En Opción al Título de Ingeniero en Minas
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MINISTERIO DE LA EDUCACION SUPERIOR INSTITUTO SUPERIOR MINERO METALÚRGICO DE MOA “DR. ANTONIO NÚÑEZ JIMÉNEZ” FACULTAD GEOLOGIA-MINERÍA Departamento de Minería En Opción al Título de Ingeniero en Minas Titulo: Procedimiento para el replanteo del pasaporte de perforación y voladura en los túneles del Trasvase Este-Oeste empleando la Estación Total. Autor: Osmel Calvo Feria Tutor: Dr. C. Orlando Belete Fuentes MOA, 2012-2013 AÑO 55 DE LA REVOLUCIÓN
Transcript of En Opción al Título de Ingeniero en Minas
MINISTERIO DE LA EDUCACION SUPERIOR INSTITUTO SUPERIOR MINERO METALUacuteRGICO DE MOA
ldquoDR ANTONIO NUacuteNtildeEZ JIMEacuteNEZrdquo FACULTAD GEOLOGIA-MINERIacuteA
Departamento de Mineriacutea
En Opcioacuten al Tiacutetulo de Ingeniero en Minas
Titulo Procedimiento para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste empleando la Estacioacuten
Total
Autor Osmel Calvo Feria
Tutor Dr C Orlando Belete Fuentes
MOA 2012-2013
ANtildeO 55 DE LA REVOLUCIOacuteN
PENSAMIENTOS
Usted puede convencerme de que estoy equivocado pero no puede
decirme que estoy equivocado sin antes convencerme
Comandante Fidel Castro Ruz
La topografiacutea es tan importante como el acero
Rauacutel Castro Ruz
DEDICATORIAS
A mi querida madre la principal persona que con sus sacrificios y esfuerzos
logro convertirme en lo que soy y por darme todo su apoyo en todos y cada
uno de los momentos de mi vida
A mis hijos y en especial a mi esposa por ser motivo de inspiracioacuten y aliento
diacutea tras diacutea en la realizacioacuten de este trabajo
A mis compantildeeros de trabajo y de estudios que siempre me han brindado
apoyo y confianza en la realizacioacuten de mi tesis
A toda mi familia por darme la confianza y el apoyo que he necesitado para
lograr llegar hasta aquiacute
A la revolucioacuten por la posibilidad que me ofrece para mi superacioacuten como
profesional
AGRADECIMIENTO
A mi tutor Orlando Belete Fuentes a mis compantildeeros de aula y de trabajo
profesores amistades a la direccioacuten de la ECOH por la colaboracioacuten en la
realizacioacuten del presente Trabajo de Diploma en especial al gobierno cubano por
darme la posibilidad de formarme como digno Ingeniero de Minas
RESUMEN
En el presente trabajo se elabora un procedimiento que permite a los ingenieros
en minas y a los topoacutegrafos utilizar la Estacioacuten Total como herramienta en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este-Oeste se brindan los resultados obtenidos con la realizacioacuten de un
procedimiento para emplear la nueva tecnologiacutea en los trabajos Topo geodeacutesicos
aplicados en la Construccioacuten de las obras subterraacuteneas
Se aborda el tema del replanteo por meacutetodos tradicionales y su vinculacioacuten con la
nueva tecnologiacutea a partir de un estudio de la base conceptual de los proyectos en
la Construccioacuten de los tuacuteneles empleando la Estacioacuten Total con el objetivo de
aumentar la productividad y calidad de los trabajos
En el Capiacutetulo I Se abordan los antecedentes y tendencias actuales de las
mediciones topograacuteficas con las Estaciones Totales
En el Capiacutetulo II Se caracterizan los tipos de errores que se manifiestan en las
mediciones con Estaciones Totales
En el Capiacutetulo III Se elabora un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del
Trasvase Este-Oeste
SUMMARY
The present work is elaborated a procedure that allows to the engineers in mines
and the topographers to use the Total Station like tool in the reframing of the
perforation passport and blast in the tunnels of the East-West Traverse Ease the
obtained results offer the accomplishment of a procedure to use the new
technology in the applied geodesic works Awkward person in the Construction of
underground structures
The subject of the reframing by traditional methods and their entailment with the
new technology is approached from a study of the conceptual base of the projects
in the Construction of the tunnels using the Total Station with the objective to
increase to the productivity and quality of the works
In Chapter I The antecedents and present tendencies of the ms are approached
topographic editions with the Total Stations
In Chapter II The types of errors are characterized that are pronounced in the
measurements with Total Stations
In Chapter III A procedure for the use of the Total Station in the reframing of
the passport of perforation and blast in the tunnels of the East-West Traverse is
elaborated
INDICE
INTRODUCCIOacuteN 1
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE LAS
MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES 5
11 Generalidades 5
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica 5
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase 7
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten 8
15 Teacuterminos y definiciones 8
16 Funciones de las Estaciones Totales 8
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales 9
171 De la memoria 11
172 De los programas 11
18 Teodolito y Estaciones Totales 13
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total 14
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los
instrumentos tradicionales 15
1101 Mediciones de aacutengulos 18
1102 Replanteo del eje del tuacutenel 20
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta 21
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico 22
CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES QUE SE
MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES TOTALES 23
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas 23
211 Errores instrumentales 23
212 Errores electroacutenicos 24
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes 25
214 Error de colimacioacuten horizontal 26
215 Error de iacutendice vertical 26
216 Error por excentricidad del ciacuterculo 27
217 Error de perpendicularidad 27
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo 27
219 Compensacioacuten del prisma 27
2110 Errores mecaacutenicos 28
2111 Errores por deformaciones del triacutepode 28
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico 29
2113 Ajuste de la base nivelante 29
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser 29
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma 30
2116 Errores personales 30
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos 30
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal 31
2119 Errores de punteriacutea 32
2120 Errores naturales 32
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica 33
2122 La curvatura de la tierra 33
2123 Las condiciones atmosfeacutericas 34
2124 Luz directa del sol 34
2125 Las vibraciones 34
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase 34
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA ESTACIOacuteN TOTAL
EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN
LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE ESTE-OESTE 39
31 Objetivo y alcance 39
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten 39
321 Principales advertencias y precauciones de seguridad 42
322 Configuracioacuten del equipo 43
3221 Nivelacioacuten 43
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM ) 46
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos) 47
323 Estacioacuten del equipo 47
3231 Configuracioacuten del trabajo 47
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten 48
324 Orientacioacuten del equipo 52
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten 52
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales 53
325 Replanteo 54
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400) 56
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400) 65
3253 Replanteo ortogonal 71
CONCLUSIONES 79
RECOMENDACIONES 80
BIBLIOGRAacuteFIA 81
ANEXOS 83
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 1
INTRODUCCIOacuteN
El progreso cientiacutefico-teacutecnico que actualmente se produce en las ramas de la
construccioacuten hace cada vez maacutes necesario el desarrollo de la cantidad y
complejidad de grandes objetos industriales obras hidrotecnias centrales electros
nucleares edificios de considerables alturas y otros Aparejado a esto trae
consigo nuevas y mayores exigencias de gran rigor con respecto a su seguridad
larga duracioacuten en servicio y una alta eficiencia por tal motivo no se concibe su
ejecucioacuten sin la aplicacioacuten de tecnologiacuteas apropiadas que incluye la elaboracioacuten
de un procedimiento para replantear el pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste
Los procedimientos para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles vigentes estaacuten confeccionados con instrumentos topograacuteficos
tradicionales Seguacuten la evolucioacuten y modernizacioacuten de estos instrumentos los
fabricantes lanzan al mercado internacional las maacutes recientes tecnologiacuteas
integradas por diferentes aplicaciones internas que posibilitan la rapidez y calidad
de los mismos
En la actualidad con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas adquiridas para
realizar los trabajos topo-geodeacutesicos en los tuacuteneles se hace necesario elaborar un
procedimiento con el empleo de la Estacioacuten Total para el replanteo del pasaporte
de perforacioacuten y voladura lo expresado anteriormente trae consigo la realizacioacuten
de trabajos topograacuteficos con mayor exactitud
El desarrollo cientiacutefico teacutecnico en materia de instrumentos topograacuteficos aplicados a
la mineriacutea toma auge en nuestro paiacutes a partir del antildeo 1998 con la llegada de las
primeras estaciones totales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 2
Problema
La necesidad de elaborar un procedimiento para replantear el pasaporte de
perforacioacuten y voladura con la Estacioacuten Total en los tuacuteneles del Trasvase Este-
Oeste que permita disminuir la sobre excavacioacuten la desviacioacuten y obtener una
mayor calidad y productividad en los trabajos de arranque
Objetivo
Elaborar un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este-Oeste
Objetivos especiacuteficos
bull Analizar el estado del arte de la investigacioacuten
bull Realizar una caracterizacioacuten de la Estacioacuten Total utilizada en la
construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase Este-Oeste
bull Hacer una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten de los
tuacuteneles con el uso de la tecnologiacutea tradicional
bull Caracterizar los tipos de errores que se manifiestan en las mediciones con
Estaciones Totales
bull Elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo del pasaporte de
perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste utilizando la
Estacioacuten Total
Hipoacutetesis
Si se hace una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten
de los tuacuteneles con la tecnologiacutea tradicional y se realiza una caracterizacioacuten de
la Estacioacuten Total utilizada en la construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase
Este-Oeste se podraacute elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 3
del pasaporte de perforacioacuten y voladura que permita disminuir la sobre
excavacioacuten la desviacioacuten y se pueda obtener una mayor calidad y
productividad en los trabajos de arranque
Meacutetodos empleados en dar solucioacuten al problema cientiacutefico de la
investigacioacuten
Meacutetodos empiacutericos seraacute imprescindible el empleo de la medicioacuten Como
teacutecnicas la observacioacuten cientiacutefica para el conocimiento de las
caracteriacutesticas fundamentales del objeto
Meacutetodos teoacutericos se usa para la interpretacioacuten conceptual de los datos
empiacutericos haciendo uso del anaacutelisis y la siacutentesis en el estudio de las
partes del objeto y para comprender su comportamiento como un todo
Dentro de los meacutetodos teoacutericos tambieacuten seraacute necesario la induccioacuten y
deduccioacuten como procedimiento para pasar de lo conocido a lo
desconocido y de lo general a lo particular
El meacutetodo dialeacutectico para conocer las relaciones entre los componentes
del objeto
Actualidad e importancia del tema
El empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles es ampliamente tratado a escala mundial en Cuba al
introducirse esta tecnologiacutea diferentes empresas han modernizado sus
instrumentos topograacuteficos se realiza una revolucioacuten en el desarrollo cientiacutefico
teacutecnico Su empleo en las industrias trae consigo avances tecnoloacutegicos
fundamentalmente en tres aspectos
1 Aumento de la precisioacuten y fiabilidad de equipos e instrumentos topo
geodeacutesicos
2 Automatizacioacuten de los procesos de toma de datos y elaboracioacuten de resultados
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 4
3 Uso de medios informaacuteticos que aumentan la capacidad productiva y
disminuyen el tiempo de ejecucioacuten de las obras
Bases teoacutericas
1 Literatura cientiacutefico -teacutecnica consultada sobre los temas a tratar
2 Estudio y anaacutelisis de los manuales referencia de Estaciones Totales Leica
3 Estudio y profundizacioacuten de los trabajos geodeacutesicos en los tuacuteneles
Bases praacutecticas
1 Base geodeacutesica del Proyecto Trasvase ESTE ndash OESTE Sagua Mayariacute
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 5
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE
LAS MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES
11 Generalidades
Anteriormente en la realizacioacuten de las mediciones topograacuteficas para el
replanteo de obras hidrotecnias se utilizaban los meacutetodos directos empleando
alternativamente dos tipos de instrumentos la alidada sobre plancheta y el
taquiacutemetro seguacuten Sebastiaacuten Peacuterez 2004 Para el primero se va ejecutando
el trabajo de dibujo sobre la misma y luego se lleva un proceso de entintado en
gabinete para el segundo caso los datos se registran en libretas de papel o
electroacutenicas que requieren de un posterior proceso de gabinete donde se
tiene que mantener una rigurosa atencioacuten al pasar los datos al dibujo para
evitar errores
Con la evolucioacuten de los medios teacutecnicos y la implantacioacuten y desarrollo de las
Estaciones Totales Electroacutenicas esta ciencia toma otras dimensiones y muy
en especial en la necesidad de un mayor conocimiento de los operarios y
especialistas en las tecnologiacuteas digitales sin dejar de tener en cuenta los
conocimientos elementales del arte tradicional de medir y de los meacutetodos de
mediciones seguacuten Belete1998 Todos estos conocimientos unidos hacen de esta
tecnologiacutea una poderosa herramienta que reduce considerablemente los gastos y
plazos de ejecucioacuten ademaacutes de incrementar la productividad la calidad y
precisioacuten de los trabajos
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica
Los oriacutegenes de Leica Geosystems iniciaron con la creacioacuten de Kem Co En
1819 Casi cien antildeos maacutes tarde en un pequentildeo y vacioacute molino textil en
Heerbrugg Heinrich Wild se ocupaba del desarrollo del T2 el primer teodolito
oacuteptico-mecaacutenico lo que sentoacute las bases de una empresa dedicada a la topografiacutea
moderna Antildeos maacutes tarde la debutante compantildeiacutea Wild-Heerbrugg introdujo la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 6
primera caacutemara fotograacutefica aeacuterea la C2 junto con el B2 el primer trazador
fotogrameacutetrico
Heinrich Wild (1817-1951) de Glarus Suiza fue un disentildeador de instrumentos
geodeacutesicos y astronoacutemicos comenzoacute su carrera como aprendiz de topoacutegrafo En
1908 despueacutes de haber inventado un teleacutemetro militar y haber convencido a Zeiss
para fabricarlo se mudo a Tena y se convirtioacute en el jefe de GEO la nueva rama de
Zeiss responsable de instrumentos para agrimensura Despueacutes de la primera
guerra mundial Wild regreso a Suiza En abril de 1921 con la ayuda de
financieros suizos eacutel fundoacute la compantildeiacutea Heinrich Wild Werkstattefur
Feinmechanik und Optik en el valle del Rin junto al coronel Jacob Schmidheiny
de Balgach y el geoacutelogo Dr Robert Helbling de Flums A principios de 1930 Wild
se mudo a Suiza
Despueacutes de reconocer que no seriacutea elegido como un director de fabrica ceso sus
relaciones con la firma en Heerbrugg y disentildeo instrumentos para Kem Co en
Arau Su compantildeiacutea anterior se convirtioacute en Wild Heerbrugg en 1937 Se fusiono
con la firma oacuteptica de Emst Leitz de Wetzlar en 1987 adquirioacute la mayoriacutea de
acciones de Kem en 1988 y fue renombrado Wild Leitz AG en 1989 para ser
parte de Leica Holding company en 1990 A principios de 1996 la compantildeiacutea fue
gradualmente dividida en unidades maacutes pequentildeas De este modo en 1996 se
fundoacute Leica Camera AG seguida en 1997 por Leica Geosystems AG y finalmente
en abril de 1998 por Leica Microsystems AG La compantildeiacutea sueca Hexagon AB
adquirioacute Leica Geosystems a finales de 2005 En la actualidad estas tres
compantildeiacuteas son hoy compantildeiacuteas privadas independientes Leica Geosystems
produce- como continuacioacuten de Wild Heerbrugg- instrumentos geodeacutesicos y es
liacuteder en el mercado global de esta seccioacuten
Los clientes principales de Leica Geosystems son los topoacutegrafos fabricantes y
compantildeiacuteas vinculadas con el GIS Sistema de Informacioacuten Geograacutefica En abril de
2001 Leica Geosystems adquirioacute ERDASInc Y LH systems ERDAS es una
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 7
empresa de software para teledeteccioacuten mientras que LH Systems fue una
empresa de software fotogrametriacutea Estas dos compantildeiacuteas fueron fusionadas para
crear la empresa de informaacutetica ERDAS Inc que permanece bajo propiedad de
Leica Geosystems ERDAS ADQUIRIO a cquis ER Mapper y IONIC en 2007 Esto
incremento a ERDAS hacia el mercado de la teledeteccioacuten e introdujo a la
compantildeiacutea en el mercado de SIG topoloacutegico y expandioacute su huella en los servicios
de image Web serving y de image enterprise
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase
La intensa sequiacutea de los uacuteltimos antildeos ha provocado analizar una vez maacutes la
posibilidad de utilizacioacuten de los recursos disponibles en el este de la provincia
decidieacutendose el inicio de los proyectos y la construccioacuten de las obras del Trasvase
Este - Oeste para contrarrestar los efectos actuales de la sequiacutea El objetivo de
este conjunto hidraacuteulico es trasvasar las aguas desde el Este de la provincia de
Holguiacuten hasta las zonas deficitarias al Oeste de la regioacuten oriental Que comprende
la construccioacuten de presas tuacuteneles y canales que trasvasaraacuten las aguas El
proyecto para el disentildeo de la Construccioacuten de los tuacuteneles se ejecutara con la
finalidad de
1-Permitir la conduccioacuten del gasto miacutenimo de 300 m3s
2-Debe proyectarse un tuacutenel que tenga pendiente por el fondo para permitir el
drenaje durante el periodo de construccioacuten debido a que el mismo se construiraacute
por debajo del la liacutenea del nivel freaacutetico determinado por las investigaciones
3-La seccioacuten del tuacutenel seraacute de forma ovoidal
-Ancho interior por el fondo - 60 m
-Altura interior - 565 m
-Altura de la parte recta ndash 084 m
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4-Los trabajos de arranque se realizaran con explosivos
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten
- No existe ninguacuten meacutetodo de control efectivo para el replanteo de los trabajos
de perforacioacuten y voladura realizados en el trasvase
- La diferencia entre la sobre excavacioacuten y lo proyectado en el tramo Mayariacute Biraacuten
es apreciable
- Existe una insuficiente red topograacutefica de apoyo
15 Teacuterminos y definiciones
Estacioacuten Total Se denomina Estacioacuten Total a un instrumento electro-oacuteptico
utilizado en topografiacutea cuyo funcionamiento se apoya en la tecnologiacutea electroacutenica
Consiste en la incorporacioacuten de un distancioacutemetro y un microprocesador a un
teodolito electroacutenico Algunas de las caracteriacutesticas que incorpora y con las
cuales no cuentan los teodolitos son una pantalla alfanumeacuterica de cristal liacutequido
(LCD) de avisos iluminacioacuten independiente de la luz solar calculadora
distancioacutemetro trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar
informacioacuten en formato electroacutenico lo cual permite utilizarla posteriormente en
ordenadores personales Vienen provistas de diversos programas sencillos que
permiten entre otras capacidades el caacutelculo de coordenadas en campo
replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y caacutelculo de acimutes y
distancias
16 Funciones de las Estaciones Totales
Vista como un teodolito una Estacioacuten Total se compone de las mismas partes y
funciones El estacionamiento y verticalizacioacuten son ideacutenticos aunque para la
Estacioacuten Total se cuenta con niveles electroacutenicos que facilitan la tarea Los tres
ejes y sus errores asociados tambieacuten estaacuten presentes el de verticalidad que con
la doble compensacioacuten ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 9
los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
Trabajo de Diploma
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171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
Trabajo de Diploma
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vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
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2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
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acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
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simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
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situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
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Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
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13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
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actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
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1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
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Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
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Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
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CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
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Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
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partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
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La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
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216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
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por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
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mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
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Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
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Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 32
la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 33
Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 34
2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 35
la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 36
Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 37
Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 38
De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 39
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 40
Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 41
encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
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321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
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9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
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Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
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Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
Trabajo de Diploma
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Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 47
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
Trabajo de Diploma
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Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
Trabajo de Diploma
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Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 50
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 51
Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 52
CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
Trabajo de Diploma
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Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 54
configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
Trabajo de Diploma
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Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 56
aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 57
Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 58
se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 59
4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
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1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
Trabajo de Diploma
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Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
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Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
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Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
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Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
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Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 66
- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 67
1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
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Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 69
Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 70
Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 71
3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
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Figura 319 Meacutetodo ortogonal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 73
Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
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Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 75
Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 76
Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
Trabajo de Diploma
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Figura 324 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 78
Figura 325 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
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CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 80
RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 81
BIBLIOGRAacuteFIA
1 Arango A O 1980 Nivelacioacuten trigonomeacutetrica taquimetriacutea y planchetas La
Habana
2 Batista Legraacute Yordanis Esteban Mediciones geodeacutesicas en las
estructuras de peligro vulnerabilidad y riesgo Academia Naval Granma
Ciudad de la Habana 2007
3 Belete Fuentes Orlando Anaacutelisis de los errores topograacuteficos cometidos en
la determinacioacuten de los voluacutemenes de masa minera extraiacuteda con la
utilizacioacuten de los resultados del levantamiento taquimeacutetrico1998 Revista
Geologiacutea y Mineriacutea Vol XII N01 1995 49 p
4 Coacuterdova Carbona Gustavo Geodesia tomo 1 Editorial Cientiacutefico Teacutecnica
1985
5 Diacuteaz Hernaacutendez Ciro Trabajos geodeacutesicos para la construccioacuten de obras
ingenieras Editorial pueblo y Educacioacuten La Habana Cuba 1988
6 Fernaacutendez Fernaacutendez LTopografia Minera Universidad de Leoacuten
7 Instituto Cubano de Geodesia y Cartografiacutea Instrucciones Teacutecnicas
Poligonometriacutea Departamento Teacutecnico 1969
8 Instrucciones Teacutecnicas 1978 PoligonometrIacutea ICGC La Habana
9 Leica Manual de operador Leica Editorial Suiza 2008
10 Lopez N A Armas A B Polowsky P 1979 Manual de proyecto Teacutecnico
Organizativo de Topografiacutea Pueblo y Educacioacuten La Habana
11 NI ISO 17123-4 2001 Oacuteptica e instrumentos Oacutepticos-Instrumentos
Geodeacutesicos Procedimientos de campo para determinar la precisioacuten en el
terreno cuarta parte Distanciometros electro oacutepticos (DEO) Ginebra
Suiza
12 Norma Ramal NR FA 01-012001 Hidrografiacutea y Geodesia Instrumentos de
Medicioacuten Almacenamiento y Manipulacioacuten Oficina Nacional de Hidrografiacutea
y Geodesia La Habana
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 82
13 Norma Cubana NC 3302004 Distanciometro electro oacuteptico Meacutetodo de
Verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
14 Norma Cubana (anteproyecto) 2004 Taquiacutemetro electroacutenico Meacutetodo de
verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
15 Norma Cubana NC 64-83 1983 Sistema Internacional de Unidades
Comiteacute Estatal de Normalizacioacuten Consejo de Estado La Habana
16 Sebastiaacuten Peacuterez Saacutenchez Armando Metodologiacutea para los levantamientos
topograacuteficos a la escala 12000 11000 1500 con el uso de las Estaciones
Totales electroacutenicas Academia Naval Granma Ciudad de la Habana 2004
17 Serra Struch Goacutemez M y Tapia Topografiacutea Subterraacutenea para mineriacutea y
obras Ediciones UPC
18 Wiki pediacutea Biblioteca Electroacutenica Internacional Articulo Replanteo con
Estaciones Totales Compantildeiacutea Leica
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 83
ANEXOS
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 84
Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
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Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
PENSAMIENTOS
Usted puede convencerme de que estoy equivocado pero no puede
decirme que estoy equivocado sin antes convencerme
Comandante Fidel Castro Ruz
La topografiacutea es tan importante como el acero
Rauacutel Castro Ruz
DEDICATORIAS
A mi querida madre la principal persona que con sus sacrificios y esfuerzos
logro convertirme en lo que soy y por darme todo su apoyo en todos y cada
uno de los momentos de mi vida
A mis hijos y en especial a mi esposa por ser motivo de inspiracioacuten y aliento
diacutea tras diacutea en la realizacioacuten de este trabajo
A mis compantildeeros de trabajo y de estudios que siempre me han brindado
apoyo y confianza en la realizacioacuten de mi tesis
A toda mi familia por darme la confianza y el apoyo que he necesitado para
lograr llegar hasta aquiacute
A la revolucioacuten por la posibilidad que me ofrece para mi superacioacuten como
profesional
AGRADECIMIENTO
A mi tutor Orlando Belete Fuentes a mis compantildeeros de aula y de trabajo
profesores amistades a la direccioacuten de la ECOH por la colaboracioacuten en la
realizacioacuten del presente Trabajo de Diploma en especial al gobierno cubano por
darme la posibilidad de formarme como digno Ingeniero de Minas
RESUMEN
En el presente trabajo se elabora un procedimiento que permite a los ingenieros
en minas y a los topoacutegrafos utilizar la Estacioacuten Total como herramienta en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este-Oeste se brindan los resultados obtenidos con la realizacioacuten de un
procedimiento para emplear la nueva tecnologiacutea en los trabajos Topo geodeacutesicos
aplicados en la Construccioacuten de las obras subterraacuteneas
Se aborda el tema del replanteo por meacutetodos tradicionales y su vinculacioacuten con la
nueva tecnologiacutea a partir de un estudio de la base conceptual de los proyectos en
la Construccioacuten de los tuacuteneles empleando la Estacioacuten Total con el objetivo de
aumentar la productividad y calidad de los trabajos
En el Capiacutetulo I Se abordan los antecedentes y tendencias actuales de las
mediciones topograacuteficas con las Estaciones Totales
En el Capiacutetulo II Se caracterizan los tipos de errores que se manifiestan en las
mediciones con Estaciones Totales
En el Capiacutetulo III Se elabora un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del
Trasvase Este-Oeste
SUMMARY
The present work is elaborated a procedure that allows to the engineers in mines
and the topographers to use the Total Station like tool in the reframing of the
perforation passport and blast in the tunnels of the East-West Traverse Ease the
obtained results offer the accomplishment of a procedure to use the new
technology in the applied geodesic works Awkward person in the Construction of
underground structures
The subject of the reframing by traditional methods and their entailment with the
new technology is approached from a study of the conceptual base of the projects
in the Construction of the tunnels using the Total Station with the objective to
increase to the productivity and quality of the works
In Chapter I The antecedents and present tendencies of the ms are approached
topographic editions with the Total Stations
In Chapter II The types of errors are characterized that are pronounced in the
measurements with Total Stations
In Chapter III A procedure for the use of the Total Station in the reframing of
the passport of perforation and blast in the tunnels of the East-West Traverse is
elaborated
INDICE
INTRODUCCIOacuteN 1
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE LAS
MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES 5
11 Generalidades 5
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica 5
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase 7
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten 8
15 Teacuterminos y definiciones 8
16 Funciones de las Estaciones Totales 8
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales 9
171 De la memoria 11
172 De los programas 11
18 Teodolito y Estaciones Totales 13
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total 14
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los
instrumentos tradicionales 15
1101 Mediciones de aacutengulos 18
1102 Replanteo del eje del tuacutenel 20
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta 21
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico 22
CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES QUE SE
MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES TOTALES 23
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas 23
211 Errores instrumentales 23
212 Errores electroacutenicos 24
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes 25
214 Error de colimacioacuten horizontal 26
215 Error de iacutendice vertical 26
216 Error por excentricidad del ciacuterculo 27
217 Error de perpendicularidad 27
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo 27
219 Compensacioacuten del prisma 27
2110 Errores mecaacutenicos 28
2111 Errores por deformaciones del triacutepode 28
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico 29
2113 Ajuste de la base nivelante 29
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser 29
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma 30
2116 Errores personales 30
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos 30
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal 31
2119 Errores de punteriacutea 32
2120 Errores naturales 32
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica 33
2122 La curvatura de la tierra 33
2123 Las condiciones atmosfeacutericas 34
2124 Luz directa del sol 34
2125 Las vibraciones 34
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase 34
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA ESTACIOacuteN TOTAL
EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN
LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE ESTE-OESTE 39
31 Objetivo y alcance 39
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten 39
321 Principales advertencias y precauciones de seguridad 42
322 Configuracioacuten del equipo 43
3221 Nivelacioacuten 43
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM ) 46
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos) 47
323 Estacioacuten del equipo 47
3231 Configuracioacuten del trabajo 47
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten 48
324 Orientacioacuten del equipo 52
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten 52
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales 53
325 Replanteo 54
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400) 56
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400) 65
3253 Replanteo ortogonal 71
CONCLUSIONES 79
RECOMENDACIONES 80
BIBLIOGRAacuteFIA 81
ANEXOS 83
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 1
INTRODUCCIOacuteN
El progreso cientiacutefico-teacutecnico que actualmente se produce en las ramas de la
construccioacuten hace cada vez maacutes necesario el desarrollo de la cantidad y
complejidad de grandes objetos industriales obras hidrotecnias centrales electros
nucleares edificios de considerables alturas y otros Aparejado a esto trae
consigo nuevas y mayores exigencias de gran rigor con respecto a su seguridad
larga duracioacuten en servicio y una alta eficiencia por tal motivo no se concibe su
ejecucioacuten sin la aplicacioacuten de tecnologiacuteas apropiadas que incluye la elaboracioacuten
de un procedimiento para replantear el pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste
Los procedimientos para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles vigentes estaacuten confeccionados con instrumentos topograacuteficos
tradicionales Seguacuten la evolucioacuten y modernizacioacuten de estos instrumentos los
fabricantes lanzan al mercado internacional las maacutes recientes tecnologiacuteas
integradas por diferentes aplicaciones internas que posibilitan la rapidez y calidad
de los mismos
En la actualidad con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas adquiridas para
realizar los trabajos topo-geodeacutesicos en los tuacuteneles se hace necesario elaborar un
procedimiento con el empleo de la Estacioacuten Total para el replanteo del pasaporte
de perforacioacuten y voladura lo expresado anteriormente trae consigo la realizacioacuten
de trabajos topograacuteficos con mayor exactitud
El desarrollo cientiacutefico teacutecnico en materia de instrumentos topograacuteficos aplicados a
la mineriacutea toma auge en nuestro paiacutes a partir del antildeo 1998 con la llegada de las
primeras estaciones totales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 2
Problema
La necesidad de elaborar un procedimiento para replantear el pasaporte de
perforacioacuten y voladura con la Estacioacuten Total en los tuacuteneles del Trasvase Este-
Oeste que permita disminuir la sobre excavacioacuten la desviacioacuten y obtener una
mayor calidad y productividad en los trabajos de arranque
Objetivo
Elaborar un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este-Oeste
Objetivos especiacuteficos
bull Analizar el estado del arte de la investigacioacuten
bull Realizar una caracterizacioacuten de la Estacioacuten Total utilizada en la
construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase Este-Oeste
bull Hacer una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten de los
tuacuteneles con el uso de la tecnologiacutea tradicional
bull Caracterizar los tipos de errores que se manifiestan en las mediciones con
Estaciones Totales
bull Elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo del pasaporte de
perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste utilizando la
Estacioacuten Total
Hipoacutetesis
Si se hace una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten
de los tuacuteneles con la tecnologiacutea tradicional y se realiza una caracterizacioacuten de
la Estacioacuten Total utilizada en la construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase
Este-Oeste se podraacute elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 3
del pasaporte de perforacioacuten y voladura que permita disminuir la sobre
excavacioacuten la desviacioacuten y se pueda obtener una mayor calidad y
productividad en los trabajos de arranque
Meacutetodos empleados en dar solucioacuten al problema cientiacutefico de la
investigacioacuten
Meacutetodos empiacutericos seraacute imprescindible el empleo de la medicioacuten Como
teacutecnicas la observacioacuten cientiacutefica para el conocimiento de las
caracteriacutesticas fundamentales del objeto
Meacutetodos teoacutericos se usa para la interpretacioacuten conceptual de los datos
empiacutericos haciendo uso del anaacutelisis y la siacutentesis en el estudio de las
partes del objeto y para comprender su comportamiento como un todo
Dentro de los meacutetodos teoacutericos tambieacuten seraacute necesario la induccioacuten y
deduccioacuten como procedimiento para pasar de lo conocido a lo
desconocido y de lo general a lo particular
El meacutetodo dialeacutectico para conocer las relaciones entre los componentes
del objeto
Actualidad e importancia del tema
El empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles es ampliamente tratado a escala mundial en Cuba al
introducirse esta tecnologiacutea diferentes empresas han modernizado sus
instrumentos topograacuteficos se realiza una revolucioacuten en el desarrollo cientiacutefico
teacutecnico Su empleo en las industrias trae consigo avances tecnoloacutegicos
fundamentalmente en tres aspectos
1 Aumento de la precisioacuten y fiabilidad de equipos e instrumentos topo
geodeacutesicos
2 Automatizacioacuten de los procesos de toma de datos y elaboracioacuten de resultados
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 4
3 Uso de medios informaacuteticos que aumentan la capacidad productiva y
disminuyen el tiempo de ejecucioacuten de las obras
Bases teoacutericas
1 Literatura cientiacutefico -teacutecnica consultada sobre los temas a tratar
2 Estudio y anaacutelisis de los manuales referencia de Estaciones Totales Leica
3 Estudio y profundizacioacuten de los trabajos geodeacutesicos en los tuacuteneles
Bases praacutecticas
1 Base geodeacutesica del Proyecto Trasvase ESTE ndash OESTE Sagua Mayariacute
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 5
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE
LAS MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES
11 Generalidades
Anteriormente en la realizacioacuten de las mediciones topograacuteficas para el
replanteo de obras hidrotecnias se utilizaban los meacutetodos directos empleando
alternativamente dos tipos de instrumentos la alidada sobre plancheta y el
taquiacutemetro seguacuten Sebastiaacuten Peacuterez 2004 Para el primero se va ejecutando
el trabajo de dibujo sobre la misma y luego se lleva un proceso de entintado en
gabinete para el segundo caso los datos se registran en libretas de papel o
electroacutenicas que requieren de un posterior proceso de gabinete donde se
tiene que mantener una rigurosa atencioacuten al pasar los datos al dibujo para
evitar errores
Con la evolucioacuten de los medios teacutecnicos y la implantacioacuten y desarrollo de las
Estaciones Totales Electroacutenicas esta ciencia toma otras dimensiones y muy
en especial en la necesidad de un mayor conocimiento de los operarios y
especialistas en las tecnologiacuteas digitales sin dejar de tener en cuenta los
conocimientos elementales del arte tradicional de medir y de los meacutetodos de
mediciones seguacuten Belete1998 Todos estos conocimientos unidos hacen de esta
tecnologiacutea una poderosa herramienta que reduce considerablemente los gastos y
plazos de ejecucioacuten ademaacutes de incrementar la productividad la calidad y
precisioacuten de los trabajos
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica
Los oriacutegenes de Leica Geosystems iniciaron con la creacioacuten de Kem Co En
1819 Casi cien antildeos maacutes tarde en un pequentildeo y vacioacute molino textil en
Heerbrugg Heinrich Wild se ocupaba del desarrollo del T2 el primer teodolito
oacuteptico-mecaacutenico lo que sentoacute las bases de una empresa dedicada a la topografiacutea
moderna Antildeos maacutes tarde la debutante compantildeiacutea Wild-Heerbrugg introdujo la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 6
primera caacutemara fotograacutefica aeacuterea la C2 junto con el B2 el primer trazador
fotogrameacutetrico
Heinrich Wild (1817-1951) de Glarus Suiza fue un disentildeador de instrumentos
geodeacutesicos y astronoacutemicos comenzoacute su carrera como aprendiz de topoacutegrafo En
1908 despueacutes de haber inventado un teleacutemetro militar y haber convencido a Zeiss
para fabricarlo se mudo a Tena y se convirtioacute en el jefe de GEO la nueva rama de
Zeiss responsable de instrumentos para agrimensura Despueacutes de la primera
guerra mundial Wild regreso a Suiza En abril de 1921 con la ayuda de
financieros suizos eacutel fundoacute la compantildeiacutea Heinrich Wild Werkstattefur
Feinmechanik und Optik en el valle del Rin junto al coronel Jacob Schmidheiny
de Balgach y el geoacutelogo Dr Robert Helbling de Flums A principios de 1930 Wild
se mudo a Suiza
Despueacutes de reconocer que no seriacutea elegido como un director de fabrica ceso sus
relaciones con la firma en Heerbrugg y disentildeo instrumentos para Kem Co en
Arau Su compantildeiacutea anterior se convirtioacute en Wild Heerbrugg en 1937 Se fusiono
con la firma oacuteptica de Emst Leitz de Wetzlar en 1987 adquirioacute la mayoriacutea de
acciones de Kem en 1988 y fue renombrado Wild Leitz AG en 1989 para ser
parte de Leica Holding company en 1990 A principios de 1996 la compantildeiacutea fue
gradualmente dividida en unidades maacutes pequentildeas De este modo en 1996 se
fundoacute Leica Camera AG seguida en 1997 por Leica Geosystems AG y finalmente
en abril de 1998 por Leica Microsystems AG La compantildeiacutea sueca Hexagon AB
adquirioacute Leica Geosystems a finales de 2005 En la actualidad estas tres
compantildeiacuteas son hoy compantildeiacuteas privadas independientes Leica Geosystems
produce- como continuacioacuten de Wild Heerbrugg- instrumentos geodeacutesicos y es
liacuteder en el mercado global de esta seccioacuten
Los clientes principales de Leica Geosystems son los topoacutegrafos fabricantes y
compantildeiacuteas vinculadas con el GIS Sistema de Informacioacuten Geograacutefica En abril de
2001 Leica Geosystems adquirioacute ERDASInc Y LH systems ERDAS es una
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 7
empresa de software para teledeteccioacuten mientras que LH Systems fue una
empresa de software fotogrametriacutea Estas dos compantildeiacuteas fueron fusionadas para
crear la empresa de informaacutetica ERDAS Inc que permanece bajo propiedad de
Leica Geosystems ERDAS ADQUIRIO a cquis ER Mapper y IONIC en 2007 Esto
incremento a ERDAS hacia el mercado de la teledeteccioacuten e introdujo a la
compantildeiacutea en el mercado de SIG topoloacutegico y expandioacute su huella en los servicios
de image Web serving y de image enterprise
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase
La intensa sequiacutea de los uacuteltimos antildeos ha provocado analizar una vez maacutes la
posibilidad de utilizacioacuten de los recursos disponibles en el este de la provincia
decidieacutendose el inicio de los proyectos y la construccioacuten de las obras del Trasvase
Este - Oeste para contrarrestar los efectos actuales de la sequiacutea El objetivo de
este conjunto hidraacuteulico es trasvasar las aguas desde el Este de la provincia de
Holguiacuten hasta las zonas deficitarias al Oeste de la regioacuten oriental Que comprende
la construccioacuten de presas tuacuteneles y canales que trasvasaraacuten las aguas El
proyecto para el disentildeo de la Construccioacuten de los tuacuteneles se ejecutara con la
finalidad de
1-Permitir la conduccioacuten del gasto miacutenimo de 300 m3s
2-Debe proyectarse un tuacutenel que tenga pendiente por el fondo para permitir el
drenaje durante el periodo de construccioacuten debido a que el mismo se construiraacute
por debajo del la liacutenea del nivel freaacutetico determinado por las investigaciones
3-La seccioacuten del tuacutenel seraacute de forma ovoidal
-Ancho interior por el fondo - 60 m
-Altura interior - 565 m
-Altura de la parte recta ndash 084 m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 8
4-Los trabajos de arranque se realizaran con explosivos
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten
- No existe ninguacuten meacutetodo de control efectivo para el replanteo de los trabajos
de perforacioacuten y voladura realizados en el trasvase
- La diferencia entre la sobre excavacioacuten y lo proyectado en el tramo Mayariacute Biraacuten
es apreciable
- Existe una insuficiente red topograacutefica de apoyo
15 Teacuterminos y definiciones
Estacioacuten Total Se denomina Estacioacuten Total a un instrumento electro-oacuteptico
utilizado en topografiacutea cuyo funcionamiento se apoya en la tecnologiacutea electroacutenica
Consiste en la incorporacioacuten de un distancioacutemetro y un microprocesador a un
teodolito electroacutenico Algunas de las caracteriacutesticas que incorpora y con las
cuales no cuentan los teodolitos son una pantalla alfanumeacuterica de cristal liacutequido
(LCD) de avisos iluminacioacuten independiente de la luz solar calculadora
distancioacutemetro trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar
informacioacuten en formato electroacutenico lo cual permite utilizarla posteriormente en
ordenadores personales Vienen provistas de diversos programas sencillos que
permiten entre otras capacidades el caacutelculo de coordenadas en campo
replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y caacutelculo de acimutes y
distancias
16 Funciones de las Estaciones Totales
Vista como un teodolito una Estacioacuten Total se compone de las mismas partes y
funciones El estacionamiento y verticalizacioacuten son ideacutenticos aunque para la
Estacioacuten Total se cuenta con niveles electroacutenicos que facilitan la tarea Los tres
ejes y sus errores asociados tambieacuten estaacuten presentes el de verticalidad que con
la doble compensacioacuten ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 9
los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 11
171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 12
vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 13
2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 14
acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 15
simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 16
situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 17
Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 18
13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 19
actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
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1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
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Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
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Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 23
CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 24
Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
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partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
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La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
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216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
Trabajo de Diploma
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por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
Trabajo de Diploma
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mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 30
Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 31
Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 32
la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 33
Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 34
2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 35
la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
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Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
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Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
Trabajo de Diploma
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De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 39
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 40
Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 41
encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 42
321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 43
9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 44
Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
Trabajo de Diploma
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Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 46
Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 47
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
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Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
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Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 50
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
Trabajo de Diploma
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Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 52
CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
Trabajo de Diploma
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Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 54
configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 55
Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 56
aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 57
Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 58
se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 59
4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 60
1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 61
Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 62
Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 63
Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
Trabajo de Diploma
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Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
Trabajo de Diploma
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Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
Trabajo de Diploma
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- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 67
1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
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Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 69
Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 70
Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 71
3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 72
Figura 319 Meacutetodo ortogonal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 73
Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
Trabajo de Diploma
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Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 75
Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 76
Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 77
Figura 324 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 78
Figura 325 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 79
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 80
RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 81
BIBLIOGRAacuteFIA
1 Arango A O 1980 Nivelacioacuten trigonomeacutetrica taquimetriacutea y planchetas La
Habana
2 Batista Legraacute Yordanis Esteban Mediciones geodeacutesicas en las
estructuras de peligro vulnerabilidad y riesgo Academia Naval Granma
Ciudad de la Habana 2007
3 Belete Fuentes Orlando Anaacutelisis de los errores topograacuteficos cometidos en
la determinacioacuten de los voluacutemenes de masa minera extraiacuteda con la
utilizacioacuten de los resultados del levantamiento taquimeacutetrico1998 Revista
Geologiacutea y Mineriacutea Vol XII N01 1995 49 p
4 Coacuterdova Carbona Gustavo Geodesia tomo 1 Editorial Cientiacutefico Teacutecnica
1985
5 Diacuteaz Hernaacutendez Ciro Trabajos geodeacutesicos para la construccioacuten de obras
ingenieras Editorial pueblo y Educacioacuten La Habana Cuba 1988
6 Fernaacutendez Fernaacutendez LTopografia Minera Universidad de Leoacuten
7 Instituto Cubano de Geodesia y Cartografiacutea Instrucciones Teacutecnicas
Poligonometriacutea Departamento Teacutecnico 1969
8 Instrucciones Teacutecnicas 1978 PoligonometrIacutea ICGC La Habana
9 Leica Manual de operador Leica Editorial Suiza 2008
10 Lopez N A Armas A B Polowsky P 1979 Manual de proyecto Teacutecnico
Organizativo de Topografiacutea Pueblo y Educacioacuten La Habana
11 NI ISO 17123-4 2001 Oacuteptica e instrumentos Oacutepticos-Instrumentos
Geodeacutesicos Procedimientos de campo para determinar la precisioacuten en el
terreno cuarta parte Distanciometros electro oacutepticos (DEO) Ginebra
Suiza
12 Norma Ramal NR FA 01-012001 Hidrografiacutea y Geodesia Instrumentos de
Medicioacuten Almacenamiento y Manipulacioacuten Oficina Nacional de Hidrografiacutea
y Geodesia La Habana
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 82
13 Norma Cubana NC 3302004 Distanciometro electro oacuteptico Meacutetodo de
Verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
14 Norma Cubana (anteproyecto) 2004 Taquiacutemetro electroacutenico Meacutetodo de
verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
15 Norma Cubana NC 64-83 1983 Sistema Internacional de Unidades
Comiteacute Estatal de Normalizacioacuten Consejo de Estado La Habana
16 Sebastiaacuten Peacuterez Saacutenchez Armando Metodologiacutea para los levantamientos
topograacuteficos a la escala 12000 11000 1500 con el uso de las Estaciones
Totales electroacutenicas Academia Naval Granma Ciudad de la Habana 2004
17 Serra Struch Goacutemez M y Tapia Topografiacutea Subterraacutenea para mineriacutea y
obras Ediciones UPC
18 Wiki pediacutea Biblioteca Electroacutenica Internacional Articulo Replanteo con
Estaciones Totales Compantildeiacutea Leica
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 83
ANEXOS
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 84
Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 85
Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
DEDICATORIAS
A mi querida madre la principal persona que con sus sacrificios y esfuerzos
logro convertirme en lo que soy y por darme todo su apoyo en todos y cada
uno de los momentos de mi vida
A mis hijos y en especial a mi esposa por ser motivo de inspiracioacuten y aliento
diacutea tras diacutea en la realizacioacuten de este trabajo
A mis compantildeeros de trabajo y de estudios que siempre me han brindado
apoyo y confianza en la realizacioacuten de mi tesis
A toda mi familia por darme la confianza y el apoyo que he necesitado para
lograr llegar hasta aquiacute
A la revolucioacuten por la posibilidad que me ofrece para mi superacioacuten como
profesional
AGRADECIMIENTO
A mi tutor Orlando Belete Fuentes a mis compantildeeros de aula y de trabajo
profesores amistades a la direccioacuten de la ECOH por la colaboracioacuten en la
realizacioacuten del presente Trabajo de Diploma en especial al gobierno cubano por
darme la posibilidad de formarme como digno Ingeniero de Minas
RESUMEN
En el presente trabajo se elabora un procedimiento que permite a los ingenieros
en minas y a los topoacutegrafos utilizar la Estacioacuten Total como herramienta en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este-Oeste se brindan los resultados obtenidos con la realizacioacuten de un
procedimiento para emplear la nueva tecnologiacutea en los trabajos Topo geodeacutesicos
aplicados en la Construccioacuten de las obras subterraacuteneas
Se aborda el tema del replanteo por meacutetodos tradicionales y su vinculacioacuten con la
nueva tecnologiacutea a partir de un estudio de la base conceptual de los proyectos en
la Construccioacuten de los tuacuteneles empleando la Estacioacuten Total con el objetivo de
aumentar la productividad y calidad de los trabajos
En el Capiacutetulo I Se abordan los antecedentes y tendencias actuales de las
mediciones topograacuteficas con las Estaciones Totales
En el Capiacutetulo II Se caracterizan los tipos de errores que se manifiestan en las
mediciones con Estaciones Totales
En el Capiacutetulo III Se elabora un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del
Trasvase Este-Oeste
SUMMARY
The present work is elaborated a procedure that allows to the engineers in mines
and the topographers to use the Total Station like tool in the reframing of the
perforation passport and blast in the tunnels of the East-West Traverse Ease the
obtained results offer the accomplishment of a procedure to use the new
technology in the applied geodesic works Awkward person in the Construction of
underground structures
The subject of the reframing by traditional methods and their entailment with the
new technology is approached from a study of the conceptual base of the projects
in the Construction of the tunnels using the Total Station with the objective to
increase to the productivity and quality of the works
In Chapter I The antecedents and present tendencies of the ms are approached
topographic editions with the Total Stations
In Chapter II The types of errors are characterized that are pronounced in the
measurements with Total Stations
In Chapter III A procedure for the use of the Total Station in the reframing of
the passport of perforation and blast in the tunnels of the East-West Traverse is
elaborated
INDICE
INTRODUCCIOacuteN 1
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE LAS
MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES 5
11 Generalidades 5
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica 5
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase 7
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten 8
15 Teacuterminos y definiciones 8
16 Funciones de las Estaciones Totales 8
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales 9
171 De la memoria 11
172 De los programas 11
18 Teodolito y Estaciones Totales 13
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total 14
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los
instrumentos tradicionales 15
1101 Mediciones de aacutengulos 18
1102 Replanteo del eje del tuacutenel 20
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta 21
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico 22
CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES QUE SE
MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES TOTALES 23
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas 23
211 Errores instrumentales 23
212 Errores electroacutenicos 24
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes 25
214 Error de colimacioacuten horizontal 26
215 Error de iacutendice vertical 26
216 Error por excentricidad del ciacuterculo 27
217 Error de perpendicularidad 27
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo 27
219 Compensacioacuten del prisma 27
2110 Errores mecaacutenicos 28
2111 Errores por deformaciones del triacutepode 28
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico 29
2113 Ajuste de la base nivelante 29
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser 29
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma 30
2116 Errores personales 30
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos 30
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal 31
2119 Errores de punteriacutea 32
2120 Errores naturales 32
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica 33
2122 La curvatura de la tierra 33
2123 Las condiciones atmosfeacutericas 34
2124 Luz directa del sol 34
2125 Las vibraciones 34
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase 34
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA ESTACIOacuteN TOTAL
EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN
LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE ESTE-OESTE 39
31 Objetivo y alcance 39
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten 39
321 Principales advertencias y precauciones de seguridad 42
322 Configuracioacuten del equipo 43
3221 Nivelacioacuten 43
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM ) 46
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos) 47
323 Estacioacuten del equipo 47
3231 Configuracioacuten del trabajo 47
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten 48
324 Orientacioacuten del equipo 52
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten 52
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales 53
325 Replanteo 54
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400) 56
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400) 65
3253 Replanteo ortogonal 71
CONCLUSIONES 79
RECOMENDACIONES 80
BIBLIOGRAacuteFIA 81
ANEXOS 83
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 1
INTRODUCCIOacuteN
El progreso cientiacutefico-teacutecnico que actualmente se produce en las ramas de la
construccioacuten hace cada vez maacutes necesario el desarrollo de la cantidad y
complejidad de grandes objetos industriales obras hidrotecnias centrales electros
nucleares edificios de considerables alturas y otros Aparejado a esto trae
consigo nuevas y mayores exigencias de gran rigor con respecto a su seguridad
larga duracioacuten en servicio y una alta eficiencia por tal motivo no se concibe su
ejecucioacuten sin la aplicacioacuten de tecnologiacuteas apropiadas que incluye la elaboracioacuten
de un procedimiento para replantear el pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste
Los procedimientos para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles vigentes estaacuten confeccionados con instrumentos topograacuteficos
tradicionales Seguacuten la evolucioacuten y modernizacioacuten de estos instrumentos los
fabricantes lanzan al mercado internacional las maacutes recientes tecnologiacuteas
integradas por diferentes aplicaciones internas que posibilitan la rapidez y calidad
de los mismos
En la actualidad con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas adquiridas para
realizar los trabajos topo-geodeacutesicos en los tuacuteneles se hace necesario elaborar un
procedimiento con el empleo de la Estacioacuten Total para el replanteo del pasaporte
de perforacioacuten y voladura lo expresado anteriormente trae consigo la realizacioacuten
de trabajos topograacuteficos con mayor exactitud
El desarrollo cientiacutefico teacutecnico en materia de instrumentos topograacuteficos aplicados a
la mineriacutea toma auge en nuestro paiacutes a partir del antildeo 1998 con la llegada de las
primeras estaciones totales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 2
Problema
La necesidad de elaborar un procedimiento para replantear el pasaporte de
perforacioacuten y voladura con la Estacioacuten Total en los tuacuteneles del Trasvase Este-
Oeste que permita disminuir la sobre excavacioacuten la desviacioacuten y obtener una
mayor calidad y productividad en los trabajos de arranque
Objetivo
Elaborar un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este-Oeste
Objetivos especiacuteficos
bull Analizar el estado del arte de la investigacioacuten
bull Realizar una caracterizacioacuten de la Estacioacuten Total utilizada en la
construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase Este-Oeste
bull Hacer una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten de los
tuacuteneles con el uso de la tecnologiacutea tradicional
bull Caracterizar los tipos de errores que se manifiestan en las mediciones con
Estaciones Totales
bull Elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo del pasaporte de
perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste utilizando la
Estacioacuten Total
Hipoacutetesis
Si se hace una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten
de los tuacuteneles con la tecnologiacutea tradicional y se realiza una caracterizacioacuten de
la Estacioacuten Total utilizada en la construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase
Este-Oeste se podraacute elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 3
del pasaporte de perforacioacuten y voladura que permita disminuir la sobre
excavacioacuten la desviacioacuten y se pueda obtener una mayor calidad y
productividad en los trabajos de arranque
Meacutetodos empleados en dar solucioacuten al problema cientiacutefico de la
investigacioacuten
Meacutetodos empiacutericos seraacute imprescindible el empleo de la medicioacuten Como
teacutecnicas la observacioacuten cientiacutefica para el conocimiento de las
caracteriacutesticas fundamentales del objeto
Meacutetodos teoacutericos se usa para la interpretacioacuten conceptual de los datos
empiacutericos haciendo uso del anaacutelisis y la siacutentesis en el estudio de las
partes del objeto y para comprender su comportamiento como un todo
Dentro de los meacutetodos teoacutericos tambieacuten seraacute necesario la induccioacuten y
deduccioacuten como procedimiento para pasar de lo conocido a lo
desconocido y de lo general a lo particular
El meacutetodo dialeacutectico para conocer las relaciones entre los componentes
del objeto
Actualidad e importancia del tema
El empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles es ampliamente tratado a escala mundial en Cuba al
introducirse esta tecnologiacutea diferentes empresas han modernizado sus
instrumentos topograacuteficos se realiza una revolucioacuten en el desarrollo cientiacutefico
teacutecnico Su empleo en las industrias trae consigo avances tecnoloacutegicos
fundamentalmente en tres aspectos
1 Aumento de la precisioacuten y fiabilidad de equipos e instrumentos topo
geodeacutesicos
2 Automatizacioacuten de los procesos de toma de datos y elaboracioacuten de resultados
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 4
3 Uso de medios informaacuteticos que aumentan la capacidad productiva y
disminuyen el tiempo de ejecucioacuten de las obras
Bases teoacutericas
1 Literatura cientiacutefico -teacutecnica consultada sobre los temas a tratar
2 Estudio y anaacutelisis de los manuales referencia de Estaciones Totales Leica
3 Estudio y profundizacioacuten de los trabajos geodeacutesicos en los tuacuteneles
Bases praacutecticas
1 Base geodeacutesica del Proyecto Trasvase ESTE ndash OESTE Sagua Mayariacute
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 5
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE
LAS MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES
11 Generalidades
Anteriormente en la realizacioacuten de las mediciones topograacuteficas para el
replanteo de obras hidrotecnias se utilizaban los meacutetodos directos empleando
alternativamente dos tipos de instrumentos la alidada sobre plancheta y el
taquiacutemetro seguacuten Sebastiaacuten Peacuterez 2004 Para el primero se va ejecutando
el trabajo de dibujo sobre la misma y luego se lleva un proceso de entintado en
gabinete para el segundo caso los datos se registran en libretas de papel o
electroacutenicas que requieren de un posterior proceso de gabinete donde se
tiene que mantener una rigurosa atencioacuten al pasar los datos al dibujo para
evitar errores
Con la evolucioacuten de los medios teacutecnicos y la implantacioacuten y desarrollo de las
Estaciones Totales Electroacutenicas esta ciencia toma otras dimensiones y muy
en especial en la necesidad de un mayor conocimiento de los operarios y
especialistas en las tecnologiacuteas digitales sin dejar de tener en cuenta los
conocimientos elementales del arte tradicional de medir y de los meacutetodos de
mediciones seguacuten Belete1998 Todos estos conocimientos unidos hacen de esta
tecnologiacutea una poderosa herramienta que reduce considerablemente los gastos y
plazos de ejecucioacuten ademaacutes de incrementar la productividad la calidad y
precisioacuten de los trabajos
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica
Los oriacutegenes de Leica Geosystems iniciaron con la creacioacuten de Kem Co En
1819 Casi cien antildeos maacutes tarde en un pequentildeo y vacioacute molino textil en
Heerbrugg Heinrich Wild se ocupaba del desarrollo del T2 el primer teodolito
oacuteptico-mecaacutenico lo que sentoacute las bases de una empresa dedicada a la topografiacutea
moderna Antildeos maacutes tarde la debutante compantildeiacutea Wild-Heerbrugg introdujo la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 6
primera caacutemara fotograacutefica aeacuterea la C2 junto con el B2 el primer trazador
fotogrameacutetrico
Heinrich Wild (1817-1951) de Glarus Suiza fue un disentildeador de instrumentos
geodeacutesicos y astronoacutemicos comenzoacute su carrera como aprendiz de topoacutegrafo En
1908 despueacutes de haber inventado un teleacutemetro militar y haber convencido a Zeiss
para fabricarlo se mudo a Tena y se convirtioacute en el jefe de GEO la nueva rama de
Zeiss responsable de instrumentos para agrimensura Despueacutes de la primera
guerra mundial Wild regreso a Suiza En abril de 1921 con la ayuda de
financieros suizos eacutel fundoacute la compantildeiacutea Heinrich Wild Werkstattefur
Feinmechanik und Optik en el valle del Rin junto al coronel Jacob Schmidheiny
de Balgach y el geoacutelogo Dr Robert Helbling de Flums A principios de 1930 Wild
se mudo a Suiza
Despueacutes de reconocer que no seriacutea elegido como un director de fabrica ceso sus
relaciones con la firma en Heerbrugg y disentildeo instrumentos para Kem Co en
Arau Su compantildeiacutea anterior se convirtioacute en Wild Heerbrugg en 1937 Se fusiono
con la firma oacuteptica de Emst Leitz de Wetzlar en 1987 adquirioacute la mayoriacutea de
acciones de Kem en 1988 y fue renombrado Wild Leitz AG en 1989 para ser
parte de Leica Holding company en 1990 A principios de 1996 la compantildeiacutea fue
gradualmente dividida en unidades maacutes pequentildeas De este modo en 1996 se
fundoacute Leica Camera AG seguida en 1997 por Leica Geosystems AG y finalmente
en abril de 1998 por Leica Microsystems AG La compantildeiacutea sueca Hexagon AB
adquirioacute Leica Geosystems a finales de 2005 En la actualidad estas tres
compantildeiacuteas son hoy compantildeiacuteas privadas independientes Leica Geosystems
produce- como continuacioacuten de Wild Heerbrugg- instrumentos geodeacutesicos y es
liacuteder en el mercado global de esta seccioacuten
Los clientes principales de Leica Geosystems son los topoacutegrafos fabricantes y
compantildeiacuteas vinculadas con el GIS Sistema de Informacioacuten Geograacutefica En abril de
2001 Leica Geosystems adquirioacute ERDASInc Y LH systems ERDAS es una
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 7
empresa de software para teledeteccioacuten mientras que LH Systems fue una
empresa de software fotogrametriacutea Estas dos compantildeiacuteas fueron fusionadas para
crear la empresa de informaacutetica ERDAS Inc que permanece bajo propiedad de
Leica Geosystems ERDAS ADQUIRIO a cquis ER Mapper y IONIC en 2007 Esto
incremento a ERDAS hacia el mercado de la teledeteccioacuten e introdujo a la
compantildeiacutea en el mercado de SIG topoloacutegico y expandioacute su huella en los servicios
de image Web serving y de image enterprise
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase
La intensa sequiacutea de los uacuteltimos antildeos ha provocado analizar una vez maacutes la
posibilidad de utilizacioacuten de los recursos disponibles en el este de la provincia
decidieacutendose el inicio de los proyectos y la construccioacuten de las obras del Trasvase
Este - Oeste para contrarrestar los efectos actuales de la sequiacutea El objetivo de
este conjunto hidraacuteulico es trasvasar las aguas desde el Este de la provincia de
Holguiacuten hasta las zonas deficitarias al Oeste de la regioacuten oriental Que comprende
la construccioacuten de presas tuacuteneles y canales que trasvasaraacuten las aguas El
proyecto para el disentildeo de la Construccioacuten de los tuacuteneles se ejecutara con la
finalidad de
1-Permitir la conduccioacuten del gasto miacutenimo de 300 m3s
2-Debe proyectarse un tuacutenel que tenga pendiente por el fondo para permitir el
drenaje durante el periodo de construccioacuten debido a que el mismo se construiraacute
por debajo del la liacutenea del nivel freaacutetico determinado por las investigaciones
3-La seccioacuten del tuacutenel seraacute de forma ovoidal
-Ancho interior por el fondo - 60 m
-Altura interior - 565 m
-Altura de la parte recta ndash 084 m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 8
4-Los trabajos de arranque se realizaran con explosivos
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten
- No existe ninguacuten meacutetodo de control efectivo para el replanteo de los trabajos
de perforacioacuten y voladura realizados en el trasvase
- La diferencia entre la sobre excavacioacuten y lo proyectado en el tramo Mayariacute Biraacuten
es apreciable
- Existe una insuficiente red topograacutefica de apoyo
15 Teacuterminos y definiciones
Estacioacuten Total Se denomina Estacioacuten Total a un instrumento electro-oacuteptico
utilizado en topografiacutea cuyo funcionamiento se apoya en la tecnologiacutea electroacutenica
Consiste en la incorporacioacuten de un distancioacutemetro y un microprocesador a un
teodolito electroacutenico Algunas de las caracteriacutesticas que incorpora y con las
cuales no cuentan los teodolitos son una pantalla alfanumeacuterica de cristal liacutequido
(LCD) de avisos iluminacioacuten independiente de la luz solar calculadora
distancioacutemetro trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar
informacioacuten en formato electroacutenico lo cual permite utilizarla posteriormente en
ordenadores personales Vienen provistas de diversos programas sencillos que
permiten entre otras capacidades el caacutelculo de coordenadas en campo
replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y caacutelculo de acimutes y
distancias
16 Funciones de las Estaciones Totales
Vista como un teodolito una Estacioacuten Total se compone de las mismas partes y
funciones El estacionamiento y verticalizacioacuten son ideacutenticos aunque para la
Estacioacuten Total se cuenta con niveles electroacutenicos que facilitan la tarea Los tres
ejes y sus errores asociados tambieacuten estaacuten presentes el de verticalidad que con
la doble compensacioacuten ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 9
los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 11
171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 12
vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 13
2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 14
acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 15
simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
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situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
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Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 18
13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 19
actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 20
1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 21
Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
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Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 23
CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 24
Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 25
partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 26
La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 27
216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 28
por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 29
mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 30
Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 31
Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 32
la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 33
Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 34
2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 35
la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 36
Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 37
Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 38
De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 39
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 40
Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 41
encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 42
321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 43
9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 44
Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 45
Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 46
Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 47
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
Trabajo de Diploma
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Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 49
Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 50
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
Trabajo de Diploma
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Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
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CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
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Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
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configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
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Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
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aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
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Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
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se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
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4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
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1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
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Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
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Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
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Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
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Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
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Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
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- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
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1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
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Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
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Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
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Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
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3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
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Figura 319 Meacutetodo ortogonal
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Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
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Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
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Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
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Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
Trabajo de Diploma
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Figura 324 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 78
Figura 325 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 79
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 80
RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 81
BIBLIOGRAacuteFIA
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Habana
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Suiza
12 Norma Ramal NR FA 01-012001 Hidrografiacutea y Geodesia Instrumentos de
Medicioacuten Almacenamiento y Manipulacioacuten Oficina Nacional de Hidrografiacutea
y Geodesia La Habana
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 82
13 Norma Cubana NC 3302004 Distanciometro electro oacuteptico Meacutetodo de
Verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
14 Norma Cubana (anteproyecto) 2004 Taquiacutemetro electroacutenico Meacutetodo de
verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
15 Norma Cubana NC 64-83 1983 Sistema Internacional de Unidades
Comiteacute Estatal de Normalizacioacuten Consejo de Estado La Habana
16 Sebastiaacuten Peacuterez Saacutenchez Armando Metodologiacutea para los levantamientos
topograacuteficos a la escala 12000 11000 1500 con el uso de las Estaciones
Totales electroacutenicas Academia Naval Granma Ciudad de la Habana 2004
17 Serra Struch Goacutemez M y Tapia Topografiacutea Subterraacutenea para mineriacutea y
obras Ediciones UPC
18 Wiki pediacutea Biblioteca Electroacutenica Internacional Articulo Replanteo con
Estaciones Totales Compantildeiacutea Leica
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 83
ANEXOS
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 84
Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
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Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
AGRADECIMIENTO
A mi tutor Orlando Belete Fuentes a mis compantildeeros de aula y de trabajo
profesores amistades a la direccioacuten de la ECOH por la colaboracioacuten en la
realizacioacuten del presente Trabajo de Diploma en especial al gobierno cubano por
darme la posibilidad de formarme como digno Ingeniero de Minas
RESUMEN
En el presente trabajo se elabora un procedimiento que permite a los ingenieros
en minas y a los topoacutegrafos utilizar la Estacioacuten Total como herramienta en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este-Oeste se brindan los resultados obtenidos con la realizacioacuten de un
procedimiento para emplear la nueva tecnologiacutea en los trabajos Topo geodeacutesicos
aplicados en la Construccioacuten de las obras subterraacuteneas
Se aborda el tema del replanteo por meacutetodos tradicionales y su vinculacioacuten con la
nueva tecnologiacutea a partir de un estudio de la base conceptual de los proyectos en
la Construccioacuten de los tuacuteneles empleando la Estacioacuten Total con el objetivo de
aumentar la productividad y calidad de los trabajos
En el Capiacutetulo I Se abordan los antecedentes y tendencias actuales de las
mediciones topograacuteficas con las Estaciones Totales
En el Capiacutetulo II Se caracterizan los tipos de errores que se manifiestan en las
mediciones con Estaciones Totales
En el Capiacutetulo III Se elabora un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del
Trasvase Este-Oeste
SUMMARY
The present work is elaborated a procedure that allows to the engineers in mines
and the topographers to use the Total Station like tool in the reframing of the
perforation passport and blast in the tunnels of the East-West Traverse Ease the
obtained results offer the accomplishment of a procedure to use the new
technology in the applied geodesic works Awkward person in the Construction of
underground structures
The subject of the reframing by traditional methods and their entailment with the
new technology is approached from a study of the conceptual base of the projects
in the Construction of the tunnels using the Total Station with the objective to
increase to the productivity and quality of the works
In Chapter I The antecedents and present tendencies of the ms are approached
topographic editions with the Total Stations
In Chapter II The types of errors are characterized that are pronounced in the
measurements with Total Stations
In Chapter III A procedure for the use of the Total Station in the reframing of
the passport of perforation and blast in the tunnels of the East-West Traverse is
elaborated
INDICE
INTRODUCCIOacuteN 1
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE LAS
MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES 5
11 Generalidades 5
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica 5
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase 7
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten 8
15 Teacuterminos y definiciones 8
16 Funciones de las Estaciones Totales 8
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales 9
171 De la memoria 11
172 De los programas 11
18 Teodolito y Estaciones Totales 13
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total 14
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los
instrumentos tradicionales 15
1101 Mediciones de aacutengulos 18
1102 Replanteo del eje del tuacutenel 20
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta 21
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico 22
CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES QUE SE
MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES TOTALES 23
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas 23
211 Errores instrumentales 23
212 Errores electroacutenicos 24
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes 25
214 Error de colimacioacuten horizontal 26
215 Error de iacutendice vertical 26
216 Error por excentricidad del ciacuterculo 27
217 Error de perpendicularidad 27
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo 27
219 Compensacioacuten del prisma 27
2110 Errores mecaacutenicos 28
2111 Errores por deformaciones del triacutepode 28
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico 29
2113 Ajuste de la base nivelante 29
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser 29
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma 30
2116 Errores personales 30
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos 30
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal 31
2119 Errores de punteriacutea 32
2120 Errores naturales 32
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica 33
2122 La curvatura de la tierra 33
2123 Las condiciones atmosfeacutericas 34
2124 Luz directa del sol 34
2125 Las vibraciones 34
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase 34
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA ESTACIOacuteN TOTAL
EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN
LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE ESTE-OESTE 39
31 Objetivo y alcance 39
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten 39
321 Principales advertencias y precauciones de seguridad 42
322 Configuracioacuten del equipo 43
3221 Nivelacioacuten 43
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM ) 46
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos) 47
323 Estacioacuten del equipo 47
3231 Configuracioacuten del trabajo 47
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten 48
324 Orientacioacuten del equipo 52
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten 52
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales 53
325 Replanteo 54
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400) 56
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400) 65
3253 Replanteo ortogonal 71
CONCLUSIONES 79
RECOMENDACIONES 80
BIBLIOGRAacuteFIA 81
ANEXOS 83
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 1
INTRODUCCIOacuteN
El progreso cientiacutefico-teacutecnico que actualmente se produce en las ramas de la
construccioacuten hace cada vez maacutes necesario el desarrollo de la cantidad y
complejidad de grandes objetos industriales obras hidrotecnias centrales electros
nucleares edificios de considerables alturas y otros Aparejado a esto trae
consigo nuevas y mayores exigencias de gran rigor con respecto a su seguridad
larga duracioacuten en servicio y una alta eficiencia por tal motivo no se concibe su
ejecucioacuten sin la aplicacioacuten de tecnologiacuteas apropiadas que incluye la elaboracioacuten
de un procedimiento para replantear el pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste
Los procedimientos para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles vigentes estaacuten confeccionados con instrumentos topograacuteficos
tradicionales Seguacuten la evolucioacuten y modernizacioacuten de estos instrumentos los
fabricantes lanzan al mercado internacional las maacutes recientes tecnologiacuteas
integradas por diferentes aplicaciones internas que posibilitan la rapidez y calidad
de los mismos
En la actualidad con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas adquiridas para
realizar los trabajos topo-geodeacutesicos en los tuacuteneles se hace necesario elaborar un
procedimiento con el empleo de la Estacioacuten Total para el replanteo del pasaporte
de perforacioacuten y voladura lo expresado anteriormente trae consigo la realizacioacuten
de trabajos topograacuteficos con mayor exactitud
El desarrollo cientiacutefico teacutecnico en materia de instrumentos topograacuteficos aplicados a
la mineriacutea toma auge en nuestro paiacutes a partir del antildeo 1998 con la llegada de las
primeras estaciones totales
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Problema
La necesidad de elaborar un procedimiento para replantear el pasaporte de
perforacioacuten y voladura con la Estacioacuten Total en los tuacuteneles del Trasvase Este-
Oeste que permita disminuir la sobre excavacioacuten la desviacioacuten y obtener una
mayor calidad y productividad en los trabajos de arranque
Objetivo
Elaborar un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este-Oeste
Objetivos especiacuteficos
bull Analizar el estado del arte de la investigacioacuten
bull Realizar una caracterizacioacuten de la Estacioacuten Total utilizada en la
construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase Este-Oeste
bull Hacer una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten de los
tuacuteneles con el uso de la tecnologiacutea tradicional
bull Caracterizar los tipos de errores que se manifiestan en las mediciones con
Estaciones Totales
bull Elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo del pasaporte de
perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste utilizando la
Estacioacuten Total
Hipoacutetesis
Si se hace una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten
de los tuacuteneles con la tecnologiacutea tradicional y se realiza una caracterizacioacuten de
la Estacioacuten Total utilizada en la construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase
Este-Oeste se podraacute elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 3
del pasaporte de perforacioacuten y voladura que permita disminuir la sobre
excavacioacuten la desviacioacuten y se pueda obtener una mayor calidad y
productividad en los trabajos de arranque
Meacutetodos empleados en dar solucioacuten al problema cientiacutefico de la
investigacioacuten
Meacutetodos empiacutericos seraacute imprescindible el empleo de la medicioacuten Como
teacutecnicas la observacioacuten cientiacutefica para el conocimiento de las
caracteriacutesticas fundamentales del objeto
Meacutetodos teoacutericos se usa para la interpretacioacuten conceptual de los datos
empiacutericos haciendo uso del anaacutelisis y la siacutentesis en el estudio de las
partes del objeto y para comprender su comportamiento como un todo
Dentro de los meacutetodos teoacutericos tambieacuten seraacute necesario la induccioacuten y
deduccioacuten como procedimiento para pasar de lo conocido a lo
desconocido y de lo general a lo particular
El meacutetodo dialeacutectico para conocer las relaciones entre los componentes
del objeto
Actualidad e importancia del tema
El empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles es ampliamente tratado a escala mundial en Cuba al
introducirse esta tecnologiacutea diferentes empresas han modernizado sus
instrumentos topograacuteficos se realiza una revolucioacuten en el desarrollo cientiacutefico
teacutecnico Su empleo en las industrias trae consigo avances tecnoloacutegicos
fundamentalmente en tres aspectos
1 Aumento de la precisioacuten y fiabilidad de equipos e instrumentos topo
geodeacutesicos
2 Automatizacioacuten de los procesos de toma de datos y elaboracioacuten de resultados
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3 Uso de medios informaacuteticos que aumentan la capacidad productiva y
disminuyen el tiempo de ejecucioacuten de las obras
Bases teoacutericas
1 Literatura cientiacutefico -teacutecnica consultada sobre los temas a tratar
2 Estudio y anaacutelisis de los manuales referencia de Estaciones Totales Leica
3 Estudio y profundizacioacuten de los trabajos geodeacutesicos en los tuacuteneles
Bases praacutecticas
1 Base geodeacutesica del Proyecto Trasvase ESTE ndash OESTE Sagua Mayariacute
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CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE
LAS MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES
11 Generalidades
Anteriormente en la realizacioacuten de las mediciones topograacuteficas para el
replanteo de obras hidrotecnias se utilizaban los meacutetodos directos empleando
alternativamente dos tipos de instrumentos la alidada sobre plancheta y el
taquiacutemetro seguacuten Sebastiaacuten Peacuterez 2004 Para el primero se va ejecutando
el trabajo de dibujo sobre la misma y luego se lleva un proceso de entintado en
gabinete para el segundo caso los datos se registran en libretas de papel o
electroacutenicas que requieren de un posterior proceso de gabinete donde se
tiene que mantener una rigurosa atencioacuten al pasar los datos al dibujo para
evitar errores
Con la evolucioacuten de los medios teacutecnicos y la implantacioacuten y desarrollo de las
Estaciones Totales Electroacutenicas esta ciencia toma otras dimensiones y muy
en especial en la necesidad de un mayor conocimiento de los operarios y
especialistas en las tecnologiacuteas digitales sin dejar de tener en cuenta los
conocimientos elementales del arte tradicional de medir y de los meacutetodos de
mediciones seguacuten Belete1998 Todos estos conocimientos unidos hacen de esta
tecnologiacutea una poderosa herramienta que reduce considerablemente los gastos y
plazos de ejecucioacuten ademaacutes de incrementar la productividad la calidad y
precisioacuten de los trabajos
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica
Los oriacutegenes de Leica Geosystems iniciaron con la creacioacuten de Kem Co En
1819 Casi cien antildeos maacutes tarde en un pequentildeo y vacioacute molino textil en
Heerbrugg Heinrich Wild se ocupaba del desarrollo del T2 el primer teodolito
oacuteptico-mecaacutenico lo que sentoacute las bases de una empresa dedicada a la topografiacutea
moderna Antildeos maacutes tarde la debutante compantildeiacutea Wild-Heerbrugg introdujo la
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primera caacutemara fotograacutefica aeacuterea la C2 junto con el B2 el primer trazador
fotogrameacutetrico
Heinrich Wild (1817-1951) de Glarus Suiza fue un disentildeador de instrumentos
geodeacutesicos y astronoacutemicos comenzoacute su carrera como aprendiz de topoacutegrafo En
1908 despueacutes de haber inventado un teleacutemetro militar y haber convencido a Zeiss
para fabricarlo se mudo a Tena y se convirtioacute en el jefe de GEO la nueva rama de
Zeiss responsable de instrumentos para agrimensura Despueacutes de la primera
guerra mundial Wild regreso a Suiza En abril de 1921 con la ayuda de
financieros suizos eacutel fundoacute la compantildeiacutea Heinrich Wild Werkstattefur
Feinmechanik und Optik en el valle del Rin junto al coronel Jacob Schmidheiny
de Balgach y el geoacutelogo Dr Robert Helbling de Flums A principios de 1930 Wild
se mudo a Suiza
Despueacutes de reconocer que no seriacutea elegido como un director de fabrica ceso sus
relaciones con la firma en Heerbrugg y disentildeo instrumentos para Kem Co en
Arau Su compantildeiacutea anterior se convirtioacute en Wild Heerbrugg en 1937 Se fusiono
con la firma oacuteptica de Emst Leitz de Wetzlar en 1987 adquirioacute la mayoriacutea de
acciones de Kem en 1988 y fue renombrado Wild Leitz AG en 1989 para ser
parte de Leica Holding company en 1990 A principios de 1996 la compantildeiacutea fue
gradualmente dividida en unidades maacutes pequentildeas De este modo en 1996 se
fundoacute Leica Camera AG seguida en 1997 por Leica Geosystems AG y finalmente
en abril de 1998 por Leica Microsystems AG La compantildeiacutea sueca Hexagon AB
adquirioacute Leica Geosystems a finales de 2005 En la actualidad estas tres
compantildeiacuteas son hoy compantildeiacuteas privadas independientes Leica Geosystems
produce- como continuacioacuten de Wild Heerbrugg- instrumentos geodeacutesicos y es
liacuteder en el mercado global de esta seccioacuten
Los clientes principales de Leica Geosystems son los topoacutegrafos fabricantes y
compantildeiacuteas vinculadas con el GIS Sistema de Informacioacuten Geograacutefica En abril de
2001 Leica Geosystems adquirioacute ERDASInc Y LH systems ERDAS es una
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 7
empresa de software para teledeteccioacuten mientras que LH Systems fue una
empresa de software fotogrametriacutea Estas dos compantildeiacuteas fueron fusionadas para
crear la empresa de informaacutetica ERDAS Inc que permanece bajo propiedad de
Leica Geosystems ERDAS ADQUIRIO a cquis ER Mapper y IONIC en 2007 Esto
incremento a ERDAS hacia el mercado de la teledeteccioacuten e introdujo a la
compantildeiacutea en el mercado de SIG topoloacutegico y expandioacute su huella en los servicios
de image Web serving y de image enterprise
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase
La intensa sequiacutea de los uacuteltimos antildeos ha provocado analizar una vez maacutes la
posibilidad de utilizacioacuten de los recursos disponibles en el este de la provincia
decidieacutendose el inicio de los proyectos y la construccioacuten de las obras del Trasvase
Este - Oeste para contrarrestar los efectos actuales de la sequiacutea El objetivo de
este conjunto hidraacuteulico es trasvasar las aguas desde el Este de la provincia de
Holguiacuten hasta las zonas deficitarias al Oeste de la regioacuten oriental Que comprende
la construccioacuten de presas tuacuteneles y canales que trasvasaraacuten las aguas El
proyecto para el disentildeo de la Construccioacuten de los tuacuteneles se ejecutara con la
finalidad de
1-Permitir la conduccioacuten del gasto miacutenimo de 300 m3s
2-Debe proyectarse un tuacutenel que tenga pendiente por el fondo para permitir el
drenaje durante el periodo de construccioacuten debido a que el mismo se construiraacute
por debajo del la liacutenea del nivel freaacutetico determinado por las investigaciones
3-La seccioacuten del tuacutenel seraacute de forma ovoidal
-Ancho interior por el fondo - 60 m
-Altura interior - 565 m
-Altura de la parte recta ndash 084 m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 8
4-Los trabajos de arranque se realizaran con explosivos
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten
- No existe ninguacuten meacutetodo de control efectivo para el replanteo de los trabajos
de perforacioacuten y voladura realizados en el trasvase
- La diferencia entre la sobre excavacioacuten y lo proyectado en el tramo Mayariacute Biraacuten
es apreciable
- Existe una insuficiente red topograacutefica de apoyo
15 Teacuterminos y definiciones
Estacioacuten Total Se denomina Estacioacuten Total a un instrumento electro-oacuteptico
utilizado en topografiacutea cuyo funcionamiento se apoya en la tecnologiacutea electroacutenica
Consiste en la incorporacioacuten de un distancioacutemetro y un microprocesador a un
teodolito electroacutenico Algunas de las caracteriacutesticas que incorpora y con las
cuales no cuentan los teodolitos son una pantalla alfanumeacuterica de cristal liacutequido
(LCD) de avisos iluminacioacuten independiente de la luz solar calculadora
distancioacutemetro trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar
informacioacuten en formato electroacutenico lo cual permite utilizarla posteriormente en
ordenadores personales Vienen provistas de diversos programas sencillos que
permiten entre otras capacidades el caacutelculo de coordenadas en campo
replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y caacutelculo de acimutes y
distancias
16 Funciones de las Estaciones Totales
Vista como un teodolito una Estacioacuten Total se compone de las mismas partes y
funciones El estacionamiento y verticalizacioacuten son ideacutenticos aunque para la
Estacioacuten Total se cuenta con niveles electroacutenicos que facilitan la tarea Los tres
ejes y sus errores asociados tambieacuten estaacuten presentes el de verticalidad que con
la doble compensacioacuten ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 9
los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 11
171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 12
vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 13
2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 14
acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 15
simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
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situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
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Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
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13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
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actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
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1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
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Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
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Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
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CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
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Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
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partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
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La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
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216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
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por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
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mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
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Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
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Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
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la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
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Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
Trabajo de Diploma
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2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 35
la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 36
Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 37
Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 38
De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 39
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 40
Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 41
encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
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321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 43
9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 44
Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 45
Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
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Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 47
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
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Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
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Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 50
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 51
Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 52
CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 53
Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 54
configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 55
Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 56
aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 57
Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 58
se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 59
4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 60
1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 61
Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 62
Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 63
Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 64
Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 65
Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
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- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
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1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
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Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
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Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
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Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
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3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
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Figura 319 Meacutetodo ortogonal
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Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
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Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
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Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
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Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
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Figura 324 Secciones Transversales
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Figura 325 Secciones Transversales
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CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
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RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 81
BIBLIOGRAacuteFIA
1 Arango A O 1980 Nivelacioacuten trigonomeacutetrica taquimetriacutea y planchetas La
Habana
2 Batista Legraacute Yordanis Esteban Mediciones geodeacutesicas en las
estructuras de peligro vulnerabilidad y riesgo Academia Naval Granma
Ciudad de la Habana 2007
3 Belete Fuentes Orlando Anaacutelisis de los errores topograacuteficos cometidos en
la determinacioacuten de los voluacutemenes de masa minera extraiacuteda con la
utilizacioacuten de los resultados del levantamiento taquimeacutetrico1998 Revista
Geologiacutea y Mineriacutea Vol XII N01 1995 49 p
4 Coacuterdova Carbona Gustavo Geodesia tomo 1 Editorial Cientiacutefico Teacutecnica
1985
5 Diacuteaz Hernaacutendez Ciro Trabajos geodeacutesicos para la construccioacuten de obras
ingenieras Editorial pueblo y Educacioacuten La Habana Cuba 1988
6 Fernaacutendez Fernaacutendez LTopografia Minera Universidad de Leoacuten
7 Instituto Cubano de Geodesia y Cartografiacutea Instrucciones Teacutecnicas
Poligonometriacutea Departamento Teacutecnico 1969
8 Instrucciones Teacutecnicas 1978 PoligonometrIacutea ICGC La Habana
9 Leica Manual de operador Leica Editorial Suiza 2008
10 Lopez N A Armas A B Polowsky P 1979 Manual de proyecto Teacutecnico
Organizativo de Topografiacutea Pueblo y Educacioacuten La Habana
11 NI ISO 17123-4 2001 Oacuteptica e instrumentos Oacutepticos-Instrumentos
Geodeacutesicos Procedimientos de campo para determinar la precisioacuten en el
terreno cuarta parte Distanciometros electro oacutepticos (DEO) Ginebra
Suiza
12 Norma Ramal NR FA 01-012001 Hidrografiacutea y Geodesia Instrumentos de
Medicioacuten Almacenamiento y Manipulacioacuten Oficina Nacional de Hidrografiacutea
y Geodesia La Habana
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 82
13 Norma Cubana NC 3302004 Distanciometro electro oacuteptico Meacutetodo de
Verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
14 Norma Cubana (anteproyecto) 2004 Taquiacutemetro electroacutenico Meacutetodo de
verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
15 Norma Cubana NC 64-83 1983 Sistema Internacional de Unidades
Comiteacute Estatal de Normalizacioacuten Consejo de Estado La Habana
16 Sebastiaacuten Peacuterez Saacutenchez Armando Metodologiacutea para los levantamientos
topograacuteficos a la escala 12000 11000 1500 con el uso de las Estaciones
Totales electroacutenicas Academia Naval Granma Ciudad de la Habana 2004
17 Serra Struch Goacutemez M y Tapia Topografiacutea Subterraacutenea para mineriacutea y
obras Ediciones UPC
18 Wiki pediacutea Biblioteca Electroacutenica Internacional Articulo Replanteo con
Estaciones Totales Compantildeiacutea Leica
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ANEXOS
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Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
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Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
RESUMEN
En el presente trabajo se elabora un procedimiento que permite a los ingenieros
en minas y a los topoacutegrafos utilizar la Estacioacuten Total como herramienta en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este-Oeste se brindan los resultados obtenidos con la realizacioacuten de un
procedimiento para emplear la nueva tecnologiacutea en los trabajos Topo geodeacutesicos
aplicados en la Construccioacuten de las obras subterraacuteneas
Se aborda el tema del replanteo por meacutetodos tradicionales y su vinculacioacuten con la
nueva tecnologiacutea a partir de un estudio de la base conceptual de los proyectos en
la Construccioacuten de los tuacuteneles empleando la Estacioacuten Total con el objetivo de
aumentar la productividad y calidad de los trabajos
En el Capiacutetulo I Se abordan los antecedentes y tendencias actuales de las
mediciones topograacuteficas con las Estaciones Totales
En el Capiacutetulo II Se caracterizan los tipos de errores que se manifiestan en las
mediciones con Estaciones Totales
En el Capiacutetulo III Se elabora un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del
Trasvase Este-Oeste
SUMMARY
The present work is elaborated a procedure that allows to the engineers in mines
and the topographers to use the Total Station like tool in the reframing of the
perforation passport and blast in the tunnels of the East-West Traverse Ease the
obtained results offer the accomplishment of a procedure to use the new
technology in the applied geodesic works Awkward person in the Construction of
underground structures
The subject of the reframing by traditional methods and their entailment with the
new technology is approached from a study of the conceptual base of the projects
in the Construction of the tunnels using the Total Station with the objective to
increase to the productivity and quality of the works
In Chapter I The antecedents and present tendencies of the ms are approached
topographic editions with the Total Stations
In Chapter II The types of errors are characterized that are pronounced in the
measurements with Total Stations
In Chapter III A procedure for the use of the Total Station in the reframing of
the passport of perforation and blast in the tunnels of the East-West Traverse is
elaborated
INDICE
INTRODUCCIOacuteN 1
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE LAS
MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES 5
11 Generalidades 5
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica 5
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase 7
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten 8
15 Teacuterminos y definiciones 8
16 Funciones de las Estaciones Totales 8
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales 9
171 De la memoria 11
172 De los programas 11
18 Teodolito y Estaciones Totales 13
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total 14
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los
instrumentos tradicionales 15
1101 Mediciones de aacutengulos 18
1102 Replanteo del eje del tuacutenel 20
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta 21
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico 22
CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES QUE SE
MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES TOTALES 23
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas 23
211 Errores instrumentales 23
212 Errores electroacutenicos 24
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes 25
214 Error de colimacioacuten horizontal 26
215 Error de iacutendice vertical 26
216 Error por excentricidad del ciacuterculo 27
217 Error de perpendicularidad 27
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo 27
219 Compensacioacuten del prisma 27
2110 Errores mecaacutenicos 28
2111 Errores por deformaciones del triacutepode 28
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico 29
2113 Ajuste de la base nivelante 29
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser 29
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma 30
2116 Errores personales 30
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos 30
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal 31
2119 Errores de punteriacutea 32
2120 Errores naturales 32
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica 33
2122 La curvatura de la tierra 33
2123 Las condiciones atmosfeacutericas 34
2124 Luz directa del sol 34
2125 Las vibraciones 34
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase 34
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA ESTACIOacuteN TOTAL
EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN
LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE ESTE-OESTE 39
31 Objetivo y alcance 39
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten 39
321 Principales advertencias y precauciones de seguridad 42
322 Configuracioacuten del equipo 43
3221 Nivelacioacuten 43
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM ) 46
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos) 47
323 Estacioacuten del equipo 47
3231 Configuracioacuten del trabajo 47
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten 48
324 Orientacioacuten del equipo 52
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten 52
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales 53
325 Replanteo 54
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400) 56
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400) 65
3253 Replanteo ortogonal 71
CONCLUSIONES 79
RECOMENDACIONES 80
BIBLIOGRAacuteFIA 81
ANEXOS 83
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 1
INTRODUCCIOacuteN
El progreso cientiacutefico-teacutecnico que actualmente se produce en las ramas de la
construccioacuten hace cada vez maacutes necesario el desarrollo de la cantidad y
complejidad de grandes objetos industriales obras hidrotecnias centrales electros
nucleares edificios de considerables alturas y otros Aparejado a esto trae
consigo nuevas y mayores exigencias de gran rigor con respecto a su seguridad
larga duracioacuten en servicio y una alta eficiencia por tal motivo no se concibe su
ejecucioacuten sin la aplicacioacuten de tecnologiacuteas apropiadas que incluye la elaboracioacuten
de un procedimiento para replantear el pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste
Los procedimientos para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles vigentes estaacuten confeccionados con instrumentos topograacuteficos
tradicionales Seguacuten la evolucioacuten y modernizacioacuten de estos instrumentos los
fabricantes lanzan al mercado internacional las maacutes recientes tecnologiacuteas
integradas por diferentes aplicaciones internas que posibilitan la rapidez y calidad
de los mismos
En la actualidad con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas adquiridas para
realizar los trabajos topo-geodeacutesicos en los tuacuteneles se hace necesario elaborar un
procedimiento con el empleo de la Estacioacuten Total para el replanteo del pasaporte
de perforacioacuten y voladura lo expresado anteriormente trae consigo la realizacioacuten
de trabajos topograacuteficos con mayor exactitud
El desarrollo cientiacutefico teacutecnico en materia de instrumentos topograacuteficos aplicados a
la mineriacutea toma auge en nuestro paiacutes a partir del antildeo 1998 con la llegada de las
primeras estaciones totales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 2
Problema
La necesidad de elaborar un procedimiento para replantear el pasaporte de
perforacioacuten y voladura con la Estacioacuten Total en los tuacuteneles del Trasvase Este-
Oeste que permita disminuir la sobre excavacioacuten la desviacioacuten y obtener una
mayor calidad y productividad en los trabajos de arranque
Objetivo
Elaborar un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este-Oeste
Objetivos especiacuteficos
bull Analizar el estado del arte de la investigacioacuten
bull Realizar una caracterizacioacuten de la Estacioacuten Total utilizada en la
construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase Este-Oeste
bull Hacer una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten de los
tuacuteneles con el uso de la tecnologiacutea tradicional
bull Caracterizar los tipos de errores que se manifiestan en las mediciones con
Estaciones Totales
bull Elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo del pasaporte de
perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste utilizando la
Estacioacuten Total
Hipoacutetesis
Si se hace una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten
de los tuacuteneles con la tecnologiacutea tradicional y se realiza una caracterizacioacuten de
la Estacioacuten Total utilizada en la construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase
Este-Oeste se podraacute elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 3
del pasaporte de perforacioacuten y voladura que permita disminuir la sobre
excavacioacuten la desviacioacuten y se pueda obtener una mayor calidad y
productividad en los trabajos de arranque
Meacutetodos empleados en dar solucioacuten al problema cientiacutefico de la
investigacioacuten
Meacutetodos empiacutericos seraacute imprescindible el empleo de la medicioacuten Como
teacutecnicas la observacioacuten cientiacutefica para el conocimiento de las
caracteriacutesticas fundamentales del objeto
Meacutetodos teoacutericos se usa para la interpretacioacuten conceptual de los datos
empiacutericos haciendo uso del anaacutelisis y la siacutentesis en el estudio de las
partes del objeto y para comprender su comportamiento como un todo
Dentro de los meacutetodos teoacutericos tambieacuten seraacute necesario la induccioacuten y
deduccioacuten como procedimiento para pasar de lo conocido a lo
desconocido y de lo general a lo particular
El meacutetodo dialeacutectico para conocer las relaciones entre los componentes
del objeto
Actualidad e importancia del tema
El empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles es ampliamente tratado a escala mundial en Cuba al
introducirse esta tecnologiacutea diferentes empresas han modernizado sus
instrumentos topograacuteficos se realiza una revolucioacuten en el desarrollo cientiacutefico
teacutecnico Su empleo en las industrias trae consigo avances tecnoloacutegicos
fundamentalmente en tres aspectos
1 Aumento de la precisioacuten y fiabilidad de equipos e instrumentos topo
geodeacutesicos
2 Automatizacioacuten de los procesos de toma de datos y elaboracioacuten de resultados
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 4
3 Uso de medios informaacuteticos que aumentan la capacidad productiva y
disminuyen el tiempo de ejecucioacuten de las obras
Bases teoacutericas
1 Literatura cientiacutefico -teacutecnica consultada sobre los temas a tratar
2 Estudio y anaacutelisis de los manuales referencia de Estaciones Totales Leica
3 Estudio y profundizacioacuten de los trabajos geodeacutesicos en los tuacuteneles
Bases praacutecticas
1 Base geodeacutesica del Proyecto Trasvase ESTE ndash OESTE Sagua Mayariacute
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 5
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE
LAS MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES
11 Generalidades
Anteriormente en la realizacioacuten de las mediciones topograacuteficas para el
replanteo de obras hidrotecnias se utilizaban los meacutetodos directos empleando
alternativamente dos tipos de instrumentos la alidada sobre plancheta y el
taquiacutemetro seguacuten Sebastiaacuten Peacuterez 2004 Para el primero se va ejecutando
el trabajo de dibujo sobre la misma y luego se lleva un proceso de entintado en
gabinete para el segundo caso los datos se registran en libretas de papel o
electroacutenicas que requieren de un posterior proceso de gabinete donde se
tiene que mantener una rigurosa atencioacuten al pasar los datos al dibujo para
evitar errores
Con la evolucioacuten de los medios teacutecnicos y la implantacioacuten y desarrollo de las
Estaciones Totales Electroacutenicas esta ciencia toma otras dimensiones y muy
en especial en la necesidad de un mayor conocimiento de los operarios y
especialistas en las tecnologiacuteas digitales sin dejar de tener en cuenta los
conocimientos elementales del arte tradicional de medir y de los meacutetodos de
mediciones seguacuten Belete1998 Todos estos conocimientos unidos hacen de esta
tecnologiacutea una poderosa herramienta que reduce considerablemente los gastos y
plazos de ejecucioacuten ademaacutes de incrementar la productividad la calidad y
precisioacuten de los trabajos
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica
Los oriacutegenes de Leica Geosystems iniciaron con la creacioacuten de Kem Co En
1819 Casi cien antildeos maacutes tarde en un pequentildeo y vacioacute molino textil en
Heerbrugg Heinrich Wild se ocupaba del desarrollo del T2 el primer teodolito
oacuteptico-mecaacutenico lo que sentoacute las bases de una empresa dedicada a la topografiacutea
moderna Antildeos maacutes tarde la debutante compantildeiacutea Wild-Heerbrugg introdujo la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 6
primera caacutemara fotograacutefica aeacuterea la C2 junto con el B2 el primer trazador
fotogrameacutetrico
Heinrich Wild (1817-1951) de Glarus Suiza fue un disentildeador de instrumentos
geodeacutesicos y astronoacutemicos comenzoacute su carrera como aprendiz de topoacutegrafo En
1908 despueacutes de haber inventado un teleacutemetro militar y haber convencido a Zeiss
para fabricarlo se mudo a Tena y se convirtioacute en el jefe de GEO la nueva rama de
Zeiss responsable de instrumentos para agrimensura Despueacutes de la primera
guerra mundial Wild regreso a Suiza En abril de 1921 con la ayuda de
financieros suizos eacutel fundoacute la compantildeiacutea Heinrich Wild Werkstattefur
Feinmechanik und Optik en el valle del Rin junto al coronel Jacob Schmidheiny
de Balgach y el geoacutelogo Dr Robert Helbling de Flums A principios de 1930 Wild
se mudo a Suiza
Despueacutes de reconocer que no seriacutea elegido como un director de fabrica ceso sus
relaciones con la firma en Heerbrugg y disentildeo instrumentos para Kem Co en
Arau Su compantildeiacutea anterior se convirtioacute en Wild Heerbrugg en 1937 Se fusiono
con la firma oacuteptica de Emst Leitz de Wetzlar en 1987 adquirioacute la mayoriacutea de
acciones de Kem en 1988 y fue renombrado Wild Leitz AG en 1989 para ser
parte de Leica Holding company en 1990 A principios de 1996 la compantildeiacutea fue
gradualmente dividida en unidades maacutes pequentildeas De este modo en 1996 se
fundoacute Leica Camera AG seguida en 1997 por Leica Geosystems AG y finalmente
en abril de 1998 por Leica Microsystems AG La compantildeiacutea sueca Hexagon AB
adquirioacute Leica Geosystems a finales de 2005 En la actualidad estas tres
compantildeiacuteas son hoy compantildeiacuteas privadas independientes Leica Geosystems
produce- como continuacioacuten de Wild Heerbrugg- instrumentos geodeacutesicos y es
liacuteder en el mercado global de esta seccioacuten
Los clientes principales de Leica Geosystems son los topoacutegrafos fabricantes y
compantildeiacuteas vinculadas con el GIS Sistema de Informacioacuten Geograacutefica En abril de
2001 Leica Geosystems adquirioacute ERDASInc Y LH systems ERDAS es una
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 7
empresa de software para teledeteccioacuten mientras que LH Systems fue una
empresa de software fotogrametriacutea Estas dos compantildeiacuteas fueron fusionadas para
crear la empresa de informaacutetica ERDAS Inc que permanece bajo propiedad de
Leica Geosystems ERDAS ADQUIRIO a cquis ER Mapper y IONIC en 2007 Esto
incremento a ERDAS hacia el mercado de la teledeteccioacuten e introdujo a la
compantildeiacutea en el mercado de SIG topoloacutegico y expandioacute su huella en los servicios
de image Web serving y de image enterprise
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase
La intensa sequiacutea de los uacuteltimos antildeos ha provocado analizar una vez maacutes la
posibilidad de utilizacioacuten de los recursos disponibles en el este de la provincia
decidieacutendose el inicio de los proyectos y la construccioacuten de las obras del Trasvase
Este - Oeste para contrarrestar los efectos actuales de la sequiacutea El objetivo de
este conjunto hidraacuteulico es trasvasar las aguas desde el Este de la provincia de
Holguiacuten hasta las zonas deficitarias al Oeste de la regioacuten oriental Que comprende
la construccioacuten de presas tuacuteneles y canales que trasvasaraacuten las aguas El
proyecto para el disentildeo de la Construccioacuten de los tuacuteneles se ejecutara con la
finalidad de
1-Permitir la conduccioacuten del gasto miacutenimo de 300 m3s
2-Debe proyectarse un tuacutenel que tenga pendiente por el fondo para permitir el
drenaje durante el periodo de construccioacuten debido a que el mismo se construiraacute
por debajo del la liacutenea del nivel freaacutetico determinado por las investigaciones
3-La seccioacuten del tuacutenel seraacute de forma ovoidal
-Ancho interior por el fondo - 60 m
-Altura interior - 565 m
-Altura de la parte recta ndash 084 m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 8
4-Los trabajos de arranque se realizaran con explosivos
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten
- No existe ninguacuten meacutetodo de control efectivo para el replanteo de los trabajos
de perforacioacuten y voladura realizados en el trasvase
- La diferencia entre la sobre excavacioacuten y lo proyectado en el tramo Mayariacute Biraacuten
es apreciable
- Existe una insuficiente red topograacutefica de apoyo
15 Teacuterminos y definiciones
Estacioacuten Total Se denomina Estacioacuten Total a un instrumento electro-oacuteptico
utilizado en topografiacutea cuyo funcionamiento se apoya en la tecnologiacutea electroacutenica
Consiste en la incorporacioacuten de un distancioacutemetro y un microprocesador a un
teodolito electroacutenico Algunas de las caracteriacutesticas que incorpora y con las
cuales no cuentan los teodolitos son una pantalla alfanumeacuterica de cristal liacutequido
(LCD) de avisos iluminacioacuten independiente de la luz solar calculadora
distancioacutemetro trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar
informacioacuten en formato electroacutenico lo cual permite utilizarla posteriormente en
ordenadores personales Vienen provistas de diversos programas sencillos que
permiten entre otras capacidades el caacutelculo de coordenadas en campo
replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y caacutelculo de acimutes y
distancias
16 Funciones de las Estaciones Totales
Vista como un teodolito una Estacioacuten Total se compone de las mismas partes y
funciones El estacionamiento y verticalizacioacuten son ideacutenticos aunque para la
Estacioacuten Total se cuenta con niveles electroacutenicos que facilitan la tarea Los tres
ejes y sus errores asociados tambieacuten estaacuten presentes el de verticalidad que con
la doble compensacioacuten ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 9
los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 11
171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 12
vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 13
2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 14
acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 15
simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 16
situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 17
Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 18
13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 19
actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 20
1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 21
Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
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Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 23
CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 24
Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 25
partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 26
La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 27
216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 28
por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 29
mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 30
Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 31
Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
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la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
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Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 34
2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 35
la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 36
Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
Trabajo de Diploma
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Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
Trabajo de Diploma
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De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 39
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 40
Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 41
encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 42
321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 43
9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 44
Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
Trabajo de Diploma
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Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
Trabajo de Diploma
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Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
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3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
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Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
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Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
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Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
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Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
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CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
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Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
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configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
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Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
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aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
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Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
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se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
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4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
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1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
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Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
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Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
Trabajo de Diploma
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Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
Trabajo de Diploma
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Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
Trabajo de Diploma
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Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
Trabajo de Diploma
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- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
Trabajo de Diploma
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1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
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Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 69
Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 70
Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 71
3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 72
Figura 319 Meacutetodo ortogonal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 73
Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 74
Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 75
Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 76
Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
Trabajo de Diploma
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Figura 324 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 78
Figura 325 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 79
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 80
RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 81
BIBLIOGRAacuteFIA
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Geodeacutesicos Procedimientos de campo para determinar la precisioacuten en el
terreno cuarta parte Distanciometros electro oacutepticos (DEO) Ginebra
Suiza
12 Norma Ramal NR FA 01-012001 Hidrografiacutea y Geodesia Instrumentos de
Medicioacuten Almacenamiento y Manipulacioacuten Oficina Nacional de Hidrografiacutea
y Geodesia La Habana
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 82
13 Norma Cubana NC 3302004 Distanciometro electro oacuteptico Meacutetodo de
Verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
14 Norma Cubana (anteproyecto) 2004 Taquiacutemetro electroacutenico Meacutetodo de
verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
15 Norma Cubana NC 64-83 1983 Sistema Internacional de Unidades
Comiteacute Estatal de Normalizacioacuten Consejo de Estado La Habana
16 Sebastiaacuten Peacuterez Saacutenchez Armando Metodologiacutea para los levantamientos
topograacuteficos a la escala 12000 11000 1500 con el uso de las Estaciones
Totales electroacutenicas Academia Naval Granma Ciudad de la Habana 2004
17 Serra Struch Goacutemez M y Tapia Topografiacutea Subterraacutenea para mineriacutea y
obras Ediciones UPC
18 Wiki pediacutea Biblioteca Electroacutenica Internacional Articulo Replanteo con
Estaciones Totales Compantildeiacutea Leica
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 83
ANEXOS
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 84
Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 85
Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
SUMMARY
The present work is elaborated a procedure that allows to the engineers in mines
and the topographers to use the Total Station like tool in the reframing of the
perforation passport and blast in the tunnels of the East-West Traverse Ease the
obtained results offer the accomplishment of a procedure to use the new
technology in the applied geodesic works Awkward person in the Construction of
underground structures
The subject of the reframing by traditional methods and their entailment with the
new technology is approached from a study of the conceptual base of the projects
in the Construction of the tunnels using the Total Station with the objective to
increase to the productivity and quality of the works
In Chapter I The antecedents and present tendencies of the ms are approached
topographic editions with the Total Stations
In Chapter II The types of errors are characterized that are pronounced in the
measurements with Total Stations
In Chapter III A procedure for the use of the Total Station in the reframing of
the passport of perforation and blast in the tunnels of the East-West Traverse is
elaborated
INDICE
INTRODUCCIOacuteN 1
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE LAS
MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES 5
11 Generalidades 5
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica 5
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase 7
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten 8
15 Teacuterminos y definiciones 8
16 Funciones de las Estaciones Totales 8
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales 9
171 De la memoria 11
172 De los programas 11
18 Teodolito y Estaciones Totales 13
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total 14
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los
instrumentos tradicionales 15
1101 Mediciones de aacutengulos 18
1102 Replanteo del eje del tuacutenel 20
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta 21
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico 22
CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES QUE SE
MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES TOTALES 23
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas 23
211 Errores instrumentales 23
212 Errores electroacutenicos 24
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes 25
214 Error de colimacioacuten horizontal 26
215 Error de iacutendice vertical 26
216 Error por excentricidad del ciacuterculo 27
217 Error de perpendicularidad 27
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo 27
219 Compensacioacuten del prisma 27
2110 Errores mecaacutenicos 28
2111 Errores por deformaciones del triacutepode 28
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico 29
2113 Ajuste de la base nivelante 29
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser 29
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma 30
2116 Errores personales 30
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos 30
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal 31
2119 Errores de punteriacutea 32
2120 Errores naturales 32
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica 33
2122 La curvatura de la tierra 33
2123 Las condiciones atmosfeacutericas 34
2124 Luz directa del sol 34
2125 Las vibraciones 34
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase 34
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA ESTACIOacuteN TOTAL
EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN
LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE ESTE-OESTE 39
31 Objetivo y alcance 39
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten 39
321 Principales advertencias y precauciones de seguridad 42
322 Configuracioacuten del equipo 43
3221 Nivelacioacuten 43
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM ) 46
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos) 47
323 Estacioacuten del equipo 47
3231 Configuracioacuten del trabajo 47
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten 48
324 Orientacioacuten del equipo 52
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten 52
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales 53
325 Replanteo 54
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400) 56
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400) 65
3253 Replanteo ortogonal 71
CONCLUSIONES 79
RECOMENDACIONES 80
BIBLIOGRAacuteFIA 81
ANEXOS 83
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 1
INTRODUCCIOacuteN
El progreso cientiacutefico-teacutecnico que actualmente se produce en las ramas de la
construccioacuten hace cada vez maacutes necesario el desarrollo de la cantidad y
complejidad de grandes objetos industriales obras hidrotecnias centrales electros
nucleares edificios de considerables alturas y otros Aparejado a esto trae
consigo nuevas y mayores exigencias de gran rigor con respecto a su seguridad
larga duracioacuten en servicio y una alta eficiencia por tal motivo no se concibe su
ejecucioacuten sin la aplicacioacuten de tecnologiacuteas apropiadas que incluye la elaboracioacuten
de un procedimiento para replantear el pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste
Los procedimientos para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles vigentes estaacuten confeccionados con instrumentos topograacuteficos
tradicionales Seguacuten la evolucioacuten y modernizacioacuten de estos instrumentos los
fabricantes lanzan al mercado internacional las maacutes recientes tecnologiacuteas
integradas por diferentes aplicaciones internas que posibilitan la rapidez y calidad
de los mismos
En la actualidad con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas adquiridas para
realizar los trabajos topo-geodeacutesicos en los tuacuteneles se hace necesario elaborar un
procedimiento con el empleo de la Estacioacuten Total para el replanteo del pasaporte
de perforacioacuten y voladura lo expresado anteriormente trae consigo la realizacioacuten
de trabajos topograacuteficos con mayor exactitud
El desarrollo cientiacutefico teacutecnico en materia de instrumentos topograacuteficos aplicados a
la mineriacutea toma auge en nuestro paiacutes a partir del antildeo 1998 con la llegada de las
primeras estaciones totales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 2
Problema
La necesidad de elaborar un procedimiento para replantear el pasaporte de
perforacioacuten y voladura con la Estacioacuten Total en los tuacuteneles del Trasvase Este-
Oeste que permita disminuir la sobre excavacioacuten la desviacioacuten y obtener una
mayor calidad y productividad en los trabajos de arranque
Objetivo
Elaborar un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este-Oeste
Objetivos especiacuteficos
bull Analizar el estado del arte de la investigacioacuten
bull Realizar una caracterizacioacuten de la Estacioacuten Total utilizada en la
construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase Este-Oeste
bull Hacer una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten de los
tuacuteneles con el uso de la tecnologiacutea tradicional
bull Caracterizar los tipos de errores que se manifiestan en las mediciones con
Estaciones Totales
bull Elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo del pasaporte de
perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste utilizando la
Estacioacuten Total
Hipoacutetesis
Si se hace una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten
de los tuacuteneles con la tecnologiacutea tradicional y se realiza una caracterizacioacuten de
la Estacioacuten Total utilizada en la construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase
Este-Oeste se podraacute elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 3
del pasaporte de perforacioacuten y voladura que permita disminuir la sobre
excavacioacuten la desviacioacuten y se pueda obtener una mayor calidad y
productividad en los trabajos de arranque
Meacutetodos empleados en dar solucioacuten al problema cientiacutefico de la
investigacioacuten
Meacutetodos empiacutericos seraacute imprescindible el empleo de la medicioacuten Como
teacutecnicas la observacioacuten cientiacutefica para el conocimiento de las
caracteriacutesticas fundamentales del objeto
Meacutetodos teoacutericos se usa para la interpretacioacuten conceptual de los datos
empiacutericos haciendo uso del anaacutelisis y la siacutentesis en el estudio de las
partes del objeto y para comprender su comportamiento como un todo
Dentro de los meacutetodos teoacutericos tambieacuten seraacute necesario la induccioacuten y
deduccioacuten como procedimiento para pasar de lo conocido a lo
desconocido y de lo general a lo particular
El meacutetodo dialeacutectico para conocer las relaciones entre los componentes
del objeto
Actualidad e importancia del tema
El empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles es ampliamente tratado a escala mundial en Cuba al
introducirse esta tecnologiacutea diferentes empresas han modernizado sus
instrumentos topograacuteficos se realiza una revolucioacuten en el desarrollo cientiacutefico
teacutecnico Su empleo en las industrias trae consigo avances tecnoloacutegicos
fundamentalmente en tres aspectos
1 Aumento de la precisioacuten y fiabilidad de equipos e instrumentos topo
geodeacutesicos
2 Automatizacioacuten de los procesos de toma de datos y elaboracioacuten de resultados
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 4
3 Uso de medios informaacuteticos que aumentan la capacidad productiva y
disminuyen el tiempo de ejecucioacuten de las obras
Bases teoacutericas
1 Literatura cientiacutefico -teacutecnica consultada sobre los temas a tratar
2 Estudio y anaacutelisis de los manuales referencia de Estaciones Totales Leica
3 Estudio y profundizacioacuten de los trabajos geodeacutesicos en los tuacuteneles
Bases praacutecticas
1 Base geodeacutesica del Proyecto Trasvase ESTE ndash OESTE Sagua Mayariacute
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 5
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE
LAS MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES
11 Generalidades
Anteriormente en la realizacioacuten de las mediciones topograacuteficas para el
replanteo de obras hidrotecnias se utilizaban los meacutetodos directos empleando
alternativamente dos tipos de instrumentos la alidada sobre plancheta y el
taquiacutemetro seguacuten Sebastiaacuten Peacuterez 2004 Para el primero se va ejecutando
el trabajo de dibujo sobre la misma y luego se lleva un proceso de entintado en
gabinete para el segundo caso los datos se registran en libretas de papel o
electroacutenicas que requieren de un posterior proceso de gabinete donde se
tiene que mantener una rigurosa atencioacuten al pasar los datos al dibujo para
evitar errores
Con la evolucioacuten de los medios teacutecnicos y la implantacioacuten y desarrollo de las
Estaciones Totales Electroacutenicas esta ciencia toma otras dimensiones y muy
en especial en la necesidad de un mayor conocimiento de los operarios y
especialistas en las tecnologiacuteas digitales sin dejar de tener en cuenta los
conocimientos elementales del arte tradicional de medir y de los meacutetodos de
mediciones seguacuten Belete1998 Todos estos conocimientos unidos hacen de esta
tecnologiacutea una poderosa herramienta que reduce considerablemente los gastos y
plazos de ejecucioacuten ademaacutes de incrementar la productividad la calidad y
precisioacuten de los trabajos
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica
Los oriacutegenes de Leica Geosystems iniciaron con la creacioacuten de Kem Co En
1819 Casi cien antildeos maacutes tarde en un pequentildeo y vacioacute molino textil en
Heerbrugg Heinrich Wild se ocupaba del desarrollo del T2 el primer teodolito
oacuteptico-mecaacutenico lo que sentoacute las bases de una empresa dedicada a la topografiacutea
moderna Antildeos maacutes tarde la debutante compantildeiacutea Wild-Heerbrugg introdujo la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 6
primera caacutemara fotograacutefica aeacuterea la C2 junto con el B2 el primer trazador
fotogrameacutetrico
Heinrich Wild (1817-1951) de Glarus Suiza fue un disentildeador de instrumentos
geodeacutesicos y astronoacutemicos comenzoacute su carrera como aprendiz de topoacutegrafo En
1908 despueacutes de haber inventado un teleacutemetro militar y haber convencido a Zeiss
para fabricarlo se mudo a Tena y se convirtioacute en el jefe de GEO la nueva rama de
Zeiss responsable de instrumentos para agrimensura Despueacutes de la primera
guerra mundial Wild regreso a Suiza En abril de 1921 con la ayuda de
financieros suizos eacutel fundoacute la compantildeiacutea Heinrich Wild Werkstattefur
Feinmechanik und Optik en el valle del Rin junto al coronel Jacob Schmidheiny
de Balgach y el geoacutelogo Dr Robert Helbling de Flums A principios de 1930 Wild
se mudo a Suiza
Despueacutes de reconocer que no seriacutea elegido como un director de fabrica ceso sus
relaciones con la firma en Heerbrugg y disentildeo instrumentos para Kem Co en
Arau Su compantildeiacutea anterior se convirtioacute en Wild Heerbrugg en 1937 Se fusiono
con la firma oacuteptica de Emst Leitz de Wetzlar en 1987 adquirioacute la mayoriacutea de
acciones de Kem en 1988 y fue renombrado Wild Leitz AG en 1989 para ser
parte de Leica Holding company en 1990 A principios de 1996 la compantildeiacutea fue
gradualmente dividida en unidades maacutes pequentildeas De este modo en 1996 se
fundoacute Leica Camera AG seguida en 1997 por Leica Geosystems AG y finalmente
en abril de 1998 por Leica Microsystems AG La compantildeiacutea sueca Hexagon AB
adquirioacute Leica Geosystems a finales de 2005 En la actualidad estas tres
compantildeiacuteas son hoy compantildeiacuteas privadas independientes Leica Geosystems
produce- como continuacioacuten de Wild Heerbrugg- instrumentos geodeacutesicos y es
liacuteder en el mercado global de esta seccioacuten
Los clientes principales de Leica Geosystems son los topoacutegrafos fabricantes y
compantildeiacuteas vinculadas con el GIS Sistema de Informacioacuten Geograacutefica En abril de
2001 Leica Geosystems adquirioacute ERDASInc Y LH systems ERDAS es una
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 7
empresa de software para teledeteccioacuten mientras que LH Systems fue una
empresa de software fotogrametriacutea Estas dos compantildeiacuteas fueron fusionadas para
crear la empresa de informaacutetica ERDAS Inc que permanece bajo propiedad de
Leica Geosystems ERDAS ADQUIRIO a cquis ER Mapper y IONIC en 2007 Esto
incremento a ERDAS hacia el mercado de la teledeteccioacuten e introdujo a la
compantildeiacutea en el mercado de SIG topoloacutegico y expandioacute su huella en los servicios
de image Web serving y de image enterprise
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase
La intensa sequiacutea de los uacuteltimos antildeos ha provocado analizar una vez maacutes la
posibilidad de utilizacioacuten de los recursos disponibles en el este de la provincia
decidieacutendose el inicio de los proyectos y la construccioacuten de las obras del Trasvase
Este - Oeste para contrarrestar los efectos actuales de la sequiacutea El objetivo de
este conjunto hidraacuteulico es trasvasar las aguas desde el Este de la provincia de
Holguiacuten hasta las zonas deficitarias al Oeste de la regioacuten oriental Que comprende
la construccioacuten de presas tuacuteneles y canales que trasvasaraacuten las aguas El
proyecto para el disentildeo de la Construccioacuten de los tuacuteneles se ejecutara con la
finalidad de
1-Permitir la conduccioacuten del gasto miacutenimo de 300 m3s
2-Debe proyectarse un tuacutenel que tenga pendiente por el fondo para permitir el
drenaje durante el periodo de construccioacuten debido a que el mismo se construiraacute
por debajo del la liacutenea del nivel freaacutetico determinado por las investigaciones
3-La seccioacuten del tuacutenel seraacute de forma ovoidal
-Ancho interior por el fondo - 60 m
-Altura interior - 565 m
-Altura de la parte recta ndash 084 m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 8
4-Los trabajos de arranque se realizaran con explosivos
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten
- No existe ninguacuten meacutetodo de control efectivo para el replanteo de los trabajos
de perforacioacuten y voladura realizados en el trasvase
- La diferencia entre la sobre excavacioacuten y lo proyectado en el tramo Mayariacute Biraacuten
es apreciable
- Existe una insuficiente red topograacutefica de apoyo
15 Teacuterminos y definiciones
Estacioacuten Total Se denomina Estacioacuten Total a un instrumento electro-oacuteptico
utilizado en topografiacutea cuyo funcionamiento se apoya en la tecnologiacutea electroacutenica
Consiste en la incorporacioacuten de un distancioacutemetro y un microprocesador a un
teodolito electroacutenico Algunas de las caracteriacutesticas que incorpora y con las
cuales no cuentan los teodolitos son una pantalla alfanumeacuterica de cristal liacutequido
(LCD) de avisos iluminacioacuten independiente de la luz solar calculadora
distancioacutemetro trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar
informacioacuten en formato electroacutenico lo cual permite utilizarla posteriormente en
ordenadores personales Vienen provistas de diversos programas sencillos que
permiten entre otras capacidades el caacutelculo de coordenadas en campo
replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y caacutelculo de acimutes y
distancias
16 Funciones de las Estaciones Totales
Vista como un teodolito una Estacioacuten Total se compone de las mismas partes y
funciones El estacionamiento y verticalizacioacuten son ideacutenticos aunque para la
Estacioacuten Total se cuenta con niveles electroacutenicos que facilitan la tarea Los tres
ejes y sus errores asociados tambieacuten estaacuten presentes el de verticalidad que con
la doble compensacioacuten ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 9
los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 11
171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 12
vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 13
2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
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acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 15
simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
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situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
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Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
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13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
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actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
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1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
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Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
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Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
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CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
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Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
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partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
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La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
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216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
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por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
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mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
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Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
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Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
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la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 33
Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 34
2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 35
la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 36
Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 37
Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 38
De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 39
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 40
Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 41
encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 42
321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
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9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
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Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
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Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
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Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 47
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
Trabajo de Diploma
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Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
Trabajo de Diploma
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Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 50
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
Trabajo de Diploma
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Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 52
CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 53
Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 54
configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 55
Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 56
aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 57
Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 58
se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
Trabajo de Diploma
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4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
Trabajo de Diploma
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1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 61
Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
Trabajo de Diploma
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Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
Trabajo de Diploma
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Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
Trabajo de Diploma
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Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
Trabajo de Diploma
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Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
Trabajo de Diploma
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- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
Trabajo de Diploma
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1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
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Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 69
Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 70
Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 71
3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Trabajo de Diploma
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Figura 319 Meacutetodo ortogonal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 73
Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
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Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 75
Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
Trabajo de Diploma
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Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
Trabajo de Diploma
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Figura 324 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 78
Figura 325 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 79
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 80
RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 81
BIBLIOGRAacuteFIA
1 Arango A O 1980 Nivelacioacuten trigonomeacutetrica taquimetriacutea y planchetas La
Habana
2 Batista Legraacute Yordanis Esteban Mediciones geodeacutesicas en las
estructuras de peligro vulnerabilidad y riesgo Academia Naval Granma
Ciudad de la Habana 2007
3 Belete Fuentes Orlando Anaacutelisis de los errores topograacuteficos cometidos en
la determinacioacuten de los voluacutemenes de masa minera extraiacuteda con la
utilizacioacuten de los resultados del levantamiento taquimeacutetrico1998 Revista
Geologiacutea y Mineriacutea Vol XII N01 1995 49 p
4 Coacuterdova Carbona Gustavo Geodesia tomo 1 Editorial Cientiacutefico Teacutecnica
1985
5 Diacuteaz Hernaacutendez Ciro Trabajos geodeacutesicos para la construccioacuten de obras
ingenieras Editorial pueblo y Educacioacuten La Habana Cuba 1988
6 Fernaacutendez Fernaacutendez LTopografia Minera Universidad de Leoacuten
7 Instituto Cubano de Geodesia y Cartografiacutea Instrucciones Teacutecnicas
Poligonometriacutea Departamento Teacutecnico 1969
8 Instrucciones Teacutecnicas 1978 PoligonometrIacutea ICGC La Habana
9 Leica Manual de operador Leica Editorial Suiza 2008
10 Lopez N A Armas A B Polowsky P 1979 Manual de proyecto Teacutecnico
Organizativo de Topografiacutea Pueblo y Educacioacuten La Habana
11 NI ISO 17123-4 2001 Oacuteptica e instrumentos Oacutepticos-Instrumentos
Geodeacutesicos Procedimientos de campo para determinar la precisioacuten en el
terreno cuarta parte Distanciometros electro oacutepticos (DEO) Ginebra
Suiza
12 Norma Ramal NR FA 01-012001 Hidrografiacutea y Geodesia Instrumentos de
Medicioacuten Almacenamiento y Manipulacioacuten Oficina Nacional de Hidrografiacutea
y Geodesia La Habana
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 82
13 Norma Cubana NC 3302004 Distanciometro electro oacuteptico Meacutetodo de
Verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
14 Norma Cubana (anteproyecto) 2004 Taquiacutemetro electroacutenico Meacutetodo de
verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
15 Norma Cubana NC 64-83 1983 Sistema Internacional de Unidades
Comiteacute Estatal de Normalizacioacuten Consejo de Estado La Habana
16 Sebastiaacuten Peacuterez Saacutenchez Armando Metodologiacutea para los levantamientos
topograacuteficos a la escala 12000 11000 1500 con el uso de las Estaciones
Totales electroacutenicas Academia Naval Granma Ciudad de la Habana 2004
17 Serra Struch Goacutemez M y Tapia Topografiacutea Subterraacutenea para mineriacutea y
obras Ediciones UPC
18 Wiki pediacutea Biblioteca Electroacutenica Internacional Articulo Replanteo con
Estaciones Totales Compantildeiacutea Leica
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 83
ANEXOS
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 84
Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
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Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
INDICE
INTRODUCCIOacuteN 1
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE LAS
MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES 5
11 Generalidades 5
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica 5
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase 7
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten 8
15 Teacuterminos y definiciones 8
16 Funciones de las Estaciones Totales 8
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales 9
171 De la memoria 11
172 De los programas 11
18 Teodolito y Estaciones Totales 13
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total 14
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los
instrumentos tradicionales 15
1101 Mediciones de aacutengulos 18
1102 Replanteo del eje del tuacutenel 20
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta 21
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico 22
CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES QUE SE
MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES TOTALES 23
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas 23
211 Errores instrumentales 23
212 Errores electroacutenicos 24
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes 25
214 Error de colimacioacuten horizontal 26
215 Error de iacutendice vertical 26
216 Error por excentricidad del ciacuterculo 27
217 Error de perpendicularidad 27
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo 27
219 Compensacioacuten del prisma 27
2110 Errores mecaacutenicos 28
2111 Errores por deformaciones del triacutepode 28
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico 29
2113 Ajuste de la base nivelante 29
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser 29
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma 30
2116 Errores personales 30
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos 30
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal 31
2119 Errores de punteriacutea 32
2120 Errores naturales 32
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica 33
2122 La curvatura de la tierra 33
2123 Las condiciones atmosfeacutericas 34
2124 Luz directa del sol 34
2125 Las vibraciones 34
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase 34
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA ESTACIOacuteN TOTAL
EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN
LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE ESTE-OESTE 39
31 Objetivo y alcance 39
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten 39
321 Principales advertencias y precauciones de seguridad 42
322 Configuracioacuten del equipo 43
3221 Nivelacioacuten 43
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM ) 46
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos) 47
323 Estacioacuten del equipo 47
3231 Configuracioacuten del trabajo 47
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten 48
324 Orientacioacuten del equipo 52
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten 52
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales 53
325 Replanteo 54
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400) 56
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400) 65
3253 Replanteo ortogonal 71
CONCLUSIONES 79
RECOMENDACIONES 80
BIBLIOGRAacuteFIA 81
ANEXOS 83
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 1
INTRODUCCIOacuteN
El progreso cientiacutefico-teacutecnico que actualmente se produce en las ramas de la
construccioacuten hace cada vez maacutes necesario el desarrollo de la cantidad y
complejidad de grandes objetos industriales obras hidrotecnias centrales electros
nucleares edificios de considerables alturas y otros Aparejado a esto trae
consigo nuevas y mayores exigencias de gran rigor con respecto a su seguridad
larga duracioacuten en servicio y una alta eficiencia por tal motivo no se concibe su
ejecucioacuten sin la aplicacioacuten de tecnologiacuteas apropiadas que incluye la elaboracioacuten
de un procedimiento para replantear el pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste
Los procedimientos para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles vigentes estaacuten confeccionados con instrumentos topograacuteficos
tradicionales Seguacuten la evolucioacuten y modernizacioacuten de estos instrumentos los
fabricantes lanzan al mercado internacional las maacutes recientes tecnologiacuteas
integradas por diferentes aplicaciones internas que posibilitan la rapidez y calidad
de los mismos
En la actualidad con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas adquiridas para
realizar los trabajos topo-geodeacutesicos en los tuacuteneles se hace necesario elaborar un
procedimiento con el empleo de la Estacioacuten Total para el replanteo del pasaporte
de perforacioacuten y voladura lo expresado anteriormente trae consigo la realizacioacuten
de trabajos topograacuteficos con mayor exactitud
El desarrollo cientiacutefico teacutecnico en materia de instrumentos topograacuteficos aplicados a
la mineriacutea toma auge en nuestro paiacutes a partir del antildeo 1998 con la llegada de las
primeras estaciones totales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 2
Problema
La necesidad de elaborar un procedimiento para replantear el pasaporte de
perforacioacuten y voladura con la Estacioacuten Total en los tuacuteneles del Trasvase Este-
Oeste que permita disminuir la sobre excavacioacuten la desviacioacuten y obtener una
mayor calidad y productividad en los trabajos de arranque
Objetivo
Elaborar un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este-Oeste
Objetivos especiacuteficos
bull Analizar el estado del arte de la investigacioacuten
bull Realizar una caracterizacioacuten de la Estacioacuten Total utilizada en la
construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase Este-Oeste
bull Hacer una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten de los
tuacuteneles con el uso de la tecnologiacutea tradicional
bull Caracterizar los tipos de errores que se manifiestan en las mediciones con
Estaciones Totales
bull Elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo del pasaporte de
perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste utilizando la
Estacioacuten Total
Hipoacutetesis
Si se hace una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten
de los tuacuteneles con la tecnologiacutea tradicional y se realiza una caracterizacioacuten de
la Estacioacuten Total utilizada en la construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase
Este-Oeste se podraacute elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 3
del pasaporte de perforacioacuten y voladura que permita disminuir la sobre
excavacioacuten la desviacioacuten y se pueda obtener una mayor calidad y
productividad en los trabajos de arranque
Meacutetodos empleados en dar solucioacuten al problema cientiacutefico de la
investigacioacuten
Meacutetodos empiacutericos seraacute imprescindible el empleo de la medicioacuten Como
teacutecnicas la observacioacuten cientiacutefica para el conocimiento de las
caracteriacutesticas fundamentales del objeto
Meacutetodos teoacutericos se usa para la interpretacioacuten conceptual de los datos
empiacutericos haciendo uso del anaacutelisis y la siacutentesis en el estudio de las
partes del objeto y para comprender su comportamiento como un todo
Dentro de los meacutetodos teoacutericos tambieacuten seraacute necesario la induccioacuten y
deduccioacuten como procedimiento para pasar de lo conocido a lo
desconocido y de lo general a lo particular
El meacutetodo dialeacutectico para conocer las relaciones entre los componentes
del objeto
Actualidad e importancia del tema
El empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles es ampliamente tratado a escala mundial en Cuba al
introducirse esta tecnologiacutea diferentes empresas han modernizado sus
instrumentos topograacuteficos se realiza una revolucioacuten en el desarrollo cientiacutefico
teacutecnico Su empleo en las industrias trae consigo avances tecnoloacutegicos
fundamentalmente en tres aspectos
1 Aumento de la precisioacuten y fiabilidad de equipos e instrumentos topo
geodeacutesicos
2 Automatizacioacuten de los procesos de toma de datos y elaboracioacuten de resultados
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 4
3 Uso de medios informaacuteticos que aumentan la capacidad productiva y
disminuyen el tiempo de ejecucioacuten de las obras
Bases teoacutericas
1 Literatura cientiacutefico -teacutecnica consultada sobre los temas a tratar
2 Estudio y anaacutelisis de los manuales referencia de Estaciones Totales Leica
3 Estudio y profundizacioacuten de los trabajos geodeacutesicos en los tuacuteneles
Bases praacutecticas
1 Base geodeacutesica del Proyecto Trasvase ESTE ndash OESTE Sagua Mayariacute
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 5
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE
LAS MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES
11 Generalidades
Anteriormente en la realizacioacuten de las mediciones topograacuteficas para el
replanteo de obras hidrotecnias se utilizaban los meacutetodos directos empleando
alternativamente dos tipos de instrumentos la alidada sobre plancheta y el
taquiacutemetro seguacuten Sebastiaacuten Peacuterez 2004 Para el primero se va ejecutando
el trabajo de dibujo sobre la misma y luego se lleva un proceso de entintado en
gabinete para el segundo caso los datos se registran en libretas de papel o
electroacutenicas que requieren de un posterior proceso de gabinete donde se
tiene que mantener una rigurosa atencioacuten al pasar los datos al dibujo para
evitar errores
Con la evolucioacuten de los medios teacutecnicos y la implantacioacuten y desarrollo de las
Estaciones Totales Electroacutenicas esta ciencia toma otras dimensiones y muy
en especial en la necesidad de un mayor conocimiento de los operarios y
especialistas en las tecnologiacuteas digitales sin dejar de tener en cuenta los
conocimientos elementales del arte tradicional de medir y de los meacutetodos de
mediciones seguacuten Belete1998 Todos estos conocimientos unidos hacen de esta
tecnologiacutea una poderosa herramienta que reduce considerablemente los gastos y
plazos de ejecucioacuten ademaacutes de incrementar la productividad la calidad y
precisioacuten de los trabajos
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica
Los oriacutegenes de Leica Geosystems iniciaron con la creacioacuten de Kem Co En
1819 Casi cien antildeos maacutes tarde en un pequentildeo y vacioacute molino textil en
Heerbrugg Heinrich Wild se ocupaba del desarrollo del T2 el primer teodolito
oacuteptico-mecaacutenico lo que sentoacute las bases de una empresa dedicada a la topografiacutea
moderna Antildeos maacutes tarde la debutante compantildeiacutea Wild-Heerbrugg introdujo la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 6
primera caacutemara fotograacutefica aeacuterea la C2 junto con el B2 el primer trazador
fotogrameacutetrico
Heinrich Wild (1817-1951) de Glarus Suiza fue un disentildeador de instrumentos
geodeacutesicos y astronoacutemicos comenzoacute su carrera como aprendiz de topoacutegrafo En
1908 despueacutes de haber inventado un teleacutemetro militar y haber convencido a Zeiss
para fabricarlo se mudo a Tena y se convirtioacute en el jefe de GEO la nueva rama de
Zeiss responsable de instrumentos para agrimensura Despueacutes de la primera
guerra mundial Wild regreso a Suiza En abril de 1921 con la ayuda de
financieros suizos eacutel fundoacute la compantildeiacutea Heinrich Wild Werkstattefur
Feinmechanik und Optik en el valle del Rin junto al coronel Jacob Schmidheiny
de Balgach y el geoacutelogo Dr Robert Helbling de Flums A principios de 1930 Wild
se mudo a Suiza
Despueacutes de reconocer que no seriacutea elegido como un director de fabrica ceso sus
relaciones con la firma en Heerbrugg y disentildeo instrumentos para Kem Co en
Arau Su compantildeiacutea anterior se convirtioacute en Wild Heerbrugg en 1937 Se fusiono
con la firma oacuteptica de Emst Leitz de Wetzlar en 1987 adquirioacute la mayoriacutea de
acciones de Kem en 1988 y fue renombrado Wild Leitz AG en 1989 para ser
parte de Leica Holding company en 1990 A principios de 1996 la compantildeiacutea fue
gradualmente dividida en unidades maacutes pequentildeas De este modo en 1996 se
fundoacute Leica Camera AG seguida en 1997 por Leica Geosystems AG y finalmente
en abril de 1998 por Leica Microsystems AG La compantildeiacutea sueca Hexagon AB
adquirioacute Leica Geosystems a finales de 2005 En la actualidad estas tres
compantildeiacuteas son hoy compantildeiacuteas privadas independientes Leica Geosystems
produce- como continuacioacuten de Wild Heerbrugg- instrumentos geodeacutesicos y es
liacuteder en el mercado global de esta seccioacuten
Los clientes principales de Leica Geosystems son los topoacutegrafos fabricantes y
compantildeiacuteas vinculadas con el GIS Sistema de Informacioacuten Geograacutefica En abril de
2001 Leica Geosystems adquirioacute ERDASInc Y LH systems ERDAS es una
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 7
empresa de software para teledeteccioacuten mientras que LH Systems fue una
empresa de software fotogrametriacutea Estas dos compantildeiacuteas fueron fusionadas para
crear la empresa de informaacutetica ERDAS Inc que permanece bajo propiedad de
Leica Geosystems ERDAS ADQUIRIO a cquis ER Mapper y IONIC en 2007 Esto
incremento a ERDAS hacia el mercado de la teledeteccioacuten e introdujo a la
compantildeiacutea en el mercado de SIG topoloacutegico y expandioacute su huella en los servicios
de image Web serving y de image enterprise
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase
La intensa sequiacutea de los uacuteltimos antildeos ha provocado analizar una vez maacutes la
posibilidad de utilizacioacuten de los recursos disponibles en el este de la provincia
decidieacutendose el inicio de los proyectos y la construccioacuten de las obras del Trasvase
Este - Oeste para contrarrestar los efectos actuales de la sequiacutea El objetivo de
este conjunto hidraacuteulico es trasvasar las aguas desde el Este de la provincia de
Holguiacuten hasta las zonas deficitarias al Oeste de la regioacuten oriental Que comprende
la construccioacuten de presas tuacuteneles y canales que trasvasaraacuten las aguas El
proyecto para el disentildeo de la Construccioacuten de los tuacuteneles se ejecutara con la
finalidad de
1-Permitir la conduccioacuten del gasto miacutenimo de 300 m3s
2-Debe proyectarse un tuacutenel que tenga pendiente por el fondo para permitir el
drenaje durante el periodo de construccioacuten debido a que el mismo se construiraacute
por debajo del la liacutenea del nivel freaacutetico determinado por las investigaciones
3-La seccioacuten del tuacutenel seraacute de forma ovoidal
-Ancho interior por el fondo - 60 m
-Altura interior - 565 m
-Altura de la parte recta ndash 084 m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 8
4-Los trabajos de arranque se realizaran con explosivos
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten
- No existe ninguacuten meacutetodo de control efectivo para el replanteo de los trabajos
de perforacioacuten y voladura realizados en el trasvase
- La diferencia entre la sobre excavacioacuten y lo proyectado en el tramo Mayariacute Biraacuten
es apreciable
- Existe una insuficiente red topograacutefica de apoyo
15 Teacuterminos y definiciones
Estacioacuten Total Se denomina Estacioacuten Total a un instrumento electro-oacuteptico
utilizado en topografiacutea cuyo funcionamiento se apoya en la tecnologiacutea electroacutenica
Consiste en la incorporacioacuten de un distancioacutemetro y un microprocesador a un
teodolito electroacutenico Algunas de las caracteriacutesticas que incorpora y con las
cuales no cuentan los teodolitos son una pantalla alfanumeacuterica de cristal liacutequido
(LCD) de avisos iluminacioacuten independiente de la luz solar calculadora
distancioacutemetro trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar
informacioacuten en formato electroacutenico lo cual permite utilizarla posteriormente en
ordenadores personales Vienen provistas de diversos programas sencillos que
permiten entre otras capacidades el caacutelculo de coordenadas en campo
replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y caacutelculo de acimutes y
distancias
16 Funciones de las Estaciones Totales
Vista como un teodolito una Estacioacuten Total se compone de las mismas partes y
funciones El estacionamiento y verticalizacioacuten son ideacutenticos aunque para la
Estacioacuten Total se cuenta con niveles electroacutenicos que facilitan la tarea Los tres
ejes y sus errores asociados tambieacuten estaacuten presentes el de verticalidad que con
la doble compensacioacuten ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 9
los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 11
171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 12
vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 13
2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 14
acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 15
simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 16
situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 17
Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 18
13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 19
actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 20
1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 21
Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 22
Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 23
CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 24
Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
Trabajo de Diploma
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partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 26
La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 27
216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 28
por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 29
mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 30
Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 31
Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 32
la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
Trabajo de Diploma
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Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 34
2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 35
la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 36
Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 37
Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 38
De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 39
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 40
Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 41
encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 42
321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 43
9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 44
Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 45
Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 46
Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 47
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 48
Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 49
Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 50
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 51
Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 52
CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 53
Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 54
configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 55
Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 56
aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 57
Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 58
se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 59
4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 60
1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 61
Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 62
Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 63
Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 64
Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 65
Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 66
- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 67
1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 68
Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 69
Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 70
Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 71
3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 72
Figura 319 Meacutetodo ortogonal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 73
Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 74
Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 75
Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 76
Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 77
Figura 324 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 78
Figura 325 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 79
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 80
RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 81
BIBLIOGRAacuteFIA
1 Arango A O 1980 Nivelacioacuten trigonomeacutetrica taquimetriacutea y planchetas La
Habana
2 Batista Legraacute Yordanis Esteban Mediciones geodeacutesicas en las
estructuras de peligro vulnerabilidad y riesgo Academia Naval Granma
Ciudad de la Habana 2007
3 Belete Fuentes Orlando Anaacutelisis de los errores topograacuteficos cometidos en
la determinacioacuten de los voluacutemenes de masa minera extraiacuteda con la
utilizacioacuten de los resultados del levantamiento taquimeacutetrico1998 Revista
Geologiacutea y Mineriacutea Vol XII N01 1995 49 p
4 Coacuterdova Carbona Gustavo Geodesia tomo 1 Editorial Cientiacutefico Teacutecnica
1985
5 Diacuteaz Hernaacutendez Ciro Trabajos geodeacutesicos para la construccioacuten de obras
ingenieras Editorial pueblo y Educacioacuten La Habana Cuba 1988
6 Fernaacutendez Fernaacutendez LTopografia Minera Universidad de Leoacuten
7 Instituto Cubano de Geodesia y Cartografiacutea Instrucciones Teacutecnicas
Poligonometriacutea Departamento Teacutecnico 1969
8 Instrucciones Teacutecnicas 1978 PoligonometrIacutea ICGC La Habana
9 Leica Manual de operador Leica Editorial Suiza 2008
10 Lopez N A Armas A B Polowsky P 1979 Manual de proyecto Teacutecnico
Organizativo de Topografiacutea Pueblo y Educacioacuten La Habana
11 NI ISO 17123-4 2001 Oacuteptica e instrumentos Oacutepticos-Instrumentos
Geodeacutesicos Procedimientos de campo para determinar la precisioacuten en el
terreno cuarta parte Distanciometros electro oacutepticos (DEO) Ginebra
Suiza
12 Norma Ramal NR FA 01-012001 Hidrografiacutea y Geodesia Instrumentos de
Medicioacuten Almacenamiento y Manipulacioacuten Oficina Nacional de Hidrografiacutea
y Geodesia La Habana
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 82
13 Norma Cubana NC 3302004 Distanciometro electro oacuteptico Meacutetodo de
Verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
14 Norma Cubana (anteproyecto) 2004 Taquiacutemetro electroacutenico Meacutetodo de
verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
15 Norma Cubana NC 64-83 1983 Sistema Internacional de Unidades
Comiteacute Estatal de Normalizacioacuten Consejo de Estado La Habana
16 Sebastiaacuten Peacuterez Saacutenchez Armando Metodologiacutea para los levantamientos
topograacuteficos a la escala 12000 11000 1500 con el uso de las Estaciones
Totales electroacutenicas Academia Naval Granma Ciudad de la Habana 2004
17 Serra Struch Goacutemez M y Tapia Topografiacutea Subterraacutenea para mineriacutea y
obras Ediciones UPC
18 Wiki pediacutea Biblioteca Electroacutenica Internacional Articulo Replanteo con
Estaciones Totales Compantildeiacutea Leica
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 83
ANEXOS
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 84
Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 85
Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
217 Error de perpendicularidad 27
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo 27
219 Compensacioacuten del prisma 27
2110 Errores mecaacutenicos 28
2111 Errores por deformaciones del triacutepode 28
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico 29
2113 Ajuste de la base nivelante 29
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser 29
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma 30
2116 Errores personales 30
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos 30
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal 31
2119 Errores de punteriacutea 32
2120 Errores naturales 32
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica 33
2122 La curvatura de la tierra 33
2123 Las condiciones atmosfeacutericas 34
2124 Luz directa del sol 34
2125 Las vibraciones 34
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase 34
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA ESTACIOacuteN TOTAL
EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN
LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE ESTE-OESTE 39
31 Objetivo y alcance 39
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten 39
321 Principales advertencias y precauciones de seguridad 42
322 Configuracioacuten del equipo 43
3221 Nivelacioacuten 43
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM ) 46
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos) 47
323 Estacioacuten del equipo 47
3231 Configuracioacuten del trabajo 47
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten 48
324 Orientacioacuten del equipo 52
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten 52
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales 53
325 Replanteo 54
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400) 56
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400) 65
3253 Replanteo ortogonal 71
CONCLUSIONES 79
RECOMENDACIONES 80
BIBLIOGRAacuteFIA 81
ANEXOS 83
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 1
INTRODUCCIOacuteN
El progreso cientiacutefico-teacutecnico que actualmente se produce en las ramas de la
construccioacuten hace cada vez maacutes necesario el desarrollo de la cantidad y
complejidad de grandes objetos industriales obras hidrotecnias centrales electros
nucleares edificios de considerables alturas y otros Aparejado a esto trae
consigo nuevas y mayores exigencias de gran rigor con respecto a su seguridad
larga duracioacuten en servicio y una alta eficiencia por tal motivo no se concibe su
ejecucioacuten sin la aplicacioacuten de tecnologiacuteas apropiadas que incluye la elaboracioacuten
de un procedimiento para replantear el pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste
Los procedimientos para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles vigentes estaacuten confeccionados con instrumentos topograacuteficos
tradicionales Seguacuten la evolucioacuten y modernizacioacuten de estos instrumentos los
fabricantes lanzan al mercado internacional las maacutes recientes tecnologiacuteas
integradas por diferentes aplicaciones internas que posibilitan la rapidez y calidad
de los mismos
En la actualidad con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas adquiridas para
realizar los trabajos topo-geodeacutesicos en los tuacuteneles se hace necesario elaborar un
procedimiento con el empleo de la Estacioacuten Total para el replanteo del pasaporte
de perforacioacuten y voladura lo expresado anteriormente trae consigo la realizacioacuten
de trabajos topograacuteficos con mayor exactitud
El desarrollo cientiacutefico teacutecnico en materia de instrumentos topograacuteficos aplicados a
la mineriacutea toma auge en nuestro paiacutes a partir del antildeo 1998 con la llegada de las
primeras estaciones totales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 2
Problema
La necesidad de elaborar un procedimiento para replantear el pasaporte de
perforacioacuten y voladura con la Estacioacuten Total en los tuacuteneles del Trasvase Este-
Oeste que permita disminuir la sobre excavacioacuten la desviacioacuten y obtener una
mayor calidad y productividad en los trabajos de arranque
Objetivo
Elaborar un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este-Oeste
Objetivos especiacuteficos
bull Analizar el estado del arte de la investigacioacuten
bull Realizar una caracterizacioacuten de la Estacioacuten Total utilizada en la
construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase Este-Oeste
bull Hacer una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten de los
tuacuteneles con el uso de la tecnologiacutea tradicional
bull Caracterizar los tipos de errores que se manifiestan en las mediciones con
Estaciones Totales
bull Elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo del pasaporte de
perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste utilizando la
Estacioacuten Total
Hipoacutetesis
Si se hace una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten
de los tuacuteneles con la tecnologiacutea tradicional y se realiza una caracterizacioacuten de
la Estacioacuten Total utilizada en la construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase
Este-Oeste se podraacute elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 3
del pasaporte de perforacioacuten y voladura que permita disminuir la sobre
excavacioacuten la desviacioacuten y se pueda obtener una mayor calidad y
productividad en los trabajos de arranque
Meacutetodos empleados en dar solucioacuten al problema cientiacutefico de la
investigacioacuten
Meacutetodos empiacutericos seraacute imprescindible el empleo de la medicioacuten Como
teacutecnicas la observacioacuten cientiacutefica para el conocimiento de las
caracteriacutesticas fundamentales del objeto
Meacutetodos teoacutericos se usa para la interpretacioacuten conceptual de los datos
empiacutericos haciendo uso del anaacutelisis y la siacutentesis en el estudio de las
partes del objeto y para comprender su comportamiento como un todo
Dentro de los meacutetodos teoacutericos tambieacuten seraacute necesario la induccioacuten y
deduccioacuten como procedimiento para pasar de lo conocido a lo
desconocido y de lo general a lo particular
El meacutetodo dialeacutectico para conocer las relaciones entre los componentes
del objeto
Actualidad e importancia del tema
El empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles es ampliamente tratado a escala mundial en Cuba al
introducirse esta tecnologiacutea diferentes empresas han modernizado sus
instrumentos topograacuteficos se realiza una revolucioacuten en el desarrollo cientiacutefico
teacutecnico Su empleo en las industrias trae consigo avances tecnoloacutegicos
fundamentalmente en tres aspectos
1 Aumento de la precisioacuten y fiabilidad de equipos e instrumentos topo
geodeacutesicos
2 Automatizacioacuten de los procesos de toma de datos y elaboracioacuten de resultados
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 4
3 Uso de medios informaacuteticos que aumentan la capacidad productiva y
disminuyen el tiempo de ejecucioacuten de las obras
Bases teoacutericas
1 Literatura cientiacutefico -teacutecnica consultada sobre los temas a tratar
2 Estudio y anaacutelisis de los manuales referencia de Estaciones Totales Leica
3 Estudio y profundizacioacuten de los trabajos geodeacutesicos en los tuacuteneles
Bases praacutecticas
1 Base geodeacutesica del Proyecto Trasvase ESTE ndash OESTE Sagua Mayariacute
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 5
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE
LAS MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES
11 Generalidades
Anteriormente en la realizacioacuten de las mediciones topograacuteficas para el
replanteo de obras hidrotecnias se utilizaban los meacutetodos directos empleando
alternativamente dos tipos de instrumentos la alidada sobre plancheta y el
taquiacutemetro seguacuten Sebastiaacuten Peacuterez 2004 Para el primero se va ejecutando
el trabajo de dibujo sobre la misma y luego se lleva un proceso de entintado en
gabinete para el segundo caso los datos se registran en libretas de papel o
electroacutenicas que requieren de un posterior proceso de gabinete donde se
tiene que mantener una rigurosa atencioacuten al pasar los datos al dibujo para
evitar errores
Con la evolucioacuten de los medios teacutecnicos y la implantacioacuten y desarrollo de las
Estaciones Totales Electroacutenicas esta ciencia toma otras dimensiones y muy
en especial en la necesidad de un mayor conocimiento de los operarios y
especialistas en las tecnologiacuteas digitales sin dejar de tener en cuenta los
conocimientos elementales del arte tradicional de medir y de los meacutetodos de
mediciones seguacuten Belete1998 Todos estos conocimientos unidos hacen de esta
tecnologiacutea una poderosa herramienta que reduce considerablemente los gastos y
plazos de ejecucioacuten ademaacutes de incrementar la productividad la calidad y
precisioacuten de los trabajos
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica
Los oriacutegenes de Leica Geosystems iniciaron con la creacioacuten de Kem Co En
1819 Casi cien antildeos maacutes tarde en un pequentildeo y vacioacute molino textil en
Heerbrugg Heinrich Wild se ocupaba del desarrollo del T2 el primer teodolito
oacuteptico-mecaacutenico lo que sentoacute las bases de una empresa dedicada a la topografiacutea
moderna Antildeos maacutes tarde la debutante compantildeiacutea Wild-Heerbrugg introdujo la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 6
primera caacutemara fotograacutefica aeacuterea la C2 junto con el B2 el primer trazador
fotogrameacutetrico
Heinrich Wild (1817-1951) de Glarus Suiza fue un disentildeador de instrumentos
geodeacutesicos y astronoacutemicos comenzoacute su carrera como aprendiz de topoacutegrafo En
1908 despueacutes de haber inventado un teleacutemetro militar y haber convencido a Zeiss
para fabricarlo se mudo a Tena y se convirtioacute en el jefe de GEO la nueva rama de
Zeiss responsable de instrumentos para agrimensura Despueacutes de la primera
guerra mundial Wild regreso a Suiza En abril de 1921 con la ayuda de
financieros suizos eacutel fundoacute la compantildeiacutea Heinrich Wild Werkstattefur
Feinmechanik und Optik en el valle del Rin junto al coronel Jacob Schmidheiny
de Balgach y el geoacutelogo Dr Robert Helbling de Flums A principios de 1930 Wild
se mudo a Suiza
Despueacutes de reconocer que no seriacutea elegido como un director de fabrica ceso sus
relaciones con la firma en Heerbrugg y disentildeo instrumentos para Kem Co en
Arau Su compantildeiacutea anterior se convirtioacute en Wild Heerbrugg en 1937 Se fusiono
con la firma oacuteptica de Emst Leitz de Wetzlar en 1987 adquirioacute la mayoriacutea de
acciones de Kem en 1988 y fue renombrado Wild Leitz AG en 1989 para ser
parte de Leica Holding company en 1990 A principios de 1996 la compantildeiacutea fue
gradualmente dividida en unidades maacutes pequentildeas De este modo en 1996 se
fundoacute Leica Camera AG seguida en 1997 por Leica Geosystems AG y finalmente
en abril de 1998 por Leica Microsystems AG La compantildeiacutea sueca Hexagon AB
adquirioacute Leica Geosystems a finales de 2005 En la actualidad estas tres
compantildeiacuteas son hoy compantildeiacuteas privadas independientes Leica Geosystems
produce- como continuacioacuten de Wild Heerbrugg- instrumentos geodeacutesicos y es
liacuteder en el mercado global de esta seccioacuten
Los clientes principales de Leica Geosystems son los topoacutegrafos fabricantes y
compantildeiacuteas vinculadas con el GIS Sistema de Informacioacuten Geograacutefica En abril de
2001 Leica Geosystems adquirioacute ERDASInc Y LH systems ERDAS es una
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 7
empresa de software para teledeteccioacuten mientras que LH Systems fue una
empresa de software fotogrametriacutea Estas dos compantildeiacuteas fueron fusionadas para
crear la empresa de informaacutetica ERDAS Inc que permanece bajo propiedad de
Leica Geosystems ERDAS ADQUIRIO a cquis ER Mapper y IONIC en 2007 Esto
incremento a ERDAS hacia el mercado de la teledeteccioacuten e introdujo a la
compantildeiacutea en el mercado de SIG topoloacutegico y expandioacute su huella en los servicios
de image Web serving y de image enterprise
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase
La intensa sequiacutea de los uacuteltimos antildeos ha provocado analizar una vez maacutes la
posibilidad de utilizacioacuten de los recursos disponibles en el este de la provincia
decidieacutendose el inicio de los proyectos y la construccioacuten de las obras del Trasvase
Este - Oeste para contrarrestar los efectos actuales de la sequiacutea El objetivo de
este conjunto hidraacuteulico es trasvasar las aguas desde el Este de la provincia de
Holguiacuten hasta las zonas deficitarias al Oeste de la regioacuten oriental Que comprende
la construccioacuten de presas tuacuteneles y canales que trasvasaraacuten las aguas El
proyecto para el disentildeo de la Construccioacuten de los tuacuteneles se ejecutara con la
finalidad de
1-Permitir la conduccioacuten del gasto miacutenimo de 300 m3s
2-Debe proyectarse un tuacutenel que tenga pendiente por el fondo para permitir el
drenaje durante el periodo de construccioacuten debido a que el mismo se construiraacute
por debajo del la liacutenea del nivel freaacutetico determinado por las investigaciones
3-La seccioacuten del tuacutenel seraacute de forma ovoidal
-Ancho interior por el fondo - 60 m
-Altura interior - 565 m
-Altura de la parte recta ndash 084 m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 8
4-Los trabajos de arranque se realizaran con explosivos
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten
- No existe ninguacuten meacutetodo de control efectivo para el replanteo de los trabajos
de perforacioacuten y voladura realizados en el trasvase
- La diferencia entre la sobre excavacioacuten y lo proyectado en el tramo Mayariacute Biraacuten
es apreciable
- Existe una insuficiente red topograacutefica de apoyo
15 Teacuterminos y definiciones
Estacioacuten Total Se denomina Estacioacuten Total a un instrumento electro-oacuteptico
utilizado en topografiacutea cuyo funcionamiento se apoya en la tecnologiacutea electroacutenica
Consiste en la incorporacioacuten de un distancioacutemetro y un microprocesador a un
teodolito electroacutenico Algunas de las caracteriacutesticas que incorpora y con las
cuales no cuentan los teodolitos son una pantalla alfanumeacuterica de cristal liacutequido
(LCD) de avisos iluminacioacuten independiente de la luz solar calculadora
distancioacutemetro trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar
informacioacuten en formato electroacutenico lo cual permite utilizarla posteriormente en
ordenadores personales Vienen provistas de diversos programas sencillos que
permiten entre otras capacidades el caacutelculo de coordenadas en campo
replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y caacutelculo de acimutes y
distancias
16 Funciones de las Estaciones Totales
Vista como un teodolito una Estacioacuten Total se compone de las mismas partes y
funciones El estacionamiento y verticalizacioacuten son ideacutenticos aunque para la
Estacioacuten Total se cuenta con niveles electroacutenicos que facilitan la tarea Los tres
ejes y sus errores asociados tambieacuten estaacuten presentes el de verticalidad que con
la doble compensacioacuten ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 9
los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 11
171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 12
vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 13
2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 14
acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
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simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
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situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
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Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
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13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
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actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
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1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
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Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
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Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
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CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
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Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
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partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
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La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
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216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
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por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
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mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
Trabajo de Diploma
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Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
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Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
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la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 33
Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 34
2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 35
la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 36
Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 37
Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 38
De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 39
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 40
Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 41
encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
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321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
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9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
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Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
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Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
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Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 47
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
Trabajo de Diploma
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Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
Trabajo de Diploma
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Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 50
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 51
Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 52
CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 53
Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 54
configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
Trabajo de Diploma
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Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 56
aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 57
Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 58
se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 59
4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 60
1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 61
Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
Trabajo de Diploma
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Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
Trabajo de Diploma
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Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
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Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
Trabajo de Diploma
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Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
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- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
Trabajo de Diploma
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1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
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Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 69
Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 70
Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 71
3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 72
Figura 319 Meacutetodo ortogonal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 73
Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
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Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 75
Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 76
Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 77
Figura 324 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 78
Figura 325 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 79
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 80
RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 81
BIBLIOGRAacuteFIA
1 Arango A O 1980 Nivelacioacuten trigonomeacutetrica taquimetriacutea y planchetas La
Habana
2 Batista Legraacute Yordanis Esteban Mediciones geodeacutesicas en las
estructuras de peligro vulnerabilidad y riesgo Academia Naval Granma
Ciudad de la Habana 2007
3 Belete Fuentes Orlando Anaacutelisis de los errores topograacuteficos cometidos en
la determinacioacuten de los voluacutemenes de masa minera extraiacuteda con la
utilizacioacuten de los resultados del levantamiento taquimeacutetrico1998 Revista
Geologiacutea y Mineriacutea Vol XII N01 1995 49 p
4 Coacuterdova Carbona Gustavo Geodesia tomo 1 Editorial Cientiacutefico Teacutecnica
1985
5 Diacuteaz Hernaacutendez Ciro Trabajos geodeacutesicos para la construccioacuten de obras
ingenieras Editorial pueblo y Educacioacuten La Habana Cuba 1988
6 Fernaacutendez Fernaacutendez LTopografia Minera Universidad de Leoacuten
7 Instituto Cubano de Geodesia y Cartografiacutea Instrucciones Teacutecnicas
Poligonometriacutea Departamento Teacutecnico 1969
8 Instrucciones Teacutecnicas 1978 PoligonometrIacutea ICGC La Habana
9 Leica Manual de operador Leica Editorial Suiza 2008
10 Lopez N A Armas A B Polowsky P 1979 Manual de proyecto Teacutecnico
Organizativo de Topografiacutea Pueblo y Educacioacuten La Habana
11 NI ISO 17123-4 2001 Oacuteptica e instrumentos Oacutepticos-Instrumentos
Geodeacutesicos Procedimientos de campo para determinar la precisioacuten en el
terreno cuarta parte Distanciometros electro oacutepticos (DEO) Ginebra
Suiza
12 Norma Ramal NR FA 01-012001 Hidrografiacutea y Geodesia Instrumentos de
Medicioacuten Almacenamiento y Manipulacioacuten Oficina Nacional de Hidrografiacutea
y Geodesia La Habana
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 82
13 Norma Cubana NC 3302004 Distanciometro electro oacuteptico Meacutetodo de
Verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
14 Norma Cubana (anteproyecto) 2004 Taquiacutemetro electroacutenico Meacutetodo de
verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
15 Norma Cubana NC 64-83 1983 Sistema Internacional de Unidades
Comiteacute Estatal de Normalizacioacuten Consejo de Estado La Habana
16 Sebastiaacuten Peacuterez Saacutenchez Armando Metodologiacutea para los levantamientos
topograacuteficos a la escala 12000 11000 1500 con el uso de las Estaciones
Totales electroacutenicas Academia Naval Granma Ciudad de la Habana 2004
17 Serra Struch Goacutemez M y Tapia Topografiacutea Subterraacutenea para mineriacutea y
obras Ediciones UPC
18 Wiki pediacutea Biblioteca Electroacutenica Internacional Articulo Replanteo con
Estaciones Totales Compantildeiacutea Leica
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ANEXOS
Trabajo de Diploma
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Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
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Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
323 Estacioacuten del equipo 47
3231 Configuracioacuten del trabajo 47
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten 48
324 Orientacioacuten del equipo 52
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten 52
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales 53
325 Replanteo 54
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400) 56
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400) 65
3253 Replanteo ortogonal 71
CONCLUSIONES 79
RECOMENDACIONES 80
BIBLIOGRAacuteFIA 81
ANEXOS 83
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 1
INTRODUCCIOacuteN
El progreso cientiacutefico-teacutecnico que actualmente se produce en las ramas de la
construccioacuten hace cada vez maacutes necesario el desarrollo de la cantidad y
complejidad de grandes objetos industriales obras hidrotecnias centrales electros
nucleares edificios de considerables alturas y otros Aparejado a esto trae
consigo nuevas y mayores exigencias de gran rigor con respecto a su seguridad
larga duracioacuten en servicio y una alta eficiencia por tal motivo no se concibe su
ejecucioacuten sin la aplicacioacuten de tecnologiacuteas apropiadas que incluye la elaboracioacuten
de un procedimiento para replantear el pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste
Los procedimientos para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles vigentes estaacuten confeccionados con instrumentos topograacuteficos
tradicionales Seguacuten la evolucioacuten y modernizacioacuten de estos instrumentos los
fabricantes lanzan al mercado internacional las maacutes recientes tecnologiacuteas
integradas por diferentes aplicaciones internas que posibilitan la rapidez y calidad
de los mismos
En la actualidad con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas adquiridas para
realizar los trabajos topo-geodeacutesicos en los tuacuteneles se hace necesario elaborar un
procedimiento con el empleo de la Estacioacuten Total para el replanteo del pasaporte
de perforacioacuten y voladura lo expresado anteriormente trae consigo la realizacioacuten
de trabajos topograacuteficos con mayor exactitud
El desarrollo cientiacutefico teacutecnico en materia de instrumentos topograacuteficos aplicados a
la mineriacutea toma auge en nuestro paiacutes a partir del antildeo 1998 con la llegada de las
primeras estaciones totales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 2
Problema
La necesidad de elaborar un procedimiento para replantear el pasaporte de
perforacioacuten y voladura con la Estacioacuten Total en los tuacuteneles del Trasvase Este-
Oeste que permita disminuir la sobre excavacioacuten la desviacioacuten y obtener una
mayor calidad y productividad en los trabajos de arranque
Objetivo
Elaborar un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este-Oeste
Objetivos especiacuteficos
bull Analizar el estado del arte de la investigacioacuten
bull Realizar una caracterizacioacuten de la Estacioacuten Total utilizada en la
construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase Este-Oeste
bull Hacer una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten de los
tuacuteneles con el uso de la tecnologiacutea tradicional
bull Caracterizar los tipos de errores que se manifiestan en las mediciones con
Estaciones Totales
bull Elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo del pasaporte de
perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste utilizando la
Estacioacuten Total
Hipoacutetesis
Si se hace una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten
de los tuacuteneles con la tecnologiacutea tradicional y se realiza una caracterizacioacuten de
la Estacioacuten Total utilizada en la construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase
Este-Oeste se podraacute elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 3
del pasaporte de perforacioacuten y voladura que permita disminuir la sobre
excavacioacuten la desviacioacuten y se pueda obtener una mayor calidad y
productividad en los trabajos de arranque
Meacutetodos empleados en dar solucioacuten al problema cientiacutefico de la
investigacioacuten
Meacutetodos empiacutericos seraacute imprescindible el empleo de la medicioacuten Como
teacutecnicas la observacioacuten cientiacutefica para el conocimiento de las
caracteriacutesticas fundamentales del objeto
Meacutetodos teoacutericos se usa para la interpretacioacuten conceptual de los datos
empiacutericos haciendo uso del anaacutelisis y la siacutentesis en el estudio de las
partes del objeto y para comprender su comportamiento como un todo
Dentro de los meacutetodos teoacutericos tambieacuten seraacute necesario la induccioacuten y
deduccioacuten como procedimiento para pasar de lo conocido a lo
desconocido y de lo general a lo particular
El meacutetodo dialeacutectico para conocer las relaciones entre los componentes
del objeto
Actualidad e importancia del tema
El empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles es ampliamente tratado a escala mundial en Cuba al
introducirse esta tecnologiacutea diferentes empresas han modernizado sus
instrumentos topograacuteficos se realiza una revolucioacuten en el desarrollo cientiacutefico
teacutecnico Su empleo en las industrias trae consigo avances tecnoloacutegicos
fundamentalmente en tres aspectos
1 Aumento de la precisioacuten y fiabilidad de equipos e instrumentos topo
geodeacutesicos
2 Automatizacioacuten de los procesos de toma de datos y elaboracioacuten de resultados
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 4
3 Uso de medios informaacuteticos que aumentan la capacidad productiva y
disminuyen el tiempo de ejecucioacuten de las obras
Bases teoacutericas
1 Literatura cientiacutefico -teacutecnica consultada sobre los temas a tratar
2 Estudio y anaacutelisis de los manuales referencia de Estaciones Totales Leica
3 Estudio y profundizacioacuten de los trabajos geodeacutesicos en los tuacuteneles
Bases praacutecticas
1 Base geodeacutesica del Proyecto Trasvase ESTE ndash OESTE Sagua Mayariacute
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 5
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE
LAS MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES
11 Generalidades
Anteriormente en la realizacioacuten de las mediciones topograacuteficas para el
replanteo de obras hidrotecnias se utilizaban los meacutetodos directos empleando
alternativamente dos tipos de instrumentos la alidada sobre plancheta y el
taquiacutemetro seguacuten Sebastiaacuten Peacuterez 2004 Para el primero se va ejecutando
el trabajo de dibujo sobre la misma y luego se lleva un proceso de entintado en
gabinete para el segundo caso los datos se registran en libretas de papel o
electroacutenicas que requieren de un posterior proceso de gabinete donde se
tiene que mantener una rigurosa atencioacuten al pasar los datos al dibujo para
evitar errores
Con la evolucioacuten de los medios teacutecnicos y la implantacioacuten y desarrollo de las
Estaciones Totales Electroacutenicas esta ciencia toma otras dimensiones y muy
en especial en la necesidad de un mayor conocimiento de los operarios y
especialistas en las tecnologiacuteas digitales sin dejar de tener en cuenta los
conocimientos elementales del arte tradicional de medir y de los meacutetodos de
mediciones seguacuten Belete1998 Todos estos conocimientos unidos hacen de esta
tecnologiacutea una poderosa herramienta que reduce considerablemente los gastos y
plazos de ejecucioacuten ademaacutes de incrementar la productividad la calidad y
precisioacuten de los trabajos
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica
Los oriacutegenes de Leica Geosystems iniciaron con la creacioacuten de Kem Co En
1819 Casi cien antildeos maacutes tarde en un pequentildeo y vacioacute molino textil en
Heerbrugg Heinrich Wild se ocupaba del desarrollo del T2 el primer teodolito
oacuteptico-mecaacutenico lo que sentoacute las bases de una empresa dedicada a la topografiacutea
moderna Antildeos maacutes tarde la debutante compantildeiacutea Wild-Heerbrugg introdujo la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 6
primera caacutemara fotograacutefica aeacuterea la C2 junto con el B2 el primer trazador
fotogrameacutetrico
Heinrich Wild (1817-1951) de Glarus Suiza fue un disentildeador de instrumentos
geodeacutesicos y astronoacutemicos comenzoacute su carrera como aprendiz de topoacutegrafo En
1908 despueacutes de haber inventado un teleacutemetro militar y haber convencido a Zeiss
para fabricarlo se mudo a Tena y se convirtioacute en el jefe de GEO la nueva rama de
Zeiss responsable de instrumentos para agrimensura Despueacutes de la primera
guerra mundial Wild regreso a Suiza En abril de 1921 con la ayuda de
financieros suizos eacutel fundoacute la compantildeiacutea Heinrich Wild Werkstattefur
Feinmechanik und Optik en el valle del Rin junto al coronel Jacob Schmidheiny
de Balgach y el geoacutelogo Dr Robert Helbling de Flums A principios de 1930 Wild
se mudo a Suiza
Despueacutes de reconocer que no seriacutea elegido como un director de fabrica ceso sus
relaciones con la firma en Heerbrugg y disentildeo instrumentos para Kem Co en
Arau Su compantildeiacutea anterior se convirtioacute en Wild Heerbrugg en 1937 Se fusiono
con la firma oacuteptica de Emst Leitz de Wetzlar en 1987 adquirioacute la mayoriacutea de
acciones de Kem en 1988 y fue renombrado Wild Leitz AG en 1989 para ser
parte de Leica Holding company en 1990 A principios de 1996 la compantildeiacutea fue
gradualmente dividida en unidades maacutes pequentildeas De este modo en 1996 se
fundoacute Leica Camera AG seguida en 1997 por Leica Geosystems AG y finalmente
en abril de 1998 por Leica Microsystems AG La compantildeiacutea sueca Hexagon AB
adquirioacute Leica Geosystems a finales de 2005 En la actualidad estas tres
compantildeiacuteas son hoy compantildeiacuteas privadas independientes Leica Geosystems
produce- como continuacioacuten de Wild Heerbrugg- instrumentos geodeacutesicos y es
liacuteder en el mercado global de esta seccioacuten
Los clientes principales de Leica Geosystems son los topoacutegrafos fabricantes y
compantildeiacuteas vinculadas con el GIS Sistema de Informacioacuten Geograacutefica En abril de
2001 Leica Geosystems adquirioacute ERDASInc Y LH systems ERDAS es una
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 7
empresa de software para teledeteccioacuten mientras que LH Systems fue una
empresa de software fotogrametriacutea Estas dos compantildeiacuteas fueron fusionadas para
crear la empresa de informaacutetica ERDAS Inc que permanece bajo propiedad de
Leica Geosystems ERDAS ADQUIRIO a cquis ER Mapper y IONIC en 2007 Esto
incremento a ERDAS hacia el mercado de la teledeteccioacuten e introdujo a la
compantildeiacutea en el mercado de SIG topoloacutegico y expandioacute su huella en los servicios
de image Web serving y de image enterprise
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase
La intensa sequiacutea de los uacuteltimos antildeos ha provocado analizar una vez maacutes la
posibilidad de utilizacioacuten de los recursos disponibles en el este de la provincia
decidieacutendose el inicio de los proyectos y la construccioacuten de las obras del Trasvase
Este - Oeste para contrarrestar los efectos actuales de la sequiacutea El objetivo de
este conjunto hidraacuteulico es trasvasar las aguas desde el Este de la provincia de
Holguiacuten hasta las zonas deficitarias al Oeste de la regioacuten oriental Que comprende
la construccioacuten de presas tuacuteneles y canales que trasvasaraacuten las aguas El
proyecto para el disentildeo de la Construccioacuten de los tuacuteneles se ejecutara con la
finalidad de
1-Permitir la conduccioacuten del gasto miacutenimo de 300 m3s
2-Debe proyectarse un tuacutenel que tenga pendiente por el fondo para permitir el
drenaje durante el periodo de construccioacuten debido a que el mismo se construiraacute
por debajo del la liacutenea del nivel freaacutetico determinado por las investigaciones
3-La seccioacuten del tuacutenel seraacute de forma ovoidal
-Ancho interior por el fondo - 60 m
-Altura interior - 565 m
-Altura de la parte recta ndash 084 m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 8
4-Los trabajos de arranque se realizaran con explosivos
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten
- No existe ninguacuten meacutetodo de control efectivo para el replanteo de los trabajos
de perforacioacuten y voladura realizados en el trasvase
- La diferencia entre la sobre excavacioacuten y lo proyectado en el tramo Mayariacute Biraacuten
es apreciable
- Existe una insuficiente red topograacutefica de apoyo
15 Teacuterminos y definiciones
Estacioacuten Total Se denomina Estacioacuten Total a un instrumento electro-oacuteptico
utilizado en topografiacutea cuyo funcionamiento se apoya en la tecnologiacutea electroacutenica
Consiste en la incorporacioacuten de un distancioacutemetro y un microprocesador a un
teodolito electroacutenico Algunas de las caracteriacutesticas que incorpora y con las
cuales no cuentan los teodolitos son una pantalla alfanumeacuterica de cristal liacutequido
(LCD) de avisos iluminacioacuten independiente de la luz solar calculadora
distancioacutemetro trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar
informacioacuten en formato electroacutenico lo cual permite utilizarla posteriormente en
ordenadores personales Vienen provistas de diversos programas sencillos que
permiten entre otras capacidades el caacutelculo de coordenadas en campo
replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y caacutelculo de acimutes y
distancias
16 Funciones de las Estaciones Totales
Vista como un teodolito una Estacioacuten Total se compone de las mismas partes y
funciones El estacionamiento y verticalizacioacuten son ideacutenticos aunque para la
Estacioacuten Total se cuenta con niveles electroacutenicos que facilitan la tarea Los tres
ejes y sus errores asociados tambieacuten estaacuten presentes el de verticalidad que con
la doble compensacioacuten ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 9
los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 11
171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
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vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 13
2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 14
acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 15
simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
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situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
Trabajo de Diploma
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Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 18
13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 19
actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
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1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
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Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
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Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 23
CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 24
Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
Trabajo de Diploma
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partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 26
La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 27
216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 28
por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 29
mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 30
Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 31
Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 32
la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
Trabajo de Diploma
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Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 34
2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 35
la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
Trabajo de Diploma
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Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 37
Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 38
De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 39
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 40
Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 41
encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 42
321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 43
9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
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Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
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Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 46
Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
Trabajo de Diploma
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3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 48
Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 49
Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 50
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 51
Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 52
CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 53
Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
Trabajo de Diploma
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configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
Trabajo de Diploma
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Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 56
aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
Trabajo de Diploma
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Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
Trabajo de Diploma
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se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
Trabajo de Diploma
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4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
Trabajo de Diploma
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1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
Trabajo de Diploma
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Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
Trabajo de Diploma
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Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
Trabajo de Diploma
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Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
Trabajo de Diploma
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Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
Trabajo de Diploma
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Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
Trabajo de Diploma
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- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 67
1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 68
Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 69
Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 70
Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 71
3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 72
Figura 319 Meacutetodo ortogonal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 73
Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
Trabajo de Diploma
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Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 75
Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
Trabajo de Diploma
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Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 77
Figura 324 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 78
Figura 325 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 79
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 80
RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 81
BIBLIOGRAacuteFIA
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Habana
2 Batista Legraacute Yordanis Esteban Mediciones geodeacutesicas en las
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Geologiacutea y Mineriacutea Vol XII N01 1995 49 p
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Geodeacutesicos Procedimientos de campo para determinar la precisioacuten en el
terreno cuarta parte Distanciometros electro oacutepticos (DEO) Ginebra
Suiza
12 Norma Ramal NR FA 01-012001 Hidrografiacutea y Geodesia Instrumentos de
Medicioacuten Almacenamiento y Manipulacioacuten Oficina Nacional de Hidrografiacutea
y Geodesia La Habana
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 82
13 Norma Cubana NC 3302004 Distanciometro electro oacuteptico Meacutetodo de
Verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
14 Norma Cubana (anteproyecto) 2004 Taquiacutemetro electroacutenico Meacutetodo de
verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
15 Norma Cubana NC 64-83 1983 Sistema Internacional de Unidades
Comiteacute Estatal de Normalizacioacuten Consejo de Estado La Habana
16 Sebastiaacuten Peacuterez Saacutenchez Armando Metodologiacutea para los levantamientos
topograacuteficos a la escala 12000 11000 1500 con el uso de las Estaciones
Totales electroacutenicas Academia Naval Granma Ciudad de la Habana 2004
17 Serra Struch Goacutemez M y Tapia Topografiacutea Subterraacutenea para mineriacutea y
obras Ediciones UPC
18 Wiki pediacutea Biblioteca Electroacutenica Internacional Articulo Replanteo con
Estaciones Totales Compantildeiacutea Leica
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 83
ANEXOS
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 84
Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 85
Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 1
INTRODUCCIOacuteN
El progreso cientiacutefico-teacutecnico que actualmente se produce en las ramas de la
construccioacuten hace cada vez maacutes necesario el desarrollo de la cantidad y
complejidad de grandes objetos industriales obras hidrotecnias centrales electros
nucleares edificios de considerables alturas y otros Aparejado a esto trae
consigo nuevas y mayores exigencias de gran rigor con respecto a su seguridad
larga duracioacuten en servicio y una alta eficiencia por tal motivo no se concibe su
ejecucioacuten sin la aplicacioacuten de tecnologiacuteas apropiadas que incluye la elaboracioacuten
de un procedimiento para replantear el pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste
Los procedimientos para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en
los tuacuteneles vigentes estaacuten confeccionados con instrumentos topograacuteficos
tradicionales Seguacuten la evolucioacuten y modernizacioacuten de estos instrumentos los
fabricantes lanzan al mercado internacional las maacutes recientes tecnologiacuteas
integradas por diferentes aplicaciones internas que posibilitan la rapidez y calidad
de los mismos
En la actualidad con el desarrollo de las nuevas tecnologiacuteas adquiridas para
realizar los trabajos topo-geodeacutesicos en los tuacuteneles se hace necesario elaborar un
procedimiento con el empleo de la Estacioacuten Total para el replanteo del pasaporte
de perforacioacuten y voladura lo expresado anteriormente trae consigo la realizacioacuten
de trabajos topograacuteficos con mayor exactitud
El desarrollo cientiacutefico teacutecnico en materia de instrumentos topograacuteficos aplicados a
la mineriacutea toma auge en nuestro paiacutes a partir del antildeo 1998 con la llegada de las
primeras estaciones totales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 2
Problema
La necesidad de elaborar un procedimiento para replantear el pasaporte de
perforacioacuten y voladura con la Estacioacuten Total en los tuacuteneles del Trasvase Este-
Oeste que permita disminuir la sobre excavacioacuten la desviacioacuten y obtener una
mayor calidad y productividad en los trabajos de arranque
Objetivo
Elaborar un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este-Oeste
Objetivos especiacuteficos
bull Analizar el estado del arte de la investigacioacuten
bull Realizar una caracterizacioacuten de la Estacioacuten Total utilizada en la
construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase Este-Oeste
bull Hacer una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten de los
tuacuteneles con el uso de la tecnologiacutea tradicional
bull Caracterizar los tipos de errores que se manifiestan en las mediciones con
Estaciones Totales
bull Elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo del pasaporte de
perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste utilizando la
Estacioacuten Total
Hipoacutetesis
Si se hace una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten
de los tuacuteneles con la tecnologiacutea tradicional y se realiza una caracterizacioacuten de
la Estacioacuten Total utilizada en la construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase
Este-Oeste se podraacute elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 3
del pasaporte de perforacioacuten y voladura que permita disminuir la sobre
excavacioacuten la desviacioacuten y se pueda obtener una mayor calidad y
productividad en los trabajos de arranque
Meacutetodos empleados en dar solucioacuten al problema cientiacutefico de la
investigacioacuten
Meacutetodos empiacutericos seraacute imprescindible el empleo de la medicioacuten Como
teacutecnicas la observacioacuten cientiacutefica para el conocimiento de las
caracteriacutesticas fundamentales del objeto
Meacutetodos teoacutericos se usa para la interpretacioacuten conceptual de los datos
empiacutericos haciendo uso del anaacutelisis y la siacutentesis en el estudio de las
partes del objeto y para comprender su comportamiento como un todo
Dentro de los meacutetodos teoacutericos tambieacuten seraacute necesario la induccioacuten y
deduccioacuten como procedimiento para pasar de lo conocido a lo
desconocido y de lo general a lo particular
El meacutetodo dialeacutectico para conocer las relaciones entre los componentes
del objeto
Actualidad e importancia del tema
El empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles es ampliamente tratado a escala mundial en Cuba al
introducirse esta tecnologiacutea diferentes empresas han modernizado sus
instrumentos topograacuteficos se realiza una revolucioacuten en el desarrollo cientiacutefico
teacutecnico Su empleo en las industrias trae consigo avances tecnoloacutegicos
fundamentalmente en tres aspectos
1 Aumento de la precisioacuten y fiabilidad de equipos e instrumentos topo
geodeacutesicos
2 Automatizacioacuten de los procesos de toma de datos y elaboracioacuten de resultados
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 4
3 Uso de medios informaacuteticos que aumentan la capacidad productiva y
disminuyen el tiempo de ejecucioacuten de las obras
Bases teoacutericas
1 Literatura cientiacutefico -teacutecnica consultada sobre los temas a tratar
2 Estudio y anaacutelisis de los manuales referencia de Estaciones Totales Leica
3 Estudio y profundizacioacuten de los trabajos geodeacutesicos en los tuacuteneles
Bases praacutecticas
1 Base geodeacutesica del Proyecto Trasvase ESTE ndash OESTE Sagua Mayariacute
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 5
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE
LAS MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES
11 Generalidades
Anteriormente en la realizacioacuten de las mediciones topograacuteficas para el
replanteo de obras hidrotecnias se utilizaban los meacutetodos directos empleando
alternativamente dos tipos de instrumentos la alidada sobre plancheta y el
taquiacutemetro seguacuten Sebastiaacuten Peacuterez 2004 Para el primero se va ejecutando
el trabajo de dibujo sobre la misma y luego se lleva un proceso de entintado en
gabinete para el segundo caso los datos se registran en libretas de papel o
electroacutenicas que requieren de un posterior proceso de gabinete donde se
tiene que mantener una rigurosa atencioacuten al pasar los datos al dibujo para
evitar errores
Con la evolucioacuten de los medios teacutecnicos y la implantacioacuten y desarrollo de las
Estaciones Totales Electroacutenicas esta ciencia toma otras dimensiones y muy
en especial en la necesidad de un mayor conocimiento de los operarios y
especialistas en las tecnologiacuteas digitales sin dejar de tener en cuenta los
conocimientos elementales del arte tradicional de medir y de los meacutetodos de
mediciones seguacuten Belete1998 Todos estos conocimientos unidos hacen de esta
tecnologiacutea una poderosa herramienta que reduce considerablemente los gastos y
plazos de ejecucioacuten ademaacutes de incrementar la productividad la calidad y
precisioacuten de los trabajos
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica
Los oriacutegenes de Leica Geosystems iniciaron con la creacioacuten de Kem Co En
1819 Casi cien antildeos maacutes tarde en un pequentildeo y vacioacute molino textil en
Heerbrugg Heinrich Wild se ocupaba del desarrollo del T2 el primer teodolito
oacuteptico-mecaacutenico lo que sentoacute las bases de una empresa dedicada a la topografiacutea
moderna Antildeos maacutes tarde la debutante compantildeiacutea Wild-Heerbrugg introdujo la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 6
primera caacutemara fotograacutefica aeacuterea la C2 junto con el B2 el primer trazador
fotogrameacutetrico
Heinrich Wild (1817-1951) de Glarus Suiza fue un disentildeador de instrumentos
geodeacutesicos y astronoacutemicos comenzoacute su carrera como aprendiz de topoacutegrafo En
1908 despueacutes de haber inventado un teleacutemetro militar y haber convencido a Zeiss
para fabricarlo se mudo a Tena y se convirtioacute en el jefe de GEO la nueva rama de
Zeiss responsable de instrumentos para agrimensura Despueacutes de la primera
guerra mundial Wild regreso a Suiza En abril de 1921 con la ayuda de
financieros suizos eacutel fundoacute la compantildeiacutea Heinrich Wild Werkstattefur
Feinmechanik und Optik en el valle del Rin junto al coronel Jacob Schmidheiny
de Balgach y el geoacutelogo Dr Robert Helbling de Flums A principios de 1930 Wild
se mudo a Suiza
Despueacutes de reconocer que no seriacutea elegido como un director de fabrica ceso sus
relaciones con la firma en Heerbrugg y disentildeo instrumentos para Kem Co en
Arau Su compantildeiacutea anterior se convirtioacute en Wild Heerbrugg en 1937 Se fusiono
con la firma oacuteptica de Emst Leitz de Wetzlar en 1987 adquirioacute la mayoriacutea de
acciones de Kem en 1988 y fue renombrado Wild Leitz AG en 1989 para ser
parte de Leica Holding company en 1990 A principios de 1996 la compantildeiacutea fue
gradualmente dividida en unidades maacutes pequentildeas De este modo en 1996 se
fundoacute Leica Camera AG seguida en 1997 por Leica Geosystems AG y finalmente
en abril de 1998 por Leica Microsystems AG La compantildeiacutea sueca Hexagon AB
adquirioacute Leica Geosystems a finales de 2005 En la actualidad estas tres
compantildeiacuteas son hoy compantildeiacuteas privadas independientes Leica Geosystems
produce- como continuacioacuten de Wild Heerbrugg- instrumentos geodeacutesicos y es
liacuteder en el mercado global de esta seccioacuten
Los clientes principales de Leica Geosystems son los topoacutegrafos fabricantes y
compantildeiacuteas vinculadas con el GIS Sistema de Informacioacuten Geograacutefica En abril de
2001 Leica Geosystems adquirioacute ERDASInc Y LH systems ERDAS es una
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 7
empresa de software para teledeteccioacuten mientras que LH Systems fue una
empresa de software fotogrametriacutea Estas dos compantildeiacuteas fueron fusionadas para
crear la empresa de informaacutetica ERDAS Inc que permanece bajo propiedad de
Leica Geosystems ERDAS ADQUIRIO a cquis ER Mapper y IONIC en 2007 Esto
incremento a ERDAS hacia el mercado de la teledeteccioacuten e introdujo a la
compantildeiacutea en el mercado de SIG topoloacutegico y expandioacute su huella en los servicios
de image Web serving y de image enterprise
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase
La intensa sequiacutea de los uacuteltimos antildeos ha provocado analizar una vez maacutes la
posibilidad de utilizacioacuten de los recursos disponibles en el este de la provincia
decidieacutendose el inicio de los proyectos y la construccioacuten de las obras del Trasvase
Este - Oeste para contrarrestar los efectos actuales de la sequiacutea El objetivo de
este conjunto hidraacuteulico es trasvasar las aguas desde el Este de la provincia de
Holguiacuten hasta las zonas deficitarias al Oeste de la regioacuten oriental Que comprende
la construccioacuten de presas tuacuteneles y canales que trasvasaraacuten las aguas El
proyecto para el disentildeo de la Construccioacuten de los tuacuteneles se ejecutara con la
finalidad de
1-Permitir la conduccioacuten del gasto miacutenimo de 300 m3s
2-Debe proyectarse un tuacutenel que tenga pendiente por el fondo para permitir el
drenaje durante el periodo de construccioacuten debido a que el mismo se construiraacute
por debajo del la liacutenea del nivel freaacutetico determinado por las investigaciones
3-La seccioacuten del tuacutenel seraacute de forma ovoidal
-Ancho interior por el fondo - 60 m
-Altura interior - 565 m
-Altura de la parte recta ndash 084 m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 8
4-Los trabajos de arranque se realizaran con explosivos
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten
- No existe ninguacuten meacutetodo de control efectivo para el replanteo de los trabajos
de perforacioacuten y voladura realizados en el trasvase
- La diferencia entre la sobre excavacioacuten y lo proyectado en el tramo Mayariacute Biraacuten
es apreciable
- Existe una insuficiente red topograacutefica de apoyo
15 Teacuterminos y definiciones
Estacioacuten Total Se denomina Estacioacuten Total a un instrumento electro-oacuteptico
utilizado en topografiacutea cuyo funcionamiento se apoya en la tecnologiacutea electroacutenica
Consiste en la incorporacioacuten de un distancioacutemetro y un microprocesador a un
teodolito electroacutenico Algunas de las caracteriacutesticas que incorpora y con las
cuales no cuentan los teodolitos son una pantalla alfanumeacuterica de cristal liacutequido
(LCD) de avisos iluminacioacuten independiente de la luz solar calculadora
distancioacutemetro trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar
informacioacuten en formato electroacutenico lo cual permite utilizarla posteriormente en
ordenadores personales Vienen provistas de diversos programas sencillos que
permiten entre otras capacidades el caacutelculo de coordenadas en campo
replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y caacutelculo de acimutes y
distancias
16 Funciones de las Estaciones Totales
Vista como un teodolito una Estacioacuten Total se compone de las mismas partes y
funciones El estacionamiento y verticalizacioacuten son ideacutenticos aunque para la
Estacioacuten Total se cuenta con niveles electroacutenicos que facilitan la tarea Los tres
ejes y sus errores asociados tambieacuten estaacuten presentes el de verticalidad que con
la doble compensacioacuten ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 9
los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 11
171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 12
vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 13
2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 14
acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 15
simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 16
situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 17
Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 18
13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 19
actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 20
1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
Trabajo de Diploma
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Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
Trabajo de Diploma
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Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 23
CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 24
Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
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partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
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La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
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216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
Trabajo de Diploma
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por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 29
mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 30
Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 31
Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 32
la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 33
Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 34
2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 35
la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 36
Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
Trabajo de Diploma
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Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 38
De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 39
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 40
Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
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encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
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321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
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9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
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Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
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Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
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Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
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3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
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Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
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Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Trabajo de Diploma
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Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
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Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
Trabajo de Diploma
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CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
Trabajo de Diploma
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Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
Trabajo de Diploma
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configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
Trabajo de Diploma
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Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
Trabajo de Diploma
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aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
Trabajo de Diploma
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Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
Trabajo de Diploma
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se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
Trabajo de Diploma
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4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
Trabajo de Diploma
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1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
Trabajo de Diploma
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Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
Trabajo de Diploma
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Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
Trabajo de Diploma
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Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
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Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
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Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
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- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
Trabajo de Diploma
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1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
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Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
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Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
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Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
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3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Trabajo de Diploma
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Figura 319 Meacutetodo ortogonal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 73
Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
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Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 75
Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 76
Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
Trabajo de Diploma
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Figura 324 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 78
Figura 325 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
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CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 80
RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 81
BIBLIOGRAacuteFIA
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Ciudad de la Habana 2007
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la determinacioacuten de los voluacutemenes de masa minera extraiacuteda con la
utilizacioacuten de los resultados del levantamiento taquimeacutetrico1998 Revista
Geologiacutea y Mineriacutea Vol XII N01 1995 49 p
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7 Instituto Cubano de Geodesia y Cartografiacutea Instrucciones Teacutecnicas
Poligonometriacutea Departamento Teacutecnico 1969
8 Instrucciones Teacutecnicas 1978 PoligonometrIacutea ICGC La Habana
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Organizativo de Topografiacutea Pueblo y Educacioacuten La Habana
11 NI ISO 17123-4 2001 Oacuteptica e instrumentos Oacutepticos-Instrumentos
Geodeacutesicos Procedimientos de campo para determinar la precisioacuten en el
terreno cuarta parte Distanciometros electro oacutepticos (DEO) Ginebra
Suiza
12 Norma Ramal NR FA 01-012001 Hidrografiacutea y Geodesia Instrumentos de
Medicioacuten Almacenamiento y Manipulacioacuten Oficina Nacional de Hidrografiacutea
y Geodesia La Habana
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 82
13 Norma Cubana NC 3302004 Distanciometro electro oacuteptico Meacutetodo de
Verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
14 Norma Cubana (anteproyecto) 2004 Taquiacutemetro electroacutenico Meacutetodo de
verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
15 Norma Cubana NC 64-83 1983 Sistema Internacional de Unidades
Comiteacute Estatal de Normalizacioacuten Consejo de Estado La Habana
16 Sebastiaacuten Peacuterez Saacutenchez Armando Metodologiacutea para los levantamientos
topograacuteficos a la escala 12000 11000 1500 con el uso de las Estaciones
Totales electroacutenicas Academia Naval Granma Ciudad de la Habana 2004
17 Serra Struch Goacutemez M y Tapia Topografiacutea Subterraacutenea para mineriacutea y
obras Ediciones UPC
18 Wiki pediacutea Biblioteca Electroacutenica Internacional Articulo Replanteo con
Estaciones Totales Compantildeiacutea Leica
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 83
ANEXOS
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 84
Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
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Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
Trabajo de Diploma
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Problema
La necesidad de elaborar un procedimiento para replantear el pasaporte de
perforacioacuten y voladura con la Estacioacuten Total en los tuacuteneles del Trasvase Este-
Oeste que permita disminuir la sobre excavacioacuten la desviacioacuten y obtener una
mayor calidad y productividad en los trabajos de arranque
Objetivo
Elaborar un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este-Oeste
Objetivos especiacuteficos
bull Analizar el estado del arte de la investigacioacuten
bull Realizar una caracterizacioacuten de la Estacioacuten Total utilizada en la
construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase Este-Oeste
bull Hacer una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten de los
tuacuteneles con el uso de la tecnologiacutea tradicional
bull Caracterizar los tipos de errores que se manifiestan en las mediciones con
Estaciones Totales
bull Elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo del pasaporte de
perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este-Oeste utilizando la
Estacioacuten Total
Hipoacutetesis
Si se hace una valoracioacuten de los trabajos topograacuteficos en la construccioacuten
de los tuacuteneles con la tecnologiacutea tradicional y se realiza una caracterizacioacuten de
la Estacioacuten Total utilizada en la construccioacuten de los tuacuteneles en el trasvase
Este-Oeste se podraacute elaborar un procedimiento para emplearlo en el replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 3
del pasaporte de perforacioacuten y voladura que permita disminuir la sobre
excavacioacuten la desviacioacuten y se pueda obtener una mayor calidad y
productividad en los trabajos de arranque
Meacutetodos empleados en dar solucioacuten al problema cientiacutefico de la
investigacioacuten
Meacutetodos empiacutericos seraacute imprescindible el empleo de la medicioacuten Como
teacutecnicas la observacioacuten cientiacutefica para el conocimiento de las
caracteriacutesticas fundamentales del objeto
Meacutetodos teoacutericos se usa para la interpretacioacuten conceptual de los datos
empiacutericos haciendo uso del anaacutelisis y la siacutentesis en el estudio de las
partes del objeto y para comprender su comportamiento como un todo
Dentro de los meacutetodos teoacutericos tambieacuten seraacute necesario la induccioacuten y
deduccioacuten como procedimiento para pasar de lo conocido a lo
desconocido y de lo general a lo particular
El meacutetodo dialeacutectico para conocer las relaciones entre los componentes
del objeto
Actualidad e importancia del tema
El empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles es ampliamente tratado a escala mundial en Cuba al
introducirse esta tecnologiacutea diferentes empresas han modernizado sus
instrumentos topograacuteficos se realiza una revolucioacuten en el desarrollo cientiacutefico
teacutecnico Su empleo en las industrias trae consigo avances tecnoloacutegicos
fundamentalmente en tres aspectos
1 Aumento de la precisioacuten y fiabilidad de equipos e instrumentos topo
geodeacutesicos
2 Automatizacioacuten de los procesos de toma de datos y elaboracioacuten de resultados
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 4
3 Uso de medios informaacuteticos que aumentan la capacidad productiva y
disminuyen el tiempo de ejecucioacuten de las obras
Bases teoacutericas
1 Literatura cientiacutefico -teacutecnica consultada sobre los temas a tratar
2 Estudio y anaacutelisis de los manuales referencia de Estaciones Totales Leica
3 Estudio y profundizacioacuten de los trabajos geodeacutesicos en los tuacuteneles
Bases praacutecticas
1 Base geodeacutesica del Proyecto Trasvase ESTE ndash OESTE Sagua Mayariacute
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 5
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE
LAS MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES
11 Generalidades
Anteriormente en la realizacioacuten de las mediciones topograacuteficas para el
replanteo de obras hidrotecnias se utilizaban los meacutetodos directos empleando
alternativamente dos tipos de instrumentos la alidada sobre plancheta y el
taquiacutemetro seguacuten Sebastiaacuten Peacuterez 2004 Para el primero se va ejecutando
el trabajo de dibujo sobre la misma y luego se lleva un proceso de entintado en
gabinete para el segundo caso los datos se registran en libretas de papel o
electroacutenicas que requieren de un posterior proceso de gabinete donde se
tiene que mantener una rigurosa atencioacuten al pasar los datos al dibujo para
evitar errores
Con la evolucioacuten de los medios teacutecnicos y la implantacioacuten y desarrollo de las
Estaciones Totales Electroacutenicas esta ciencia toma otras dimensiones y muy
en especial en la necesidad de un mayor conocimiento de los operarios y
especialistas en las tecnologiacuteas digitales sin dejar de tener en cuenta los
conocimientos elementales del arte tradicional de medir y de los meacutetodos de
mediciones seguacuten Belete1998 Todos estos conocimientos unidos hacen de esta
tecnologiacutea una poderosa herramienta que reduce considerablemente los gastos y
plazos de ejecucioacuten ademaacutes de incrementar la productividad la calidad y
precisioacuten de los trabajos
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica
Los oriacutegenes de Leica Geosystems iniciaron con la creacioacuten de Kem Co En
1819 Casi cien antildeos maacutes tarde en un pequentildeo y vacioacute molino textil en
Heerbrugg Heinrich Wild se ocupaba del desarrollo del T2 el primer teodolito
oacuteptico-mecaacutenico lo que sentoacute las bases de una empresa dedicada a la topografiacutea
moderna Antildeos maacutes tarde la debutante compantildeiacutea Wild-Heerbrugg introdujo la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 6
primera caacutemara fotograacutefica aeacuterea la C2 junto con el B2 el primer trazador
fotogrameacutetrico
Heinrich Wild (1817-1951) de Glarus Suiza fue un disentildeador de instrumentos
geodeacutesicos y astronoacutemicos comenzoacute su carrera como aprendiz de topoacutegrafo En
1908 despueacutes de haber inventado un teleacutemetro militar y haber convencido a Zeiss
para fabricarlo se mudo a Tena y se convirtioacute en el jefe de GEO la nueva rama de
Zeiss responsable de instrumentos para agrimensura Despueacutes de la primera
guerra mundial Wild regreso a Suiza En abril de 1921 con la ayuda de
financieros suizos eacutel fundoacute la compantildeiacutea Heinrich Wild Werkstattefur
Feinmechanik und Optik en el valle del Rin junto al coronel Jacob Schmidheiny
de Balgach y el geoacutelogo Dr Robert Helbling de Flums A principios de 1930 Wild
se mudo a Suiza
Despueacutes de reconocer que no seriacutea elegido como un director de fabrica ceso sus
relaciones con la firma en Heerbrugg y disentildeo instrumentos para Kem Co en
Arau Su compantildeiacutea anterior se convirtioacute en Wild Heerbrugg en 1937 Se fusiono
con la firma oacuteptica de Emst Leitz de Wetzlar en 1987 adquirioacute la mayoriacutea de
acciones de Kem en 1988 y fue renombrado Wild Leitz AG en 1989 para ser
parte de Leica Holding company en 1990 A principios de 1996 la compantildeiacutea fue
gradualmente dividida en unidades maacutes pequentildeas De este modo en 1996 se
fundoacute Leica Camera AG seguida en 1997 por Leica Geosystems AG y finalmente
en abril de 1998 por Leica Microsystems AG La compantildeiacutea sueca Hexagon AB
adquirioacute Leica Geosystems a finales de 2005 En la actualidad estas tres
compantildeiacuteas son hoy compantildeiacuteas privadas independientes Leica Geosystems
produce- como continuacioacuten de Wild Heerbrugg- instrumentos geodeacutesicos y es
liacuteder en el mercado global de esta seccioacuten
Los clientes principales de Leica Geosystems son los topoacutegrafos fabricantes y
compantildeiacuteas vinculadas con el GIS Sistema de Informacioacuten Geograacutefica En abril de
2001 Leica Geosystems adquirioacute ERDASInc Y LH systems ERDAS es una
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 7
empresa de software para teledeteccioacuten mientras que LH Systems fue una
empresa de software fotogrametriacutea Estas dos compantildeiacuteas fueron fusionadas para
crear la empresa de informaacutetica ERDAS Inc que permanece bajo propiedad de
Leica Geosystems ERDAS ADQUIRIO a cquis ER Mapper y IONIC en 2007 Esto
incremento a ERDAS hacia el mercado de la teledeteccioacuten e introdujo a la
compantildeiacutea en el mercado de SIG topoloacutegico y expandioacute su huella en los servicios
de image Web serving y de image enterprise
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase
La intensa sequiacutea de los uacuteltimos antildeos ha provocado analizar una vez maacutes la
posibilidad de utilizacioacuten de los recursos disponibles en el este de la provincia
decidieacutendose el inicio de los proyectos y la construccioacuten de las obras del Trasvase
Este - Oeste para contrarrestar los efectos actuales de la sequiacutea El objetivo de
este conjunto hidraacuteulico es trasvasar las aguas desde el Este de la provincia de
Holguiacuten hasta las zonas deficitarias al Oeste de la regioacuten oriental Que comprende
la construccioacuten de presas tuacuteneles y canales que trasvasaraacuten las aguas El
proyecto para el disentildeo de la Construccioacuten de los tuacuteneles se ejecutara con la
finalidad de
1-Permitir la conduccioacuten del gasto miacutenimo de 300 m3s
2-Debe proyectarse un tuacutenel que tenga pendiente por el fondo para permitir el
drenaje durante el periodo de construccioacuten debido a que el mismo se construiraacute
por debajo del la liacutenea del nivel freaacutetico determinado por las investigaciones
3-La seccioacuten del tuacutenel seraacute de forma ovoidal
-Ancho interior por el fondo - 60 m
-Altura interior - 565 m
-Altura de la parte recta ndash 084 m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 8
4-Los trabajos de arranque se realizaran con explosivos
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten
- No existe ninguacuten meacutetodo de control efectivo para el replanteo de los trabajos
de perforacioacuten y voladura realizados en el trasvase
- La diferencia entre la sobre excavacioacuten y lo proyectado en el tramo Mayariacute Biraacuten
es apreciable
- Existe una insuficiente red topograacutefica de apoyo
15 Teacuterminos y definiciones
Estacioacuten Total Se denomina Estacioacuten Total a un instrumento electro-oacuteptico
utilizado en topografiacutea cuyo funcionamiento se apoya en la tecnologiacutea electroacutenica
Consiste en la incorporacioacuten de un distancioacutemetro y un microprocesador a un
teodolito electroacutenico Algunas de las caracteriacutesticas que incorpora y con las
cuales no cuentan los teodolitos son una pantalla alfanumeacuterica de cristal liacutequido
(LCD) de avisos iluminacioacuten independiente de la luz solar calculadora
distancioacutemetro trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar
informacioacuten en formato electroacutenico lo cual permite utilizarla posteriormente en
ordenadores personales Vienen provistas de diversos programas sencillos que
permiten entre otras capacidades el caacutelculo de coordenadas en campo
replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y caacutelculo de acimutes y
distancias
16 Funciones de las Estaciones Totales
Vista como un teodolito una Estacioacuten Total se compone de las mismas partes y
funciones El estacionamiento y verticalizacioacuten son ideacutenticos aunque para la
Estacioacuten Total se cuenta con niveles electroacutenicos que facilitan la tarea Los tres
ejes y sus errores asociados tambieacuten estaacuten presentes el de verticalidad que con
la doble compensacioacuten ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 9
los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 11
171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 12
vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 13
2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
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acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
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simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
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situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
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Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
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13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
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actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
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1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
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Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
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Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
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CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
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Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
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partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
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La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
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216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
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por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
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mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
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Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
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Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
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la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
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Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 34
2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 35
la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
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Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
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Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
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De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 39
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
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Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 41
encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
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321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
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9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
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Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
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Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
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Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 47
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
Trabajo de Diploma
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Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 49
Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 50
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 51
Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 52
CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 53
Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 54
configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
Trabajo de Diploma
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Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 56
aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 57
Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 58
se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 59
4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
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1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
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Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
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Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
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Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
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Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
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Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
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- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
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1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
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Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
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Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
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Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
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3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
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Figura 319 Meacutetodo ortogonal
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Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
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Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
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Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
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Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
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Figura 324 Secciones Transversales
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Figura 325 Secciones Transversales
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CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
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RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 81
BIBLIOGRAacuteFIA
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Habana
2 Batista Legraacute Yordanis Esteban Mediciones geodeacutesicas en las
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Ciudad de la Habana 2007
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la determinacioacuten de los voluacutemenes de masa minera extraiacuteda con la
utilizacioacuten de los resultados del levantamiento taquimeacutetrico1998 Revista
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1985
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6 Fernaacutendez Fernaacutendez LTopografia Minera Universidad de Leoacuten
7 Instituto Cubano de Geodesia y Cartografiacutea Instrucciones Teacutecnicas
Poligonometriacutea Departamento Teacutecnico 1969
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10 Lopez N A Armas A B Polowsky P 1979 Manual de proyecto Teacutecnico
Organizativo de Topografiacutea Pueblo y Educacioacuten La Habana
11 NI ISO 17123-4 2001 Oacuteptica e instrumentos Oacutepticos-Instrumentos
Geodeacutesicos Procedimientos de campo para determinar la precisioacuten en el
terreno cuarta parte Distanciometros electro oacutepticos (DEO) Ginebra
Suiza
12 Norma Ramal NR FA 01-012001 Hidrografiacutea y Geodesia Instrumentos de
Medicioacuten Almacenamiento y Manipulacioacuten Oficina Nacional de Hidrografiacutea
y Geodesia La Habana
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 82
13 Norma Cubana NC 3302004 Distanciometro electro oacuteptico Meacutetodo de
Verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
14 Norma Cubana (anteproyecto) 2004 Taquiacutemetro electroacutenico Meacutetodo de
verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
15 Norma Cubana NC 64-83 1983 Sistema Internacional de Unidades
Comiteacute Estatal de Normalizacioacuten Consejo de Estado La Habana
16 Sebastiaacuten Peacuterez Saacutenchez Armando Metodologiacutea para los levantamientos
topograacuteficos a la escala 12000 11000 1500 con el uso de las Estaciones
Totales electroacutenicas Academia Naval Granma Ciudad de la Habana 2004
17 Serra Struch Goacutemez M y Tapia Topografiacutea Subterraacutenea para mineriacutea y
obras Ediciones UPC
18 Wiki pediacutea Biblioteca Electroacutenica Internacional Articulo Replanteo con
Estaciones Totales Compantildeiacutea Leica
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ANEXOS
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Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 85
Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 3
del pasaporte de perforacioacuten y voladura que permita disminuir la sobre
excavacioacuten la desviacioacuten y se pueda obtener una mayor calidad y
productividad en los trabajos de arranque
Meacutetodos empleados en dar solucioacuten al problema cientiacutefico de la
investigacioacuten
Meacutetodos empiacutericos seraacute imprescindible el empleo de la medicioacuten Como
teacutecnicas la observacioacuten cientiacutefica para el conocimiento de las
caracteriacutesticas fundamentales del objeto
Meacutetodos teoacutericos se usa para la interpretacioacuten conceptual de los datos
empiacutericos haciendo uso del anaacutelisis y la siacutentesis en el estudio de las
partes del objeto y para comprender su comportamiento como un todo
Dentro de los meacutetodos teoacutericos tambieacuten seraacute necesario la induccioacuten y
deduccioacuten como procedimiento para pasar de lo conocido a lo
desconocido y de lo general a lo particular
El meacutetodo dialeacutectico para conocer las relaciones entre los componentes
del objeto
Actualidad e importancia del tema
El empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles es ampliamente tratado a escala mundial en Cuba al
introducirse esta tecnologiacutea diferentes empresas han modernizado sus
instrumentos topograacuteficos se realiza una revolucioacuten en el desarrollo cientiacutefico
teacutecnico Su empleo en las industrias trae consigo avances tecnoloacutegicos
fundamentalmente en tres aspectos
1 Aumento de la precisioacuten y fiabilidad de equipos e instrumentos topo
geodeacutesicos
2 Automatizacioacuten de los procesos de toma de datos y elaboracioacuten de resultados
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 4
3 Uso de medios informaacuteticos que aumentan la capacidad productiva y
disminuyen el tiempo de ejecucioacuten de las obras
Bases teoacutericas
1 Literatura cientiacutefico -teacutecnica consultada sobre los temas a tratar
2 Estudio y anaacutelisis de los manuales referencia de Estaciones Totales Leica
3 Estudio y profundizacioacuten de los trabajos geodeacutesicos en los tuacuteneles
Bases praacutecticas
1 Base geodeacutesica del Proyecto Trasvase ESTE ndash OESTE Sagua Mayariacute
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 5
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE
LAS MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES
11 Generalidades
Anteriormente en la realizacioacuten de las mediciones topograacuteficas para el
replanteo de obras hidrotecnias se utilizaban los meacutetodos directos empleando
alternativamente dos tipos de instrumentos la alidada sobre plancheta y el
taquiacutemetro seguacuten Sebastiaacuten Peacuterez 2004 Para el primero se va ejecutando
el trabajo de dibujo sobre la misma y luego se lleva un proceso de entintado en
gabinete para el segundo caso los datos se registran en libretas de papel o
electroacutenicas que requieren de un posterior proceso de gabinete donde se
tiene que mantener una rigurosa atencioacuten al pasar los datos al dibujo para
evitar errores
Con la evolucioacuten de los medios teacutecnicos y la implantacioacuten y desarrollo de las
Estaciones Totales Electroacutenicas esta ciencia toma otras dimensiones y muy
en especial en la necesidad de un mayor conocimiento de los operarios y
especialistas en las tecnologiacuteas digitales sin dejar de tener en cuenta los
conocimientos elementales del arte tradicional de medir y de los meacutetodos de
mediciones seguacuten Belete1998 Todos estos conocimientos unidos hacen de esta
tecnologiacutea una poderosa herramienta que reduce considerablemente los gastos y
plazos de ejecucioacuten ademaacutes de incrementar la productividad la calidad y
precisioacuten de los trabajos
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica
Los oriacutegenes de Leica Geosystems iniciaron con la creacioacuten de Kem Co En
1819 Casi cien antildeos maacutes tarde en un pequentildeo y vacioacute molino textil en
Heerbrugg Heinrich Wild se ocupaba del desarrollo del T2 el primer teodolito
oacuteptico-mecaacutenico lo que sentoacute las bases de una empresa dedicada a la topografiacutea
moderna Antildeos maacutes tarde la debutante compantildeiacutea Wild-Heerbrugg introdujo la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 6
primera caacutemara fotograacutefica aeacuterea la C2 junto con el B2 el primer trazador
fotogrameacutetrico
Heinrich Wild (1817-1951) de Glarus Suiza fue un disentildeador de instrumentos
geodeacutesicos y astronoacutemicos comenzoacute su carrera como aprendiz de topoacutegrafo En
1908 despueacutes de haber inventado un teleacutemetro militar y haber convencido a Zeiss
para fabricarlo se mudo a Tena y se convirtioacute en el jefe de GEO la nueva rama de
Zeiss responsable de instrumentos para agrimensura Despueacutes de la primera
guerra mundial Wild regreso a Suiza En abril de 1921 con la ayuda de
financieros suizos eacutel fundoacute la compantildeiacutea Heinrich Wild Werkstattefur
Feinmechanik und Optik en el valle del Rin junto al coronel Jacob Schmidheiny
de Balgach y el geoacutelogo Dr Robert Helbling de Flums A principios de 1930 Wild
se mudo a Suiza
Despueacutes de reconocer que no seriacutea elegido como un director de fabrica ceso sus
relaciones con la firma en Heerbrugg y disentildeo instrumentos para Kem Co en
Arau Su compantildeiacutea anterior se convirtioacute en Wild Heerbrugg en 1937 Se fusiono
con la firma oacuteptica de Emst Leitz de Wetzlar en 1987 adquirioacute la mayoriacutea de
acciones de Kem en 1988 y fue renombrado Wild Leitz AG en 1989 para ser
parte de Leica Holding company en 1990 A principios de 1996 la compantildeiacutea fue
gradualmente dividida en unidades maacutes pequentildeas De este modo en 1996 se
fundoacute Leica Camera AG seguida en 1997 por Leica Geosystems AG y finalmente
en abril de 1998 por Leica Microsystems AG La compantildeiacutea sueca Hexagon AB
adquirioacute Leica Geosystems a finales de 2005 En la actualidad estas tres
compantildeiacuteas son hoy compantildeiacuteas privadas independientes Leica Geosystems
produce- como continuacioacuten de Wild Heerbrugg- instrumentos geodeacutesicos y es
liacuteder en el mercado global de esta seccioacuten
Los clientes principales de Leica Geosystems son los topoacutegrafos fabricantes y
compantildeiacuteas vinculadas con el GIS Sistema de Informacioacuten Geograacutefica En abril de
2001 Leica Geosystems adquirioacute ERDASInc Y LH systems ERDAS es una
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 7
empresa de software para teledeteccioacuten mientras que LH Systems fue una
empresa de software fotogrametriacutea Estas dos compantildeiacuteas fueron fusionadas para
crear la empresa de informaacutetica ERDAS Inc que permanece bajo propiedad de
Leica Geosystems ERDAS ADQUIRIO a cquis ER Mapper y IONIC en 2007 Esto
incremento a ERDAS hacia el mercado de la teledeteccioacuten e introdujo a la
compantildeiacutea en el mercado de SIG topoloacutegico y expandioacute su huella en los servicios
de image Web serving y de image enterprise
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase
La intensa sequiacutea de los uacuteltimos antildeos ha provocado analizar una vez maacutes la
posibilidad de utilizacioacuten de los recursos disponibles en el este de la provincia
decidieacutendose el inicio de los proyectos y la construccioacuten de las obras del Trasvase
Este - Oeste para contrarrestar los efectos actuales de la sequiacutea El objetivo de
este conjunto hidraacuteulico es trasvasar las aguas desde el Este de la provincia de
Holguiacuten hasta las zonas deficitarias al Oeste de la regioacuten oriental Que comprende
la construccioacuten de presas tuacuteneles y canales que trasvasaraacuten las aguas El
proyecto para el disentildeo de la Construccioacuten de los tuacuteneles se ejecutara con la
finalidad de
1-Permitir la conduccioacuten del gasto miacutenimo de 300 m3s
2-Debe proyectarse un tuacutenel que tenga pendiente por el fondo para permitir el
drenaje durante el periodo de construccioacuten debido a que el mismo se construiraacute
por debajo del la liacutenea del nivel freaacutetico determinado por las investigaciones
3-La seccioacuten del tuacutenel seraacute de forma ovoidal
-Ancho interior por el fondo - 60 m
-Altura interior - 565 m
-Altura de la parte recta ndash 084 m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 8
4-Los trabajos de arranque se realizaran con explosivos
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten
- No existe ninguacuten meacutetodo de control efectivo para el replanteo de los trabajos
de perforacioacuten y voladura realizados en el trasvase
- La diferencia entre la sobre excavacioacuten y lo proyectado en el tramo Mayariacute Biraacuten
es apreciable
- Existe una insuficiente red topograacutefica de apoyo
15 Teacuterminos y definiciones
Estacioacuten Total Se denomina Estacioacuten Total a un instrumento electro-oacuteptico
utilizado en topografiacutea cuyo funcionamiento se apoya en la tecnologiacutea electroacutenica
Consiste en la incorporacioacuten de un distancioacutemetro y un microprocesador a un
teodolito electroacutenico Algunas de las caracteriacutesticas que incorpora y con las
cuales no cuentan los teodolitos son una pantalla alfanumeacuterica de cristal liacutequido
(LCD) de avisos iluminacioacuten independiente de la luz solar calculadora
distancioacutemetro trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar
informacioacuten en formato electroacutenico lo cual permite utilizarla posteriormente en
ordenadores personales Vienen provistas de diversos programas sencillos que
permiten entre otras capacidades el caacutelculo de coordenadas en campo
replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y caacutelculo de acimutes y
distancias
16 Funciones de las Estaciones Totales
Vista como un teodolito una Estacioacuten Total se compone de las mismas partes y
funciones El estacionamiento y verticalizacioacuten son ideacutenticos aunque para la
Estacioacuten Total se cuenta con niveles electroacutenicos que facilitan la tarea Los tres
ejes y sus errores asociados tambieacuten estaacuten presentes el de verticalidad que con
la doble compensacioacuten ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 9
los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 11
171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 12
vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 13
2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 14
acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 15
simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 16
situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 17
Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 18
13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 19
actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 20
1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 21
Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 22
Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 23
CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 24
Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 25
partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 26
La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 27
216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 28
por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 29
mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 30
Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 31
Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 32
la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 33
Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 34
2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 35
la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 36
Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 37
Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 38
De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 39
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 40
Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 41
encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 42
321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 43
9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
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Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
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Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 46
Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
Trabajo de Diploma
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3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
Trabajo de Diploma
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Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
Trabajo de Diploma
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Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 50
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 51
Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 52
CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
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Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
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configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
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Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
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aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
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Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
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se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
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4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
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1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
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Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
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Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
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Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
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Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
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Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
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- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
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1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
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Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
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Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
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Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
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3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
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Figura 319 Meacutetodo ortogonal
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Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
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Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
Trabajo de Diploma
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Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
Trabajo de Diploma
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Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
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Figura 324 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
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Figura 325 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
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CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
Trabajo de Diploma
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RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 81
BIBLIOGRAacuteFIA
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Medicioacuten Almacenamiento y Manipulacioacuten Oficina Nacional de Hidrografiacutea
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Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 82
13 Norma Cubana NC 3302004 Distanciometro electro oacuteptico Meacutetodo de
Verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
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15 Norma Cubana NC 64-83 1983 Sistema Internacional de Unidades
Comiteacute Estatal de Normalizacioacuten Consejo de Estado La Habana
16 Sebastiaacuten Peacuterez Saacutenchez Armando Metodologiacutea para los levantamientos
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Totales electroacutenicas Academia Naval Granma Ciudad de la Habana 2004
17 Serra Struch Goacutemez M y Tapia Topografiacutea Subterraacutenea para mineriacutea y
obras Ediciones UPC
18 Wiki pediacutea Biblioteca Electroacutenica Internacional Articulo Replanteo con
Estaciones Totales Compantildeiacutea Leica
Trabajo de Diploma
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ANEXOS
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Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
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Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
Trabajo de Diploma
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3 Uso de medios informaacuteticos que aumentan la capacidad productiva y
disminuyen el tiempo de ejecucioacuten de las obras
Bases teoacutericas
1 Literatura cientiacutefico -teacutecnica consultada sobre los temas a tratar
2 Estudio y anaacutelisis de los manuales referencia de Estaciones Totales Leica
3 Estudio y profundizacioacuten de los trabajos geodeacutesicos en los tuacuteneles
Bases praacutecticas
1 Base geodeacutesica del Proyecto Trasvase ESTE ndash OESTE Sagua Mayariacute
Trabajo de Diploma
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CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE
LAS MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES
11 Generalidades
Anteriormente en la realizacioacuten de las mediciones topograacuteficas para el
replanteo de obras hidrotecnias se utilizaban los meacutetodos directos empleando
alternativamente dos tipos de instrumentos la alidada sobre plancheta y el
taquiacutemetro seguacuten Sebastiaacuten Peacuterez 2004 Para el primero se va ejecutando
el trabajo de dibujo sobre la misma y luego se lleva un proceso de entintado en
gabinete para el segundo caso los datos se registran en libretas de papel o
electroacutenicas que requieren de un posterior proceso de gabinete donde se
tiene que mantener una rigurosa atencioacuten al pasar los datos al dibujo para
evitar errores
Con la evolucioacuten de los medios teacutecnicos y la implantacioacuten y desarrollo de las
Estaciones Totales Electroacutenicas esta ciencia toma otras dimensiones y muy
en especial en la necesidad de un mayor conocimiento de los operarios y
especialistas en las tecnologiacuteas digitales sin dejar de tener en cuenta los
conocimientos elementales del arte tradicional de medir y de los meacutetodos de
mediciones seguacuten Belete1998 Todos estos conocimientos unidos hacen de esta
tecnologiacutea una poderosa herramienta que reduce considerablemente los gastos y
plazos de ejecucioacuten ademaacutes de incrementar la productividad la calidad y
precisioacuten de los trabajos
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica
Los oriacutegenes de Leica Geosystems iniciaron con la creacioacuten de Kem Co En
1819 Casi cien antildeos maacutes tarde en un pequentildeo y vacioacute molino textil en
Heerbrugg Heinrich Wild se ocupaba del desarrollo del T2 el primer teodolito
oacuteptico-mecaacutenico lo que sentoacute las bases de una empresa dedicada a la topografiacutea
moderna Antildeos maacutes tarde la debutante compantildeiacutea Wild-Heerbrugg introdujo la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 6
primera caacutemara fotograacutefica aeacuterea la C2 junto con el B2 el primer trazador
fotogrameacutetrico
Heinrich Wild (1817-1951) de Glarus Suiza fue un disentildeador de instrumentos
geodeacutesicos y astronoacutemicos comenzoacute su carrera como aprendiz de topoacutegrafo En
1908 despueacutes de haber inventado un teleacutemetro militar y haber convencido a Zeiss
para fabricarlo se mudo a Tena y se convirtioacute en el jefe de GEO la nueva rama de
Zeiss responsable de instrumentos para agrimensura Despueacutes de la primera
guerra mundial Wild regreso a Suiza En abril de 1921 con la ayuda de
financieros suizos eacutel fundoacute la compantildeiacutea Heinrich Wild Werkstattefur
Feinmechanik und Optik en el valle del Rin junto al coronel Jacob Schmidheiny
de Balgach y el geoacutelogo Dr Robert Helbling de Flums A principios de 1930 Wild
se mudo a Suiza
Despueacutes de reconocer que no seriacutea elegido como un director de fabrica ceso sus
relaciones con la firma en Heerbrugg y disentildeo instrumentos para Kem Co en
Arau Su compantildeiacutea anterior se convirtioacute en Wild Heerbrugg en 1937 Se fusiono
con la firma oacuteptica de Emst Leitz de Wetzlar en 1987 adquirioacute la mayoriacutea de
acciones de Kem en 1988 y fue renombrado Wild Leitz AG en 1989 para ser
parte de Leica Holding company en 1990 A principios de 1996 la compantildeiacutea fue
gradualmente dividida en unidades maacutes pequentildeas De este modo en 1996 se
fundoacute Leica Camera AG seguida en 1997 por Leica Geosystems AG y finalmente
en abril de 1998 por Leica Microsystems AG La compantildeiacutea sueca Hexagon AB
adquirioacute Leica Geosystems a finales de 2005 En la actualidad estas tres
compantildeiacuteas son hoy compantildeiacuteas privadas independientes Leica Geosystems
produce- como continuacioacuten de Wild Heerbrugg- instrumentos geodeacutesicos y es
liacuteder en el mercado global de esta seccioacuten
Los clientes principales de Leica Geosystems son los topoacutegrafos fabricantes y
compantildeiacuteas vinculadas con el GIS Sistema de Informacioacuten Geograacutefica En abril de
2001 Leica Geosystems adquirioacute ERDASInc Y LH systems ERDAS es una
Trabajo de Diploma
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empresa de software para teledeteccioacuten mientras que LH Systems fue una
empresa de software fotogrametriacutea Estas dos compantildeiacuteas fueron fusionadas para
crear la empresa de informaacutetica ERDAS Inc que permanece bajo propiedad de
Leica Geosystems ERDAS ADQUIRIO a cquis ER Mapper y IONIC en 2007 Esto
incremento a ERDAS hacia el mercado de la teledeteccioacuten e introdujo a la
compantildeiacutea en el mercado de SIG topoloacutegico y expandioacute su huella en los servicios
de image Web serving y de image enterprise
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase
La intensa sequiacutea de los uacuteltimos antildeos ha provocado analizar una vez maacutes la
posibilidad de utilizacioacuten de los recursos disponibles en el este de la provincia
decidieacutendose el inicio de los proyectos y la construccioacuten de las obras del Trasvase
Este - Oeste para contrarrestar los efectos actuales de la sequiacutea El objetivo de
este conjunto hidraacuteulico es trasvasar las aguas desde el Este de la provincia de
Holguiacuten hasta las zonas deficitarias al Oeste de la regioacuten oriental Que comprende
la construccioacuten de presas tuacuteneles y canales que trasvasaraacuten las aguas El
proyecto para el disentildeo de la Construccioacuten de los tuacuteneles se ejecutara con la
finalidad de
1-Permitir la conduccioacuten del gasto miacutenimo de 300 m3s
2-Debe proyectarse un tuacutenel que tenga pendiente por el fondo para permitir el
drenaje durante el periodo de construccioacuten debido a que el mismo se construiraacute
por debajo del la liacutenea del nivel freaacutetico determinado por las investigaciones
3-La seccioacuten del tuacutenel seraacute de forma ovoidal
-Ancho interior por el fondo - 60 m
-Altura interior - 565 m
-Altura de la parte recta ndash 084 m
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 8
4-Los trabajos de arranque se realizaran con explosivos
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten
- No existe ninguacuten meacutetodo de control efectivo para el replanteo de los trabajos
de perforacioacuten y voladura realizados en el trasvase
- La diferencia entre la sobre excavacioacuten y lo proyectado en el tramo Mayariacute Biraacuten
es apreciable
- Existe una insuficiente red topograacutefica de apoyo
15 Teacuterminos y definiciones
Estacioacuten Total Se denomina Estacioacuten Total a un instrumento electro-oacuteptico
utilizado en topografiacutea cuyo funcionamiento se apoya en la tecnologiacutea electroacutenica
Consiste en la incorporacioacuten de un distancioacutemetro y un microprocesador a un
teodolito electroacutenico Algunas de las caracteriacutesticas que incorpora y con las
cuales no cuentan los teodolitos son una pantalla alfanumeacuterica de cristal liacutequido
(LCD) de avisos iluminacioacuten independiente de la luz solar calculadora
distancioacutemetro trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar
informacioacuten en formato electroacutenico lo cual permite utilizarla posteriormente en
ordenadores personales Vienen provistas de diversos programas sencillos que
permiten entre otras capacidades el caacutelculo de coordenadas en campo
replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y caacutelculo de acimutes y
distancias
16 Funciones de las Estaciones Totales
Vista como un teodolito una Estacioacuten Total se compone de las mismas partes y
funciones El estacionamiento y verticalizacioacuten son ideacutenticos aunque para la
Estacioacuten Total se cuenta con niveles electroacutenicos que facilitan la tarea Los tres
ejes y sus errores asociados tambieacuten estaacuten presentes el de verticalidad que con
la doble compensacioacuten ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 9
los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 11
171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 12
vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
Trabajo de Diploma
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2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
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acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 15
simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 16
situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
Trabajo de Diploma
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Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 18
13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 19
actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
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1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
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Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
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Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
Trabajo de Diploma
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CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
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Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
Trabajo de Diploma
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partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
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La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
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216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
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por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
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mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
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Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
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Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
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la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
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Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
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2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
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la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
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Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
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Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
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De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
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CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
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Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
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encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
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321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
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9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
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Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
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Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
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Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 47
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 48
Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 49
Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 50
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 51
Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 52
CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 53
Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
Trabajo de Diploma
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configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
Trabajo de Diploma
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Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 56
aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 57
Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
Trabajo de Diploma
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se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 59
4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 60
1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 61
Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 62
Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 63
Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 64
Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 65
Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 66
- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 67
1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 68
Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 69
Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 70
Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 71
3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 72
Figura 319 Meacutetodo ortogonal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 73
Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 74
Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 75
Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 76
Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 77
Figura 324 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 78
Figura 325 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 79
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 80
RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 81
BIBLIOGRAacuteFIA
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Geodeacutesicos Procedimientos de campo para determinar la precisioacuten en el
terreno cuarta parte Distanciometros electro oacutepticos (DEO) Ginebra
Suiza
12 Norma Ramal NR FA 01-012001 Hidrografiacutea y Geodesia Instrumentos de
Medicioacuten Almacenamiento y Manipulacioacuten Oficina Nacional de Hidrografiacutea
y Geodesia La Habana
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 82
13 Norma Cubana NC 3302004 Distanciometro electro oacuteptico Meacutetodo de
Verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
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14 Norma Cubana (anteproyecto) 2004 Taquiacutemetro electroacutenico Meacutetodo de
verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
15 Norma Cubana NC 64-83 1983 Sistema Internacional de Unidades
Comiteacute Estatal de Normalizacioacuten Consejo de Estado La Habana
16 Sebastiaacuten Peacuterez Saacutenchez Armando Metodologiacutea para los levantamientos
topograacuteficos a la escala 12000 11000 1500 con el uso de las Estaciones
Totales electroacutenicas Academia Naval Granma Ciudad de la Habana 2004
17 Serra Struch Goacutemez M y Tapia Topografiacutea Subterraacutenea para mineriacutea y
obras Ediciones UPC
18 Wiki pediacutea Biblioteca Electroacutenica Internacional Articulo Replanteo con
Estaciones Totales Compantildeiacutea Leica
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 83
ANEXOS
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 84
Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 85
Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 5
CAPIacuteTULO I ANTECEDENTES Y TENDENCIAS ACTUALES DE
LAS MEDICIONES TOPOGRAacuteFICAS CON ESTACIONES TOTALES
11 Generalidades
Anteriormente en la realizacioacuten de las mediciones topograacuteficas para el
replanteo de obras hidrotecnias se utilizaban los meacutetodos directos empleando
alternativamente dos tipos de instrumentos la alidada sobre plancheta y el
taquiacutemetro seguacuten Sebastiaacuten Peacuterez 2004 Para el primero se va ejecutando
el trabajo de dibujo sobre la misma y luego se lleva un proceso de entintado en
gabinete para el segundo caso los datos se registran en libretas de papel o
electroacutenicas que requieren de un posterior proceso de gabinete donde se
tiene que mantener una rigurosa atencioacuten al pasar los datos al dibujo para
evitar errores
Con la evolucioacuten de los medios teacutecnicos y la implantacioacuten y desarrollo de las
Estaciones Totales Electroacutenicas esta ciencia toma otras dimensiones y muy
en especial en la necesidad de un mayor conocimiento de los operarios y
especialistas en las tecnologiacuteas digitales sin dejar de tener en cuenta los
conocimientos elementales del arte tradicional de medir y de los meacutetodos de
mediciones seguacuten Belete1998 Todos estos conocimientos unidos hacen de esta
tecnologiacutea una poderosa herramienta que reduce considerablemente los gastos y
plazos de ejecucioacuten ademaacutes de incrementar la productividad la calidad y
precisioacuten de los trabajos
12 Breve historia de la compantildeiacutea Leica
Los oriacutegenes de Leica Geosystems iniciaron con la creacioacuten de Kem Co En
1819 Casi cien antildeos maacutes tarde en un pequentildeo y vacioacute molino textil en
Heerbrugg Heinrich Wild se ocupaba del desarrollo del T2 el primer teodolito
oacuteptico-mecaacutenico lo que sentoacute las bases de una empresa dedicada a la topografiacutea
moderna Antildeos maacutes tarde la debutante compantildeiacutea Wild-Heerbrugg introdujo la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 6
primera caacutemara fotograacutefica aeacuterea la C2 junto con el B2 el primer trazador
fotogrameacutetrico
Heinrich Wild (1817-1951) de Glarus Suiza fue un disentildeador de instrumentos
geodeacutesicos y astronoacutemicos comenzoacute su carrera como aprendiz de topoacutegrafo En
1908 despueacutes de haber inventado un teleacutemetro militar y haber convencido a Zeiss
para fabricarlo se mudo a Tena y se convirtioacute en el jefe de GEO la nueva rama de
Zeiss responsable de instrumentos para agrimensura Despueacutes de la primera
guerra mundial Wild regreso a Suiza En abril de 1921 con la ayuda de
financieros suizos eacutel fundoacute la compantildeiacutea Heinrich Wild Werkstattefur
Feinmechanik und Optik en el valle del Rin junto al coronel Jacob Schmidheiny
de Balgach y el geoacutelogo Dr Robert Helbling de Flums A principios de 1930 Wild
se mudo a Suiza
Despueacutes de reconocer que no seriacutea elegido como un director de fabrica ceso sus
relaciones con la firma en Heerbrugg y disentildeo instrumentos para Kem Co en
Arau Su compantildeiacutea anterior se convirtioacute en Wild Heerbrugg en 1937 Se fusiono
con la firma oacuteptica de Emst Leitz de Wetzlar en 1987 adquirioacute la mayoriacutea de
acciones de Kem en 1988 y fue renombrado Wild Leitz AG en 1989 para ser
parte de Leica Holding company en 1990 A principios de 1996 la compantildeiacutea fue
gradualmente dividida en unidades maacutes pequentildeas De este modo en 1996 se
fundoacute Leica Camera AG seguida en 1997 por Leica Geosystems AG y finalmente
en abril de 1998 por Leica Microsystems AG La compantildeiacutea sueca Hexagon AB
adquirioacute Leica Geosystems a finales de 2005 En la actualidad estas tres
compantildeiacuteas son hoy compantildeiacuteas privadas independientes Leica Geosystems
produce- como continuacioacuten de Wild Heerbrugg- instrumentos geodeacutesicos y es
liacuteder en el mercado global de esta seccioacuten
Los clientes principales de Leica Geosystems son los topoacutegrafos fabricantes y
compantildeiacuteas vinculadas con el GIS Sistema de Informacioacuten Geograacutefica En abril de
2001 Leica Geosystems adquirioacute ERDASInc Y LH systems ERDAS es una
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 7
empresa de software para teledeteccioacuten mientras que LH Systems fue una
empresa de software fotogrametriacutea Estas dos compantildeiacuteas fueron fusionadas para
crear la empresa de informaacutetica ERDAS Inc que permanece bajo propiedad de
Leica Geosystems ERDAS ADQUIRIO a cquis ER Mapper y IONIC en 2007 Esto
incremento a ERDAS hacia el mercado de la teledeteccioacuten e introdujo a la
compantildeiacutea en el mercado de SIG topoloacutegico y expandioacute su huella en los servicios
de image Web serving y de image enterprise
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase
La intensa sequiacutea de los uacuteltimos antildeos ha provocado analizar una vez maacutes la
posibilidad de utilizacioacuten de los recursos disponibles en el este de la provincia
decidieacutendose el inicio de los proyectos y la construccioacuten de las obras del Trasvase
Este - Oeste para contrarrestar los efectos actuales de la sequiacutea El objetivo de
este conjunto hidraacuteulico es trasvasar las aguas desde el Este de la provincia de
Holguiacuten hasta las zonas deficitarias al Oeste de la regioacuten oriental Que comprende
la construccioacuten de presas tuacuteneles y canales que trasvasaraacuten las aguas El
proyecto para el disentildeo de la Construccioacuten de los tuacuteneles se ejecutara con la
finalidad de
1-Permitir la conduccioacuten del gasto miacutenimo de 300 m3s
2-Debe proyectarse un tuacutenel que tenga pendiente por el fondo para permitir el
drenaje durante el periodo de construccioacuten debido a que el mismo se construiraacute
por debajo del la liacutenea del nivel freaacutetico determinado por las investigaciones
3-La seccioacuten del tuacutenel seraacute de forma ovoidal
-Ancho interior por el fondo - 60 m
-Altura interior - 565 m
-Altura de la parte recta ndash 084 m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 8
4-Los trabajos de arranque se realizaran con explosivos
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten
- No existe ninguacuten meacutetodo de control efectivo para el replanteo de los trabajos
de perforacioacuten y voladura realizados en el trasvase
- La diferencia entre la sobre excavacioacuten y lo proyectado en el tramo Mayariacute Biraacuten
es apreciable
- Existe una insuficiente red topograacutefica de apoyo
15 Teacuterminos y definiciones
Estacioacuten Total Se denomina Estacioacuten Total a un instrumento electro-oacuteptico
utilizado en topografiacutea cuyo funcionamiento se apoya en la tecnologiacutea electroacutenica
Consiste en la incorporacioacuten de un distancioacutemetro y un microprocesador a un
teodolito electroacutenico Algunas de las caracteriacutesticas que incorpora y con las
cuales no cuentan los teodolitos son una pantalla alfanumeacuterica de cristal liacutequido
(LCD) de avisos iluminacioacuten independiente de la luz solar calculadora
distancioacutemetro trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar
informacioacuten en formato electroacutenico lo cual permite utilizarla posteriormente en
ordenadores personales Vienen provistas de diversos programas sencillos que
permiten entre otras capacidades el caacutelculo de coordenadas en campo
replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y caacutelculo de acimutes y
distancias
16 Funciones de las Estaciones Totales
Vista como un teodolito una Estacioacuten Total se compone de las mismas partes y
funciones El estacionamiento y verticalizacioacuten son ideacutenticos aunque para la
Estacioacuten Total se cuenta con niveles electroacutenicos que facilitan la tarea Los tres
ejes y sus errores asociados tambieacuten estaacuten presentes el de verticalidad que con
la doble compensacioacuten ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales y
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los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 11
171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 12
vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
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2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 14
acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 15
simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 16
situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 17
Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 18
13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 19
actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
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1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 21
Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 22
Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 23
CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 24
Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
Trabajo de Diploma
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partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 26
La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 27
216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 28
por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
Trabajo de Diploma
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mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 30
Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 31
Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 32
la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
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Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 34
2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 35
la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
Trabajo de Diploma
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Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 37
Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
Trabajo de Diploma
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De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
Trabajo de Diploma
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CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 40
Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 41
encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
Trabajo de Diploma
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321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 43
9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 44
Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 45
Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 46
Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 47
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
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Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
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Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 50
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
Trabajo de Diploma
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Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 52
CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
Trabajo de Diploma
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Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 54
configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 55
Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 56
aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 57
Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 58
se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 59
4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 60
1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 61
Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 62
Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 63
Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
Trabajo de Diploma
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Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 65
Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 66
- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 67
1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 68
Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 69
Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 70
Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 71
3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 72
Figura 319 Meacutetodo ortogonal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 73
Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 74
Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 75
Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 76
Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
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Figura 324 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
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Figura 325 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
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CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 80
RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 81
BIBLIOGRAacuteFIA
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6 Fernaacutendez Fernaacutendez LTopografia Minera Universidad de Leoacuten
7 Instituto Cubano de Geodesia y Cartografiacutea Instrucciones Teacutecnicas
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8 Instrucciones Teacutecnicas 1978 PoligonometrIacutea ICGC La Habana
9 Leica Manual de operador Leica Editorial Suiza 2008
10 Lopez N A Armas A B Polowsky P 1979 Manual de proyecto Teacutecnico
Organizativo de Topografiacutea Pueblo y Educacioacuten La Habana
11 NI ISO 17123-4 2001 Oacuteptica e instrumentos Oacutepticos-Instrumentos
Geodeacutesicos Procedimientos de campo para determinar la precisioacuten en el
terreno cuarta parte Distanciometros electro oacutepticos (DEO) Ginebra
Suiza
12 Norma Ramal NR FA 01-012001 Hidrografiacutea y Geodesia Instrumentos de
Medicioacuten Almacenamiento y Manipulacioacuten Oficina Nacional de Hidrografiacutea
y Geodesia La Habana
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 82
13 Norma Cubana NC 3302004 Distanciometro electro oacuteptico Meacutetodo de
Verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
14 Norma Cubana (anteproyecto) 2004 Taquiacutemetro electroacutenico Meacutetodo de
verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
15 Norma Cubana NC 64-83 1983 Sistema Internacional de Unidades
Comiteacute Estatal de Normalizacioacuten Consejo de Estado La Habana
16 Sebastiaacuten Peacuterez Saacutenchez Armando Metodologiacutea para los levantamientos
topograacuteficos a la escala 12000 11000 1500 con el uso de las Estaciones
Totales electroacutenicas Academia Naval Granma Ciudad de la Habana 2004
17 Serra Struch Goacutemez M y Tapia Topografiacutea Subterraacutenea para mineriacutea y
obras Ediciones UPC
18 Wiki pediacutea Biblioteca Electroacutenica Internacional Articulo Replanteo con
Estaciones Totales Compantildeiacutea Leica
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ANEXOS
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Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 85
Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 6
primera caacutemara fotograacutefica aeacuterea la C2 junto con el B2 el primer trazador
fotogrameacutetrico
Heinrich Wild (1817-1951) de Glarus Suiza fue un disentildeador de instrumentos
geodeacutesicos y astronoacutemicos comenzoacute su carrera como aprendiz de topoacutegrafo En
1908 despueacutes de haber inventado un teleacutemetro militar y haber convencido a Zeiss
para fabricarlo se mudo a Tena y se convirtioacute en el jefe de GEO la nueva rama de
Zeiss responsable de instrumentos para agrimensura Despueacutes de la primera
guerra mundial Wild regreso a Suiza En abril de 1921 con la ayuda de
financieros suizos eacutel fundoacute la compantildeiacutea Heinrich Wild Werkstattefur
Feinmechanik und Optik en el valle del Rin junto al coronel Jacob Schmidheiny
de Balgach y el geoacutelogo Dr Robert Helbling de Flums A principios de 1930 Wild
se mudo a Suiza
Despueacutes de reconocer que no seriacutea elegido como un director de fabrica ceso sus
relaciones con la firma en Heerbrugg y disentildeo instrumentos para Kem Co en
Arau Su compantildeiacutea anterior se convirtioacute en Wild Heerbrugg en 1937 Se fusiono
con la firma oacuteptica de Emst Leitz de Wetzlar en 1987 adquirioacute la mayoriacutea de
acciones de Kem en 1988 y fue renombrado Wild Leitz AG en 1989 para ser
parte de Leica Holding company en 1990 A principios de 1996 la compantildeiacutea fue
gradualmente dividida en unidades maacutes pequentildeas De este modo en 1996 se
fundoacute Leica Camera AG seguida en 1997 por Leica Geosystems AG y finalmente
en abril de 1998 por Leica Microsystems AG La compantildeiacutea sueca Hexagon AB
adquirioacute Leica Geosystems a finales de 2005 En la actualidad estas tres
compantildeiacuteas son hoy compantildeiacuteas privadas independientes Leica Geosystems
produce- como continuacioacuten de Wild Heerbrugg- instrumentos geodeacutesicos y es
liacuteder en el mercado global de esta seccioacuten
Los clientes principales de Leica Geosystems son los topoacutegrafos fabricantes y
compantildeiacuteas vinculadas con el GIS Sistema de Informacioacuten Geograacutefica En abril de
2001 Leica Geosystems adquirioacute ERDASInc Y LH systems ERDAS es una
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 7
empresa de software para teledeteccioacuten mientras que LH Systems fue una
empresa de software fotogrametriacutea Estas dos compantildeiacuteas fueron fusionadas para
crear la empresa de informaacutetica ERDAS Inc que permanece bajo propiedad de
Leica Geosystems ERDAS ADQUIRIO a cquis ER Mapper y IONIC en 2007 Esto
incremento a ERDAS hacia el mercado de la teledeteccioacuten e introdujo a la
compantildeiacutea en el mercado de SIG topoloacutegico y expandioacute su huella en los servicios
de image Web serving y de image enterprise
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase
La intensa sequiacutea de los uacuteltimos antildeos ha provocado analizar una vez maacutes la
posibilidad de utilizacioacuten de los recursos disponibles en el este de la provincia
decidieacutendose el inicio de los proyectos y la construccioacuten de las obras del Trasvase
Este - Oeste para contrarrestar los efectos actuales de la sequiacutea El objetivo de
este conjunto hidraacuteulico es trasvasar las aguas desde el Este de la provincia de
Holguiacuten hasta las zonas deficitarias al Oeste de la regioacuten oriental Que comprende
la construccioacuten de presas tuacuteneles y canales que trasvasaraacuten las aguas El
proyecto para el disentildeo de la Construccioacuten de los tuacuteneles se ejecutara con la
finalidad de
1-Permitir la conduccioacuten del gasto miacutenimo de 300 m3s
2-Debe proyectarse un tuacutenel que tenga pendiente por el fondo para permitir el
drenaje durante el periodo de construccioacuten debido a que el mismo se construiraacute
por debajo del la liacutenea del nivel freaacutetico determinado por las investigaciones
3-La seccioacuten del tuacutenel seraacute de forma ovoidal
-Ancho interior por el fondo - 60 m
-Altura interior - 565 m
-Altura de la parte recta ndash 084 m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 8
4-Los trabajos de arranque se realizaran con explosivos
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten
- No existe ninguacuten meacutetodo de control efectivo para el replanteo de los trabajos
de perforacioacuten y voladura realizados en el trasvase
- La diferencia entre la sobre excavacioacuten y lo proyectado en el tramo Mayariacute Biraacuten
es apreciable
- Existe una insuficiente red topograacutefica de apoyo
15 Teacuterminos y definiciones
Estacioacuten Total Se denomina Estacioacuten Total a un instrumento electro-oacuteptico
utilizado en topografiacutea cuyo funcionamiento se apoya en la tecnologiacutea electroacutenica
Consiste en la incorporacioacuten de un distancioacutemetro y un microprocesador a un
teodolito electroacutenico Algunas de las caracteriacutesticas que incorpora y con las
cuales no cuentan los teodolitos son una pantalla alfanumeacuterica de cristal liacutequido
(LCD) de avisos iluminacioacuten independiente de la luz solar calculadora
distancioacutemetro trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar
informacioacuten en formato electroacutenico lo cual permite utilizarla posteriormente en
ordenadores personales Vienen provistas de diversos programas sencillos que
permiten entre otras capacidades el caacutelculo de coordenadas en campo
replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y caacutelculo de acimutes y
distancias
16 Funciones de las Estaciones Totales
Vista como un teodolito una Estacioacuten Total se compone de las mismas partes y
funciones El estacionamiento y verticalizacioacuten son ideacutenticos aunque para la
Estacioacuten Total se cuenta con niveles electroacutenicos que facilitan la tarea Los tres
ejes y sus errores asociados tambieacuten estaacuten presentes el de verticalidad que con
la doble compensacioacuten ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 9
los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 11
171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 12
vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 13
2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 14
acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 15
simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 16
situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 17
Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 18
13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
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actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
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1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
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Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
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Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
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CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
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Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
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partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
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La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
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216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
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por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
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mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
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Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
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Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
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la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
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Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
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2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
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la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
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Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
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Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
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De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
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CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
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Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
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encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
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321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
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9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
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Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
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Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
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Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
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3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
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Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
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Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
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Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
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Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
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CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
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Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
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configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
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Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
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aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
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Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
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se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
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4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
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1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
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Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
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Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
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Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
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Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
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Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
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- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
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1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
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Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
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Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
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Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
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3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
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Figura 319 Meacutetodo ortogonal
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Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
Trabajo de Diploma
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Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 75
Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
Trabajo de Diploma
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Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
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Figura 324 Secciones Transversales
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Figura 325 Secciones Transversales
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CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 80
RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 81
BIBLIOGRAacuteFIA
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2 Batista Legraacute Yordanis Esteban Mediciones geodeacutesicas en las
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Ciudad de la Habana 2007
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utilizacioacuten de los resultados del levantamiento taquimeacutetrico1998 Revista
Geologiacutea y Mineriacutea Vol XII N01 1995 49 p
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ingenieras Editorial pueblo y Educacioacuten La Habana Cuba 1988
6 Fernaacutendez Fernaacutendez LTopografia Minera Universidad de Leoacuten
7 Instituto Cubano de Geodesia y Cartografiacutea Instrucciones Teacutecnicas
Poligonometriacutea Departamento Teacutecnico 1969
8 Instrucciones Teacutecnicas 1978 PoligonometrIacutea ICGC La Habana
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10 Lopez N A Armas A B Polowsky P 1979 Manual de proyecto Teacutecnico
Organizativo de Topografiacutea Pueblo y Educacioacuten La Habana
11 NI ISO 17123-4 2001 Oacuteptica e instrumentos Oacutepticos-Instrumentos
Geodeacutesicos Procedimientos de campo para determinar la precisioacuten en el
terreno cuarta parte Distanciometros electro oacutepticos (DEO) Ginebra
Suiza
12 Norma Ramal NR FA 01-012001 Hidrografiacutea y Geodesia Instrumentos de
Medicioacuten Almacenamiento y Manipulacioacuten Oficina Nacional de Hidrografiacutea
y Geodesia La Habana
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 82
13 Norma Cubana NC 3302004 Distanciometro electro oacuteptico Meacutetodo de
Verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
14 Norma Cubana (anteproyecto) 2004 Taquiacutemetro electroacutenico Meacutetodo de
verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
15 Norma Cubana NC 64-83 1983 Sistema Internacional de Unidades
Comiteacute Estatal de Normalizacioacuten Consejo de Estado La Habana
16 Sebastiaacuten Peacuterez Saacutenchez Armando Metodologiacutea para los levantamientos
topograacuteficos a la escala 12000 11000 1500 con el uso de las Estaciones
Totales electroacutenicas Academia Naval Granma Ciudad de la Habana 2004
17 Serra Struch Goacutemez M y Tapia Topografiacutea Subterraacutenea para mineriacutea y
obras Ediciones UPC
18 Wiki pediacutea Biblioteca Electroacutenica Internacional Articulo Replanteo con
Estaciones Totales Compantildeiacutea Leica
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ANEXOS
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Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
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Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
Trabajo de Diploma
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empresa de software para teledeteccioacuten mientras que LH Systems fue una
empresa de software fotogrametriacutea Estas dos compantildeiacuteas fueron fusionadas para
crear la empresa de informaacutetica ERDAS Inc que permanece bajo propiedad de
Leica Geosystems ERDAS ADQUIRIO a cquis ER Mapper y IONIC en 2007 Esto
incremento a ERDAS hacia el mercado de la teledeteccioacuten e introdujo a la
compantildeiacutea en el mercado de SIG topoloacutegico y expandioacute su huella en los servicios
de image Web serving y de image enterprise
13 Caracterizacioacuten de la obra del trasvase
La intensa sequiacutea de los uacuteltimos antildeos ha provocado analizar una vez maacutes la
posibilidad de utilizacioacuten de los recursos disponibles en el este de la provincia
decidieacutendose el inicio de los proyectos y la construccioacuten de las obras del Trasvase
Este - Oeste para contrarrestar los efectos actuales de la sequiacutea El objetivo de
este conjunto hidraacuteulico es trasvasar las aguas desde el Este de la provincia de
Holguiacuten hasta las zonas deficitarias al Oeste de la regioacuten oriental Que comprende
la construccioacuten de presas tuacuteneles y canales que trasvasaraacuten las aguas El
proyecto para el disentildeo de la Construccioacuten de los tuacuteneles se ejecutara con la
finalidad de
1-Permitir la conduccioacuten del gasto miacutenimo de 300 m3s
2-Debe proyectarse un tuacutenel que tenga pendiente por el fondo para permitir el
drenaje durante el periodo de construccioacuten debido a que el mismo se construiraacute
por debajo del la liacutenea del nivel freaacutetico determinado por las investigaciones
3-La seccioacuten del tuacutenel seraacute de forma ovoidal
-Ancho interior por el fondo - 60 m
-Altura interior - 565 m
-Altura de la parte recta ndash 084 m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 8
4-Los trabajos de arranque se realizaran con explosivos
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten
- No existe ninguacuten meacutetodo de control efectivo para el replanteo de los trabajos
de perforacioacuten y voladura realizados en el trasvase
- La diferencia entre la sobre excavacioacuten y lo proyectado en el tramo Mayariacute Biraacuten
es apreciable
- Existe una insuficiente red topograacutefica de apoyo
15 Teacuterminos y definiciones
Estacioacuten Total Se denomina Estacioacuten Total a un instrumento electro-oacuteptico
utilizado en topografiacutea cuyo funcionamiento se apoya en la tecnologiacutea electroacutenica
Consiste en la incorporacioacuten de un distancioacutemetro y un microprocesador a un
teodolito electroacutenico Algunas de las caracteriacutesticas que incorpora y con las
cuales no cuentan los teodolitos son una pantalla alfanumeacuterica de cristal liacutequido
(LCD) de avisos iluminacioacuten independiente de la luz solar calculadora
distancioacutemetro trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar
informacioacuten en formato electroacutenico lo cual permite utilizarla posteriormente en
ordenadores personales Vienen provistas de diversos programas sencillos que
permiten entre otras capacidades el caacutelculo de coordenadas en campo
replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y caacutelculo de acimutes y
distancias
16 Funciones de las Estaciones Totales
Vista como un teodolito una Estacioacuten Total se compone de las mismas partes y
funciones El estacionamiento y verticalizacioacuten son ideacutenticos aunque para la
Estacioacuten Total se cuenta con niveles electroacutenicos que facilitan la tarea Los tres
ejes y sus errores asociados tambieacuten estaacuten presentes el de verticalidad que con
la doble compensacioacuten ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 9
los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 11
171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 12
vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 13
2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 14
acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
Trabajo de Diploma
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simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 16
situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
Trabajo de Diploma
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Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
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13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
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actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
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1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
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Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
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Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
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CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
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Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
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partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
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La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
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216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
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por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
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mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
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Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
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Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
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la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
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Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
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2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
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la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
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Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
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Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
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De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
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CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 40
Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
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encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
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321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
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9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
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Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
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Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
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Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
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3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
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Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
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Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Trabajo de Diploma
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Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
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Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
Trabajo de Diploma
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CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
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Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
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configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
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Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
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aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
Trabajo de Diploma
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Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
Trabajo de Diploma
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se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
Trabajo de Diploma
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4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
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1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
Trabajo de Diploma
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Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
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Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
Trabajo de Diploma
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Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
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Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
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Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
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- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
Trabajo de Diploma
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1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
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Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
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Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
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Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
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3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Trabajo de Diploma
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Figura 319 Meacutetodo ortogonal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 73
Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 74
Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 75
Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 76
Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
Trabajo de Diploma
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Figura 324 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
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Figura 325 Secciones Transversales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 79
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 80
RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 81
BIBLIOGRAacuteFIA
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Habana
2 Batista Legraacute Yordanis Esteban Mediciones geodeacutesicas en las
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Ciudad de la Habana 2007
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utilizacioacuten de los resultados del levantamiento taquimeacutetrico1998 Revista
Geologiacutea y Mineriacutea Vol XII N01 1995 49 p
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ingenieras Editorial pueblo y Educacioacuten La Habana Cuba 1988
6 Fernaacutendez Fernaacutendez LTopografia Minera Universidad de Leoacuten
7 Instituto Cubano de Geodesia y Cartografiacutea Instrucciones Teacutecnicas
Poligonometriacutea Departamento Teacutecnico 1969
8 Instrucciones Teacutecnicas 1978 PoligonometrIacutea ICGC La Habana
9 Leica Manual de operador Leica Editorial Suiza 2008
10 Lopez N A Armas A B Polowsky P 1979 Manual de proyecto Teacutecnico
Organizativo de Topografiacutea Pueblo y Educacioacuten La Habana
11 NI ISO 17123-4 2001 Oacuteptica e instrumentos Oacutepticos-Instrumentos
Geodeacutesicos Procedimientos de campo para determinar la precisioacuten en el
terreno cuarta parte Distanciometros electro oacutepticos (DEO) Ginebra
Suiza
12 Norma Ramal NR FA 01-012001 Hidrografiacutea y Geodesia Instrumentos de
Medicioacuten Almacenamiento y Manipulacioacuten Oficina Nacional de Hidrografiacutea
y Geodesia La Habana
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 82
13 Norma Cubana NC 3302004 Distanciometro electro oacuteptico Meacutetodo de
Verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
14 Norma Cubana (anteproyecto) 2004 Taquiacutemetro electroacutenico Meacutetodo de
verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
15 Norma Cubana NC 64-83 1983 Sistema Internacional de Unidades
Comiteacute Estatal de Normalizacioacuten Consejo de Estado La Habana
16 Sebastiaacuten Peacuterez Saacutenchez Armando Metodologiacutea para los levantamientos
topograacuteficos a la escala 12000 11000 1500 con el uso de las Estaciones
Totales electroacutenicas Academia Naval Granma Ciudad de la Habana 2004
17 Serra Struch Goacutemez M y Tapia Topografiacutea Subterraacutenea para mineriacutea y
obras Ediciones UPC
18 Wiki pediacutea Biblioteca Electroacutenica Internacional Articulo Replanteo con
Estaciones Totales Compantildeiacutea Leica
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 83
ANEXOS
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 84
Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
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Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 8
4-Los trabajos de arranque se realizaran con explosivos
14 Insuficiencias detectadas durante la investigacioacuten
- No existe ninguacuten meacutetodo de control efectivo para el replanteo de los trabajos
de perforacioacuten y voladura realizados en el trasvase
- La diferencia entre la sobre excavacioacuten y lo proyectado en el tramo Mayariacute Biraacuten
es apreciable
- Existe una insuficiente red topograacutefica de apoyo
15 Teacuterminos y definiciones
Estacioacuten Total Se denomina Estacioacuten Total a un instrumento electro-oacuteptico
utilizado en topografiacutea cuyo funcionamiento se apoya en la tecnologiacutea electroacutenica
Consiste en la incorporacioacuten de un distancioacutemetro y un microprocesador a un
teodolito electroacutenico Algunas de las caracteriacutesticas que incorpora y con las
cuales no cuentan los teodolitos son una pantalla alfanumeacuterica de cristal liacutequido
(LCD) de avisos iluminacioacuten independiente de la luz solar calculadora
distancioacutemetro trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar
informacioacuten en formato electroacutenico lo cual permite utilizarla posteriormente en
ordenadores personales Vienen provistas de diversos programas sencillos que
permiten entre otras capacidades el caacutelculo de coordenadas en campo
replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y caacutelculo de acimutes y
distancias
16 Funciones de las Estaciones Totales
Vista como un teodolito una Estacioacuten Total se compone de las mismas partes y
funciones El estacionamiento y verticalizacioacuten son ideacutenticos aunque para la
Estacioacuten Total se cuenta con niveles electroacutenicos que facilitan la tarea Los tres
ejes y sus errores asociados tambieacuten estaacuten presentes el de verticalidad que con
la doble compensacioacuten ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 9
los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 11
171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 12
vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 13
2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 14
acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 15
simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 16
situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 17
Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 18
13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
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actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
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1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
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Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
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Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
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CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
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Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
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partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
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La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
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216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
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por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
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mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
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Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
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Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
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la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
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Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
Trabajo de Diploma
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2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 35
la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
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Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
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Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
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De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
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CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 40
Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 41
encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 42
321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 43
9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 44
Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 45
Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 46
Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 47
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
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Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
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Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 50
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
Trabajo de Diploma
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Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 52
CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 53
Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 54
configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 55
Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 56
aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 57
Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 58
se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 59
4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 60
1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 61
Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 62
Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 63
Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
Trabajo de Diploma
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Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
Trabajo de Diploma
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Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 66
- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 67
1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 68
Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 69
Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 70
Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 71
3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 72
Figura 319 Meacutetodo ortogonal
Trabajo de Diploma
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Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
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Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
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Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
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Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
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Figura 324 Secciones Transversales
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Figura 325 Secciones Transversales
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CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
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RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 81
BIBLIOGRAacuteFIA
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Ciudad de la Habana 2007
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utilizacioacuten de los resultados del levantamiento taquimeacutetrico1998 Revista
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Organizativo de Topografiacutea Pueblo y Educacioacuten La Habana
11 NI ISO 17123-4 2001 Oacuteptica e instrumentos Oacutepticos-Instrumentos
Geodeacutesicos Procedimientos de campo para determinar la precisioacuten en el
terreno cuarta parte Distanciometros electro oacutepticos (DEO) Ginebra
Suiza
12 Norma Ramal NR FA 01-012001 Hidrografiacutea y Geodesia Instrumentos de
Medicioacuten Almacenamiento y Manipulacioacuten Oficina Nacional de Hidrografiacutea
y Geodesia La Habana
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 82
13 Norma Cubana NC 3302004 Distanciometro electro oacuteptico Meacutetodo de
Verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
14 Norma Cubana (anteproyecto) 2004 Taquiacutemetro electroacutenico Meacutetodo de
verificacioacuten Oficina Nacional de Normalizacioacuten Consejo de Estado La
Habana
15 Norma Cubana NC 64-83 1983 Sistema Internacional de Unidades
Comiteacute Estatal de Normalizacioacuten Consejo de Estado La Habana
16 Sebastiaacuten Peacuterez Saacutenchez Armando Metodologiacutea para los levantamientos
topograacuteficos a la escala 12000 11000 1500 con el uso de las Estaciones
Totales electroacutenicas Academia Naval Granma Ciudad de la Habana 2004
17 Serra Struch Goacutemez M y Tapia Topografiacutea Subterraacutenea para mineriacutea y
obras Ediciones UPC
18 Wiki pediacutea Biblioteca Electroacutenica Internacional Articulo Replanteo con
Estaciones Totales Compantildeiacutea Leica
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ANEXOS
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Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
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Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
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Osmel Calvo Feria Paacutegina 9
los de colimacioacuten e inclinacioacuten del eje secundario con el mismo comportamiento
que en un teodolito claacutesico salvo que el primero puede ser corregido por software
mientras que el segundo la correccioacuten debe realizarse por meacutetodos mecaacutenicos
El instrumento realiza la medicioacuten de aacutengulos a partir de marcas realizadas en
discos transparentes Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda
electromagneacutetica portadora ( generalmente microondas o infrarrojos) 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 soacutelido lo que significa que no es necesario un
prisma reflectante
Este instrumento permite la obtencioacuten de coordenadas de puntos respecto a un
sistema local o arbitrario como tambieacuten a sistemas definidos y materializados
Para la obtencioacuten de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de
lecturas y caacutelculos sobre ellas y demaacutes datos suministrados por el operador Las
lecturas que se obtienen con este instrumento son las de aacutengulos verticales
horizontales y distancias Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad
de incorporarle datos como coordenadas de puntos coacutedigos correcciones de
presioacuten y temperatura etc La precisioacuten de las medidas es del orden de la
diezmileacutesima de gonio en aacutengulos y de miliacutemetros en distancias pudiendo realizar
medidas en puntos situados entre 2 y 5 kiloacutemetros seguacuten el aparato y la cantidad
de prismas usados
17 Algunas consideraciones sobre las Estaciones Totales
Desde el surgimiento de las grandes civilizaciones se han utilizado diferentes
herramientas y uacutetiles para las mediciones lineales y angulares Con el paso del
tiempo las ruacutesticas herramientas fueron evolucionando en instrumentos de
medicioacuten con mejores cualidades para obtener resultados maacutes exactos El teacutermino
Estacioacuten Total tomoacute amplia difusioacuten en el comercio de la Topografiacutea a partir de la
aparicioacuten de un uacutenico instrumento que posibilitara la medicioacuten angular y lineal Tal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 10
vez esto se deba a que previa a la aplicacioacuten de la electroacutenica en la Topografiacutea la
tecnologiacutea imperante conduciacutea a tratar separadamente la planimetriacutea de la
altimetriacutea
A partir de los instrumentos mencionados el tratamiento planimeacutetrico y altimeacutetrico
se realiza en una uacutenica operacioacuten seguramente fue eacuteste el motivo de la actual
denominacioacuten sin embargo hay autores que consideran taquiacutemetro electroacutenico
una denominacioacuten maacutes apropiada Los instrumentos inicialmente diferiacutean entre siacute
por su precisioacuten angular y alcance del distancioacutemetro (bastante reducidos
comparados con los actuales) aunque no se perdiacutea de vista la precisioacuten lineal De
esta forma existiacutean Estaciones Totales de 10acuteacute 5acuteacute 3acuteacute y 1acuteacute baacutesicamente y
precisiones lineales del orden de plusmn5 mm + 5 ppm Estos valores corresponden a
precisiones en la determinacioacuten de una direccioacuten y en la medicioacuten de distancias
respectivamente que por lo general difieren de las resoluciones que son los
menores valores angulares o lineales que aparecen en la pantalla
Por entonces la informacioacuten se leiacutea en pantalla y se transcribiacutea en la libreta de
campo A partir de 1983 aparecieron las colectoras de datos tambieacuten
denominadas libretas electroacutenicas donde se almacenaba la informacioacuten medida en
la Estacioacuten se calculaban valores de replanteo o se resolviacutean diversos problemas
topograacuteficos a partir de 1985 comenzaron a aparecer Estaciones Totales con
capacidad para almacenar informacioacuten y procesadores incluidos que supliacutean a las
colectoras de datos se dio en designarlas en el mercado como Estaciones Totales
inteligentes
Siguiendo con la terminologiacutea maacutes ortodoxa convendriacutea identificarlas como
taquiacutemetro electroacutenico con registro de informacioacuten y programas incorporados que
es el tipo de instrumento maacutes difundido en la actualidad y que acepta algunas
variantes respecto a los siguientes aspectos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 11
171 De la memoria
Memoria interna Donde se almacenan el software del sistema y otras
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional hacia y desde la computadora mediante un cable
de transmisioacuten
Memoria removible o externa Para almacenar el software del sistema o las
aplicaciones ademaacutes de la informacioacuten de los datos de las mediciones que se
enviacutea en forma by direccional desde y hacia la computadora ya sea en un
elemento de memoria estaacutendar (tarjetas PCMCIA con capacidades desde 512 kilo
bites hasta 4 mega bites o teclados removibles de mayor costo y volumen)
172 De los programas
Un nuacutemero de programas fijos para la Estacioacuten (que soacutelo puede variar con la
aparicioacuten de otra versioacuten del software)Programas intercambiables por el usuario
de manera de reemplazar los programas estaacutendar que traen incorporadas las
Estaciones Totales por otros de la biblioteca de programas del fabricante
Generalmente esta categoriacutea permite al usuario mediante programa
personalizado editar sus propios programas y cargarlos en la estacioacuten Existen
Estaciones servos asistidos o motorizados las Estaciones claacutesicas y hasta la
fecha de mayor difusioacuten son las Estaciones Manuales (mal denominadas
mecaacutenicas) esto significa simplemente que los movimientos del ciacuterculo horizontal
y vertical se realizan manipulaacutendola con la ayuda de los tornillos de fijacioacuten o
pequentildeos movimientos
La teacutecnica de medicioacuten de distancias en las Estaciones Totales Electroacutenicas estaacute
basada en el cronometraje de alta precisioacuten El tiempo es la magnitud de la fiacutesica
moderna que maacutes precisamente se puede definir y reproducir En la medicioacuten de
distancias se determina mediante oscilaciones de cristal de cuarzo el tiempo que
necesita un impulso de luz entre dos puntos Este rayo de luz infrarroja invisible
recorre en un segundo aproximadamente 300 000 kiloacutemetros El trayecto de ida y
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 12
vuelta de una distancia 1500 metros lo hace en nada menos que en una
cienmileacutesima de segundo (0000 001 s) La temperatura humedad del aire y la
intensidad luminosa influyen en el tiempo de recorrido del impulso de la luz Por
ello teniendo en cuenta estos paraacutemetros la Estacioacuten Total electroacutenica de Leica
realiza automaacuteticamente en un plazo de 1-2 segundos cientos de estas
mediciones a la vez Sobre esta base se calcula la distancia exacta Con la
mejora continua en la precisioacuten de los relojes de cuarzo los errores en las
mediciones de las distancias con Estaciones Totales Electroacutenicas cada diacutea se
hacen maacutes pequentildeos y hasta el momento existen Estaciones Totales Electroacutenicas
capaces de obtener aacutengulos con errores inferiores a 05acuteacute y precisiones lineales
del orden de plusmn1 mm + 1 ppm
La tendencia actual es la de introducir las Estaciones Totales Electroacutenicas para
trabajos de campo este medio posee las caracteriacutesticas de almacenar gran
cantidad de datos y de colectarlas de forma raacutepida dinaacutemica y precisa contiene
programas de tareas geodeacutesicas y topograacuteficas de todo tipo se realizan
nivelaciones trigonomeacutetricas con una precisioacuten similar a la diferencial o
geomeacutetrica pueden transferir coordenadas y alturas de puntos asiacute como acopiar
las diferentes caracteriacutesticas de los elementos simboacutelicos cartograacuteficos mediante
coacutedigos y otros paraacutemetros que tradicionalmente solo podiacutean hacerse mediante
anotaciones en las libretas de campo con el tedioso y largo proceso de gabinete
existiendo la omisioacuten de elementos errores o equivocaciones humanas en el pase
de los datos Convirtieacutendose en los equipos de campo maacutes solicitados y usados
en la actualidad
Las mayores razones por las cuales las Estaciones Totales Electroacutenicas han
ganado en confianza y popularidad son
1 Es un instrumento totalmente electroacutenico las mediciones y lecturas de los
aacutengulos asiacute como el almacenamiento de los resultados se hacen de forma
electroacutenica evitando se cometan errores de campo a gabinete
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 13
2 Se puede medir una distancia con un error promedio de plusmn1mm +2 ppm y
medirse un aacutengulo con precisioacuten de 1 segundo sexagesimal
3 Aumento considerable de la productividad del trabajo por ejemplo la
composicioacuten laboral de una comisioacuten de campo tradicional es de 4-5 hombres
mientras que con las Estaciones Totales Electroacutenicas se puede reducir de 2-3
en dependencia del tipo de trabajo ya que en lugares donde los contornos
estaacuten muy cercas unos de otros la medicioacuten y toma de los datos es tan raacutepida
que un tercer hombre estariacutea inutilizado resultando un ahorro significativo en
horas-hombres
Estas tecnologiacuteas traen consigo la necesidad de una mayor preparacioacuten de los
operarios ya que es mucho mayor la rigurosidad en el cuidado mantenimiento y
explotacioacuten en este tipo de equipo que los tradicionales ellos deben dominar
ademaacutes de los conocimientos teacutecnicos tradicionales el uso de las fuentes de
alimentacioacuten carga de bateriacuteas tarjetas especiales de memoria de datos
almacenamiento y viacuteas de transmisioacuten de datos asiacute como el uso y explotacioacuten de
los diferentes software de medicioacuten y sus combinaciones y los software de
transmisioacuten procesamiento de datos y dibujo
18 Teodolito y Estaciones Totales
Geneacutericamente se los denomina Estaciones Totales porque tienen la capacidad de
medir aacutengulos distancias y niveles lo cual requeriacutea previamente de diversos
instrumentos Estos teodolitos electro-oacutepticos hace tiempo que son una realidad
teacutecnica accesible desde el punto de vista econoacutemico Su precisioacuten facilidad de
uso y la posibilidad de almacenar la informacioacuten para descargarla despueacutes en
programas de CAD ha logrado que desplacen a los teodolitos que actualmente
estaacuten en desuso La mayor precisioacuten de la estacioacuten total (pocos miliacutemetros frente a
los centiacutemetros del GPS) la hacen todaviacutea necesaria para determinados trabajos
como la colocacioacuten de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes la
colocacioacuten de vainas para hormigoacuten potenzado el replanteo de viacuteas feacuterreas los
trabajos subterraacuteneos y bajo techo ademaacutes aquellos donde el operador no puede
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 14
acceder como torres eleacutectricas o riscos etc
19 Comparacioacuten entre Teodolito y Estacioacuten Total
Antes del advenimiento de la Estacioacuten Total electroacutenica los topoacutegrafos utilizaron
un instrumento conocido como teodolito para medir aacutengulos y para calcular
distancia El teodolito emplea dos discos uno en la vertical y uno en el plano
horizontal que se rota manualmente para fijar un aacutengulo El topoacutegrafo entonces
lee el aacutengulo usando un microscopio minuacutesculo unido al lado del instrumento
A partir de los antildeos 1900 antes de las Estaciones Totales electroacutenicas los
topoacutegrafos tuvieron que utilizar un teodolito o auacuten un compaacutes y una cadena para
medir aacutengulos y distancias Puesto que eacutesta era la uacutenica tecnologiacutea disponible y
los gobiernos del estado tuvieron que crear los liacutemites oficiales de la tierra para los
negocios y los ciudadanos las medidas tomadas por los topoacutegrafos que usaban
estos instrumentos fueron hechas oficiales en registros gubernamentales
La tecnologiacutea Total de la Estacioacuten ha asistido a topoacutegrafos de varias maneras En
primer lugar ha eliminado error humano a un grado grande Con un teodolito el
topoacutegrafo debe mirar con fijeza a traveacutes de un microscopio minuacutesculo para ver el
aacutengulo y despueacutes lo anota correctamente en su libro de registro La Estacioacuten Total
registra estos datos que el topoacutegrafo descarga simplemente sobre su
computadora cuando eacutel vuelve a su oficina
En segundo lugar la Estacioacuten Total ha eliminado totalmente la necesidad de medir
liacuteneas a mano En el pasado los topoacutegrafos tuvieron que utilizar la cadena para
marcar liacuteneas y despueacutes cuentan los acoplamientos para medir la distancia con la
mayoriacutea de la exactitud Las cadenas no son fiables porque pueden perder
acoplamientos en traacutensito y se deforman en tiempo muy caliente o friacuteo y la meta
de un topoacutegrafo es conseguir una medida dentro de algunos centiacutemetros Hoy en
la actualidad con las Estaciones Totales se mide grandes distancias sin la
necesidad de llegar al objetivo a medir Los teodolitos todaviacutea tienen un lugar en
diferentes trabajos topograacuteficos donde se necesita solamente medir un aacutengulo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 15
simple pero desde los antildeos 70 han sido substituidos casi totalmente por la
Estacioacuten Total electroacutenica La eliminacioacuten tanto del error y del trabajo adicional
hace la Estacioacuten Total y la tecnologiacutea del GPS los principales instrumentos de los
trabajos geodeacutesicos
110 Valoracioacuten de los Trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles con los instrumentos tradicionales
Para realizar los trabajos topograacuteficos en los tuacuteneles suelen emplearse
instrumentos similares a los de exterior siempre teniendo en cuenta las
condiciones de iluminacioacuten de las labores subterraacuteneas y en caso necesario
que sean anti grisuacute No obstante existen equipos especialmente disentildeados para
trabajos de Interior
Estos equipos se estacionan de manera que no interrumpan los servicios
de arranque y de transporte de material En algunos casos se coloca el
instrumento sobre una barra horizontal que se apoya en los hastiacuteales a
altura suficiente para no interrumpir el transporte En otros casos
especialmente si las labores son angostas el instrumento se suspende de un
perno introducido en el hastial o en el techo de la labor Los equipos antiguos se
iluminaban mediante el equipo adecuado a traveacutes de los puntos de entrada
de luz de manera que pudieran tomarse lecturas sobre los limbos
Los teodolitos electroacutenicos y las Es taciones T otales disponen de una pantalla
donde pueden leerse los resultados de la medicioacuten que puede estar iluminada
Las plomadas y las sentildeales de punteriacutea se iluminan desde atraacutes
interponiendo una pantalla de papel o de plaacutestico para no deslumbrar al
operario del instrumento Tambieacuten pueden iluminarse lateralmente Todos los
equipos de iluminacioacuten en caso de minas de carboacuten deben ser anti grisuacute
La puesta en estacioacuten se realiza generalmente con relacioacuten a una plomada
que cuelga de un caacutencamo situado en el techo de la labor como se observa
en la (figura 11) Moveremos el instrumento montado sobre el triacutepode hasta
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 16
situarlo aproximadamente bajo la plomada y a continuacioacuten utilizaremos el
juego del instrumento sobre la meseta del mejor La plomada debe estar
en la prolongacioacuten del eje principal del instrumento
Figura 11 Puesta en estacioacuten
En topografiacutea subterraacutenea es muy habitual que las sentildeales que marcan los
puntos de estacioacuten no se puedan colocar en el suelo ya que el paso de
personal y de maquinaria podriacutea hacerlas desaparecer Por ello se colocan
normalmente en el techo de las labores utilizando una plomada para
proyectarlas sobre el piso Para la puesta en estacioacuten proyectaremos el punto
sobre el suelo donde se marcaraacute con un clavo y se procederaacute a estacionar
sobre este clavo utilizando el procedimiento habitual En muchos casos se
prefiere suspender una plomada desde el punto marcado en el techo y centrar el
instrumento con referencia a esta plomada
Los puntos de estacioacuten se elegiraacuten de manera que los recorridos de los
itinerarios sean lo maacutes sencillos posible y su nuacutemero de estaciones lo maacutes bajo
posible para evitar la acumulacioacuten de errores Las sentildeales no deben estar
sometidas a movimientos Se deben numerar de forma ordenada y recoger
claramente las observaciones necesarias en las libretas de campo incluyendo
croquis cuando sea preciso para facilitar su localizacioacuten En exterior los puntos
se suelen denominar usando letras mayuacutesculas En interior se suelen emplear
minuacutesculas seguidas de apoacutestrofes o de subiacutendices en caso necesario
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 17
Las estaciones marcadas en el techo de la labor deben ser faacuteciles de localizar
y no estar expuestas a desaparecer Para que el punto de estacioacuten quede
marcado inequiacutevocamente emplearemos las siguientes normas
El hueco del caacutencamo por el que pasa el hilo de la plomada debe ser de
diaacutemetro un poco superior al de eacuteste
El caacutencamo debe situarse en el plano vertical que contenga a la bisectriz del
aacutengulo formado por las dos visuales a lanzar desde la estacioacuten la de la estacioacuten
anterior y la de la siguiente
El hilo de la plomada debe introducirse en el ojal siempre en el mismo
sentido y utilizando esta norma para todas las estaciones
Figura 12 Sentildealizacioacuten de estaciones (1)
Cuando la entibacioacuten es de madera (figura 12) las sentildeales se clavan con
facilidad Pueden emplearse grapas de hierro cerrando un poco la curvatura para
aproximarla al grosor del hilo de la plomada Tambieacuten puede emplearse un
caacutencamo normal con el ojal pequentildeo Cuando la entibacioacuten es de metal puede
sujetarse una cuntildea de madera mediante grapas y proceder como en el caso
anterior Tambieacuten se utiliza una pistola (de las que emplean los electricistas) para
empotrar tornillos apropiados provistos de un ojal en la entibacioacuten
En labores en roca puede utilizarse un martillo perforador para hacer un taladro e
introducir en eacutel un taco de madera sobre el que se clavaraacute el caacutencamo (figura
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 18
13) Tambieacuten pueden emplearse tacos de plaacutestico Utilizando cemento mezclado
con sosa (para que fraguumle raacutepido) se pueden sujetar grapas en el techo (figura
14) En este caso conviene doblar ligeramente las patas de la grapa hacia afuera
y cerrar la curvatura de eacutesta como se indicoacute antes
Figura 13 Sentildealizacioacuten de estaciones (2)
Figura 14 Sentildealizacioacuten de estaciones (3)
Para localizar faacutecilmente los puntos conviene marcar un ciacuterculo rojo con pintura
alrededor de cada uno una vez puesta la sentildeal que sujetaraacute la plomada
1101 Mediciones de aacutengulos
Las circunstancias propias de los trabajos de interior obligan con
frecuencia a establecer itinerarios de lados muy cortos lo que supone mayores
errores en la medida de aacutengulos En particular el error de direccioacuten puede ser
muy importante especialmente si la puesta en estacioacuten no se hace con el
cuidado necesario
Antiguamente se empleaban teodolitos con anteojo exceacutentrico de manera
que se pudieran lanzar visuales verticales a lo largo de pozos y
chimeneas Pero las complicaciones que suponiacutean y la necesidad de introducir en
todas las mediciones la correccioacuten por excentricidad han hecho que en la
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 19
actualidad se utilicen normalmente equipos de uso general Para poder lanzar
visuales verticales estos equipos se dotan de oculares acodados Tambieacuten
pueden emplearse siempre que la apreciacioacuten sea compatible con la precisioacuten
de los trabajos topograacuteficos y que no existan perturbaciones magneacuteticas en el
subsuelo las bruacutejulas
Muchos instrumentos llevan una sentildeal o un pivote para indicar el centro del
anteojo Si situamos el anteojo en posicioacuten horizontal esta sentildeal nos indicaraacute el
punto sobre el que debe estar la plomada para conseguir la puesta en estacioacuten
Si el aparato no dispone de esta sentildeal la materializamos estacionando
aproximadamente bajo la plomada y marcando con un laacutepiz el ciacuterculo que
describe la punta de eacutesta sobre el anteojo (situado en posicioacuten horizontal) al
girar la alidada horizontal
El centro de este ciacuterculo es el punto buscado Para medir el aacutengulo entre ejes
de un itinerario (figura 15) se situacutean plomadas en los tres puntos que lo definen
es decir en los puntos que marcan nuestra estacioacuten y las estaciones anterior y
siguiente Como en el caso de medicioacuten de aacutengulos en el exterior si hemos
orientado previamente el instrumento (con la visual de espaldas) obtendremos
acimutes y si no obtendremos las lecturas horizontales
Figura 15 Medicioacuten de aacutengulos
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 20
1102 Replanteo del eje del tuacutenel
Una vez realizados los trabajos de enlace entre bocas y el paso por montera y
antes de comenzar la excavacioacuten se marca siguiendo la alineacioacuten del eje del
tuacutenel un miacutenimo de tres puntos en cada uno de los extremos Estas referencias
se eligen de forma que no se vean afectadas por los trabajos de excavacioacuten y
se sentildealan de forma permanente Estacionando un instrumento topograacutefico en
el punto central y visando al siguiente tendremos materializada la alineacioacuten
inicial del tuacutenel y podremos comenzar el replanteo del mismo (figura 16) El
tercer punto nos serviraacute como comprobacioacuten
Figura 16 Replanteo del eje del tuacutenel
Por razones praacutecticas especialmente la visibilidad el replanteo en altimetriacutea
suele hacerse marcando una rasante sobre elevada a una magnitud constante
(1 a 15m) respecto a la altitud del piso teoacuterico del tuacutenel Esta rasante puede
sentildealizarse mediante una cuerda horizontal tendida entre los hastiacuteales (figura
17) Si la precisioacuten en altimetriacutea ha de ser grande conviene hacerlo utilizando
un nivel
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 21
Figura 17 Rasante sobre elevada
Si la excavacioacuten se realiza tambieacuten a partir de un pozo intermedio la operacioacuten
es maacutes complicada Las coordenadas de la boca del pozo se habraacuten
determinado con precisioacuten comprobando que se situacutea en la vertical de la
rasante del tuacutenel y enlazaacutendola planimeacutetrica y altimeacutetricamente con las bocas
extremas del tuacutenel
1103 Replanteo de labores en liacutenea recta
Una vez completados los caacutelculos del rompimiento se realiza el replanteo de la
labor desde el punto o puntos de ataque El replanteo consiste en marcar sobre
el terreno los elementos necesarios para iniciar la excavacioacuten y para realizar el
seguimiento de la misma El espacio disponible al iniciar la labor suele ser
reducido por lo que a veces es recomendable hacer un replanteo provisional
que luego se va afinando a medida que avanza la labor
Estacionamos en el punto conocido A y con apoyo de un punto auxiliar P
tambieacuten conocido orientamos el instrumento topograacutefico y visamos en la
direccioacuten de la futura labor A-B cuyo acimut hemos calculado Actuando
uacutenicamente sobre el movimiento de cabeceo del anteojo sentildealamos los puntos
Arsquo y Arsquorsquo que forman parte de la alineacioacuten en los hastiacuteales o en el techo (figura
18) La excavacioacuten deberaacute seguir la direccioacuten sentildealada
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 22
Figura 18 Replanteo de galeriacutea recta
Para reducir errores conviene lanzar dos visuales a cada punto una con el
anteojo en posicioacuten normal y otra con el anteojo en posicioacuten invertida (tras
aplicar la regla de Bessel) Si existe una pequentildea des correccioacuten en el
instrumento obtendremos dos lecturas ligeramente distintas de las que
tomaremos el valor intermedio Cuando la labor ha avanzado algunos metros
se repite la operacioacuten sentildealando nuevos puntos como el Arsquorsquorsquo La operacioacuten se
simplifica considerablemente utilizando oculares laacuteser
111 Anaacutelisis Bibliograacutefico
La buacutesqueda bibliograacutefica se realizoacute teniendo en cuenta la materializacioacuten de
los objetivos propuestos para ello primeramente se efectuoacute la revisioacuten en
Internet de las paacuteginas que abordan sobre el empleo de Estaciones Totales
para el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles Se
consultoacute los manuales de empleo de las Estaciones Totales de la marca
Sokkia y Leica Por otro lado se revisaron trabajos sobre el tema desde el
punto de vista teoacuterico y praacutectico que aportaron resultados relevantes para el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura con la nueva tecnologiacutea en los
tuacuteneles del trasvase Este-Oeste
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 23
CAPITULO II CARACTERIZACIOacuteN DE LOS TIPOS DE ERRORES
QUE SE MANIFIESTAN EN LAS MEDICIONES CON ESTACIONES
TOTALES
21 Anaacutelisis de los tipos de errores que se manifiestan durante las
mediciones con estaciones totales electroacutenicas
Es importante analizar y conocer a fondo las caracteriacutesticas de los errores que se
cometen durante las mediciones con las Estaciones Totales Electroacutenicas los
cuales de acuerdo al anaacutelisis y estudio de diferentes autores se han
agrupado por las causas que los originan y ellas son
Errores instrumentales
Errores personales
Errores naturales
211 Errores instrumentales
Imperfecciones son el resultado del hecho de que ninguacuten dispositivo mecaacutenico
pueda fabricarse con cero error debido a errores inevitables en el proceso de
fabricacioacuten provocado por las tensiones mecaacutenicas y las composiciones de los
materiales En etapas anteriores las teacutecnicas de las mediciones muy
especiacuteficas se ensentildearon y emplearon por los topoacutegrafos para compensar o
reducir las imperfecciones mecaacutenicas que se presentaban en los teodolitos
con el advenimiento de las Estaciones Totales Electroacutenicas pareciacutea que los
errores que se producen durante su fabricacioacuten llamados de los instrumentos se
iban a eliminar pero aun con las tecnologiacuteas de fabricacioacuten maacutes sofisticadas
los errores auacuten existen y exigen que los operarios sean maacutes versaacutetiles en el uso
de las diferentes teacutecnicas que compensan estos errores para reducirlos al miacutenimo
aplicando los diferentes valores de calibracioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 24
Independientemente de que las Estaciones Totales Electroacutenicas se ajustan en la
faacutebrica antes de ser suministradas los errores de fabricacioacuten pueden variar con
el tiempo y con las temperaturas por esa razoacuten siempre se recomienda
volver a determinarlos antes de
Utilizarlo por primera vez
Efectuar mediciones de precisioacuten
Despueacutes de una prolongada transportacioacuten
Antes y despueacutes de pausas prolongadas de trabajo
Cuando haya diferencias de temperaturas superiores a 10ordmC
Para determinar correctamente las incertidumbres de las mediciones se
necesita de un laboratorio de calibracioacuten competente donde se encuentra el
personal con la calificacioacuten y homologacioacuten correspondiente y con los patrones
trazables y meacutetodos avalados para determinar la incertidumbre en condiciones
idoacuteneas que introduzcan el miacutenimo de errores En algunas bibliografiacuteas y
manuales de usuarios de las diferentes marcas se tratan los errores
instrumentales con algunas diferencias de teacuterminos su esencia es similar en
todos los casos y podemos ademaacutes subdividirlos en dos grupos que son los
siguientes
Errores electroacutenicos
Errores mecaacutenicos
212 Errores electroacutenicos
Los errores electroacutenicos corresponden al funcionamiento electroacutenico interno
del instrumento sin la influencia de factores externos y aunque muchas de sus
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 25
partes dependen o se relacionan con factores mecaacutenicos se controlan
electroacutenicamente y ellos son
Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Error de colimacioacuten horizontal
Error de iacutendice vertical
Error por excentricidad del ciacuterculo
Error de perpendicularidad
Error de graduacioacuten del ciacuterculo
Compensacioacuten del prisma
213 Error de colimacioacuten del compensador de dos ejes
Consiste en la desviacioacuten del eje principal con respecto a la liacutenea de la
plomada y equivale a la determinacioacuten del centro de la burbuja del nivel
Su influencia en la direccioacuten horizontal o en el aacutengulo vertical se elimina mediante
el compensador de dos ejes el cual define la liacutenea de la plomada en el
instrumento que es igual a la liacutenea de la gravedad terrestre
Una inclinacioacuten en cualquier direccioacuten pudiera traer efectos longitudinales y
transversales pudiendo existir errores en el posicionamiento del instrumento
en el aacutengulo horizontal y en el aacutengulo vertical Estos errores se determinan y
ajustan en faacutebrica a cero
La incorrecta nivelacioacuten del eje principal no es un error instrumental y no
se elimina mediante mediciones en ambas posiciones del anteojo Una inclinacioacuten
lateral afecta las mediciones del aacutengulo horizontal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 26
La aplicacioacuten del compensador de dos-ejes permite la representacioacuten
electroacutenica de los niveles ciliacutendricos del instrumento de forma eficaz y eficiente la
menor exactitud se obtiene en mediciones en una sola cara en el momento en
que se compensa la inclinacioacuten del instrumento de forma automaacutetica las
lecturas de los ciacuterculos vertical y horizontal y en especial para visuales muy
inclinadas
214 Error de colimacioacuten horizontal
El error de colimacioacuten horizontal en la desviacioacuten del aacutengulo recto formado por el
eje de muntildeones y la liacutenea de la visual o lo que se conoce cuando el
eje oacuteptico del teodolito no es perpendicular al eje visual del telescopio o anteojo la
influencia de este error en el aacutengulo horizontal se manifiesta en que aumenta con
la altura sobre el horizonte y disminuye en visuales horizontales Este error se
determina y ajusta en la faacutebrica a 000 La mayoriacutea de las Estaciones Totales
Electroacutenicas tienen un meacutetodo que mantiene un ajuste del error de
colimacioacuten horizontal de campo en dependencia del aacutengulo vertical y para
compensar auacuten maacutes este error se debe de hacer lecturas en las dos caras del
limbo horizontal Los manuales para cada instrumento proporcionan la
instruccioacuten detallada para el uso de esta correccioacuten
215 Error de iacutendice vertical
El error de iacutendice vertical es el error del punto cero del ciacuterculo vertical respecto al
eje de muntildeones Para que el telescopio pueda rotar a traveacutes de un plano
verdaderamente vertical su eje de rotacioacuten debe ser perpendicular al eje de
rotacioacuten horizontal si la liacutenea visual del instrumento es horizontal la lectura del
ciacuterculo vertical debe ser exactamente de 90ordm Esta desviacioacuten recibe el nombre de
error de iacutendice vertical y el mismo se corrige en todos los aacutengulos verticales
medidos Este error se determina y ajusta en la faacutebrica a 000
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 27
216 Error por excentricidad del ciacuterculo
La excentricidad del ciacuterculo existe cuando el centro teoacuterico del eje
mecaacutenico del teodolito no coincide exactamente con el centro del limbo
horizontal o vertical la magnitud del error corresponde al grado de excentricidad
Cuando se representa graacuteficamente la excentricidad del ciacuterculo eacutesta aparece
como una ola de seno Este error se compensa haciendo lectura en las dos caras
del limbo y usando el promedio del error como resultado Algunos instrumentos
vienen configurados para que al determinar la ola de seno sean guardadas
en memoria y se agrega o sustrae en cada lectura del aacutengulo para que sea
corregido dicho error en el momento de la medicioacuten
217 Error de perpendicularidad
El error de perpendicularidad es la desviacioacuten del eje de muntildeones respecto al eje
vertical y el mismo se ajusta en la faacutebrica a 000
218 Error de graduacioacuten del ciacuterculo
En otros periacuteodos este error era un problema significativo actualmente se han
eliminado los problemas de graduacioacuten del ciacuterculo debido a la utilizacioacuten de
una tecnologiacutea muy avanzada en su fabricacioacuten y su principio se basa en
las teacutecnicas similares a las utilizadas en las artes graacuteficas en que la
imagen del ciacuterculo patroacuten de referencia se reproduce primeramente a una
escala muy grande y luego se proyecta al tamantildeo del ciacuterculo original
grabaacutendose las marcas sobre el cristal del ciacuterculo del instrumento con una alta
precisioacuten
219 Compensacioacuten del prisma
Cada fabricante produce y suministra los diferentes medios y accesorios
que complementan el uso correcto del instrumento que provoca la obtencioacuten de
los resultados con la mayor calidad posible como son de la misma marca y
compatibles entre siacute y por lo tanto en la mayoriacutea de los casos el error
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 28
por concepto del prisma es igual o cercano a cero Hay casos en que existen
prismas de versiones anteriores de una misma marca en que el fabricante
hace referencia a que puede utilizarse pero con el pre ajuste de las
configuraciones adicionadas en el instrumento de forma tal que antes de
ejecutar los trabajos se configura en la memoria del equipo el tipo de
prisma que se va a utilizar y automaacuteticamente se aplican los valores de correccioacuten
pero pudiera darse el caso de que se necesitan utilizar dos tipos de prismas lo
cual exige una alta concentracioacuten experiencia y conocimiento del operario en
la configuracioacuten constante al tipo de prisma que se estaacute midiendo que pudiera
traer consigo un error humano difiacutecil de detectar por lo tanto el propio
fabricante sugiere el uso de una sola configuracioacuten y preferentemente de los
prismas fabricados para el tipo de instrumento que se ha suministrado
2110 Errores mecaacutenicos
Son errores que sus ajustes se realizan mediante dispositivos mecaacutenicos y no
intervienen en el sistema electroacutenico y si lo hiciera su ajuste seriacutea por medio de
alguacuten dispositivo mecaacutenico ellos son
Errores por deformaciones del triacutepode
Ajuste del nivel esfeacuterico
Ajuste de la base nivelante
Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Ajuste del bastoacuten porta-prisma
2111 Errores por deformaciones del triacutepode
Las uniones entre el metal y la madera deben estar siempre firmes y los
tornillos Hallen moderadamente apretados las articulaciones de la cabeza
deben apretarse de tal manera que la posicioacuten abierta de las patas se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 29
mantenga cuando se levante el triacutepode del suelo El triacutepode seraacute capaz de resistir
las fuerzas de torsioacuten y regresar a su posicioacuten normal Al aplicar una fuerza de
torsioacuten a la meseta del triacutepode con ambas manos en forma tangencial a
dicha base y propinando un giro de aproximadamente 60rdquo una vez liberado
de la fuerza de torsioacuten aplicada el valor residual no excederaacute los 3rdquo Otro de
los problemas que se puedan presentar en el triacutepode es la rigidez de las patas
con respecto a las tensiones verticales provocadas por el peso de los
instrumentos cuando colocamos un peso sobre el plato superior del
triacutepode que duplique el peso maacuteximo del instrumento la meseta del triacutepode
no se hundiraacute por maacutes de 005 mm
2112 Ajuste del nivel esfeacuterico
Antes de proceder al ajuste es necesario nivelar el instrumento mediante
el nivel electroacutenico Si el punto de juego de la burbuja rebasa el borde de
la marca se ajusta por medio de los tornillos de ajuste Luego de
realizado el ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2113 Ajuste de la base nivelante
Su comprobacioacuten debe hacerse perioacutedicamente para lograr una correcta
nivelacioacuten y aplome La base nivelante debe estar correctamente verificada y
ajustada es importante que el nivel esfeacuterico esteacute dentro del borde de la marca
circular al nivelar el instrumento con los niveles electroacutenicos y retirar el
instrumento de lo contrario es necesario ajustarlo Luego de realizado el
ajuste no debe quedar ninguacuten tornillo flojo
2114 Ajuste de la plomada oacuteptica y laacuteser
Es recomendable controlar regularmente la plomada oacuteptica de la base nivelante y
laacuteser del instrumento pues cualquier variacioacuten de su liacutenea visual respecto al eje
vertical conduce a errores de centraje y solo se permite un desplazamiento de
0001 m de dicha marca
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 30
Los instrumentos que tienen instalados la plomada laacuteser en su eje vertical se
comprueban luego de nivelado el instrumento giraacutendolo lentamente si el
centro del punto describe un circulo el instrumento no estaacute en condiciones de
utilizarse
2115 Ajuste del bastoacuten porta prisma
Al usar el prisma sobre bastoacuten deben tomarse las precauciones de que el nivel
esfeacuterico esteacute correctamente verificado y ajustado Es necesario hacer un
anaacutelisis de las caracteriacutesticas del terreno antes de ejecutar los trabajos de
manera que se coloque el prisma a una altura que evite su cambio
reiterado de igual manera se debe de colocar una misma altura en el caso
en que se trabaje con maacutes de un bastoacuten y asiacute se evitaraacute la ocurrencia de
errores en la introduccioacuten de la altura del prisma
2116 Errores personales
Son discrepancias o no conformidades que tienen por origen el descuido
violacioacuten de normas y procedimientos confusiones fiacutesicas yo mentales al
registrar los datos y se deben en sentido general a un alto grado de
subjetividad No puede existir justificacioacuten para que se presenten estos errores en
el momento de la medicioacuten ya que los mismos a pesar de parecer ajenos o
accidentales son controlables y evitables y ellos son
Introduccioacuten incorrecta de los datos
La centracioacuten del instrumento o sentildeal
Errores de punteriacutea
2117 Introduccioacuten incorrecta de los datos
Las posibilidades que brinda el almacenaje y lectura automatizada de los datos no
estaacute exenta de que se produzcan equivocaciones tales como
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 31
Introduccioacuten incorrecta de los datos de los puntos y sobre todo los que
tienen caracteres alfanumeacutericos
Eleccioacuten incorrecta del fichero de almacenaje y trabajo
Existencia de datos almacenados de maacutes de un punto de apoyo con similares
caracteres de su nomenclatura pero con coordenadas diferentes
Eleccioacuten incorrecta del fichero de referencia del punto de estacioacuten o de
orientacioacuten
Introduccioacuten incorrecta de la altura de la sentildeal a la que se estaacute
midiendo
Los errores mencionados por su origen son evitables y la mejor manera para ello
es el de realizar las mediciones siguiendo los pasos establecidos en los
procedimientos y documentos normativos teniendo especial cuidado en la
introduccioacuten de los datos y una vez hecho comprobarlos
2118 La centracioacuten del instrumento y la sentildeal
El instrumento o sentildeal se centran sobre un punto o marca bien definida y
la misma tiene una maacutexima desviacioacuten admisible esta desviacioacuten de la plomada
con respecto a la sentildeal describe una circunferencia cuyo punto central es
la sentildeal y su radio seriacutea el desplazamiento La situacioacuten maacutes desfavorable se nos
puede presentar en dos momentos
El primero se presenta cuando la visual es tangente interiormente a ambas
circunferencias y por lo tanto los errores se suman incidiendo en el
incremento del error angular la cual es directamente proporcional a la
distancia entre los puntos
El segundo caso se dariacutea cuando los radios del desplazamiento estaacuten en
la misma alineacioacuten que la visual si los radios se hallan en los puntos opuestos a
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 32
la alineacioacuten traeriacutea como resultado un incremento en el error de la distancia
mientras que si los radios se hallan hacia el interior se tendriacutea un error por
defecto
2119 Errores de punteriacutea
Durante la colimacioacuten de la sentildeal se biseca la misma con el hilo vertical
del retiacuteculo para las observaciones acimutales u horizontales y el hilo medio
horizontal para las direcciones cenitales o verticales El error surge como
consecuencia de que esta biseccioacuten nunca seraacute perfecta y siempre quedaraacute un
espacio imperceptible para la visioacuten Los errores de punteriacutea se deben a dos
factores El primero a la habilidad humana de apuntar el instrumento y el
segundo a las condiciones medioambientales (vibracioacuten del aire) Las sentildeales
muy alejadas se deforman y limitan la visioacuten clara del elemento que se observa
Las mejores maneras de reducir estos errores son
Repetir la observacioacuten en varios tiempos y en las caras I y II y utilizar el
promedio como resultado
Escoger una distancia entre el instrumento y el objetivo que permita
identificar este uacuteltimo correctamente sin ambiguumledades ni dudas
No efectuar las mediciones cuando la vibracioacuten provocada por el aire traiga
como consecuencia que el compensador de dos ejes indique inestabilidad en la
observacioacuten
2120 Errores naturales
Se producen por la influencia de ciertos fenoacutemenos naturales ajenos a la
voluntad del operario y ellos son
La refraccioacuten atmosfeacuterica
La curvatura de la tierra
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 33
Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de la luz directa del sol
Las vibraciones
2121 La refraccioacuten atmosfeacuterica
La atmoacutesfera terrestre tiene distintas densidades en diferentes lugares En
general las capas maacutes densas de la atmoacutesfera son las cercanas a la superficie de
la tierra Como consecuencia el rayo visual al atravesar la atmoacutesfera
formaraacute una curva cuya concavidad se dirige hacia la tierra en este fenoacutemeno son
elementos determinantes la distancia del punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de
la tierra en el lugar de la medicioacuten Como los valores resultantes para distancias
inferiores a 2 000 m en cualquier parte del planeta son inferiores a los +
0000006 m para el aacutengulo vertical y mucho menor para el aacutengulo horizontal
y analizando el destino de las mediciones de los trabajos de referencia no
es necesario tener en cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este
estudio
2122 La curvatura de la tierra
Se considera la incidencia de la esfericidad la superficie terrestre en una
determinada magnitud de una superficie horizontal al igual que el fenoacutemeno de la
refraccioacuten en este fenoacutemeno son elementos determinantes la distancia del
punto de estacioacuten a la sentildeal y el radio de la tierra en el lugar de la
medicioacuten
Como los valores resultantes para distancias inferiores a 2 000 m en cualquier
parte del planeta son inferiores a los + 00003 m para una distancia horizontal y al
igual que en el caso de la refraccioacuten atmosfeacuterica no es necesario tener en
cuenta este error y no ha sido incluido en el objeto de este estudio
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 34
2123 Las condiciones atmosfeacutericas
Los efectos de las variaciones de la temperatura humedad relativa presioacuten
atmosfeacuterica y la altura sobre el nivel medio del mar inciden sobre los
resultados de las mediciones de las distancias en el caso de esta investigacioacuten se
consideraron para el estudio pero unos de los argumentos en los
experimentos fue el de demostrar que para las precisiones a obtener en
los trabajos resultantes y las condiciones climaacuteticas de Cuba los errores
que se obtienen son tan pequentildeos que no es necesario obtener los
valores meteoroloacutegicos con mucha exigencia y solo configurar valores medios
estimados
2124 Luz directa del sol
El calentamiento desigual del instrumento provocado por la luz directa del
sol sobre el mismo puede calentar un lado del instrumento lo suficiente como para
causar errores pequentildeos auacuten en los casos en que la temperatura
ambiental sea agradable al observador El uso de la sombrilla o paraguas
siempre seraacute obligatorio en cualquier momento en que los rayos solares
puedan incidir directamente en el instrumento
2125 Las vibraciones
Hay que evitar en todo momento que el instrumento se estacione en
lugares inestables movedizos de fuertes vibraciones por diferentes causas
ya que provocan inestabilidad en el trabajo del mismo sobre todo en los errores
de la colimacioacuten horizontal y vertical en los compensadores y en el nivel
electroacutenico
22 Anaacutelisis de los posibles paraacutemetros a obtener al aplicar las
Estaciones Totales Electroacutenicas para los trabajos del trasvase
El grupo Empresarial CUBANIQUEL ha adquirido Estaciones Totales
Electroacutenicas de la firma Leica y Sokkia por tal motivo nos centramos en
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 35
la investigacioacuten de los modelos que se emplean en los yacimientos
lateriacuteticos cubanos Conociendo los errores y aplicaciones anteriormente
mencionados y haciendo un anaacutelisis de sus datos teacutecnicos nos centramos en
elegir los paraacutemetros que teoacutericamente nos ofrezcan la miacutenima posibilidad de
exactitud y precisioacuten y de los que obtuvimos los resultados que aparecen en la
siguiente tabla
Tabla 21 Errores residuales maacuteximos y otros paraacutemetros objeto de nuestro
estudio de los instrumentos de la serie Leica
Los factores meteoroloacutegicos tomados como referencia fueron los de mayor
incidencia posible en el territorio nacional con una presioacuten atmosfeacuterica de 1
017 milibares (mb) una humedad relativa del aire del 80 y una temperatura
ambiental de +35ordmC que de acuerdo a la tabla de correcciones atmosfeacutericas de
las Estaciones Totales nos ofrecen un error maacuteximo posible de +21 ppm
De acuerdo a los paraacutemetros expuestos en la Tabla 21 y analizando que
la distancia maacutexima de alcance del instrumento al punto en condiciones
desfavorables es de 1 000 m tendriacuteamos que los errores a obtener en la
medicioacuten de una distancia a esa magnitud seriacutean los que se exponen en
la Tabla 22
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 36
Tabla 22 Errores que se cometen en la medicioacuten de una distancia de
1000m (en metros)
Como se puede apreciar el error lineal maacuteximo que se alcanza en la medicioacuten de
una distancia de 1 000 m es de 00315 m para un error relativo de 131 700
Valorando el error que se obtiene en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a la
distancia de referencia tendriacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 23
Tabla 23 Errores que se cometen en la medicioacuten de un aacutengulo horizontal a 1 000
m
Con todos los datos hasta ahora analizados podemos determinar el error que se
obtiene a 1 000 m de distancia del instrumento por la influencia del error
en la medicioacuten angular de acuerdo a la siguiente foacutermula
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 37
Si calculamos el error absoluto resultante del error lineal y el error transversal
tendriacuteamos el siguiente resultado
Si fueacuteramos a tomar una altura o cota a la magnitud de referencia habriacutea que
tener en cuenta los errores que aparecen en la Tabla 24
Tabla 24 Errores que intervienen en la toma de un piquete de cota o
altura e un punto a 1 000m del instrumento en una diferencia de plusmn15ordm con
respecto al horizonte
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 38
De acuerdo a los datos anteriormente expresados podemos determinar el error
que se obtiene en la determinacioacuten de la cota o altura de un punto a 1 000 m de
distancia del instrumento por la foacutermula
E Cota =0000005672320069 x 1 000 m =0006 m plusmn0002 m = 0008 m Cuando
los valores angulares difieren significativamente del plano horizontal y teniendo en
cuenta la magnitud de referencia y el error lineal maacuteximo que se alcanza en
la misma tendiacuteamos los errores que aparecen en la Tabla 25
Tabla 25 Variaciones del error en la nivelacioacuten trigonomeacutetrica en
dependencia del aacutengulo vertical y de acuerdo al error lineal obtenido a 1 000 m de
distancia
Las fuentes de incremento de errores en el dibujo en formato digital producto de
las mediciones de campo son nulas ya que los valores de coordenadas que se
obtienen son transmitidos exactamente iguales al dibujo en unidades reales hasta
las posiciones decimales que se deseen establecer y por lo tanto no sufren
ninguacuten incremento por errores humanos como soliacutea suceder en los meacutetodos
tradicionales
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 39
CAPIacuteTULO III PROCEDIMIENTO PARA EL EMPLEO DE LA
ESTACIOacuteN TOTAL EN EL REPLANTEO DEL PASAPORTE DE
PERFORACIOacuteN Y VOLADURA EN LOS TUacuteNELES DEL TRASVASE
ESTE-OESTE
31 Objetivo y alcance
El objetivo de este documento es establecer un procedimiento para el empleo de
Estaciones Totales en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles del Trasvase Este- Oeste
El procedimiento estaacute referido a los instrumentos adquiridos por la UCM ECOH
Mayariacute de la compantildeiacutea Leica Geosystems de la serie TPS400TPS410 su empleo
presupone conocimientos previos sobre Estaciones Totales Electroacutenicas y el uso
de sus manuales de usuarios [5]
32 Trabajos de preparacioacuten y organizacioacuten
Ante todo se deben de tener todos los certificados de calibracioacuten del instrumento y
de los accesorios de medicioacuten calibrado y certificado como apto para el uso por
los laboratorios meteoroloacutegicos correspondientes al grupo empresarial GEOCUBA
Se debe chequear el completamiento de todo el equipamiento y accesorio de
trabajo los cuales se reflejan en la tabla 31
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 40
Tabla 31 Relacioacuten del equipamiento y accesorios de una comisioacuten de topografiacutea
Instrumento o accesorio Cantidad
1 Estacioacuten Total LEICA TCR-407 1
2 Bateriacutea interna 2
3 Bateriacutea externa 1
4 Cable de alimentacioacuten de bateriacutea externa 1
5 Tarjeta de memoria 1
6 Cargador de bateriacuteas externa interna 1
7 Triacutepode para el instrumento 1
8 Juego de porta prismas con prismas 2
9 Bastoacuten de reflector 2
10 Cinta meacutetrica de 2 a 5 m 1
11 Radios de comunicacioacuten portaacutetil con bateriacutea 2
12 Bateriacutea de repuesto para radios 2
13 Libreta para anotaciones y croquis 1
14 Lapicero 2
15 Marcadores permanentes 2
16 Centra punzoacuten 1
17 Mandarria 1
Con vistas a asegurar un trabajo ininterrumpido se debe garantizar que las
bateriacuteas de alimentacioacuten del instrumento y de los radios de comunicacioacuten se
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 41
encuentren a plena capacidad de carga el tiempo de carga garantizaraacute una
capacidad de trabajo de tres a cuatros horas por encima de la jornada laboral de
8 horas o sea de 11 a 12 horas de capacidad de trabajo
Cualquier interrupcioacuten de la jornada laboral que se produzca por insuficiencia en la
alimentacioacuten del equipo o las comunicaciones pueden ser maacutes costosas que el
valor de los medios antes mencionados La tarjeta de memoria interna o
removible debe garantizar la suficiente capacidad para acumular el total de
mediciones por jornada laboral por lo que el operario del instrumento debe velar
que la acumulacioacuten de mediciones por ficheros de trabajo no sobrepasen esta cifra
y de esta manera evitar problemas en la descarga de dichos datos a la PC asiacute
como evitar interrupciones de la jornada laboral por insuficiente capacidad de
memoria debiendo descargar los datos sistemaacuteticamente
La introduccioacuten de las coordenadas y alturas de los puntos de la RHGE o de
apoyo existentes en la zona del proyecto se realizaraacute cuidadosamente y una vez
introducidos en la memoria deben de verificarse con la ayuda de una segunda
persona integrante del equipo de trabajo o del responsable de calidad del
departamento El proceso de preparacioacuten para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este- Oeste consta de las etapas siguientes
1 Principales advertencias y precauciones de seguridad
2- Configuracioacuten del equipo
3- Estacioacuten del equipo
4-Orientacioacuten del equipo
5-Replanteo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 42
321 Principales advertencias y precauciones de seguridad
Para un uso seguro de la Estacioacuten Total y la prevencioacuten de lesiones a los usuarios
u otras personas es necesario analizar y sentildealar las advertencias y precauciones
de la zona que cubra cada punto de estacionado del instrumento ya que cada
lugar posee caracteriacutesticas diferentes que pueden causar dantildeos a personas u
objetos y los mismos deben de contemplarse de forma general en los proyectos
Teacutecnico General y Ejecutivo Ademaacutes revisar que todos los trabajadores de la
brigada posean los medios de proteccioacuten adecuados para desempentildear dichas
funciones
Las advertencias y precauciones de seguridad maacutes importantes para el uso de
la Estacioacuten Total son
Advertencias
1 No utilizar el instrumento sin instruccioacuten previa del usuario
2 No use el instrumento en zonas expuesta a grandes cantidades de polvo o
ceniza en lugares que no haya ventilacioacuten adecuada ni cerca de materiales
inflamables
3 No apuntar directamente al sol
4 Cuando coloque el instrumento en la maleta de transporte aseguacuterese que
todos los cierres incluidos los laterales estaacuten cerrado
5 No desensamble reconstruya mutile incinere caliente o cortocircuito la
bateriacutea y el cargador
6 No emplee un voltaje diferente al indicado
7 Aunque el equipo estaacute disentildeado para trabajar bajo ciertas condiciones de
humedad se prohiacutebe terminantemente el uso durante la ocurrencia de lluvias
de cualquier tipo
8 No utilizar el instrumento o accesorios bajo la amenaza o la ocurrencia de
tormentas eleacutectricas o donde exista el peligro de impacto por descarga
eleacutectrica
Trabajo de Diploma
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9 Proteger celosamente el emplazamiento del instrumento o de las sentildeales fijas
de orientacioacuten en cualquier condicioacuten o intensidad del traacutensito de todo tipo de
vehiacuteculos personas o animales
10 Cuando se trabaje con el bastoacuten de reflector y la prolongacioacuten del mismo en
inmediaciones de instalaciones eleacutectricas o cualquier tipo de redes teacutecnicas
aeacutereas o soterradas existe el peligro de descarga eleacutectrica que puede
provocar hasta la muerte por lo que las medidas de precaucioacuten a tomar seraacuten
en extremo rigurosas
11 El instrumento no debe estar suelto o colocado sobre el triacutepode sin el
atornillado o fijacioacuten correcta al mismo
Precaucioacuten
1 No utilice la maleta de transporte a modo de escalera
2 No lance el peso de la plomada
3 Fije bien los tornillos de la base nivelante
4 No toque liacutequidos que gotee de las bateriacuteas
5 Cuando monte el instrumento en el triacutepode fije el tornillo de centrado
6 Fije bien los tornillos de las patas de los triacutepodes sobre el que se monta el
instrumento
7 Fije los tornillos de las patas del triacutepode antes de moverlos
322 Configuracioacuten del equipo
3221 Nivelacioacuten
1 Conectar los niveles electroacutenicos con [FNC]gt [NivelPlomada] Si el instrumento
no estaacute en una posicioacuten aproximadamente horizontal parece el siacutembolo de un
nivel inclinado
2 Centrar los niveles electroacutenicos girando los tornillos nivelantes
Trabajo de Diploma
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Cuando ambos niveles electroacutenicos esteacuten calados el instrumento estaraacute nivelado
3 Comprobar el centrado con la plomada laacuteser y corregir si fuera necesario
4 Desconectar con [OK] los niveles electroacutenicos y la plomada laacuteser
Trabajo de Diploma
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Figura 32 Pantalla 13 del menuacute
La configuracioacuten de las principales funciones de trabajo deberaacute realizarse seguacuten
se establece en los manuales para cada tipo de instrumento prevaleciendo el
Sistema Meacutetrico Decimal para las mediciones lineales y el Sistema Sexagesimal
para las mediciones angulares se puede realizar otro tipo de configuracioacuten
cuando los requisitos de calidad del mismo asiacute lo exijan Las mediciones de las
distancias deben de efectuarse por el meacutetodo de medida estaacutendar o fina seguacuten la
precisioacuten del trabajo En las aplicaciones estaacutendar la distancia se corrige solo a
nivel de las influencias atmosfeacutericas la correccioacuten geomeacutetrica y las distorsiones de
proyeccioacuten se ponen a 000 se pueden introducir los valores de presioacuten
atmosfeacuterica y la temperatura o introducir el valor ppm
Dados los paraacutemetros que se ofrecen en las tablas de configuracioacuten de los
valores ppm de acuerdo a la temperatura presioacuten y altura sobre el NMM en el
lugar de la medicioacuten se recomienda utilizar las correcciones iacutentegras de la
distancia por correcciones atmosfeacutericas derivadas de la temperatura la presioacuten o
la altura sobre el NMM y la humedad relativa en el lugar de estacionado del
instrumento y recomendamos predeterminar una configuracioacuten de valores medios
de una temperatura ambiente del aire de 30 ordmC una humedad relativa del 70 y la
presioacuten atmosfeacuterica por la interpolacioacuten automaacutetica que ejecuta el instrumento de
acuerdo a la altura sobre el NMM en el punto de estacionado
(1) (2) (3) (4)
Prog Configs EDM Archivo
En la ventana MENU 13 se eligen los
diferentes sub-menuacutes eligiendo entre
los botones F1- F4 o los nuacutemeros
seguacuten corresponda A pesar de que los
programas aparecen en primer orden
deberaacuten elegirse luego de programadas
todas las configuraciones del menuacute
Trabajo de Diploma
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Si se conocieran valores meteoroloacutegicos maacutes precisos o confiables se pueden
utilizar En la configuracioacuten deben aparecer los datos del proyecto la fecha por diacutea
de trabajo y el nombre del topoacutegrafo
Este menuacute permite al usuario ajustar numerosos paraacutemetros y se puede
configurar seguacuten las necesidades especiacuteficas del usuario
3222 Seleccioacuten del distancioacutemetro ( EDM )
Figura 33 Pantalla EDM (distancioacutemetro)
DISTANCIOMETRO
Modo Dist IR-
Preciso
Tipo Prisma Usuario
Const Prisma 00 mm
Puntero laacuteser Off
Luz replan Off
PTEMP PPM OK
F
ESCAL SENtildeAL FREC
I
Tabla 34 Opciones de Modo Dist
IR-Preciso Para mediciones de maacutexima precisioacuten con prismas (2mm + 2 ppm)
IR-Raacutepido Modo raacutepido para mediciones raacutepidas de menor precisioacuten (5mm + 2 ppm)
IR-Track Medicioacuten continuada de distancias (5mm + 2 ppm)
IR-Diana Para medir con dianas reflectantes (5mm + 2 ppm)
La pantalla de ajustes del distancioacutemetro
incluye un detallado menuacute con campos de
seleccioacuten
En el modo Dist Se eligen las opciones
que se describen en la tabla 33
Al elegir este botoacuten pasa a la misma ventana
pero con los botones de la liacutenea de abajo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 47
3223 PTEMP (Introduccioacuten de los paraacutemetros atmosfeacutericos)
Las condiciones atmosfeacutericas reinantes afectan directamente a la medicioacuten de la
distancia
Figura 35 Pantalla Paraacutemetros Atmosfeacutericos (PTEMP)
PARAMETROS
ATMOSFERICOS
Altura (Orto) 0 m
Temperatura 27 degC
Presioacuten 1013 mbar
PPM_Atmos 15 PPM
Coef Refrac 014
PREV PPM=0 OK
No se recomienda modificar el paraacutemetro predisentildeado para distancias inferiores a
2 000 m
323 Estacioacuten del equipo
3231 Configuracioacuten del trabajo
Si se pulsa F1 Configurar Trabajo apareceraacute una pantalla de datos generales
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Fecha 11042013
Hora 103550
NUEVO OK
Altura orto Altitud de la estacioacuten sobre el
nivel del mar
Temperatura Recomendada 27 ordmC
Presioacuten PPM_Atmos Coef Refrac
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Donde en la parte derecha se deben llenar los datos solicitados aquiacute en el
ejemplo Trabajo Topografiacutea Operador Osmel etc Si se pulsa F4 apareceraacute
una pantalla algo similar a la anterior
SELECC TRABAJO 56
Trabajo Topografiacutea
Operador Osmel
Coment 1
Coment 2
Fecha
11042013
Hora 103550
PREV OK
Pulsando F1 PREV se regresa a la pantalla anterior Si se da F4 OK se asumen
los datos como nuevos y si no hay errores se anuncia su aceptacioacuten Se regresa
automaacuteticamente a la pantalla de PROGRAMA TOPOGRAFIacuteA
3232 Configuracioacuten de la estacioacuten
Si desde esta pantalla se accede a [F2] Conf Estacioacuten apareceraacute la pantalla
siguiente
CONFIGURAR ESTACION
Introd Nuacutemero de Estacioacuten
Estacioacuten Pto 1
BUSCAR LISTA XYZ
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Si se pulsa [F1] BUSCAR apareceraacute la pantalla donde se despliegan los puntos
encontrados
PUNTOS ENCONTRADOS 14
Estac 4 Bases
Pto 1 Estac
Pto 3 Estac
Pto 6 Estac
VER XYZ TRABAJO OK
Si se acciona VER sale la pantalla con los datos siguientes
VER DATOS
Pto Pto1
X 550 916144
Y 160 955114
Z 169 055
Fecha 11042013
Hora 013550
OK
Si se acciona XYZ aparece la pantalla que solicita entrar los datos identificativos y
las coordenadas
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Trazado 1
Pto
Pto 3
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 50
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Si se pulsa en la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS la opcioacuten TRABAJO
aparece la pantalla siguiente
BUSCAR PUNTO
Trabajo Topografiacutea
Pto Pto 3
Seleccionar trabajo o entre las
Coordenadas del punto manuales
BUSCAR XYZ=0 XYZ
Si se pulsa BUSCAR aparece la pantalla siguiente
PUNTOS ENCONTRADOS
1 1
5
Medic
2
Base
4
Medic
VER XYZ TRABAJO OK
Trabajo de Diploma
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Si se pulsa VER se visualiza la pantalla siguiente
VER DATOS
Pto 5
X 556 916144
Y 167 955114
Z 159 055
Fecha 11042013
Hora 084550
OK
Con OK se regresa a la pantalla de PUNTOS ENCONTRADOS Si se pulsa XYZ
aparece la pantalla donde se llenaraacuten los datos siguientes
ENTRADA COORDENADAS
Trabajo Topografiacutea
Pto
Pto 5
X
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Y
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m
Z _ _ _ _ _ _ m
PREV OK
Con PREV se regresa a la pantalla anterior con OK se asumen los datos ndashsi
estaacuten llenos los campos solicitados donde se almacenan Entonces sale la
pantalla
Trabajo de Diploma
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CONFIGURAR ESTACION
Introducir alt del instr
ai -- - - - - -
PREV OK
Al pulsarse OK sale una pantalla que anuncia que el instrumento estaacute
estacionado y automaacuteticamente regresa a la pantalla de PROGRAMA
TOPOGRAFIacuteA Entonces se estaacute en condiciones de Configurar la Orientacioacuten
324 Orientacioacuten del equipo
3241 Configuracioacuten de la Orientacioacuten
El equipo debe estar correctamente estacionado en el punto de apoyo la
centracioacuten del instrumento y sentildeales se haraacute por cualesquiera de los medios
existentes (plomadas oacutepticas laacuteser o fiacutesicas) siempre y cuando se garantice un
error maacuteximo de centracioacuten de plusmn15 mm Es necesario el cuidado riguroso al
orientar el equipo y al seleccionar los valores del punto desde los ficheros de la
memoria o al introducirlos por el teclado La orientacioacuten del instrumento depende
del tipo de trabajo a utilizar y la disposicioacuten de los puntos de orientacioacuten o de
referencias
Figura 36 Pantalla orientacioacuten
ORIENTACION
F1 No usar XYZ
F2 Usar XYZ
F1 F2
Mediante la orientacioacuten se puede introducir a
mano una direccioacuten (Hz) (No usar XYZ) o fijar
puntos con coordenadas conocidas (usar
XYZ)
Trabajo de Diploma
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Figura 37 Pantalla orientacioacuten No usar XYZ
DEF PTO DE ENLACE
Hz _ _ _ deg_ _ prime _ _
Altp _ _ _ _ _ _ _ m
Pto DIONIS
Apuntar y Presionar ALL (REC)
ALL EDM REC Hz=0
Figura 38 Pantalla orientacioacuten Usar XYZ
DEF ORIENTACION
Entrar punto de enlace
Pto _ _ _ _ _ _ _
LISTA XYZ
Si se miden varios puntos conocidos la orientacioacuten se obtiene por el meacutetodo de
miacutenimos cuadrados Se pueden medir hasta 5 puntos de orientacioacuten
3242 Determinacioacuten de las alturas de bastones y sentildeales
Para evitar errores en la determinacioacuten de las cotas en la creacioacuten de red de
apoyo para el replanteo del pasaporte de voladura en los tuacuteneles por diferencia en
los datos de las alturas de las sentildeales se debe establecer por cada equipo de
trabajo y de acuerdo a su experiencia y comodidad una altura de bastoacuten de
reflector estaacutendar y solo se debe variar cuando las condiciones loacutegicas del trabajo
asiacute lo exijan Deben de utilizarse prismas de un mismo tipo de manera que la
No usar XYZ (Introduccioacuten manual)
Introduccioacuten de la direccioacuten horizontal la altura
del reflector y el nuacutemero de punto
[ALL] Efectuar la medicioacuten y fijar la
orientacioacuten
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y fijar la
orientacioacuten
Usar XYZ (Con coordenadas)
Introduccioacuten del nuacutemero del punto de orientacioacuten
y determinacioacuten del punto encontrado por lista o
introduciendo XYZ del punto
Visar y medir al punto de orientacioacuten
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 54
configuracioacuten de la constante de correccioacuten del prisma sea la misma para ambos
bastones y para todas las sentildeales se debe de comprobar en cada estacionado las
alturas de la sentildeal
325 Replanteo
Para realizar esta operacioacuten se tiene en cuenta que el instrumento se estacionara
lo maacutes cerca posible del frente de trabajo iniciando la medicioacuten a partir de dos (2)
o maacutes referencias que con anterioridad se colocaron en la pared del tuacutenel las
mismas se reflejan en las siguientes imaacutegenes
Foto 39 a) Referencia
Trabajo de Diploma
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Foto 39 b) Referencia
Estas referencias se marcan con pintura se pueden hacer tambieacuten en las chapas
de los bullones o anclas estas seraacuten de forma permanente Siempre se van a
colocar en lugares de buena visibilidad y por lo general en los hastiacuteales Las
coordenadas de estas referencias fueron medidas realizando una poligonal
partiendo de la red de apoyo existente y se midieron con el RL (visible) ya que
en las condiciones antes expuestas es muy difiacutecil y casi imposible colocar al
cadenero con el bastoacuten y el prisma ademaacutes permite obtener una buena precisioacuten
en la medicioacuten
El tipo de poligonal que se utilizo fue la de enlace por dos puntos extremos de un
lado orientado como se muestra en la figura 310 Ellas son orientadas midiendo el
Trabajo de Diploma
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aacutengulo en el punto inicial y terminan en un punto conocido determinado por las
mediciones efectuadas anteriormente seguacuten Instrucciones Teacutecnicas 1978
Figura 310 Poligonal de enlace por dos puntos extremos de un lado orientado
Se utiliza el programa (Estacioacuten Libre) el cual da la posibilidad de no tener que
pararse necesariamente en el eje del tuacutenel sino que se puede estacionar el
instrumento en el lugar que maacutes condiciones oacuteptimas tenga para realizar dicho
proceso y se hace de la siguiente forma
3251 Estacioacuten Libre (soacutelo para TPS serie 400)
El programa Estacioacuten libre calcula las coordenadas de posicioacuten y la cota del
punto de estacioacuten del instrumento a partir de las mediciones a un miacutenimo de 2 y
un maacuteximo de 5 puntos de coordenadas conocidas
AZA-B
AZB-1
AZ1-2
AZ2-3
AZ3-F
WB
W1 W2
W3
A B
1
2
3
C
Trabajo de Diploma
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Figura 311 Estacioacuten Libre
Son posibles los siguientes meacutetodos de medicioacuten a puntos conocidos
1 Soacutelo aacutengulos Hz y V (triseccioacuten)
2 Distancia y aacutengulos Hz y V (interseccioacuten inversa)
3 Aacutengulos Hz y V a uno o varios puntos asiacute como distancia con los
correspondientes aacutengulos Hz y V a otro punto o varios
Se calculan las coordenadas de posicioacuten (X e Y) y la cota del punto de estacioacuten
actual asiacute como la orientacioacuten del ciacuterculo horizontal A continuacioacuten se pueden fijar
en el sistema las coordenadas de la estacioacuten y la orientacioacuten
Posibilidades para la medicioacuten
Los puntos se pueden medir en la posicioacuten I del anteojo en la II o mezcladas (I +
II) siendo el orden irrelevante En las mediciones en ambas posiciones del anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 58
se comprueba que se ha visado el mismo punto evitaacutendose asiacute los errores
groseros
Si un punto se visa varias veces en la misma posicioacuten del anteojo soacutelo se
considera para el caacutelculo la uacuteltima edicioacuten vaacutelida
Limitaciones
Mediciones en dos posiciones
Si se mide al mismo punto en las dos posiciones del anteojo la altura del
reflector ha de ser la misma en ambas posiciones
Puntos visados con cota 0000
Las mediciones a puntos con altitud 0000 no se consideran en el caacutelculo de cota
Para poder tener en cuenta puntos cuya cota vaacutelida sea 0000 hay que cambiarla
a 0001
Procedimiento de caacutelculo
El procedimiento de medicioacuten determina automaacuteticamente el meacutetodo de caacutelculo
por ejemplo interseccioacuten inversa triseccioacuten etc Si se dispone de maacutes mediciones
de las necesarias se determinan las coordenadas de posicioacuten (X Y) por el
meacutetodo de los miacutenimos cuadrados y se promedian la orientacioacuten y la cota
1 Las mediciones originales en la posicioacuten I y II del anteojo entran en el caacutelculo
2 Se considera que todas las mediciones tienen la misma precisioacuten con
independencia de si se efectuaron en una sola posicioacuten del anteojo o en las dos
3 Las coordenadas de posicioacuten (X Y) se determinan por el meacutetodo de los
miacutenimos cuadrados y se calculan las desviaciones tiacutepicas y los residuales para la
direccioacuten Hz y la distancia horizontal
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 59
4 La cota de la estacioacuten (Z) se obtiene por la media de las diferencias de cota
(obtenidas con las mediciones originales)
5 La orientacioacuten del ciacuterculo horizontal se calcula a partir de la media de las
mediciones originales en las posiciones I y II y las coordenadas X e Y de la
estacioacuten ya compensadas
Procedimiento
Permite definir un liacutemite de precisioacuten
Aquiacute se puede introducir un liacutemite para los valores de la desviacioacuten tiacutepica Si la
desviacioacuten calculada excede ese liacutemite aparece un aviso y el usuario decide si
continuacutea o no
Trabajo de Diploma
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1 Introduccioacuten del nombre de la estacioacuten y la altura del instrumento
2 Introduccioacuten del nuacutemero del punto a visar y la altura del reflector
[ALL] Efectuar una medicioacuten de aacutengulo y distancia (interseccioacuten inversa)
[REC] Registrar la direccioacuten Hz y el aacutengulo V (triseccioacuten)
[AgrPt] Para introducir otro punto de enlace
[CALC] Caacutelculo y visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten una vez
medidos al menos dos puntos y una distancia
3I Indica que el tercer punto se ha medido en la posicioacuten I del anteojo
3I II Indica que el tercer punto se ha medido en las posiciones I y II del
anteojo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 61
Visualizacioacuten de las coordenadas de la estacioacuten calculadas
[AgrPt] Cambio a la pantalla de medicioacuten para medir otros puntos
[RESID] Visualizacioacuten de los residuales
[DevStd] Visualizacioacuten de la desviacioacuten tiacutepica
[SET] Fijar como nueva estacioacuten las coordenadas y la altura del instrumento
visualizados
- Si al principio se habiacutea fijado la altura del instrumento en 0000 la cota de la
estacioacuten estaacute referida al eje de muntildeones
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Visualizacioacuten de las desviaciones tiacutepicas
Desv X Y Z Desviacioacuten tiacutepica de las coordenadas de la estacioacuten
Desv Aacuteng Desviacioacuten tiacutepica de la orientacioacuten
Visualizacioacuten de los residuales calculados
Residual = Valor calculado - Valor medido
Con la ayuda de las teclas de funcioacuten se pasan las paacuteginas de los
residuales de cada punto de enlace
Trabajo de Diploma
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Tabla 312 Mensajes y Avisos
El instrumento se encuentra estacionado cerca del frente y listo para ejecutar el
replanteo y lo aremos con la ayuda del programa Liacutenea de referencia o Alineacioacuten
Este programa brinda la posibilidad de medir los puntos en el frente y a ambos
lados del eje de la excavacioacuten primero se replantean los barrenos del contorno
luego los de corte y al final los de arranque como se muestra en las siguientes
imaacutegenes
Trabajo de Diploma
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Foto 313 Replanteo de los barrenos de corte o cuele
Foto 314 Replanteo de los barrenos de contorno
Trabajo de Diploma
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Foto 315 Replanteo de los barrenos de arranque
3252 Alineacioacuten (soacutelo para TPS serie 400)
Con este programa es posible efectuar replanteos o controles de alineaciones
para edificacioacuten de calles rectas obras simples de movimientos de tierra etc Con
relacioacuten a una liacutenea base conocida se puede definir una liacutenea de referencia La
liacutenea de referencia puede desplazarse longitudinal y paralelamente respecto a la
liacutenea base y tambieacuten girarse en el primer punto base
Definicioacuten de la liacutenea base
La liacutenea base se establece mediante dos puntos base que se pueden definir de
tres maneras
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- Midieacutendolos
- Introduciendo sus coordenadas mediante el teclado
- Seleccionaacutendolos en la memoria
Definicioacuten de los puntos base
Procedimiento
1 Medicioacuten de puntos base
Introduccioacuten de un nuacutemero de punto y medicioacuten de los puntos base con [ALL] oacute
[DIST] [REC]
2 Puntos base con coordenadas
[BUSCAR] Inicia la buacutesqueda del nuacutemero de punto introducido
[XYZ] Para la introduccioacuten manual de coordenadas
[LISTA] Presenta la lista de puntos disponibles
Procedimiento anaacutelogo para el segundo punto base
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 67
1) Punto base 1
2) Punto base 2
3) Liacutenea base
4) Liacutenea de referencia
Liacutenea de referencia
La liacutenea de base puede desplazarse longitudinal y transversalmente y tambieacuten
girarse A la liacutenea resultante la llamamos liacutenea de referencia Todos los valores
medidos estaacuten referidos a esta liacutenea
Figura 316 Liacutenea de referencia
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Introduccioacuten de los paraacutemetros
Con las teclas de navegacioacuten se pueden elegir los paraacutemetros de desplazamiento
y rotacioacuten de la liacutenea de referencia
Se pueden introducir
Despl+ Desplazamiento de la liacutenea de referencia hacia la derecha paralelamente
a la liacutenea base (1-2)
Liacutenea+ Desplazamiento longitudinal del punto inicial (=punto de referencia) de la
liacutenea de referencia en direccioacuten al punto base 2
Rotar+ Rotacioacuten de la liacutenea de referencia alrededor del punto de referencia y en
el sentido de las agujas del reloj
DesplZ+ Desplazamiento en cota la liacutenea de referencia estaacute situada maacutes alta
que el primer punto base
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 69
Significado de las teclas de pantalla
[NuevaBL] Regreso a la definicioacuten de una nueva liacutenea base
[REPLANT] Acceso a la seccioacuten Replanteo ortogonal de este programa
[LIgravenRef] Acceso a la seccioacuten Alineacioacuten de este programa
[Set=0] Pone a cero la traslacioacuten o el giro
Figura 317 Alineacioacuten
La funcioacuten [LIgravenRef] calcula a partir de mediciones o coordenadas los
desplazamientos longitudinal y transversal y el desnivel del punto visado respecto
a la liacutenea de referencia
Trabajo de Diploma
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Como cota de referencia para calcular desniveles se utiliza siempre la
cota del primer punto de referencia
Figura 318 Punto de referencia
Si estaacute activado el modo Tracking (ver capiacutetulo Configuracioacuten EDM) se van
mostrando las correcciones para el punto en que se situacutea el reflector
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3253 Replanteo ortogonal
El usuario puede introducir desplazamientos longitudinal transversal y en cota
respecto a la liacutenea de referencia para el punto a replantear El programa calcula
entonces las diferencias entre un punto medido o tomado de la memoria y el punto
calculado El programa presenta las diferencias ortogonales (∆ Despl+ ∆ Line ∆
) y las polares (∆ Hz
∆ ∆ )
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Procedimiento
1 Introduccioacuten de los elementos de replanteo ortogonales o acceso a un punto de
la memoria
2 [ACEPT] Confirma la introduccioacuten e inicia el caacutelculo
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 72
Figura 319 Meacutetodo ortogonal
Trabajo de Diploma
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Los signos de las diferencias de distancia y aacutengulos son ideacutenticos a los del
programa Replanteo Se trata de correcciones (valor requerido menos valor
medido)
+∆Hz Girar el anteojo en sentido de las agujas del reloj hasta el punto a
replantear
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alejado que el punto medido
+∆ El punto a replantear estaacute maacutes alto que el punto medido
Este replanteo se realiza utilizando el pasaporte de perforacioacuten y voladura que se
encuentra en el proyecto de la obra un ejemplo se muestra en la figura 320
Figura 320 Pasaporte de perforacioacuten y voladura
Trabajo de Diploma
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Resultados de la investigacioacuten
Durante la investigacioacuten se realizaron secciones en el Tuacutenel Levisa Mayariacute tramo
3B figura 324 y en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten tramo Guaro Manacal figura 325 se
tomaron como ejemplo secciones realizadas anteriormente en las que no se
empleo el procedimiento objeto de estudio en el presente Trabajo de Diploma En
cada tramo se muestrearon aproximadamente 9 m de excavacioacuten como se
observa en la tabla 321 Y 322
Tabla 321 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo 3B
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Levisa Mayariacute T3B
Estacionado Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio de
Aacutereas(m2) Volumen(m3)
Inicial Final
0+120125 0+122875 2750 3610 3718 3664 10076
0+122875 0+125695 2820 3718 36815 36997 104331
0+125695 0+128965 3270 36815 38818 37816 123658
Volumen Total 328749
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 37189
Trabajo de Diploma
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Tabla 322 Calculo del Volumen de la excavacioacuten en el Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo
Guaro Monacal
Calculo del Volumen promedio de la excavacioacuten
Tuacutenel Mayariacute Biraacuten Tramo Guaro Manacal
Estacionado
Distancia Aacuterea-1 Aacuterea-2
Promedio
de
Aacutereas(m2)
Volumen(m3)
Inicial Final
0+153186 0+156106 2920 4908 5180 5044 147285
0+156106 0+158806 2700 5180 5494 5337 144099
0+158806 0+162026 3220 5494 5946 5720 184184
Volumen Total 475568
Longitud 8840
Volumen por metro lineal de excavacioacuten 53797
Seguacuten el resultado que se obtiene en el caacutelculo del volumen promedio de
excavacioacuten en cada tramo se explica que la empresa deja de ingresar
aproximadamente un total de $ 3273175 por cada metro lineal de excavacioacuten
como se observa en la tabla 323 Si se tiene en cuenta que la investigacioacuten
realizada es en un tramo de 9 m se demuestra que el valor asciende a $
29458575
Trabajo de Diploma
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Tabla 323 Valor del volumen de roca excavada promedio en un metro lineal
(1mL)
Tabla 318 Valor del Volumen de roca excavada promedio en un metro lineal ( 1mL)
Obra
Volumen (m3) Valor $
Seguacuten Proyecto
Real Diferencia Seguacuten
Proyecto Real Diferencia
Tuacutenel Levisa Mayariacute
Tramo III B 3683 37189 0359 710503 717429 69256
Tuacutenel Mayariacute Biran Tramo
Guaro Manacal
3683 53797 16967 710503 103782 3273175
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Figura 324 Secciones Transversales
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Figura 325 Secciones Transversales
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CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del Trabajo de Diploma sobre el
empleo de la Estacioacuten Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y
voladura en los tuacuteneles del Trasvase Este Oeste permiten arribar a las siguientes
conclusiones
1- Con la aplicacioacuten del procedimiento elaborado sobre el empleo de la Estacioacuten
Total en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura se mejora la
terminacioacuten del contorno en toda la seccioacuten del tuacutenel con respecto al meacutetodo
anteriormente aplicado
2- El meacutetodo de Estacioacuten Libre y Liacutenea de referencia permite obtener resultados
satisfactorios en el replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los
tuacuteneles
3- Se elaboroacute un procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura logrando una mayor calidad
eficiencia rentabilidad precisioacuten y productividad en los trabajos de arranque
Trabajo de Diploma
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RECOMENDACIONES
De acuerdo a todo lo antes expuesto y a los resultados obtenidos recomendamos
1 Establecer en la Empresa Constructora de Obras Hidraacuteulicas (ECOH) de
Mayariacute perteneciente a la Unioacuten de Construcciones Militares (UCM) la
aplicacioacuten del procedimiento para el empleo de la Estacioacuten Total en el
replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en los tuacuteneles del Trasvase
Este Oeste
2 Continuar perfeccionando este procedimiento a partir de los trabajos
realizados y los conocimientos adquiridos por parte del grupo de especialistas
de topografiacutea e Ingenieros en Minas pertenecientes a dicha entidad
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BIBLIOGRAacuteFIA
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ANEXOS
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Foto 326 Tuacutenel Levisa Mayariacute Tramo 3B
Trabajo de Diploma
Osmel Calvo Feria Paacutegina 85
Foto 327 Replanteo del pasaporte de perforacioacuten y voladura en el frente
