Redacciones sobre geodesia, topografia, cartografia, fotogrametria

Topografía Aplicada en mediciones para obras de ingeniería y arquitectura

El plano topográfico
Elemento que debe tener el plano de relevamiento
Métodos de relevamiento
El sistema de apoyo del relavamiento
Elección de los puntos
Perfiles
Levantamientos hidográficos

... continuará

Reseña histórica

Si nos imaginamos a los primeros hombres caminando sobre la tierra, algo así como 2.000.000 de años atrás, asociaremos inmediatamente a este ser débil, indefenso, luchando por su propia supervivencia contra un clima y un medio totalmente hostil, luchando contra el resto de los animales e incluso contra sus primos antropoides. Esta victoria lograda por los primeros hombres, es lo que algunos historiadores han dado en llamar "el auténtico milagro de la creación", y ello fue posible a partir de la única ventaja que poseía el hombre sobre el resto de los seres vivientes, el INGENIO, la habilidad para fabricar útiles, y la posibilidad de usar las manos. Debieron de pasar muchos milenios para que el hombre abandonara su etapa de animal predador, para dar el gran salto hacia la historia. Desde la primitiva economía destructiva hacia la economía de producción y conservación.

Al producirse los cambios climáticos del final del cuaternario, los grandes rebaños y por consiguiente el hombre, es empujado hacia las cuencas de los grandes ríos y allí comienza a practicar los primeros cultivos y la domesticación de animales. Esta nueva forma de vida se conoce con el nombre de economía neolítica. La actividad agrícola vincula estrechamente al hombre con la tierra, el hábitat se transforma, el refugio temporal cede paso al poblado estable, la economía de producción exige una nueva, industria, la de herramientas para el laboreo de las tierras y las de las armas, no ya de caza, sino de guerra, pues hay que defender los frutos. Con la revolución urbana, cambia la religión, el arte, la cultura. Cambia el hombre. Esta etapa se ubica entre 9000 y 6000 años a.C.. En sus orígenes el poblado está formado por una inmensa aglomeración de viviendas, pegadas unas a otras formando un bloque inexpugnable, plantas rectangulares, techos planos con la entrada por la azotea.

Posteriormente, en la cultura megalítica, le incorporación de la industria metalúrgica cambia fundamentalmente el diseño urbano. Las casas son rectangulares, distribuidas alrededor del palacio y los templos, generalmente protegidas por robustas murallas, con torres de defensas tronco-cónicas. Aparecen en este período las construcciones en círculo y los techos en bóvedas. Incluso existen poblados como el de Alcaydús, en Menorca, construidos por múltiples recintos circulares tangentes entre sí.

La Mesopotamia fue cuna de un conjunto de civilizaciones (Sumera - Acadia -Babilonia- Asiria y Caldea). La primera cultura urbana conocida, es la de los Súmeros, llamando poderosamente la atención de los historiadores los conocimientos que poseían en matemáticas y astronomía, y las aplicaciones de la geometría práctica (topografía) en la construcción de obras de arquitectura y canales de riego.

Es de destacar las construcciones encontradas en las ciudades-estados de Lagash, Umma, Nippur y Uruk, edificadas 4000 años a.c., en ellas se construyeron los primeros diques que se conocen y se lograron sistemas de riego casi perfectos. La arquitectura era monumental y religiosa. En Uruk, por ejemplo, se encontró un templo de 55m x 22m y paralelo a éste, otro de 83m. x 253m.. La perfecta simetría de sus naves, pasillos, columnas, y el manejo de planos horizontales en distinto niveles, hace suponer el empleo de algún primitivo y rudimentario instrumento de medición.

En Babilonia, el rey Nabucodonosor fue célebre más que por sus conquistas, por la construcción de la Ciudad, en la cual levantó numerosos palacios, templos y puentes, una gran muralla de 25m. de espesor que rodeaba toda la ciudad. Llama la atención los los jardines colgantes y la disposición de las manzanas, pues las calles eran rectas, se cortaban perpendicularmente. El sistema numérico era sexagesimal (el círculo graduado tenía 360°).

Los Asirios asombraron con sus construcciones sobre terrazas con escaleras, rampas, desniveles y planos inclinados.

Otros pueblos vecinos y con una cultura urbana milenaria, fueron los Persas, de quienes podemos mencionar la construcción de la ciudad de Persépolis, en la cual se observan varios ejes de simetría rigurosamente perpendiculares entre sí. También es de destacar el templo mandado a construir por Salomón, rey hebreo, 950 a.C., que tenía 450m x 300m proyectado por Arquitectos y replanteado por Geómetras Fenicios traídos expresamente para ello.

Merece una especial atención la cultura egipcia, dice el historiador J. Vercoutter: ...al neolítico se remontan los primeros esfuerzos del acondicionamiento del valle del Nilo por el hombre... el cultivo de las tierras del valle sólo podía hacerse bajo una doble condición: había que proceder a desecar los terrenos cenagosos de los bordes del lecho del río una vez terminada la crecida, y, a continuación había que irrigar los campos. Se creó un sistema de drenaje, con ataguías de retención, diques y azudes niveladores y canales de riego.

Por otra parte, otros historiadores, en este caso Trevisand y Sinland dicen en su historia antigua; ...si reflexionamos acerca de las monumentales tumbas y de los grandiosos templos y palacios, que los egipcios levantaron, llegamos a la conclusión que sus conocimientos de las matemáticas y de la geometría práctica debían ser considerables.
Había tres tipos de tumbas: la mastaba, la pirámide y el hipogeo. Para dar una idea de dimensiones, la gran pirámide mide 147m de altura y tiene 227rn de lado, lo que significa 2.500.000 m3 de volumen (2.500 a.C.!).

Falta agregar que en la arquitectura religiosa se destacaban los grandes templos y los templos en caverna, excavados dentro de la roca. Y finalmente, las estatuas monumentales y los colosos.

Aparentemente, desde los comienzos de la historia del hombre, éste ha estado ocupado en librar batallas, primero por la subsistencia, luego para dominar y esclavizar otros pueblos, para fundar imperios, para establecer colonias o bien, en desgastadoras guerras de independencia. Sin embargo, paralelamente, otros hombres, iban desarrollando el potencial espiritual a través del arte, la. arquitectura y posteriormente la literatura.

Para poder construir esas obras de INGENIO, por él imaginadas, necesitó elaborar tratados de geometría y matemáticas. Así nacieron y fueron pasando de generación en generación, primero en forma oral y luego escritas. Así se plasmaron en papiros o tablillas cuneiformes, que celosamente eran custodiadas por los sacerdotes, en todas las culturas y en todas las épocas. Por ejemplo, los papiros matemáticos (Papiros Rhind y de Moscú), escritos bajo el imperio de la V o VI dinastía, 2350-2000 a.C., son según los historiadores una verdadera enciclopedia.

Podemos decir entonces, sin temor a equivocarnos, que las Mediciones Topográficas aplicadas a las obras de Ingeniería y Arquitectura, son tan antiguas como lo es la evolución cultural del hombre, surgió mucho antes que otras ciencias y era considerada tan sagrada como la medicina o la religión.

Clasificación de obras de ingeniería

Las obras de Ingeniería pueden clasificarse desde diversos puntos de vista:

• Por su naturaleza técnica

• Por los métodos constructivos

• Por su desarrollo en planta

• Por su desarrollo en altura

• Por las condiciones de funcionamiento, etc.

Al agrimensor, le interesa especialmente una clasificación que tenga en cuenta las condiciones o las características de las obras relacionadas con el aspecto GEOMÉTRICO de las mismas. Tanto en lo que se relaciona a la naturaleza y precisión de los relevamientos requeridos para el proyecto, como para el posterior replanteo y control del avance de las obras.

Aún así, adoptando un único punto de vista, el geométrico, es posible concebir una amplia gama de criterios de clasificación y grados de subdivisión según sean los aspectos específicos a considerar.

Sin pretender hacer una revisión integral de todas las posibilidades de clasificación, para este desarrollo, adoptaremos la siguiente:

1. Obras de desarrollo lineal

2. Obras de desarrollo superficial

Pertenecen al primer grupo, todas aquellas obras que poseen un eje longitudinal principal, sobre el cual se desarrollan las mismas.

Todas las partes componentes de esa obra, estarán referidas o vinculadas mediante una progresiva, tomada sobre el eje principal y la distancia transversal, a que se encuentra del mismo.

Obra de arte N° 30
Tipo 41211
h = 2m
1 = 2m
J = 36,80m.
= 30°
Progres. = 12530
dist. = 47,50m.
 

En el croquis vemos una obra de desarrollo lineal, un camino, allí el eje de referencia es el eje de la traza del camino. Observamos una alcantarilla referida al mismo.

Las obras encuadradas en el segundo grupo, se desarrollan alrededor do un polo o centro, abarcando una superficie más o menos amplia. Todas las partes componentes de este tipo de obras, estarán referidas por coordenadas rectangulares a un par de ejes principales, perpendiculares entre sí.

En el gráfico vemos parte de una obra de desarrollo superficial, una obra de de arquitectura. Un punto cualquiera, en este caso el centro cíe una columna, está referida al sistema mediante dos coordenadas.

Algunas veces se adoptan otros eje, secundarios o auxiliares, paralelos o bien inclinados respecto a los principales, pero siempre referidos a los mismos. Esto ocurre frecuentemente, cuando dentro de una obra, hay otras con otro tipo de estructura y consecuentemente con otras tolerancias constructivas. Ello exige, para su posterior replanteo y control disponer de un sistema local de referencia, pero siempre vinculado al Sistema Principal de la obra.

Esta clasificación, de acuerdo a las características geométricas y en especial a los sistemas de referencia, no es absoluta, pues se dan casos de obras, tales como las autopistas de penetración urbana, que si bien son de desarrollo lineal es conveniente referirlas a un sistema más amplio (si lo hubiere), luego cada parte de esta obra, un intercambiador, por ejemplo, estará referido a un sistema propio, al mismo tiempo tendrá una ubicación en la obra en general con una progresiva sobre el eje y coordenadas en el sistema general.

Clasificación de las Obras de Ingeniería desde un punto de vista Geométrico

Obras de Desarrollo Lineal

• Vías de Comunicación : Caminos rurales - Carreteras - Autopistas - Túneles viales - Vías férreas - Puentes

• Hidráulicas : Canales - Túneles - Acueductos - Sistemas de riego - Colectoras pluviales - Colectoras de líquidos cloacales - Oleoductos - Gasoductos - Poliductos

• Eléctricas : Redes de baja tensión - Líneas de media y alta tensión - Torres de microondas
   

Obras de Desarrollo Superficial

• Ingeniería : Presas - Azudes - Intercambiadores - Centrales de Energía ( térmicas-hidráulicas) - Plantas de potabilización y depuración - Estaciones transformadoras - Fábricas - Silos - Puertos - Aeropuertos

• Arquitectura : Hospitales - Estadios Complejos polideportivos - Ciudades Villas turísticas, residenciales - Barrios - Escuelas - Cines - Edificios - Torres - Hoteles - Aeropuertos

• Industriales y de montaje o instalación : Turbinas - Turbogrupos - Generadores -  Reactores - Exclusas - Compuertas - Rodillos - Máquinas - Cubiertas metálicas

Generalmente el Estado (Nacional, Provincial o Municipal), decide la construcción de una obra que es necesaria para promover el bienestar de la comunidad. Ya sea a través de sus propias oficinas de Estudios y Proyectos, o a través de una contratación especial con profesionales especialistas (Consultoras), encara el estudio de la factibilidad de la obra.

O bien puede tratarse de empresas privadas que encarguen a un grupo de profesionales independientes el estudio de factibilidades de determinada obra, por ejemplo la construcción de una fábrica, de un complejo deportivo, etc.

El anteproyecto, es entonces la primera etapa de la obra, es el estudio de factibilidad, es el análisis de tiempos y costos que insume la construcción de una determinada obra, cumpliendo fines previamente establecidos.

Analicemos un ejemplo supuesto. Se encara la tarea de realizar los estudios de factibilidad de un camino, el cual deberá unir dos polos de desarrollo, los centros urbanos A y B.

A partir de ese objetivo, la traza podrá seguir dos alternativas:

1. El camino podrá pasar por otro polo de desarrollo, la ciudad "C".

2. Podrá pasar por las localidades "E" y D", que gracias al nuevo trazado podrán surgir como nuevos polos en el futuro.

Pero aquí comenzaran a sumarse nuevas variables, en primer lugar, las distintas longitudes de obra. Otra, la topografía del terreno, mientras que por "D-E" el terreno es llano; por "C" el terreno es de montaña. Esta condición, encarece las obras por "C" , pues hay que realizar un mayor movimiento de suelos y más costoso (rocas). Esta es otra variable que entra en juego, el tipo de suelo. La alternativa "D-E", que en el croquis aparece en la zona llana, es a su vez baja respecto a la otra posibilidad, esto obliga a proyectar una mayor cantidad de obras de drenaje y alcantarillas. Al mismo tiempo que exigirá otro tipo de paquete estructural y se deberán levantar las cotas de la rasante, es decir habrá que construir terraplenes.

Aquí interviene otra variable, mientras que en el camino de montaña se compensan los terraplenes con los desmontes, en la llanura es necesario aportar material desde otro lado, encareciendo la obra por el elevado costo del transporte de suelos.

Otra variable, es entonces determinar la necesidad, ubicación y costos de explotación y transporte de los Yacimientos (lugar de extracción del suelo). Finalmente interviene otra variable, no menos importante, el costo de la expropiación, es decir lo que deberá invertir el Estado para liberar la zona de ocupación del camino. Es por demás obvio que los valores serán superiores en la zona llana que en la zona de montaña.

De más está decir, que los especialistas encargados de elaborar el anteproyecto, antes de encarar cualquier estudio, para poder analizar y luego combinar todas estas variables, necesitan disponer de un elevado caudal de información.

La fuente natural de incalculable valor informativo son las Cartas; es decir:

Para conocer la Topografía del terreno, se emplean las cartas topográficas confeccionadas por el Instituto Geográfico Militar, en escalas pequeñas, 1:100000 y/o 1: 50000 o cartas de la Dirección de Minería, Y.P.F., etc.

Para conocer el tipo de suelo, cartas geológicas, perfiles edafológicos, completados con fotointerpretación geomorfológica.

Para poder valuar el costo de la expropiación, es necesario recurrir a otro tipo de carta temática, los Registros Gráficos Catastrales y a las cartas de valuación con curvas de valores.

Con toda esta información, más las obtenidas a través de censos y/o estadísticas, se elabora el ante-proyecto, el cual, una vez aprobado, pasará a otra oficina, donde, siguiendo las pautas establecidas en el estudio preliminar, un equipo interdisciplinario de profesionales se encargará de elaborar el Proyecto.
El proyecto
 

En la elaboración del mismo, intervendrán Arquitectos, Ingenieros: Civiles, Agrónomos, Agrimensores, Electricistas, Geólogos, Viales, Hidráulicos, especialistas en cálculo de estructuras de hormigón, etc.

El resultado de este trabajo será materializado en un compendio de documentos: Literales, Numéricos y Gráficos.

• Literales: Pliego de condiciones generales y particulares. Pliegos de especificaciones técnicas.

• Numéricos: Planillas de cálculo, memorias.

• Gráficos: Los planos del Proyecto.

El plano del proyecto puede estar impreso en una sola lámina, tal es el caso de los proyectos de viviendas unifamiliares. O cientos de ellas, por ej. el proyecto de una presa.

Habrá planos temáticos por cada uno de los grupos intervinientes. Así .por ej. habrá un conjunto de planos que definan la Arquitectura, otros de armadura, planos de encofrado, de desagües pluviales, de electricidad, de iluminación, de parquización, de pavimentos, de montaje mecánico, etc.

Generalmente, todos los proyectos se elaboran a partir de un plano general, donde, se expresa todo el conjunto de la obra, llamado PLANIMETRÍA GENERAL. Pero para poder elaborar dicha planimetría y consecuentemente para poder llevar a cabo todo el estudio del proyecto, los proyectistas necesitaron tener en sus manos un PLANO TOPOGRAFICO que le suministrará la información detallada que ellos necesitaban. Estos son, la infraestructura básica donde se va apoyar el proyecto. Es un modelo analógico del terreno, sobre el cual se ha volcado toda la información obtenida.

Muchas veces se cornete el error de menospreciar la importancia del plano topográfico dejando la tarea del relevamiento en manos de operadores prácticos, pues existe la idea generalizada, que con la Topografía alcanza.

De nada vale que se ejecute un proyecto de una excepcional calidad, si el mismo se ha confeccionado apoyándose en un levantamiento deficiente. El resultado es que durante la ejecución de la obra, habrá que reacondicionar o modificar parte del proyecto, cuando lo que figura en el plano, no empalma o coincide con la realidad existente.

Luego, la solución son "parches" que le van a costar al Estado muchas veces más, del ahorro que logró en el plano de relevamiento. Construcción de la obra

Al iniciarse los trabajos de construcción de la obra, la primera tarea será del Agrimensor, quien será el encargado de ubicar la obra en el terreno.

El objetivo de la empresa constructora, es terminar la obra dentro de los plazos establecidos en el contrato. Buscando de lograrlo en tiempos más cortos, con la mayor economía. Para ello, se encara la obra desde muchos frentes de ataque, siguiendo un orden preestablecido, respondiendo a un PLAN DE OBRAS, que debe estar correctamente
diagramado para que cumpla con este objetivo.

A medida que la obra va creciendo en dimensiones y en altura, se irán abriendo nuevos frentes de trabajo. Por ejemplo, es una gran obra de arquitectura, mientras un equipo realiza el movimiento de suelos, en un sector; por otro lado, otro grupo realiza los hormigones de fundación, mientras una tercera cuadrilla ejecuta los accesos, etc. Por supuesto, todas estas tareas, no podrán ser ejecutadas por un solo Agrimensor, sino que deberá integrarse un equipo de trabajo, formado por Agrimensores y Topógrafos.

Respecto a la forma de trabajo, hay dos criterios que pueden ser aplicados:

a) Destinar uno de ellos en cada frente de trabajo, o a grupos de frentes que estén en la misma zona de trabajo, o que reúnan iguales características, como sería el caso de que hubiere un responsable para el movimiento de suelos, otro dedicado a los hormigones de las obras de artes menores, otro para las instalaciones, etc.

b) Si bien es más simple la forma antes vista, se necesita disponer de una mayor cantidad de instrumental y personal, que si se organiza un equipo que trabaje en conjunto, en toda la obra, de tal manera que si falta un topógrafo o agrimensor, pueda ser perfectamente cubierto por otro, o bien si un frente se detiene, el encargado pueda desempeñarse sin inconvenientes en otro lugar de trabajo. Así también, esta manera de proceder permite que dos operadores puedan trabajar en conjunto, como sería el caso de un replanteo por bisección.

En base al plan de obras, el Agrimensor planificará la cantidad de instrumentos de medición que se necesitará en obra; y la cantidad de personal necesario que integre el equipo. Previendo con suficiente anticipación la secuencia con que se van ir incorporando.

Y en base a las tolerancias constructivas que deberá respetar, preverá disponer en el momento preciso, el instrumental de medición específico que necesitará.

También queda en sus manos, planificar, medir, calcular y compensar el SISTEMA DE APOYO, las mediciones necesarias para el REPLANTEO de la obra, el CONTROL geométrico del avance de la obra, y las mediciones y cálculos necesarios, COMPUTOS MÉTRICOS, destinados a valuar lo construido; mediciones mensuales que se realizan con el objeto del cobro de los certificados; las cuales estarán también, dentro de las tareas del equipo.

Cada parte del proyecto, según dijimos, fue concebido por separado y en un marco ideal. Pero al ejecutarlos, a veces se observan superposiciones entre ellos, o bien errores debido al relevamiento o quizás los proyectistas partieron de un dato falso. Todos estos errores, son necesario detectarlos antes del replanteo para corregirlos oportunamente.

Estas correcciones que se introducen en el proyecto original y que en definitiva es como se van a construir, se llevan también a los planos y se elaboran los PLANOS CONFORME A OBRAS.

Muchas veces, ya terminada y en funcionamiento la obra, se hace necesario controlar o medir, las deformaciones que la misma va experimentando a medida que transcurre el tiempo. Esto se hace en aquellas obras que están expuestas a una gran carga o tensión, como son las presas, los ferrocarriles, los túneles, los silos, las bases de las grandes máquinas (turbinas, generadores, etc.). Esto da a lugar a una importante rama de las mediciones especiales llamada AUSCULTACIÓN de obras de Ingeniería.

Hemos seguido paso a paso todas las etapas del desarrollo de las obras de ingeniería, desde la idea gastadora del anteproyecto hasta el final, pasando por la construcción de la obra. Y aún después de finalizada, continúa la labor del Agrimensor.

A lo largo de este pantallazo evolutivo de una obra, vimos que es erróneo suponer que con el conocimiento de la Topografía es suficiente para llevar a cabo las tareas de relevamiento, replanteo y control. Y para aclarar aún más el panorama, diremos que en los montajes industriales, en la auscultación de las deformaciones y en algunas obras civiles muy particulares, es necesario el empleo de complicados modelos matemáticos de simulación y de resolución. Y métodos e instrumental geodésico de medición. Esto es lo que se llama MICROGEODESIA. Ya vimos como nos valemos del CATASTRO PARCELARIO y de la CARTOGRAFÍA, también nos apoyamos en la ASTRONOMÍA de posición, para la determinación de coordenadas y azimutes, en los relevamientos y replanteos de algunas obras de desarrollo lineal, de muchos km. de extensión, como son los poliductos o gasoductos; o del G.P.S. para determinar la posición de una plataforma submarina. Finalmente decimos que, también recurrimos a la FOTOGRAMETRIA AEREA, en el caso
de carreteras, autopistas, diques y puertos; y terrestre, en algunos levantamientos específicos como son las estrechas gargantas de los diques.
Relevamientos
 

Un plano topográfico tiene muchas aplicaciones, pero su objetivo principal es el de proporcionar información, datos ciertos de la manera más conveniente para llevar a cabo un proyecto de una obra de ingeniería.

A menos que se elabore un proyecto que se adapte muy de cerca a la topografía existente, puede ocurrir que los resultados no sean los correctos y más aún que el costo final escape a los presupuestos preestablecidos.

El costo de los movimientos de suelos depende fundamentalmente de la relación proyecto - topografía; por esta razón, es necesario prever con el mayor detalle posible los movimientos de tierra antes de decidirse por un plan determinado.

Pero no solo afecta al movimiento de suelos, la ubicación planialtimétrica de los puentes y obras de arte del proyecto, deben coincidir exactamente con los hechos existentes. El eje de un puente del proyecto, debe coincidir con el eje de la avenida actual.

La cota proyectada de un puente canal, debe coincidir con la cota del canal actual.

La falta de esta estrecha relación trae como resultado un altísimo costo adicional para la corrección y readecuación del proyecto a la realidad, durante la etapa constructiva.

EL PLANO TOPOGRÁFICO

Existen dos grandes clases de mapas que proporcionan información cuantitativa o información sobre su distribución espacial

1. El primer grupo, son los planos, cuya información proviene de una base estadística, se la representa sobre el plano con símbolos proporcionales o con diagramas.

2. El segundo grupo lo constituyen los planos donde, la información se trasmite directamente. Ya sea a través de curvas o a través de notas y leyendas.

Pertenecen a este grupo las cartas climáticas, geológicas, fitomorfológicas y los planos y cartas topográficas.

Aparece el plano topográfico como un instrumento, pero en realidad se trata de un conjunto de instrumentos. Los cuales serán utilizados por distintos profesionales de distintas disciplinas, es muy común que suceda que estos usuarios saquen deducciones contradictorias, pues no es simple interpretar correctamente las curvas de nivel y la simbología empleada.

La información contenida en el plano topográfico debe estar estrechamente vinculada a la realidad, además debe estar expresada en forma clara, exacta y precisa. No puede ser nunca, incierta, dudosa o ambigua.

ELEMENTO QUE DEBE CONTENER EL PLANO DE RELEVAMIENTO

1. La forma del terreno (el relieve la pendiente)

2. La información (general y específica)

Un plano de relieve, es una representación del terreno en tres dimensiones. Es un modelo geométrico, sobre el cual se asienta la información.

Algunos levantamientos topográficos abarcan sólo un par de Ha. que es el caso de las obras de Arquitectura (barrios, villas, grupos comunitarios, etc.). Otros en cambio cubren centenares de Ha., que es el caso de los levantamientos para la elaboración del proyecto de una presa. Los levantamientos para los proyectos de gasoducto;-,por ejemplo cubren cientos de Km.

Generalmente la zona a relevar, cubre áreas mayores que las estrictamente necesarias, extendiéndose fuera de los límites de la zona de ocupación de la futura obra para facilitar el proyecto de caminos auxiliares, lugar donde puede ubicarse el obrador, o para futuras obras de ampliación del proyecto.

1. Representación de la forma del terreno

Desde los primeros tiempos de la construcción de mapas, la representación del relieve ha constituido uno de los mayores problemas de los cartógrafos, ya que implica la representación de tres dimensiones sobre una superficie plana.

Cotas de altitud

Este método consiste en distribuir sobre el plano, lo más uniformemente posible, cotas relativas o alturas sobre el nivel del mar. Su mayor mérito es que proporciona una información precisa y definida, (en tal punto, la cota es tal); y su mayor defecto es que distribuidos sobre el plano, brindan una información dispersa y no una impresión conjunta del relieve. Para mejorarlo, se combina esta técnica con sombreado, esfumado y/o rayado.

Curvas de nivel

Son líneas equipotenciales, unen puntos de igual altura, los cuales se encuentran por arriba o por debajo del plano de referencia elegido.

Las curvas de nivel se construyen a partir de puntos relevados en el terreno, efectuando entre ellos una interpolación lineal. La exactitud con la cual queda definida una curva de nivel, depende de la exactitud del relevamiento, de la equidistancia elegida y de la densidad del muestreo (N° de observaciones).

A menudo, para determinados fines, una sola curva, por sí sola, resulta muy significativa, como por ejemplo, la curva que define el pie de una barranca, la curva que define el pelo de agua de una laguna y las curvas representativas de la alta y baja mar en el relevamiento de una costa para el proyecto de un puerto.

a) Características principales de la curva de nivel

Este tema se desarrolla en la Topografía, lo que a continuación se enumera, es a los efectos de hacer un breve repaso.

1. La distancia horizontal entre curvas es inversamente proporcional a las pendientes.

2. Si la pendiente es uniforme, las curvas están a igual distancia horizontal.

3. En superficies planas, tales como los taludes de una carretera, las curvas se transforman en líneas rectas.

4. Las curvas de nivel son perpendiculares a las líneas de máxima pendiente, igual que las colectoras y las dorsales.

5. Todas las curvas de nivel son cerradas.

6. Las curvas de nivel no se cruzan, ni se cortan. Sí, puede ocurrir que se junten en un barranco o en un acantilado o corte de cantera.

7. No puede suceder que una curva de nivel esté entre otras de menor o mayor cota. Siempre la precede una curva de menor valor y sigue otra de mayor cuantía, lo qué sí puede suceder es que siga una de igual valor (es decir la misma curva ).

b) Equidistancia

Ya se vio también en Topografía como se puede determinar la equidistancia entre curvas de nivel. Utilizamos un modelo que depende de la Escala de la carta y de las pendientes medias del terreno:

E_m = d_mm   M    .  tg α
               1000
 

Se trata de buscar la distancia horizontal entre curvas que se encuentren comprendida entre 2mm y 2cm, para que el dibujo sea claro y esté convenientemente distribuido sobre la carta.

En nuestro caso, este modelo lo aplicamos como un punto de partida, pero seguramente a medida que vamos planificando el relevamiento irán cambiando las pautas, pues aquí interviene otra variable que es el fin a que será destinada la carta.

Así por ejemplo, será muy distinta la equidistancia a emplear si en la obra se va a realizar un movimiento de suelo en una zona de roca, o si lo que se va a mover es suelo vegetal. Si se trata de hacer un relevamiento en una zona densamente poblada por ejemplo una autopista que cruza el centro de una ciudad o si so trata de una carretera rural. Si se nos encarga el relevamiento topo-batimétrico de un río, seguramente deduciremos la equidistancia a partir del modelo antes mencionado, pero cera más estrecha a medida que nos acerquemos a la zona donde será emplazada la fundación del puente, o las obras de defensa del puerto.

2. Información

La selección de la información que se va a volcar sobre la carta, va a depender del objetivo de la misma, es decir de las características de la obra a proyectar. Por ejemplo, si en una zona se va a proyectar una avenida, nada importa que en la faja de ocupación haya o no árboles, pues al efectuar los trabajos de limpieza y movimientos de tierra, muy poco es lo que incide la presencia de árboles. Por lo tanto no tiene sentido incluir el levantamiento de ellos en el plano de relevamiento, sin embargo si en la zona fuese a construirse un grupo edilicio, en lugar de la avenida, y el proyecto incluyera una zona parquizada con espacios verdes; en este caso sería muy importante conservar las especies existentes y habría que relevar no sólo la ubicación de cada árbol, sino que habría que hacer mención de las características de los mismos.

En general, se levantan las calles, caminos vecinales, rutas y el desagüe de las mismas: cunetas, alcantarillas, disipadores, etc. Los elementos que materializan los límites de las calles: alambrados - muros - edificios. Los alambrados que pudieran revestir importancia: límites de propiedad, de posesión. Muros: muros medianeros muros contiguos. Líneas municipales, líneas de edificación, etc.

Acequias de riego, canales, acueductos. Líneas eléctricas de baja, media y alta tensión. La ubicación de los postes de las torres, cotas de las bases. Ríos, arroyos cauces secos, barrancos, mallines. Grupos de árboles, edificios, construcciones, galpones, molinos, tanques cisternas, etc.

Pero la información más importante, es detectar y relevar aquella que es invisible a nuestros ojos, es decir los conductos subterráneos. Redes de distribución de agua, de gas, sistemas de riego entubados, desagües pluviales, desagües cloacales, cables subterráneos, etc.

La importancia de estos relevamientos, estriba en el hecho de que no son visibles por lo tanto son extremadamente peligrosos. Existen casos en que por no disponer de dicha información, ocurrieron accidentes con graves consecuencias.

Hay obras, tales como los túneles para trenes subterráneos o túneles para desagües cloacales o pluviales, donde los planos de relevamiento son casi exclusivamente elaborados con este tipo de información no visible.

¿Cómo se hace para levantarlos y dibujarlos, si no se los ve?

Los que se releva, son los signos visibles de estas obras, válvulas, bocas de registro, bocas de tormenta, cámaras de inspección, etc. Luego se ejecutan excavaciones realizadas con mucho cuidado con el fin de identificar y constatar su posición ya que podría suceder que estuvieran desplazados de la posición que indican sus planchetas.

Con estos datos, y los obtenidos de los respectivos planos conforme a obras, con las normas constructivas de cada repartición, completamos el plano.

MÉTODOS DE RELEVAMIENTO

1. Taquimetría Electrónica

Cuando se piensa realizar el relevamiento destinado al proyecto de una obra de desarrollo superficial, dejando de lado los métodos fotogramétricos, lo más empleado por ser más ventajoso es la taquimetría electrónica.

Los modernos aparatos, estaciones totales automáticas, introduciendo las coordenadas X, Y y Z de la estación permiten obtener directamente las coordenadas del punto relevado. Algunas estaciones totales se horizontalizan como los niveles automáticos, sólo el nivel esférico y luego con un nivel graficado en el display del aparato, permitiendo un ahorro de tiempo en la verticalidad del aparato.

Las estaciones totales disponen de una pantalla de controles que informan al operador visualmente y de una forma muy rápida cual es la operación que se está ejecutando. Para reducir los tiempos en el apunte a los prismas, en dicha pantalla aparecen indicadores visuales y acústicos que informan donde la recepción de la onda de retorno es optima. Es decir ayudan al operador a dirigir la visual. Otras fábricas incluyen la emisión de un cono de luz, de colores para facilitar la rápida puesta en posición del mirero, el cual a su vez, puede escuchar la voz del operador a través de un receptor ubicado en el prisma. Ya que la emisión del cono de luz sirve también para transportar la voz transformada, en pulsos lumínicos.

Con la incorporación de un data colector interno, los datos de la observación se guardan directamente en la memoria, evitando el trabajo de transcribirlos en la libreta de campo (gran fuente de error).

Si no se dispone de un taquímetro electrónico o estación total, debemos remitirnos al clásico teodolito y mira o bien la plancheta.

En la taquimetría común tenemos una limitación que es la distancia máxima a la que nos podemos alejar con la mira (hasta 150m, cortando con los dos hilos) aquí radica otra ventaja de los distanciómetros, que podemos trabajar prácticamente sin límites. Esto trae aparejado una gran reducción de tiempo, pues necesitamos un menor número de estaciones. Los límites vendrían impuestos, por la dificultad de hacer un buen apunte, en los límites naturales que impongan la topografía del terreno y en la exactitud que busquemos en la determinación del desnivel.

La exactitud declarada es ± 2mm , es cierto, siempre y cuando, la señal de puntería (prisma) se encuentre montada sobre un trípode y centrado con plomada óptica. En la taquimetría, el prisma se encuentra montado sobre un bastón centrador o un jalón. Cuando éste se verticaliza con un nivel esférico, el punto queda determinado con un error de + 2 ó 3 cm. Sino entre 10 ó 15 cm. generalmente despreciable cuando se levantan puntos cuya exactitud es la gráfica.

El límite puede estar en la altimetría. Si levantamos puntos a más de 3000m debemos empezar a considerar errores procedentes de la curvatura y refracción terrestre.

2. Cuadrícula

Otro método de levantamiento, quizás el más empleado por la topografía tradicional en los relevamientos para obras de desarrollo superficial consiste en materializar en el terreno una cuadrícula. No es necesario calcular coordenadas, ya que la posición de los puntos a relevar se conocen de antemano. Para el replanteo de la cuadrícula o cánevas, se colocan estacas alineadas con teodolito a distancia constante medidas con cinta, estas estacas se numeran y luego se acotan con una nivelación geométrica.

Los vértices de cada cuadrado pueden nivelarse abarcando sectores desde una sola estación, cuando el terreno es llano o apenas ondulado. En cambio, si el terreno es movido, cada línea de la cuadrícula se nivela como si fuesen perfiles.

Este método es muy simple, no exige cálculos y brinda puntos uniformemente distribuidos sobre toda la superficie a relevar. Sin embargo, al generalizar para obtener curvas de nivel, se cometen errores groseros, pues este método nada nos dice con lo que ocurre entre puntos y mucho menos, dentro del cuadrado. Si hay cambios de pendientes, elevaciones o depresiones, no aparecen en el relevamiento. Para evitar este problema, habría que densificar el muestreo, es decir achicar las dimensiones del lado del cuadrado, pero esto significaría aumentar en demasía los costos.

3. Bisección

Otra forma de efectuar los levantamientos es trabajando simultáneamente con dos teodolitos, es decir, desde los extremos de una base cuya longitud se conoce, efectúa una intersección hacia delante o BISECCIÓN. Una vez ubicado el mirero en posición desde los dos aparatos se miden los rumbos horizontales a los fines de poder calcula las distancias y uno de ellos, el ángulo vertical para poder calcular el desnivel. Es un método rápido, pocos datos de anotar y no es necesario que el mirero transporte una mira, basta con un jalón con una señal de puntería, de la cual se conoce su altura (s).

La distancia que se obtiene por cálculo está ya referida al plano, pues se han medido ángulos horizontales. La mayor desventaja del método está en que es muy difícil, poder materializar una base que permita ver todos los puntos a relevar al mismo tiempo. Es por ello que es ideal para levantar puntos de un río o la ladera escarpada de un cerro, por ejemplo la garganta de una cuenca, donde se va a emplazar el paramento de un dique.

Si la zona es demasiado escarpada, que no permita la posibilidad del desplazamiento de un mirero, aplicamos el mismo principio, pero reemplazamos los teodolitos por un foto teodolitos y resolvemos con fotogrametría terrestre.

Pero acceder a un fototeodolito es bastante costoso, por ello, es más práctico aplicar el método antes visto y reemplazamos al minero por un punto luminoso.

Es decir, al equipo antes mencionado, dos teodolitos, dos operadores, sumarnos otro operador que maneje un colimador láser.

Este, irá marcando en el cerro los puntos a relevar, mientras los dos teodolitos dirigen las visuales a esos puntos.

Más económico que disponer de un colimador es acoplar al ocular de alguno de los DOS teodolitos, un ocular láser; y el equipo ahora es de dos teodolitos y dos operarios. El que "marca" la posición del punto, lee sólo el rumbo, el otro rumbo y ángulo vertical.

Convengamos que los métodos antes vistos son meramente tradicionales y conceptuales. No obstante a ello existen en la actualidad equipos que técnicamente son capaces de resolver estos inconvenientes más rápido. Se podría citar las estaciones totales con medición sin prisma, los scanner láser, GPS, etc.

EL SISTEMA DE APOYO DEL RELEVAMIENTO

Ya vimos en las Topografías, que para llevar a cabo un levantamiento era menester apoyarse en un sistema de puntos fijos.

En las obras de desarrollo superficial1, podemos apoyarnos en Mallas de Triangulación, en Trilateraciones, o en Redes Poligonales. Si la topografía del terreno es adecuada, es muy ventajoso trabar un sistema de apoyo enmarcando la zona a relevar y utilizar el libre estacionamiento para densificar los puntos de apoyo y efectuar simultáneamente el levantamiento de detalles, de esta manera nos ubicamos en los puntos más convenientes (Puntos dominantes del terreno). El método, nos asegura una buena precisión, y es más rápido y cómodo.

Debe existir un nexo de unión entro el modelo ideal surgido del relevamiento, con la futura construcción de la obra en el terreno (real).

Ese nexo, se logra mediante la construcción y permanencia de un sistema de apoyo, por ende, al planificar el sistema de apoyo del relevamiento, es necesario tener presente dos cosas:

1. Exactitud

2. Permanencia en el tiempo

1. La exactitud requerida para un relevamiento es en muchos, casos inferior a la que vamos a necesitar al ejecutar la obra, por ejemplo, tal vez la exactitud requerida para un relevamiento sea de 1 : 500 y que más adelante, en la construcción de la obra necesitemos 1:10000 ó 1:5000, es decir 10 ó 20 veces más.

El primitivo sistema, no tiene porqué ser el mismo que se usará después, pues allí se ubicará y diseñará conforme a la planificación del replanteo, pero sí deberán estar atados y coincidir algunos puntos. Lo correcto es entonces, planificar, construir, y medir un sistema de apoyo cuya exactitud sea la misma que la del replanteo, es decir que, aunque la acotación de errores nos informe que la exactitud necesaria para el relevamiento es de 1:2000; el sistema de puntos fijos, podrá requerir de una exactitud de 1:10000, si el estudio de la acotación del replanteo así lo determinó.

El problema que se plantea, es que en la generalidad de los casos el Agrimensor que lleva a cabo el relevamiento desconoce las tolerancias que va a exigir el replanteo de la obra, ya que en esta etapa ésta aún no ha sido proyectada.

Pero hay pautas que nos conducen a deducir las exactitudes necesarias. En principio conocemos cual será la obra que se piensa proyectar, sabemos que se trata de una obra de Arquitectura e Ingeniería y las características generales de la misma.

Conocemos la zona donde se va a emplazar la futura obra y las posibles variantes que se pueden presentar, es decir que podemos prever (dentro de un entorno más amplio) las zonas donde se hará necesario que se densifique el levantamiento.

Sabemos también que todo hecho existente, toda obra presente en la zona (visible y no visible) debe ser relevada con una exactitud tal que cuando se construya el proyecto, los empalmes entre ellos y la nueva obra coincidan planialtimétricamente.

Todas las consideraciones anteriores apuntan a que se hace obligatorio que al planificar el relevamiento dividamos el área del trabajo en distintas sub-zonas.

(1) Levantamiento de puntos para determinar la forma del terreno

(2) Mayor densificación de puntos para determinar la forma del terreno en la zona donde se emplazará la obra.

(3) Levantamientos de puntos que definan obras existentes.

(4) Levantamiento de puntos que definan obras existentes y que requieran una mayor exactitud.

Acotación de errores (indicativo)

• Sub-zona 1
  T x, y (exact. gráfica) = 0.5/escala
  
  E = 1:500 – T x, y = 0.25m
  E = 1:1000 – T x, y = 0.50m
  E = 1:2500 – T x, y = 1.25m
  
  T z 1/3 e ( equidistancia )
  
  e = 0.50 - Tz = 0.15m
  e = 1.00 - Tz = 0.30m

• Sub-zona 2
  Tolerancia en x e y, igual al anterior
  Tz 1/5 e
  e = 0.50m — Tz = 0.10m
  e = 1.OOm — Tz = O.2Om

• Sub-zona 3
  Postes de alumbrado, de teléfonos, de líneas de baja, media y alta tensión. Sub-estaciones transformadoras de energía eléctrica. Construcciones, viviendas, muros, tanques, cisternas, cercos, alambrados. Caminos vecinales, etc.
  0.10<Tx,y<0.30
  0.05 < Tz < 0.20

• Sub-zona 4
  Canales de riego, de desagües, de drenajes. Conductos subterráneos, cloacales, pluviales, de conducción de agua, de electricidad, de telefonía. Calles urbanas, avenidas, autopistas, vías férreas, etc.
  0.03 < Tx,y < 0.10
  0.01< Tz < 0.05

Buscando la mayor economía en el trabajo, no tiene sentido medir, calcular y compensar un sistema de apoyo que cumpla con la exactitud más rigurosa, evidentemente que lo que más conviene es planificar un sistema que se ajuste a las tolerancias antes deducidas, de manera diferencial.

2. Entre que se pone en marcha un proyecto, hasta su ejecución, pasa a veces bastante tiempo, tiempo suficiente para que en algunos casos el modelo pierda vigencia debido a los cambios transcurridos, tiempo que trae como consecuencia que las señales que se colocaron, cuando el relevamiento, hayan sido destruidas.

Para que esto no ocurra, es necesario darle al sistema de apoyo del relevamiento la importancia que debe tener, y para que duren en el tiempo, deberán amojonarse, con mojones de hormigón, abalizarlos, pintarlos y protegerlos. Aún esto en ocasiones no es suficiente, es por ello que sería muy conveniente que estuviesen atados a un sistema mayor. Cuando sea posible conviene vincularlo al sistema general del país.

Red Altimétrica

La red de puntos altimétricos deberán estar convenientemente espaciados sobre el terreno y correctamente materializados, recordando las advertencias hechas para el sistema planimétrico, pues servirán no solo como puntos de arranque y cierre de los itinerarios del relevamiento, sino como puntos de referencia de los trabajos posteriores.

Respecto a las exactitudes, valen los conceptos vertidos anteriormente, es decir a pesar que la acotación de errores nos diga que para el levantamiento es suficiente emplear la nivelación trigonométrica (taquimetría), es muy posible que para el sistema de apoyo necesitemos hacer un rodeo geométrico.
 

 ELECCIÓN DE LOS PUNTOS (Cantidad de puntos a relevar)

En varias oportunidades, el Agrimensor, se encuentra ante la dificultad que significa tener que manejar una cantidad agobiante de datos estadísticos, o con la incertidumbre de decidir la forma de realizar observaciones representativas y al mismo tiempo selectivas. Por otra parte, siempre queda la duda o el riesgo si la elección selectiva puede ser generalizada.

Por ello, siempre es conveniente adoptar un muestreo estadístico adecuado, pues de esa forma estamos asegurados, a la vez que ahorramos tiempo, personal, esfuerzo y reducimos los costos.

Muestreo

Existen tres métodos importantes para realizar estudios selectivos:

1. Muestreo aleatorio simple

2. Muestreo aleatorio sistemático

3. Muestreo estratificado

a. El método más directo, es de muestreo aleatorio simple, que consiste en censar puntos al azar. Sólo puede ser empleado cuando el levantamiento tiene carácter de expeditivo; si no es así, en la generalización pueden cometerse graves errores.

b. El segundo método, al igual que el anterior, no precisa disponer de información previa, la región a censar, se divide en unidades de igual superficie y se toma un muestro a intervalos regulares.

Este método generalmente el más usado en los censos de población, quizá sea el más antiguo de los métodos aplicados en topografía, conocido con el nombre de "cuadrícula", del cual ya hemos hecho referencia.

Si lo que se busca es construir un modelo que refleje una imagen correcta de la realidad, entonces se debe descartar este método, no es fiable cuando se trata de generalizar. Para solucionar este problema, los proyectistas encomiendan a sus topógrafos densificar más la red, reducir la cuadrícula, pero esto trae aparejado un aumento desmesurado de trabajo y tiempo, en consecuencia costo.

La más de las veces, cuando se encara un relevamiento de una zona para el proyecto de una obra de ingeniería, esa zona se encuentra en estado virgen, con árboles y cubierto de malezas. Replantear una cuadrícula significa generalmente, tener que abrir picadas.

c. Por lo antes expuesto, cuando el Agrimensor tiene que emplear un método de muestreo, adopta como más correcto el muestreo estratificado.

Los objetos a representar, se agrupan por áreas o en clases (estratos), "tomando en cuenta las características más relevantes. Por ejemplo, en las valuaciones catastrales demarcamos primero las zonas de distintos valores, separamos los barrios residenciales de los barrios industriales, de los barrios comerciales, de los barrios periféricos, etc., luego el censo lo hacemos buscando los puntos más característicos de cada zona. La gran ventaja es que la generalización queda reducida o encerrada entre los límites de cada zona.

Está claro que este método requiere de una considerable información previa sobre el objeto de estudio (lo cual no era necesario en los otros métodos).

En el relevamiento topográfico, la información previa consiste en efectuar un buen reconocimiento del terreno, a medida que se va confeccionando un croquis que represente los accidentes topográficos con la máxima fidelidad.

En primer lugar, separamos las crestas de los valles, en las zonas altas, dibujamos las divisorias de aguas principales, luego las dorsales secundarias, las sillas, los puntos bajos de las lomas, las partes superiores de las grandes pendientes y barrancas. Hacemos lo mismo en los valles, primero las colectoras de agua principales, luego las secundarias, el pie de las grandes pendientes y de las barrancas, los puntos más elevados de los valles y las depresiones cerradas.

Al igual que en la valuación, donde se hace una carta temática, con la división en áreas, aquí en el croquis, separamos la superficie a relevar en bloque.

Al hablar de curvas de nivel, ya mencionamos que éstas eran perpendiculares a las dorsales y colectoras, luego, definiendo correctamente estas líneas ya habremos dado un gran paso en la deducción de la forma del terreno.

Estas son las líneas que van a separar las áreas, pues ya se sabe, de la Topografía, que no se deben interpolar dos puntos que estén separados por una dorsal o colectora.

Luego del dibujo de ellas, procedemos al levantamiento de las mismas, y lo hacemos recorriéndolas como si levantáramos un perfil. Una vez que hemos definido el límite de cada área, hacemos el relevamiento dentro de ella, tomando los puntos característicos mencionados y todos los quiebres de pendientes significativos, a medida que se van levantando puntos del terreno, vamos también relevando los detalles que complementan la información.

El arte de los levantamientos topográficos, puede perfeccionarse únicamente a través de una larga práctica de campo, analizando permanentemente su propia experiencia, cotejando criterios adoptados con los resultados obtenidos. Debe tender a la formación de un criterio tal que le permita elegir, cual son aquellos puntos a observar que le proporcionen la máxima información posible. Tiene que asegurarse de no omitir ningún punto necesario.

Los puntos que se omiten con mayor frecuencia, son aquellos cambios de pendientes que se encuentran alineados con el observador, o cuando ellos se encuentran sobre la ladera de un cerro enfrentada, por eso, la condición de todo buen levantamiento, es que el Agrimensor acompañe al mirero, para ir seleccionando los puntos al mismo tiempo que elabora el croquis, mientras otro operador realiza las mediciones; y no que confeccione el croquis desde el aparato.

Con mayor razón cuando se trabaja con taquimetría electrónica, pues al haber distancias más largas aumentan las probabilidades de cometer omisiones.

PERFILES

En las obras de desarrollo lineal, se emplea otro tipo de relevamiento, en lugar de planos con curvas de nivel, se hace una planimetría general abarcando el ancho de la faja de la zona de ocupación, y el relieve se representa en planos separados, dibujando perfiles perpendiculares al eje de la obra.

En algunas obras de desarrollo superficial, se representa el relieve con curvas de nivel pero se agregan perfiles como datos complementarios a los efectos de visualizar los cambios de pendientes. El dibujo de un perfil, a partir de un plano de curvas de nivel, puede ser de gran ayuda en la descripción y explicación de la forma del terreno.

Paralelo a las tareas de relevamiento, se hace un estudio de suelos, que va a servir a los proyectistas para calcular el paquete estructural de la obra, para disponer de estos datos, es necesario que se confeccione el Perfil Geomorfológico o Perfil edafológico, el cual se hace sobre un perfil longitudinal trazado sobre el eje. Con este perfil, con el reconocimiento del terreno y la fotointerpretación, un equipo de Geólogos, realizan sondeos en los lugares que creen mas convenientes.

Finalmente, con los datos obtenidos de las muestras de las perforaciones, se completa el trabajo.

Los términos "sección" y "perfil", se emplean con poca precisión y frecuentemente se los utiliza como sinónimos, confundiendo sus conceptos.

En el sentido literal, una sección es un corte; o mejor dicho, la superficie visible debido a dicho corte.

En otras palabras, el término perfil edafológico está mal empleado, pues es una sección en realidad, y debería designárselo como "Sección edafológica", ya que muestra las capas o zonas sucesivas desde la superficie hacia abajo.

Se dibuja una columna a escala vertical y las distintas capas se sombrean y clasifican, según los distintos tipos de suelo.

Un perfil en cambio, es solamente una línea. La línea de intersección entre la superficie del terreno y un plano vertical.

Los perfiles, se toman, uno longitudinalmente siguiendo la línea o la dirección de la traza de la obra (o futura traza), y a intervalos regulares se toman perfiles transversales, perpendiculares al primero, en toda la faja que ocupa o ocupará la obra. No vamos a detenernos a explicar el método de medición, ya que ello se ve con detalle en la Topografía, hoy en día el uso de la estación total simplificó los trabajos de relevamiento y bajada de datos, introduciendo las coordenadas de la estación, podemos obtener las coordenadas de los puntos levantados o bien directamente las distancias y los desniveles que entre ellos existe. Esta forma de trabajar es aconsejable cuando la obra está emplazada en zona de sierras o de montaña; cuando hay que levantar perfiles finales donde los terraplenes son altos. Con los programas específicos se dibujan los perfiles en forma automática y se calculan volúmenes.

Hay quienes también levantan perfiles con taquímetros o niveles y para ello deben calcular las distancias al eje empleando la fórmula del coseno, si se dispone de una calculadora programable, al mismo tiempo que se van realizando las mediciones, vamos ejecutando el programa y obteniendo directamente las cotas y distancia al eje de los puntos relevados.

Secuencia Operativa  (Sistema de apoyo - Levantamiento de perfiles y detalles)

Para estos tipo de obras de desarrollo lineal, lo más conveniente es emplear una poligonal de apoyo, que siga los lineamientos establecidos por la alternativa elegida.

Esta poligonal, será medida con la exactitud necesaria, conforme al criterio establecido anteriormente, y sería aconsejable que fuese doblemente atada y orientada respecto al sistema general del país, si está en zona urbana, o pasa por una ciudad, también podrá relacionarse al sistema local del municipio.

1. Reconocimiento: deberá buscarse en la medida de los posible, que los lados sean aproximadamente de igual dimensión y lo más largo que se pueda, definido el sistema, se amojonan los vértices.

2. Medición: de la poligonal, vinculación y compensación.

3. Nivelación: geométrica de los vértices de la poligonal, haciendo intercalaciones entre puntos fijos de orden superior. Compensación.

En ambos casos, emplearemos el instrumental y métodos que nos aseguren estar dentro de las exactitudes obtenidas en la acotación de errores.

4. Perfil longitudinal: desde esos vértices, piqueteamos o estaqueamos, sobre la línea materializada por ellos, los puntos donde se produce un cambio de pendiente, o aquellos puntos donde a uno u otro lado de la línea se observan cambios en la forma del relieve, o para levantar algún detalle, (pues aquí, el método de levantamiento de de calles empleado es el que en la topografía se ve con el nombre de "coordenadas rectangulares"). Si no ocurre nada de esto, se piquetea a distancias regulares, cada 50m o cada 25m, por ejemplo.

5. Transversales: piqueteada una línea, estamos en condiciones de levantar los perfiles transversales que se harán por cualquiera de las dos formas antes mencionadas, o con la combinación de ambos, partiendo siempre de un punto fijo acotado (vértice) y cerrando en otro para control.

   
   
    

Dibujo del perfil

Lo primero a definir son las escalas, como las variaciones altímetricas son varias veces inferiores a las planimétricas, usualmente se emplean dos escalas en el dibujo, una horizontal y otra vertical, exagerada respecto a la primera.

Esta relación de escalas, se denomina "exageración vertical" y en la práctica, la relaciones más usadas son 1:5 y 1:10, estas escalas deben quedar expresadas en el dibujo del perfil.

Una columna, en el costado izquierdo, nos indicará una escala gráfica de la altimetría, estas alturas, ubicadas sobre el eje de las ordenadas, varían regularmente y por valores enteros a partir de una cota tomada como origen, a la cual llamamos "P.C." (plano de comparación). Todas las cotas del perfil serán mayores respecto a ésta, es decir, la línea del P.C. será el límite inferior del perfil.

Inmediatamente por debajo de la línea del P.C. dibujaremos un renglón donde indicaremos las progresivas de los puntos observados, referidas al eje de relevamiento, en otro renglón, se colocan las distancias parciales entre los puntos y en una tercera fila, bajo el título "Cotas del Terreno Natural", se colocarán las cotas según se tomaron del terreno.

De esta forma, hemos creado una gráfica que responde a un sistema de representación cartesiano, donde cada punto va a estar definido por dos coordenadas.

En las abscisas por un valor planimétrico que es la progresiva al eje y en las ordenadas, un valor altimétrico que es la cota del punto; en definitiva el perfil buscado del terreno, será la línea que una esos puntos.

Debajo de los renglones mencionados, se dejan dibujados dos renglones más, que r>e completarán a posteriori. Uno con el título "Progresivas de Proyecto" y otro "Cotas de Proyecto".

Usualmente dejamos otra fila donde se consignarán las "diferencias" de altura entre uno y otro perfil (el del terreno natural con el del proyecto), el cual resulta útil para el cálculo manual de la superficie de la sección encerrada entre ellos.

Agregamos otro renglón, en aquellos casos en que queremos hacer indicaciones literales.

Acotaciones finales

Si lo que se persigue es hacer un relevamiento de una superficie para otro tipo de obra, empleando perfiles, sea por ejemplo la ladera de un cerro, en ese caso, tomamos una serie de perfiles a intervalos que van a depender de la forma del terreno, serán espaciados si la variación del relieve es uniforme, y si el terreno es muy movido aumentará la cantidad de perfiles reduciendo las distancias entre ellos.

La construcción de perfiles a partir de planos con curvas de nivel, como ya se dijo, puede ser de gran ayuda para interpretar la forma del terreno y resulta muy útil para la determinación de: pendientes, intervisibilidad de puntos, espacios muertos.

El primero es aplicable en el estudio de trazas alternativas en los anteproyectos de caminos, de canales, de acueductos y de colectoras pluviales y cloacales; el segundo, para el estudio de los anteproyectos de ubicación de torres de microondas y en los de líneas de alta tensión. También lo hacemos nosotros, cuando planificamos un sistema de apoyo, para asegurarnos la visibilidad entre los vértices.

El tercero, lo usamos para verificar que desde el punto estación no nos queden espacios que no se puedan observar en el levantamiento de detalles en una taquimetría.

LEVANTAMIENTOS HIDROGRÁFICOS

Los levantamientos hidrográficos pueden definirse como los trabajos topográficos efectuados para definir y determinar la forma de los lechos de ríos, lagunas y mares. Son fundamentales para la planificación y control de proyectos reingeniería que se desarrollan bajo la superficie de las lagunas, tales como las fundaciones de las pilas de los puentes carreteras, túneles, presas, embalses, dársenas, puertos, etc.

Los métodos de relevarniento que en la generalidad de los casos podemos emplear son similares a los ya vistos para los levantamientos terrestres. Con la gran diferencia que en esto caso, levantamos una superficie no visible y que está expuesta a permanentes cambios.

Para efectuar el relevamiento, convengamos en que podemos tratar en forma independiente, la ubicación planimétrica de la posición altimétrica.

Para la determinación de la primera, podernos emplear métodos de levantamiento superficiales, como son los levantamientos polares y el resultado final será un plano con curvas de nivel, que en el caso de los levantamientos hidrográficos reciben el nombre de "curvas batimétricas" o "isobatas", bien puede emplearse las clásicas alineaciones, que dará resultado, perfiles transversales del lecho.

Determinación de la cota de los puntos sumergidos

Debemos proceder en dos etapas:

a) Determinar la cota del pelo del agua en la proyección vertical del punto a observar. (A1)

b) Determinar la altura desde el lecho hasta el pelo del agua. (h). Esta operación recibe el nombre de sondeo.

a. Para determinar la cota del punto A’ , dependerá si se trata de un espejo de agua quieto, o si es un río o mar en movimiento.

Conforme a la convención que adoptamos para definir el Geoide, supusimos que la superficie de las aguas en reposo, materializan una superficie equipotencial, de tal manera que en el primer caso (caso ideal) podríamos tomar la cota de un punto cualquiera de la superficie y generalizarla a toda la extensión del levantamiento.

Pero en la práctica, las aguas, lejos de estar quietas, se mueven permanentemente por la. acción del viento, en este caso, se determina la posición media de la superficie del agua, colocando una mira en la orilla del lago y registrando sobre la misma las variaciones, mientras dure la operación del levantamiento, luego referimos el promedio.

En el caso de los ríos, el nivel de la superficie del agua está cambiando permanentemente ya que por una parte el nivel del pelo de agua nos es horizontal (en el sentido longitudinal) y por otra, que su caudal no es constante. En los grandes ríos como son el Paraná o el Uruguay, su cuenca de aporte es extensa, motivando que el caudal esté en permanente cambio. Esto obliga a que en los ríos tomemos una cota del pelo del agua, en el sentido transversal a las observaciones y simultáneamente a la misma.

Un criterio similar adoptamos en el caso de los levantamientos en el mar, pues la superficie del agua cambia por la acción del viento y las mareas.

En este caso, dejando de lado la corrección por el viento, podemos suponer las variaciones uniformes en el espacio con relación al tiempo, por tal motivo para calcular la cota de la superficie, efectuamos la corrección interpolando entre dos cotas conociendo el espacio de tiempo transcurrido entre observaciones.

PLANTA

b. SONDEOS (Distintos métodos)

Varillas graduadas: Para pocas profundidades y ríos no correntosos, se pueden usar miras; con el objeto de facilitar su transporte se las arma en piezas enchufables, deben ser gruesas y de bordes redondeados para evitar que la presión de la corriente del agua las doble. El cero de la mira se encuentra en el pie, el cual debe tener una superficie plana de apoyo, evitando que se hunda en el barro.

Es un método incómodo y pesado (hay que estar permanentemente agregando y quitando tramos).

Sogas: (de cáñamo, nylon o alambres de acero)

Para poder cuantificar la profundidad, sobre la soga se hacen marcas o nudos a distancias constantes; cada 0.20m un tipo y cada metro otro tipo de marca.

Entre la cuerda de nylon y cáñamo, es más conveniente usar la primera, pues la segunda se pone dura y pesada al mojarse. Con el uso continuo ambas cuerdas se deforman (el nylon se estira mientras que el cáñamo se encoje al mojarse).

El alambre de acero es más seguro pero es más difícil de marcar al tiempo que requiere del empleo de rieles o carretes especialmente construidos.

El peso al colocarle a la sonda, depende de la correntada, variando entre los 5 y 30Kg, es conveniente que el lastre tenga la forma de un torpedo con aletas estabilizadoras para que baje lo más vertical posible.

En profundidades mayores a los 50m., ya hay que usar un sistema de polea equipado con freno mecánico, para el ascenso y descenso de la sonda.

La rapidez y precisión con que se hacen los sondeos, dependen del equipo que estamos utilizando, cuando el relevamiento se realiza en una zona no muy extensa y la profundidad del agua está comprendida entre 1 a 5m, podemos emplear el primer método entre los 5 y 30, 50m, nos inclinamos por el segundo.

Para profundidades mayores, grandes levantamientos o ríos de gran correntada es necesario el empleo de las ecosondas.

ECOSONDAS: Hay dos tipos, las llamadas chicas y portátiles, que se colocan sobre la lancha que va a ejecutar la medición, capaces de medir hasta 60m de profundidad, y las grandes, que se instalan permanentemente y que, pueden alcanzar hasta 12 ó 15Km. de profundidad.

El principio en que se basan es similar al utilizado por los distanciómetros, con la diferencia que aquí lo que se emite es una onda sonora, cuya velocidad de propagación en el agua es de 1440m/seg., varias veces inferior a la velocidad de la luz. Por tal motivo, al recibirse el eco, puede medirse fácilmente el espacio de tiempo transcurrido entre la emisión y la recepción y convertir a éste en metros. Al aumentar las profundidades aumentan las interferencias y ello lleva a aumentar las frecuencias de sonido.

Así como el distanciómetro está calibrado para una atmósfera determinada (700 mm de Hg. y 20°C), antes de cada medición debemos corregir con los valores reales (temperatura y presión atmosférica). Así también las ecosondas hay que corregirlas teniendo en cuenta la temperatura, profundidad media (presión hidráulica) y salinidad del agua.

El equipo de sondeo está diseñado para producir el sonido, recibir y amplificar el eco, medir el tiempo transcurrido y convertir este intervalo en metros, registrándolo en una banda de papel arrollada, en un tambor giratorio, o bien, imprimiendo los resultado sobre un display.

Exactitudes:

En el caso de las sondas de soga, la incertidumbre es muy grande, pues las corriente del río arrastra la sonda y se mide una distancia mayor a la real.

En el mar no hay correntada, pero el movimiento de las olas hace que resulte difícil mantener el bote vertical.

Exactitudes posibles: de 1/10 a 1/50 en ríos torrentosos, mar movido, de 1/5O 1/100 en remansos, lagos y mar calmo.

Con las sondas de eco, conforme con la frecuencia del sonido emitido, un rango de exactitudes que varían entre 1/200 a 1/2500 en los de alta frecuencia.

Determinación de la posición altimétrica

Levantamientos topobatimétricos

Como no es posible observar directamente la superficie a relevar, es necesario proceder en dos etapas, en primer lugar se realiza un muestreo aleatorio simple, tomando los puntos distribuidos lo más uniforme posible, con el objeto de obtener la información previa necesaria para proceder luego, en una segunda etapa, a realizar un muestreo estratificado.

1º etapa                             2° etapa

Para determinar las coordenadas X e Y de estos puntos, podemos hacerlo utilizando Los siguientes métodos:

1. Polar - taquimetría clásica

Cuando los levantamientos son de aguas poco profundas, como por ejemplo el río Suquía un época de estiaje, pueden medirse las distancia estadimétricamente y con simultaneidad a ellas efectuar la nivelación apoyando la mira sobre el lecho del río.

Esto no es posible, cuando se trata de aguas profundas, pues el continuo movimiento del bote, impide efectuar el corte de mira y mantener la misma en posición vertical.

2. Polar - taquimetría electrónica

Se estaciona el distanciómetro sobre uno de los puntos del sistema de apoyo, a los efectos de tener posicionado el instrumento, se va siguiendo el movimiento de la lancha apuntando el mástil o los prismas, con el tornillo de movimientos lentos; en el instante en que se efectúa el sondeo, el operador de la lancha lo comunica a través de una señal de radio o luminosa.

Al recibir la señal, el operador del instrumento detiene el movimiento de la alidada para efectuar la medición de distancia, posteriormente lee el rumbo, tiempo que es aprovechado por el personal de la lancha para levantar anclas y dirigirse hacia otra posición.

Conviene medir las distancias empleando un distanciómetro de onda corta, ya que el distanciómetro electro-óptico presenta dos dificultades: por una parte el tiempo de trabajo se ve reducido por la falta de visibilidad debido a la presencia de bruma, lo que afecta considerablemente el haz de luz, y por otra parte, a que los prismas usados comúnmente en levantamientos terrestres, deben ser reemplazados por un sistema de prismas (tal corno lo indica el esquema) ya que el continuo movimiento de la lancha hace muy dificultoso y lento el apunte del prisma al aparato.

Cuando se trabaja con ecosonda de medición continua, se van haciendo las mediciones ininterrupidamente, ya que la lancha se detiene sólo el tiempo necesario para la observación de distancia.

Como la gráfica del perfil registrado por la sonda, tiene dos variables (alturas en las ordenadas y tiempos en las abscisas), es necesario cronometrar el instante de observación para luego poder relacionar las coordenadas X y Y con la altura h, a los fines de calcular el Z correspondiente.

3. Bisección

Es el método de medición más empleado por su simplicidad y rapidez, se requiere de dos teodolitos ubicados en dos vértices del sistema de apoyo. Al efectuarse el sondeo y transmitida la señal, ambos operadores detienen el movimiento de la alidada, la cual hasta ese momento iba siguiendo el recorrido de una imagen puntual, común, de la lancha, con el tornillo de paso fino.

Se anotan los rumbos y se reinicia la operación.

Es ideal emplear este método con la ecosonda de lectura continua, anotando los tiempos, como en el caso anterior.

4. Intersección inversa

Para poder determinar la posición de un punto, se necesita conocer las coordenadas de tres puntos y medir los dos ángulos comprendidos, o bien conocer las coordenadas de dos puntos y medir las dos distancias.

El primer caso, no se puede realizar con un teodolito ya que en la lancha es imposible mantener calado el instrumento y medir los ángulos, sin embargo, para levantamientos expeditivos, los textos tratan la posibilidad de utilizar un sextante, apuntando hacia puntos visualmente dominantes de la costa, tales como antenas de radiotorres, etc.

El segundo caso es muy práctico y frecuentemente usado en los levantamientos que se llevan a cabo sistemáticamente, como son los trabajos que se realizan para detectar la presencia de bancos de arena en los canales de los puertos, y ríos navegables.

Conjuntamente que el sonar envía una señal acústica para medir la profundidad, se emite una señal de onda corta, que es devuelta por dos estaciones costeras, de cuya posición se conocen las coordenadas.

El instrumento del esquema permite obtener directamente las coordenadas X e Y en un tiempo de 60seg. con un error de + 2m y puede alejarse de las estaciones costeras una distancia de 74Km.

5. Otros métodos

En países desarrollados, las determinaciones mar adentro, se realizan con un equipo que, simultáneamente va avanzando el barco sonda, un plotter va dibujando en forma continua una faja de curvas batimétricas obteniendo directamente la carta. Para darle coordenadas a los esquineros de la carta, se ubica la posición de 2 ó 3 puntos valiéndose de satélites topográficos GPS.

Para mediciones en las inmediaciones de plataformas marinas y para los levantamientos destinados a la construcción de gasoductos sumergidos , se emplea con éxito mediciones azimutales empleando el giroteodolito.

b. PERFILES

Se materializa una poligonal de apoyo sobre la costa, siguiendo la forma de la misma, sobre los lados se ubican los piquetes espaciados conforme a la densificación que se desea obtener. Desde estos puntos se levantan los perfiles transversales.

Modo de operar:

1. con taquímetro electrónico
Se estaciona el aparato sobre cada uno de los piquetes, apuntando hacia el vértice rnás lejano se levantan perpendiculares al lado.
La lancha se desplaza por la línea materializada y en cada sondeo se mide la distancia al piquete.

2. con dos teodolitos
Uno de ellos se estaciona sobre el perfil, para colocar en posición a la lancha, mientras que el segundo teodolito se coloca en un vértice, con el objeto de realizar una intersección en el momento del sondeo, para luego calcular la distancia del punto observado al piquete (fig. a)

3. con un solo teodolito
Cuando se dispone de un solo instrumento, previamente se colocan señales que materialicen la línea del perfil.

La lancha se va alineando sola sobre el perfil, mientras que el operador de tierra instalado en un vértice, va levantando las intersecciones.

Esta forma limita la distancia a que se puede alejar la lancha, por un lado por el error producido al alinearse a simple vista con dos señales generalmente ubicadas en distintos niveles; y por otro, porque al alojarse de la costa es muy difícil saber desde la lancha si se está sobre el perfil correcto, o si se está alineado sobre señales equivocadas. (fig. b)

Aunque el método de levantar perfiles es mucho más lerdo que la topobatimetría, es en algunos casos más práctico, pues cuando la costa no está edificada es muy difícil ubicarse desde la lancha y se corre el riesgo de no tomar los sondeos distribuidos de la forma que se planificó.

... continuará

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Ing. Luis Bosch
ingtitobosch@yahoo.com.ar

Actualización:
T.G.M. Christian Carreras
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