Topografía Aplicada en Muelles y Puertos Marítimos 1 (1)

7/26/2019 Topografa Aplicada en Muelles y Puertos Martimos 1 (1)

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Universidad Alas PeruanasFilial Arequipa

Escuela de Ingeniera Civil

LEV NT MIENTO DE UN

POLIGON L CERR D CON

EST CIN TOT L

Prof. Ingeniero Julio Cuadros Escobedo

Bryan Zevallos Ponze de Len

2016


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DEDICATORIA

Dedicado a mi familia que a pesar de todas las complicaciones que surgen estn

apoyando mi esfuerzo por ser buen profesional, un buen ingeniero civil.


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AGRADECIMIENTOS

Agradecimientos especiales a nuestros padres y amigos que nos han ayudado a realizar

este pequeo trabajo de Topografa ya sea de manera directa o indirecta.

A nuestro docente que nos gua por las buenas prcticas de la carrera.

A mi amigo Deyvis Canaza Ch. por ayudarme a reenfocarme en el trabajo cuando

pareca que haba perdido las ideas.


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PRESENTACIN

Para conocer la aplicacin prctica de la topografa en la construccin, ampliacin

remodelamiento de muelles y puertos martimos se ha dividido el trabajo en tres partes

que son topografa, batimetra y medicin de marea. As se tienen los datos necesarios

para hacer el trazo y replanteo de una obra de esta magnitud.

Adems se han tocado las distintas formas de realizar estas mediciones para ser capaces

de tomar la adecuada de acuerdo a la situacin en que se encuentre el ingeniero.


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RESUMEN

Para que un Ingeniero Civil pueda disear la construccin de una obra es necesario que

conozca el terreno sobre el cual se va a construir debe conocer tanto las dimensiones

horizontales (planimetra) como la diferencia de alturas o cotas (altimetra), para ello

realiza un levantamiento topogrfico.

Un levantamiento topogrfico es una representacin grfica que cumple todos los

requerimientos que necesita un constructor para ubicar un proyecto y materializar un

proyecto, ya que esta da una representacin completa del terreno tanto en su relieve

como en las obras existentes en el terreno.

Un levantamiento batimtrico nos da la representacin grfica de los puntos ubicados

bajo un volumen de agua necesarios para obras marinas.

La medicin de mareas nos pronosticar el nivel de la marea durante el tiempo prximo

para as tener una cota 0 confiable sobre la que trabajar, adems de conocer los riesgos a

los que puede estar sometido el puerto martimo.


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NDICE

Objetivos...7

CAPITULO I: Marco Terico...8

CAPITULO II: Topobatimetra.9

TOPOGRAFA...12

Delineacin de la Costa y Ayuda al Posicionamiento y Navegacin....13

Mtodos Principales de Levantamiento Topogrfico.13

Mtodos Topogrficos Directos (planimetra).13

Medicin Directa (Altimetra)16

Percepcin Remota..16

BATIMETRA..19

Mtodos de Posicionamiento Planimtrico...19

Tcnicas de Medida de Profundidad..20

Mtodos Acsticos23CAPITULO III: Medicin de Mareas...25

Uso de Sondas26

Maregrafo27

Conclusiones y Recomendaciones...28

Bibliografa.29


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OBJETIVOS Y METAS

Objetivo General:

Conocer la forma de trabajo para realizar un levantamiento

topobatimtrico en las costas del litoral.

Objetivos Especficos:

Conocer los diferentes mtodos para realizar un levantamiento

distinguiendo la planimetra y altimetra del rea a levantar.

Conocer los requisitos mnimos antes de empezar con el diseo de una

obra martima.

Conocer la influencia de la marea sobre este tipo de obras.


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CAPITULO I

MARCO TERICO

Muelles

Los muelles son estructuras generalmente ubicadas en paralelo a la orilla con unparmetro de suficiente calado para que las embarcaciones puedan atracar de

costado que permite a las embarcaciones atracar a efectos de realizar las tareas

de carga y descarga de pasajeros, es decir sirve de enlace entre transporte

martimo y transporte terrestre, pueden ser sobre pilotes (figura 1) estructuras

slidas (piedra, ladrillo o madera) que se sostendrn en el medio acutico gracias

a unas bases que la soportaran firmemente (figura 2).

En presencia de grandes variaciones debido a las mareas se puede construir un

desembarcadero flotante (figura 3).

Figura 1. Seccin transversal de un muelle de bloques


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Figura 2. Embarcadero sobre pilotes

Figura 3. Desembarcadero de plataforma flotante

Puerto MartimoEspacio natural o artificial destinado a dar abrigo a los barcos o embarcaciones

que realizan operaciones de carga y descarga, flujo de mercanca, personas o

informacin, adems de brindar servicio de reparacin y mantenimiento que

estas requieran (figura 4).


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Figura 4. Partes de un puerto

Las instalaciones generales con las que en la actualidad cuenta un puerto son:

- Obras de Abrigo y Acceso

Destinadas a proporcionar proteccin contra la accin de los elementos

naturales como los diques de abrigo o rompeolas (figura 5).

Figura 5. Dique de abrigo de Puerto Deportivo de Segur de Calafell

(Catalunya)

- Obras de Atraque, Trfico y Almacenamiento

Son las instalaciones que facilitan las operaciones del puerto, entre las

principales se encuentran: los muelles de atraque o fondeaderos donde

quedan amarrados los barcos, patios de estacionamiento donde se detienen

los trenes o camiones, y las instalaciones de depsito y clasificacin de la

carga transportada.

- Equipo para la Manipulacin de las Cargas


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Es la maquinaria que se utiliza para facilitar el trfico portuario formado por

poleas, cabrestantes, gras (manuales y mecnicas), tolvas, etc.

-

Instalaciones para Reparacin y Mantenimiento

Son indispensables para mejorar la navegacin, las principales son los diques

secos, diques flotantes y varaderos (figura 6).

Figura 6. Buque Cientfico Abate Molina de IFOP en Dique ASMAR

Talcahuano

Clasificacin Zonal del puerto

-

Zona MartimaDestinada a los barcos, en las que se disponen las obras de abrigo para las

embarcaciones, obras de acceso al puerto, obras de sealizacin como faros,

radares, balizas, etc. Diques cuya funcin es mantener el barco en aguas

tranquilas.

- Zona Terrestre

Destinada fundamentalmente a la mercanca, incluye la superficie de

operacin terrestre constituida por los muelles, y depsitos.

-

Zona de Evacuacin

Destinada al transporte terrestre donde se deben diferencias las vas de

acceso al puerto, circunvalacin o reparto de las reas de maniobra y

estacionamiento.

- Zona de Asentamiento de Industrias Bsicas

Ocasionalmente se encuentran presentes y son siderurgias, astilleros,

petroqumicas, refineras, etc.


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TopografaEs una ciencia que estudia el conjunto de procedimientos para determinar las

posiciones relativas de puntos sobre la superficie de la tierra as como debajo de

la misma, mediante la combinacin de las medidas de los tres elementos del

espacio: distancia, elevacin y direccin. Adems la topografa explica los

procedimientos y operaciones de trabajo de campo, los mtodos de clculo o

procesamiento de datos y la representacin del terreno en un plano o dibujo

topogrfico a escala.

Se trabaja de dos formas: planimetra y altimetra.

CAPITULO II

TOPOBATIMETRA

La topobatimetra se forma de las definiciones de topografa aplicada a la medicin del

terreno y sus orillas y a la batimetra medicin de la profundidad del agua. Entonces

podemos definir a la topobatimetra como a la medicin de la forma en planta de un

cuerpo de agua y el relieve de sus profundidades.

Levantamientos Topobatimtricos

En determinados trabajos de ingeniera de costas los datos dela zona sumergida se

deben complementar con los datos de la zona emergida. Algunas veces se realiza el

levantamiento topogrfico y batimtrico por separado, que representa una imagen

instantnea de la situacin de una playa.

En este tipo de reconocimientos suelen planificarse perfiles perpendiculares a la costa

(transversales), estos perfiles combinan la topografa convencional en tierra con perfiles

hidrogrficos en la zona sumergida.

TOPOGRAFA

Desde el punto de vista hidrogrfico, el levantamiento topogrfico consiste en una seriede actividades llevadas a cabo con el propsito de describir la composicin de aquellas

partes de la superficie de la tierra que sobresalen del agua, incluyendo el relieve de la

costa y la ubicacin de accidentes y caractersticas naturales y artificiales permanentes.

Esta informacin es obtenida en parte de determinar la posicin de los puntos del

terreno, que permiten obtener su forma como de los detalles de los accidentes a ser

mostrados, permitiendo su ubicacin y descripcin en la carta. Otros tipos de datos

incluyen los procesos de sensor a distancia de la informacin fotogramtrica area, y

otros sensores aerotransportados o productos de imagen satelital. En estos casos es

necesario crear puntos de control de campo para ajustar la informacin al marco de

referencia en uso.


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Delineacin de la Costa y Ayuda al Posicionamiento y NavegacinTodos los trabajos deben asumir como mnimo las especificaciones contenidas

en la Publicacin S-44 (Estndares para el Levantamiento Hidrogrfico de la

OHI)

Siguiendo el inters para la navegacin para los errores se establecen lmites

(tabla 1).

Tabla 1. Tabla 1 del S-44

Mtodos Principales para Levantamientos de Costa y Terreno de Puerto

Mtodos Topogrficos Directos (Planimetra)

a) TriangulacinEs una tcnica basada en las mediciones angulares principales

Consiste en una serie de observaciones con un nmero relativamente

pequeo de lados medidos (lneas base) y un gran nmero de

medidas angulares. Dicho diagrama presenta proporciona una gran

cantidad de redundancia, cada cuadriltero diagonal-doble tiene tresverificaciones creadas al sumar o restar valores (figura 7).


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Figura 7. Densificacin de redes por triangulacin

b) Poligonal

Se puede definir a la poligonal como una sucesin simple de ngulos

y distancias medidas. Una de las propiedades ms importantes es que

no se necesita un diseo complejo de red que envuelva geometras o

torres para facilitar ciertas lneas de visin.

La forma general y correcta para calcular una red poligonal en el

plano es a travs de un clculo anterior de las coordenadas para cada

punto nuevo comenzando con los valores de los puntos conocidos y

de las observaciones no corregidas.

Tipos de poligonal (figura 8)

o

Poligonal simple completamente cerradaCuando comienza en un par de puntos de control y termina en

otro par de puntos de control

o Poligonal simple medianamente cerrada

Cuando desde el punto de medicin final de apoyo no ha sido

medida una direccin a otro punto.

o Poligonal simple inciertamente cerrada

Aunque comienza y termina en puntos de control no hay

direccin de medida final con orientacin.

o Poligonal simple abierta


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Comienza en un punto conocido pero termina en puntos

desconocidos

Figura 8. Tipos de poligonal simple

c)

Interseccin e Interseccin InversaCuando las direcciones son observadas desde dos puntos de apoyo

hacia una seal cuyas coordenadas sean requeridas, las direcciones en

la orientacin significan que las direcciones son medidas desde las

mismas estaciones hacia puntos conocidos. (Figura 9).


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Figura 9. Interseccin

Medicin Directa (Altimetra)a) Estacin Total

Con el uso de la estacin total se pueden guardar medidas

(horizontales y verticales) y direcciones a los puntos estudiados.

Al levantar una poligonal obtenemos tambin una nivelacintrigonomtrica.

b) Nivel Topogrfico

Utilizando niveles topogrficos comunes y sus miras de plstico o

madera, para distancias menores a 100m y estaciones equidistantes

de 3m se puede obtener la nivelacin.

Percepcin RemotaSe describirn algunas tcnicas para obtener informacin del terreno con

sensores remotos que ser almacenada y procesada para generar datos

topogrficos.

a) FotogrametraEs la tcnica que permite a los objetos ser descritos en tres

dimensiones a partir de las imgenes fotogrficas solapadas. Para los

levantamientos hidrogrficos la fotografa area con el eje vertical a

travs de una cmara mtrica resulta ms til

La descripcin 3D es lograda por la vista estereoscpica de los

modelos virtuales.


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Por supuesto est tcnica requiere de puntos de control obtenidos de

los mtodos topogrficos de campo o de la densificacin a travs del

proceso fotogramtrico.

Figura 10. Fotogrametra

b) Sensores RemotosLos instrumentos sensores se dividen:

Pasivos: Capturan la energa radiante emitida desde el rea de inters

Activos: Emiten un haz de energa y registran la proporcin de ella

retro dispersada desde la superficie terrestre.

o Sistemas fotogrficos

Reciben fotos multi espectrales del espacioo Sistemas Vidicon con haz de retorno

Sensor pasivo similar a un tubo de cmara de televisin, con

el tiempo fracaso y no se us de forma rutinaria.o Sistemas de barridos pticos Mecnicos

Un elemento ptico generalmente un espejo rotante u

oscilante es utilizado para desviar un haz ptico a los

detectores de ngulos rectos a la lnea de vuelo (figura 11).


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Figura 11. LANDSAT MSS (NASA, 1997)

o Sistemas de barredores pticos electrnicosSe elimina el espejo oscilante al disponer de una cadena de

detectores que cubre todo el campo de visin del sensor.

o Sistemas RADAREl Radar (RAdio Detection and Ranging) permite obtener

informacin sobre la topografa, rugosidad, cobertura y

humedad de la escena, usando un radimetro de microondas

activo. Debido a su flexibilidad de poder trabajar en cualquier

condicin atmosfrica y lumnica es cada vez ms usado

(figura 12).

Figura 12. Operacin bsica del RADAR


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o Posicionamiento GNSS en Tiempo RealGNSS (Sistema Global de Navegacin por Satlite) es una

constelacin de satlites que transmite rangos de seales

utilizados para el posicionamiento y localizacin en cualquier

parte del globo terrestre, ya sea en tierra, mar o aire. Permite

determinar las coordenadas geogrficas y la altitud de un

punto dado.

Proporciona al usuario informacin sobre la posicin y hora

con gran exactitud (figura 13).

Figura 13. Sistema de Navegacin por satlite con carta

nutica electrnica de un buque petrolero

BATIMETRA

Conjunto de tcnicas para la medicin, anlisis y trazo de planos de la superficie

terrestre bajo las extensiones del agua.

Mtodos de Posicionamiento PlanimtricoEl levantamiento planimtrico de las costas es realizado desde tierra, se realiza

como cualquier trabajo topogrfico, pero para determinar la posicin

planimtrica de un punto marino (materializado por la embarcacin que efecta

el sondeo), cuya profundidad queremos medir es necesario recurrir a mtodos

especiales.

Metodos DirectosEs el ms bsico se utiliza para poca precisin. Se fundamenta en la

materializacin de una alineacin por medio de una cuerda atada a cada

extremo de la orilla a distancias determinadas.

El mtodo consiste en colocar el bote a cada marca de la cuerda y

determinar la profundidad en estos puntos

Mtodos pticos


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Consiste en medir sextantes, el ngulo que forman en el punto dos

referencias conocidas y as deducir la posicin del buque por interaccin

inversa desde la embarcacin, este mtodo obtiene precisin de 3m a5m.

Radiacin

Se realiza con la estacin total situado en un punto en tierra concoordenadas conocidas orientado a otro punto de coordenadas tambin

conocidas. El barco va recorriendo el perfil y se va observando

topogrficamente los puntos.

BiseccinEn tierra se ubican dos teodolitos sobre dos puntos de coordenadas

conocidas y se orientan los equipos visando a puntos tambin conocidos.

Por interseccin directa simple se determina la ubicacin del punto

visado en la embarcacin (figura 13a).

Figura 13a. Biseccin

Metodologa GPSLos equipos GPS han hecho posible la aplicacin de observacin a

satlites en la determinacin de puntos sobre la superficie de la tierra.

Radio BalizasConsiste en la medicin de distancias de un buque entre dos puntos de

coordenadas conocidas, por medio de ondas electromagnticas.

Tcnicas de Medida de la ProfundidadConsiste en determinar la cota de los puntos midiendo la distancia vertical

existente entre la superficie del agua y el punto de fondo.

El sondeo es la parte definitiva de cualquier batimetra y aporta los elementos

suficientes para garantizar seguridad en la navegacin y el conocimiento del

relieve submarino.

Cuando se trabaja por perfiles, se usan generalmente dos sistemas para llevar a

cabo el sondeo.

Por lneas rectas paralelas: presentan direccin normal a la costa

Por radiacin: Cubrir una zona para sondearla.


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Dividiremos estas tcnicas en dos grupos

Mtodos Manuales

De estos mtodos los ms usados son:o Escandallo

Consiste en una lnea de plomo, cadena de acero o cualquier

material de expansin mnima de la que se suspende una

plancha o disco pesado.

Cuenta con lneas a intervalos ms o menos densos de

acuerdo a la precisin requerida con etiquetas fcilmente

legibles.

La medida se efecta mediante cada libre sobre la vertical,

teniendo cuidado de evitar el ngulo que se produce por la

marea.

No es recomendable superar los 15 o 20 m, aunque la

precisin disminuye pasado los 6 o 7 metros (figura 14).

Figura 14. Sonda de mano

o Barra de Sondeo (Plancha)Consiste en una barra plana uniforme o ligera, de no ms de 6

m de longitud, dotada de un plato circular o cuadrado de

aluminio en la base, marcada con pintura a intervalos

regulares en funcin de la precisin requerida.


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Es el mtodo de medicin de profundidad ms exacto en

zonas superficiales aunque su uso queda restringido a

profundidades inferiores a 5 m.

Las lecturas sern directas y no es conveniente ejercer

ninguna presin en su manejo, sobre todo si existen

sedimentos blandos en el fondo (figura 15).

Figura 15. Profundmetro

o Sondas ElctricasLlevan un cilindro vertical lleno de mercurio hasta cierta

altura, sujeto a una cuerda con un tejido doble conductor.

Tiene un circuito abierto hasta que el cilindro toca el fondo y

el mercurio se desplaza cerrando el circuito (figura 16).

Figura 16. Sonda Elctrica

o Sondas AcsticasPermiten una mayor rapidez en el levantamiento,

proporcionan una mejor representacin del fondo submarino

al registrar de una forma continua la lnea que se est

levantando (figura 17).


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Figura 17. Sonda Acstica

o Sondas UltrasnicasUtilizan como fuente sonora las oscilaciones de frecuencia

audible. Su principal caracterstica es que las ondas

ultrasonoras se propagan a travs del agua en forma de un haz

bastante cerrado cuyo eje es normal a las armaduras del

condensador.

Mtodos Acsticos (Eco sondas)Para medir una distancia en el agua por medio de ondas sonoras, slo hay

que conocer el tiempo transcurrido entre la emisin y su posterior

recepcin tras rebotar en un obstculo y la velocidad del sonido en el

medio.

Principios bsicos de la acstica que servirn de apoyo.

a)

Las ondas de sonido no siempre viajan en lnea recta, sino que siguen

el camino de menor resistencia.

b)

Las ondas sonoras siguen las leyes bsicas de las ondas

electromagnticas.

c) Conforme aumenta la frecuencia lo hace la precisin de las

mediciones basadas en ellas.d) Cuanto mayor es la onda, mayor es la disipacin de la energa.

e) Cuanto mayor es la frecuencia, mayor es la reflectividad.

Ecosondas de haz simpleEs un aparato que se usa para la medida de la profundidad y se basa en la

emisin y recepcin de ondas de sonido. Constan de un transceptor,

acompaado de un grabador analgico y/o un digitalizador que forman

un bloque, unidos a un transductor que se sumerge en el agua (figura 18).


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Figura 18. Ecosondas a) multihaz, b) monohaz

Otros Mtodos para Obtener Cartografa Batimtrica

Batimetra FotogramtricaEl uso de la fotogrametra ha permitido mejorar la precisin y la rapidez

en los levantamientos batimtricos.

Este mtodo es aplicable en aguas poco profundas, estudia las

variaciones del espectro visible en imgenes obtenidas desde aeroplanos

y satlites (figura 19).

Figura 19. Batimetra fotogramtrica

Batimetra mediante sonar lateralPermite obtener mapas tridimensionales del fondo marino mediante un

emisor-receptor de ondas acsticas. Se utiliza con varios barcos

movindose en paralelo, obtenindose una carta continua y completa.

Batimetra mediante Laser


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Un sonar que funciona con un lser, de da permite medir profundidades

de 2 a 30 metros con un error mximo de 1m y de noche puede alcanzar

los 60m.

Batimetra mediante el uso de Satlites de Teledeteccin

El mtodo consiste en determinar la profundidad segn la claridad,aplicando el hecho de la atenuacin de la luz con la profundidad. Las

variables se controlan utilizando las bandas de espectro (figura 20).

Figura 20. Jason 2uso de altimetra satelital

CAPITULO III

MEDICIN DE MAREAS

Existen distintos mtodos hidrogrficos para conocer la marea de un lugar en cualquier

instante del ao, pero requieren de un conocimiento anticipado o pronstico de marea

para todo el ao. Estos pronsticos se apoyan bsicamente en observaciones o registros

del servicio, utilizando reglas de mareas, maregrafos de inscripcin anloga o digital,instalados a todo lo largo del litoral y especialmente en puertos, caletas y pasos de

importancia para la navegacin.

Para la medicin de mareas es necesario tomar un nivel de referencia. Para que los

resultados sean ms exactos conviene que las observaciones abarquen un periodo de

varios aos, sin embargo con las observaciones hechas durante un mes lunar se obtiene

suficiente exactitud para los levantamientos de mayor precisin (figura 21).


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Figura 21. Pleamar y bajamar

Uso de Sondas

El procedimiento es el siguiente:

1. Se coloca la sonda en un sitio resguardado del oleaje y donde el nivel de agua no

este afectado por las condiciones locales. La sonda debe estar a profundidad suficiente

para hacer lecturas precisas en la bajamar.

2. El cero de la sonda se refiere a una seal de permanente de nivelacin en la costa.

3. Se leen diariamente las alturas de pleamar y bajamar durante un mes lunar.

4. La medida de un nmero igual de lecturas en marea alta y en marea baja da el valor

medio aproximado del nivel del mar.

5. Cuando se tiene la lectura de la sonda para el nivel medio del mar se comprueba con

la cota de la seal de la costa.

Las reglas de marea se instalan en muelles o estructuras existentes. La regla de marea es

muy similar a la mira topogrfica y normalmente requiere adiestrar en el terreno a unapersona que acte como lector de mareas. Las lecturas se realizan generalmente durante

el da salvo casos especiales (figura 22)


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Figura 22. Regla de Mareas

Maregrafos o Maremetro

Aparato que sirve para medir o registrar mareas, se suele situar en las entradas de los

puertos para orientar e informar a los barcos de la disposicin del calado existente

(figura 23).

- Maregrafo AanderaaLlamados maregrafos de presin obtienen el nivel del mar a partir de la presin

hidrosttica.

- Maregrafo Sonar

Usa el principio de medicin de distancia por el ecode un sonido.

Figura 23. Maremetro de Portugalete


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CONCLUSIONES

Existe una gran variedad de mtodos para realizar un levantamiento

topobatimtrico depende del ingeniero a cargo de la obra escoger cual le resulta

ms conveniente en trminos de costo-beneficio para realizar su labor.

Se pueden realizar mediciones muy precisas y no tan precisas de acuerdo a la

importancia de los datos a tomar.

La tecnologa nos est simplificando el trabajo de levantamiento adems de

mejorar la precisin de los trabajos topogrficos y reducir el tiempo que toma.

RECOMENDACIONES

Ser cuidadosos al momento de escoger que mtodo nos conviene y tener en

cuenta los lmites de error para cada tipo de trabajo topogrfico.

Trazar la red de apoyo para aumentar la el volumen de puntos para realizar

cartas topogrficas y marinas.

Llevar un riguroso control de mareas a fin de no tener complicaciones al

momento de trabajar en una obra martima.


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BIBLIOGRAFA

- Normas

http://normasapa.com/formato-apa-presentacion-trabajos-escritos/

-

Muelles (obras martimas y portuarias)

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- Definiciones

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- Puertos

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/067/htm/sec

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- Topografa

ftp://ftp.sirgas.org/pub/gps/SIRGAS-RT/03_Hoyer_GNSS_en_Tiempo_Real.pdf

- Manual de Procesamiento de Datos Topogrfico Aplicado en Ingeniera

Hidrulica - Marco Antonio Diaz Nuez (2002)

- GNSS

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- Batimetra

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