.

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Los resultados obtenidos por el equipo fueron los siguientes:

Datos: 

Distancia del árbol al punto de referencia: 7.26 m 13

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Angulo de elevación desde la visual a la punta del árbol: 57°10´

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Altura de la visual: 1.552 m

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Angulo depresión desde la visual al piso: 12°20´

Desarrollo. Angulo de elevación: 57°10´ h1=7.26∗tag (57 ° 10 ´ ) h1=711.22 m

Angulo depresión: 12°20´ h2=7.26∗tag ( 12° 20´ ) h2=1.57 m

H t =h1 +h2 H t =11.22 m+1.57 m H t =12.79m

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CONCLUSIONES Habiendo finalizado nuestra quinta práctica de campo podemos dar como conclusiones las siguientes: 

Podemos lograr la determinación de las alturas y las pendientes a través del correcto manejo del eclímetro o la brújula, teniendo en cuenta que el primer instrumento tiene mayor precisión que el segundo.

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Para la realización de la práctica solo habrá un mirador ya que en base a él se determinará una altura como posición cero, a partir de la cual empezará la evaluación de la pendiente.

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Prestar gran atención en el momento en el que se está observando la pendiente teniendo una correcta postura y manipulación de los instrumentos topográficos, sea el eclímetro o la brújula, para obtener de una forma más precisa los ángulos de elevación o de depresión.

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Recomendamos tener en cuenta el correcto uso del eclímetro y de la brújula, siendo esencial para esto la posición del nivel de aire.

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Lamentablemente los instrumentos brindados por la USS están en mal estado, es por eso que fue muy complicado hallar con mayor precisión los resultados.

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ANEXOS

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