INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y

ARQUITECTURA

UNIDAD PROFESIONAL TICOMÁN

CONTROL PLANIMÉTRICO Y ALTIMÉTRICO EN LA

CONSTRUCCIÓN DEL CANAL REQUENA UNO KM

22+080.00 AL 23+333.05, TLAXCOAPAN, ESTADO DE

HIDALGO

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO TOPÓGRAFO Y

FOTOGRAMETRISTA

PRESENTA:

JOSÉ RAMÓN ALVARADO GARCÍA

DIRECTOR: ING. FRANCISCO JAVIER ESCAMILLA LÓPEZ

MÉXICO, D.F. SEPTIEMBRE 2012.

ii

iii

DEDICATORIAS

A Dios todo poderoso

Por haberme permitido llegar hasta este importante punto de mi vida profesional, por haberme

dado salud, por guiarme ante toda adversidad y protegerme de todo mal.

A mi madre María Guadalupe García Morales

Por haberme apoyado en todo momento, por sus consejos y sus valores que me han hecho una

persona de bien, por comprenderme, por la motivación constante que me ha dado, pero ante

todo, por su cariño y amor.

A mi padre Ramón Alvarado Serafín

Por todo el apoyo que me ha dado, por los ejemplos de superación y perseverancia que me han

inducido a lo que el día de hoy soy y por decirme que sólo trabajando duro se logran las cosas.

A mis hermanos Gabriela, Isidro y Germán

Porque juntos hemos salido adelante y porque son muy importantes para mí.

A mi hijo Ernesto José Alvarado León

Por ser un motivo más para mi superación, por ser tan intrépido y carismático y porque lo quiero

mucho.

A mi esposa Claudia León Enciso (Mi Güera)

Por su gran amor, por la paciencia que me ha tenido y porque a pesar de todo, siempre está

conmigo en las buenas y en las malas.

A mis maestros

Gracias por su tiempo, por su apoyo y por las enseñanzas que me transmitieron durante mi

formación profesional, en especial: al Ing. Francisco Javier Escamilla López, por ser mi asesor para

el desarrollo de esta tesis y llegar a su presentación de la misma.

A mi escuela

La Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Unidad Ticomán del Instituto Politécnico Nacional

con la especialidad de Ingeniería Topográfica y Fotogramétrica que me dieron la oportunidad de

formar parte de ellas.

¡Gracias!

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AGRADECIMIENTOS

En primer lugar a mis padres, quienes han sido un apoyo moral y económico para culminar mi

ingeniería.

A mi Profesor y Asesor de tesis el Ing. Francisco Javier Escamilla López.

A mis sinodales:

Ing. María Elda Ordaz Ayala

Ing. Fernando Barrera Trejo

Ing. Álvaro Héctor Carmona Flores

Ing. Julián Mares Valverde

A todos los profesores que tuve a lo largo de la carrera porque me dieron parte de sus

conocimientos sobre ella.

A mis amigos y compañeros de la carrera, con quienes he vivido momentos muy agradables de

reposo y de trabajo y con los cuales he tenido el orgullo de compartir las aulas y las clases que nos

han llevado a ser profesionistas.

Y al Ing. Lorenzo Morgado Crisóstomo quien me brindó la oportunidad de trabajar en este

proyecto a través de la empresa Proyectos Integrales de Ingeniería y Arquitectura (PROINAR).

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CONTENIDO

Tabla de ilustraciones ........................................................................................................................ ix

Resumen ............................................................................................................................................ x

Abstract ............................................................................................................................................. xi

Introducción .......................................................................................................................................1

Objetivos de investigación .............................................................................................................1

Objetivo general ....................................................................................................................1

Objetivos específicos .............................................................................................................1

Preguntas de investigación.............................................................................................................1

Justificación ....................................................................................................................................2

Planteamiento de problema...........................................................................................................2

Capítulo 1. Planimetría o control horizontal ......................................................................................5

1.1. Procedimiento para hacer levantamientos ..........................................................................5

1.2. Mediciones directas de distancias .......................................................................................5

1.2.1. Levantamiento a pasos .................................................................................................5

1.2.2. Levantamiento basado en la lectura del odómetro o cuenta kilómetros de un

automóvil .....................................................................................................................6

1.2.3. Levantamiento con longímetro ....................................................................................6

1.2.4. Levantamiento con odómetro o ruedas .......................................................................8

1.3. Mediciones indirectas de distancias ....................................................................................8

1.3.1. Levantamiento con Telémetro .....................................................................................8

1.3.2. Levantamiento con Estadia ..........................................................................................8

1.3.3. Levantamiento con Taquímetro ...................................................................................9

1.3.4. Levantamiento con Distanciómetro .............................................................................9

vi

Capítulo 2 Altimetría o control vertical ............................................................................................10

2.1. Puntos de referencia y de control ......................................................................................11

2.2. Error de esfericidad y error de refracción. .........................................................................11

2.3. Estación total .....................................................................................................................14

2.3.1. Funcionamiento .........................................................................................................14

2.3.2. Beneficios de la estación total ....................................................................................16

2.4. Sistema de Posicionamiento Global ...................................................................................16

2.4.1. Funcionamiento de un receptor GPS ..........................................................................17

2.4.2. Funciones relevantes de un GPS ................................................................................18

2.4.3. Tipos de GPS en cuanto a su uso ................................................................................19

2.4.3.1. Navegadores GPS .......................................................................................19

2.4.3.2. GPS Cartográficos o Geográficos................................................................19

2.4.3.3. GPS Topográficos y Geodésicos .................................................................19

Capítulo 3. Control Topográfico del canal requena ..........................................................................20

3.1. Control vertical del canal requena .....................................................................................20

3.2. Consideraciones previas al levantamiento topográfico .....................................................20

3.3. Calculo de acimut de la línea base a partir de dos coordenadas Geográficas obtenidas por

Navegador Satelital ............................................................................................................20

3.4. Levantamiento topográfico con estación total ..................................................................22

3.4.1. Transferencia de datos a la computadora ..................................................................24

3.5. Diseño de hombros izquierdo y derecho tanto superior e inferior del canal .....................26

3.6. Replanteo ...........................................................................................................................27

Capítulo 4. Productos del control topográfico .................................................................................30

4.1. Plano topográfico ...............................................................................................................30

vii

4.2. Perfil topográfico ...............................................................................................................30

4.3. Sección transversal ............................................................................................................31

4.4. Memoria de replanteo .......................................................................................................31

Capítulo 5. Evaluación del control topográfico.................................................................................32

5.1. Especificaciones técnicas para proyectos de canales .........................................................32

5.1.1. Disposiciones generales .............................................................................................32

5.1.1.1.Reconocimiento ..........................................................................................32

5.1.1.2.Anteproyecto ..............................................................................................33

5.1.1.3.Proyecto .....................................................................................................36

5.1.1.4.Tolerancias topográficas .............................................................................36

5.1.1.5.Planos .........................................................................................................36

5.2. Manual para la Elaboración y Revisión de Proyectos Ejecutivos de Sistemas de Riego

Parcelario en México..........................................................................................................37

5.2.1. Planos constructivos ...................................................................................................37

5.3. Especificaciones técnicas generales para proyectos de riego y microriego .......................38

5.3.1. Trazado y replanteo de obras .....................................................................................38

1. Alcance del trabajo .............................................................................................38

2. Materiales, herramientas y equipo .....................................................................38

3. Método constructivo ..........................................................................................38

5.4. Evaluación de las especificaciones técnicas para proyectos de canales con las realizadas

en el Canal Requena...........................................................................................................39

5.4.1. En cuanto al Reconocimiento: ....................................................................................39

5.4.2. En cuanto al Anteproyecto: ........................................................................................40

5.4.3. En cuanto al Proyecto:................................................................................................41

viii

5.4.4. En cuanto a tolerancias topográficas: ........................................................................41

5.4.5. En cuanto a los planos: ...............................................................................................42

5.4.6. En cuanto a los planos constructivos:.........................................................................42

5.4.7. En cuanto al trazo y replanteo de obras .....................................................................43

5.4.7.1.Alcance de trabajo ......................................................................................43

5.4.7.2.Materiales, herramientas y equipo .............................................................43

5.4.7.3.Metodo constructivo ..................................................................................43

Conclusiones ....................................................................................................................................44

Recomendaciones ............................................................................................................................45

Trabajos citados ...............................................................................................................................46

Anexos ..............................................................................................................................................48

Plano topográfico del Canal Requena

Perfil topográfico del Canal Requena

Secciones transversales del Canal Requena con áreas de despalme, corte y terraplén

Memoria de cálculo de áreas y volúmenes

Características hidráulico-geométricas del Canal Requena

Glosario ............................................................................................................................................49

Índice................................................................................................................................................53

ix

TABLA DE ILUSTRACIONES

Figura 1 Representación planimétrica del área de estudio, las líneas en color rojo son conocidas como

“Curvas de Nivel” ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5

Figura 2. Mira interna de un tránsito ----------------------------------------------------------------------------------------------- 8

Figura 3 Imagen que muestra el desnivel entre dos puntos ----------------------------------------------------------------- 10

Figura 4 Triangulo rectángulo con sus dos catetos e hipotenusa ---------------------------------------------------------- 12

Figura 5 Nivel fijo haciendo visual a un estadal y los errores cometidos como el de esfericidad terrestre con

líneas segmentadas y el de refracción atmosférica con la línea en naranja (Nm) ------------------------------------- 12

Figura 6 Estación Total Topcon GOWIN TKS202 -------------------------------------------------------------------------------- 14

Figura 7 Bastón de aplomar con prisma sostenido por un bipode --------------------------------------------------------- 15

Figura 8 Cálculo de la posición a partir de las señales de tres satélites GPS -------------------------------------------- 18

Figura 9 GPS Topográfico Leica------------------------------------------------------------------------------------------------------ 19

Figura 10 Navegador satelital GPS Mobile Mapper --------------------------------------------------------------------------- 21

Figura 11 Poligonal abierta haciendo zigzag siguiendo el trayecto de un canal --------------------------------------- 23

Figura 12 Imagen capturada de AutoCAD con el diseño geométrico y en base a especificaciones técnicas de

la trayectoria del canal Requena ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 26

Figura 13 Archivo de Excel con las coordenadas de replanteo (XYZ) referentes al tramo en obra del Canal

Requena ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 26

Figura 14 Imagen donde se visualizan los puntos tanto en curva como en tangente que forman la trayectoria

del canal y con los cuales obtenemos coordenadas para el replanteo, junto con su respectiva nomenclatura27

Figura 15 Imágenes que representan la pantalla de la estación total dentro del menú Replanteo e indicando

el Angulo Horizontal, diferencia de Angulo Horizontal, Distancia Horizontal, diferencia Distancia Horizontal y

diferencia en cota con respecto a las coordenadas del punto ingresado para su replanteo en campo ---------- 28

Figura 16 Imagen que representa al replanteo de puntos que le dan cuerpo al canal, éstos se materializan

con varillas o estacas y su respectivo nivel es representado a través de una marca con marcador de aceite

sobre ellas --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 29

Figura 17 Imagen de un perfil longitudinal de terreno natural y eje de proyecto ------------------------------------- 30

Figura 18 Imagen de sección transversal de un canal trapezoidal con sus respectivos elementos --------------- 31

x

RESUMEN

Este trabajo de tesis tiene la finalidad de evaluar el control topográfico del Canal Requena en la

localidad de Doxey, municipio de Tlaxcoapan, Estado de Hidalgo, para asimilar la forma en la que

puede ser llevado a cabo el control horizontal y vertical en el revestimiento del canal por un

Ingeniero Topógrafo en campo, así como los productos que se deben entregar a la dependencia

para la cual laboramos tales como el plano con la topografía de suelo, el perfil longitudinal, las

secciones transversales, la memoria de cálculo de áreas y volúmenes y, en algunos casos, las

coordenadas de replanteo de la obra.

Todo este trabajo se realizó haciendo uso de las tecnologías disponibles en la actualidad, tales

como GPS, Estación Total y programas para el dibujo asistido por computadora como AutoCAD.

Por medio del correcto uso y aplicación de las mismas el proceso del levantamiento es realizado

de forma más rápida y con mayor precisión.

Esta evaluación brinda un margen de comparación en cuanto a cómo se debe llevar a cabo en

campo y oficina el control topográfico y lograr el objetivo de proyecto que es Revestir con

concreto al Canal Requena y cumplir con sus especificaciones técnicas como pendiente, obras de

arte y dimensiones.

xi

ABSTRACT

This work of thesis has the purpose of evaluating the topographic control of the Channel Requena

in Doxey´s locality, Municipality of Tlaxcoapan to assimilate the way in which can be carried out

the horizontal and vertical control in the coating of the channel by an Surveyor engineer in field, as

well as the products that have to deliver to the dependence for which we labor, such as the plane

with the ground topography, the longitudinal profile, the cross sections, the memory of

calculating areas and volumes, and in some cases, the coordinates of stakeout of the work.

All this work was performed using the currently available technologies such as GPS, Total Station

and programs for computer aided design as AutoCAD. Through the proper use and application of

the same process the uprising is done quickly and with greater precision.

This assessment gives a margin of comparison as to how it must to carry out on field and office the

topographic control and achieve the project objective which is coated with concrete to Channel

Requena and comply with its technical specifications as slope, works of art and dimensions.

1

INTRODUCCIÓN

La Ingeniería Topográfica tiene diversas aplicaciones en el mundo entero, una de ellas es el control

geométrico de las obras de infraestructura; en este trabajo, abordaré lo referente al control

horizontal y vertical de un tramo del Canal Requena ubicado en el municipio de Tlaxcoapan,

Estado de Hidalgo. Explicaré la forma en que fue llevada a cabo la obra de manera ordenada y

correcta en lo que respecta a los levantamientos topográficos; esto significa que se describirá de

forma detallada el procedimiento para ubicar los elementos de la obra en sus tres dimensiones (X,

Y, Z) así como el proceso de materialización de puntos que le dan cuerpo o estructura al canal por

medio de equipos modernos como es el caso de una estación total.

De manera especial, la acción de materializar correctamente los puntos de control tanto en las

curvas como en las tangentes que conforman el canal es de suma importancia, ya que si no se

hace con precisión o es realizada de forma ineficiente, el costo por la construcción de la obra se

eleva considerablemente como resultado de errores que deben ser corregidos y en consecuencia

se corre el riesgo de que la ejecución de la obra no cumpla con su objetivo o lo haga

deficientemente, además se ocasiona rezagos en el tiempo estimado de terminación y conflictos

en campo con el personal a cargo de la maquinaria usada y de la construcción en sí.

Objetivos de investigación

Objetivo general

Evaluar el control topográfico necesario para la construcción del Canal Requena, localizado

en la localidad de Doxey, Municipio de Tlaxcoapan, Estado de Hidalgo.

Objetivos específicos

Describir las operaciones de control topográfico para la construcción de un canal de riego

Explicar los controles horizontal y vertical necesarios para la construcción de un canal

Exponer los productos del control topográfico

Evaluar el control topográfico

Preguntas de investigación

¿Cuáles son las operaciones de control topográfico necesarias para la construcción de un canal de

riego?

¿Cómo se lleva a cabo el control horizontal para la construcción de un canal?

¿Cómo se lleva a cabo el control vertical para la construcción de un canal?

¿Cuáles son los productos del control topográfico?

2

¿Cuáles son las características o especificaciones que debe cumplir el control topográfico

necesario para la construcción de un canal?

Justificación

Con fundamento en la revisión de trabajos similares realizados con anterioridad a esta tesis, se

puede decir que no hay alguno que se refiera precisamente al control topográfico de canales, al

menos en la Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura, Unidad Ticomán del Instituto

Politécnico Nacional. En la mayoría de las tesis relacionadas a canales, sólo se muestra como

localizar y trazar sistemas de riego; sin embargo, los estudios están enfocados a aplicación de

procedimientos antiguos, así las cosas y sin menospreciar el trabajo que el ingeniero tenía que

hacer mediante el empleo de aparatos tales como tránsitos, teodolitos, brújulas, cinta y niveles

fijos, debe reconocerse el impacto de las nuevas formas de llevar a cabo el control topográfico

haciendo uso de tecnologías y equipos modernos como la estación total o el GPS.

De lo hasta aquí explicado, se desprende la importancia de desarrollar un trabajo como éste y en

consecuencia su justificación, pues se persigue brindar una idea completa de cómo se realiza el

trabajo topográfico en obra, en particular en lo que respecta a la construcción propia del canal. El

aprender a usar las nuevas tecnologías en el ámbito de topografía, es una forma de estar a la

vanguardia y de poder laborar en todo lugar que cuente con ella, puesto que su uso facilita el

trabajo, reduce su tiempo de ejecución y lo hace más económico.

Con el documento resultante, se pretende además apoyar a estudiantes de Ingeniería Topográfica

y Fotogramétrica y a cualquier interesado en conocer del tema ofreciéndoles una fuente de

consulta clara y sencilla al respecto a partir de una ejemplificación detallada de cómo se hace el

trabajo topográfico, tanto en campo como en gabinete, haciendo el uso de programas para el

dibujo de planos, cálculos de áreas y volúmenes, importación y exportación de datos a la estación

total, además de cómo realizar el trabajo del control en la obra, dando instrucciones a

maquinistas y a nuestros ayudantes portadores de bastones con prisma o estadales según sea el

caso.

Planteamiento de problema

La ubicación geográfica del Estado de Hidalgo es poco propicia para la agricultura extensiva en la

actualidad, debido a que los valles son pequeños y ondulados y los ríos que lo surcan son de

carácter torrencial; teniendo como consecuencia que las cosechas sean aleatorias y dependientes

de las pocas precipitaciones, lo que produce pobreza entre los campesinos.

Cabe destacar que el 25% de la superficie agrícola en el territorio hidalguense cuenta con sistemas

de riego y el 75% es de temporal, por lo que la producción alimentaria que se obtiene depende en

gran parte de las condiciones climáticas que prevalecen en el ciclo agrícola.

3

Los usuarios del riego son 94,300, de los cuales el 58% cuenta con terrenos en los Distritos de

Riego (DR) y el 42% en las Unidades de Riego para el Desarrollo Rural (URDERALES). El tamaño

medio de la propiedad de riego es de 1.5 hectáreas y se estima que el 48% de los productores son

ejidatarios, el 43% son pequeños propietarios y el resto son de tenencia mixta.

La superficie agrícola sembrada en el 2004 fue de 588,741 hectáreas de las cuales el 77.5% fue

establecida en áreas de temporal y el 22.5% en zonas de riego, con un 3% de superficie

siniestrada. El volumen de producción obtenida fue de más de 6.7 millones de toneladas, con un

valor de la producción de 3,716 millones de pesos; de ahí, la zona de riego aportó cerca del 53%,

con tan solo el 25% de la superficie agrícola.

La superficie dotada de agua por sistemas de riego es de 152 mil hectáreas, de las que

corresponden 90 mil hectáreas a los Distritos de Riego y el resto lo conforman las 646 Unidades de

riego, localizadas principalmente en los Valles de Tulancingo y Tecozautla. El 66% de la superficie

de riego se localiza en el Distrito de Desarrollo Rural de Mixquiahuala; el 13.83% en el Distrito de

Desarrollo Rural de Huichapan; el 9.6% en el Distrito de Desarrollo Rural de Tulancingo y el 10.57%

restante se distribuye en los Distritos de Desarrollo Rural de Huejutla, Zacualtipan y Pachuca.

Producción Agrícola del Estado de Hidalgo (INEGI, 2012)

Ante este panorama, las obras de riego resultan indispensables para propiciar el bienestar de la

población rural y de la economía del país. El riego de las tierras hace posible el transformar estas

regiones áridas en productoras de abundantes cosechas, lo que produce trabajo y sustento

económico a los que las trabajan.

Así las cosas, el Gobierno Federal, a través de la Comisión Nacional del Agua, asegura las cosechas

contra riesgos de sequias e inundaciones y evita el desperdicio de recursos hídricos mediante la

construcción de obras de riego, de entre las cuales se puede mencionar las encaminadas a la

construcción del revestimiento con concreto para los canales. Un ejemplo específico de este tipo

de proyectos es el Canal Requena, objeto de estudio de este proyecto.

Principales productos agrícolas, 2009

Producción (Toneladas)

% en el total nacional

Lugar nacional

Coliflor 25,243 30.7 1° de 16

Ejote 20,732 27.2 1° de 18

Alfalfa verde 5,090,576 17.3 1° de 25

Maguey pulquero 211,983 miles de litros 82.6 1° de 8

Cebada grano 98,267 18.9 2° de 15

4

La necesidad de obras de riego en el estado es evidente y a su vez la necesidad de un buen control

horizontal y vertical en su ejecución, dado que, tanto la superficie donde se encuentra el canal,

como la dirección que éste tendrá sobre ella, deben ser determinadas de una forma geométrica y

precisa para representarlas sobre un plano, todo ello a través del uso de herramientas

computacionales, para que posteriormente sea posible que el ingeniero las trace en campo

haciendo uso de instrumentos topográficos como la estación total.

En cuanto al control vertical del canal, cabe destacar que éste debe ser aplicado para mantener la

pendiente especificada por el proyecto y evitar azolves o erosiones, debido a la falta o exceso de

velocidad en flujo de agua.

5

CAPÍTULO 1. PLANIMETRÍA O CONTROL HORIZONTAL

La planimetría consiste en representar la superficie terrestre a partir de la proyección del terreno sobre un plano horizontal imaginario sin importar sus elevaciones; de esta manera, a través del levantamiento topográfico se puede fijar la posición de puntos localizados en la superficie de la Tierra sobre planos que serán usados para visualizar de manera grafica y sencilla una representación abstracta de la realidad.

Dicho de otra manera, con la planimetría se representa el terreno real de tres dimensiones referidas a tres planos (X Y Z) en un plano con sólo dos dimensiones (X Y), haciendo esto como si el espacio geográfico fuera visto desde arriba o lo que se denomina “vista en planta”.

Las medidas de distancias entre puntos pueden hacerse de la siguiente manera:

Directas Indirectas

Procedimiento para hacer levantamientos

Los procedimientos para la medición de distancias, varían mucho según sea la precisión que se necesite, ya que los procedimientos más burdos, arrojan errores de más o menos uno por ciento, mientras que los más refinados, arrojan errores de uno en un millón.

Mediciones directas de distancias

Levantamiento a pasos

Su empleo es de utilidad en reconocimientos para estudios de proyectos de obras de ingeniería y en general en todos los casos en los que interese tener rápidamente una idea aproximada de una distancia, consiste en conocer la distancia promedio de los pasos normales de una persona y el

Figura 1 Representación planimétrica del área de estudio, las líneas en color rojo son conocidas como “Curvas de Nivel”

6

número de ellos al recorrer una distancia dada. Para conocer la longitud de nuestros pasos, localizamos una línea recta, de longitud conocida y la recorreremos n veces. En cada una de ellas tanto en un sentido como en otro, contamos el número de pasos que toma recorrerla, cantidades que sumaremos y dividiremos entre n, obteniendo de esa forma el número promedio de pasos que nos toma recorrerla, ahora al dividir la longitud conocida entre el número de pasos promedio se obtiene la longitud promedio de cada paso que se da.

Para el conteo de pasos también existe un dispositivo llamado podómetro, que es un dispositivo electrónico o electromecánico, generalmente portátil y detecta el movimiento de cadera de la persona. Debido a que la longitud del paso de cada persona varía, es necesaria una calibración informal, realizada por el usuario, si se desea la presentación de la distancia recorrida en una unidad de longitud (por ejemplo, en kilómetros o millas).

Levantamiento basado en la lectura del odómetro o cuenta kilómetros de un automóvil

Es un procedimiento muy práctico para medir distancias a lo largo de los caminos, con relativa aproximación. Los cuenta kilómetros controlan el número de revoluciones de las ruedas motrices

por medio de un cuenta vueltas, pero en general, en lugar de acusar el número de vueltas de ruedas, indican la distancia recorrida. Por consiguiente, como el sistema depende del tipo y forma del neumático, su presión y su temperatura, antes de ser usado, deberá ser calibrada su exactitud y precisión ante una distancia conocida.

Levantamiento con longímetro

Son englobadas en este procedimiento, las medidas con: cadenas de agrimensor, cintas o huinchas de acero y tela, alambres o hilos de metal (invar). Cadenas de agrimensor: Constan de varios eslabones de hierro, unidos unos a otros, formando una cadena provista con manerales o empuñaduras en sus extremos, cada eslabón está formado por un alambre grueso terminado en un anillo por sus dos extremos, cada dos eslabones son unidos por otro anillo intermedio. La longitud normal de cada eslabón es de 20 cm, llegándose a fabricar cadenas con longitudes corrientes de 20, 30 y 50 metros, hecho que las hace sumamente pesadas y razón por la cual prácticamente ya no son empleadas.

7

Cinta de acero: Es una lámina de acero, cuyo espesor varía entre 0.3 mm y 1 mm, con un ancho de entre 8 mm y 20 mm. Las graduaciones vienen estampadas en el metal, con una división de un centímetro en toda su extensión, con excepción del primer metro que viene graduado al milímetro. Dicha huincha, resiste una tensión de 4.5 kg y se comporta idealmente a 20°C de temperatura máxima.

Cinta de tela: Difiere de la anterior, tanto en su resistencia a la tensión, que es menor, como en su material, que es a base de tela reforzada con hilo metálico; por otra parte, sus graduaciones están grabadas en colores de la misma manera que la cinta metálica.

Alambre o Hilo metálico: Estos hilos de metal invar, se utilizan para medir a mayor precisión; se le llama invar a una aleación especial de fierro, níquel y cobalto, que posee una propiedad que le permite presentar una variación de longitud muy pequeña debida a los cambios de temperatura. Se utiliza solo para medir distancias cuya longitud sea aproximadamente la del alambre, en efecto cada extremo tiene graduada una pequeña escala.

En general, los tipos de huinchas o cintas de tela, son de menor precisión y son usadas para mediciones urbanas o de predios construidos, mientras que las cintas de tipo acero y alambre metálico, que son de más alta resistencia son empleadas en los trabajos de campo, donde se les da un uso más rudo; además, incrementan la precisión de las mediciones como resultado de su menor deformación ante los cambios de temperatura.

Al hacer las mediciones con cinta, es necesario evitar las equivocaciones; para ello, se mide varias veces las distancias en ambos sentidos y se apoya la cinta en distintos puntos intermedios.

Los errores sistemáticos, por defectos de la cinta, disminuyen si se tiene en cuenta todos los cuidados, verificaciones y correcciones, pero los errores accidentales, suelen presentarse como a continuación se indica:

El no colocar verticalmente una ficha al marcar los pequeños tramos por medir o al moverla lateralmente con la cinta.

Que el “cero” de la cinta no coincida exactamente con el punto donde se inicia una medición.

Errores debido a la variación de tensión, pues si la medición se hace con dinamómetro, pueden llegar a presentarse pequeñas variaciones a pesar de buscar una misma tensión.

Errores debido a que las lecturas extremas de la cinta, ya sea en toda su longitud o un tramo de ella, pudiese no estar sobre el punto a medir o bien que las fracciones que son interpretadas no coincidan con el lugar exacto del punto.

8

Levantamiento con odómetro o ruedas

Estos aparatos son utilizados para mediciones simples en banquetas, paredes, pisos, etc. Aunque también se les llega a utilizar en levantamientos topográficos expeditos; no permiten lograr una gran precisión, pero se obtiene la medida de forma aproximada y rápida. Constan de una rueda, cuyo diámetro está perfectamente definido y poseen un contador de vueltas que indican en forma digital o mecánica las medidas realizadas. En algunos trabajos relacionados con la construcción, se les emplea con frecuencia para la cuantificación de instalaciones, trazos de líneas, etc. Para grandes distancias, por ejemplo para fijar o comprobar la situación de hitos kilométricos en carreteras o vías férreas, es recomendable el empleo de la rueda con un contador que emita un sonar cada 100 o 500 metros.

Mediciones indirectas de distancias

Levantamiento con Telémetro

Las mediciones con este tipo de instrumentos resultan muy útiles por su rapidez en terrenos muy accidentados y con lugares de difícil acceso, pues no requieren de equipos auxiliares como balizas o estadales, salvo que el telémetro posea un limbo horizontal para medidas angulares y pueda ser colocado sobre un trípode. En este caso, sí será necesario precisar las visuales hacia puntos de poligonal o radiados.

El fundamento de este tipo de aparatos es el mismo que se presenta a nuestros ojos para distinguir la tercera dimensión o profundidad, es decir la visión estereoscópica; cuando con ambos ojos visualizamos a un punto en que la imagen de uno y otro ojo se sobreponen fundiéndose en una sola. En el momento en que las dos imágenes coinciden exactamente, el anillo de la escala indicará la distancia correcta, ya sea diagonal u horizontal. La exactitud de este aparato es limitada debido a lo corto de su base, pero tiene ventajas de ser una sola unidad. El instrumento tiene pocas aplicaciones, excepto cuando se trata de obtener medidas muy aproximadas al reconocer preliminarmente un terreno, ya sea para localizar torres de alta transmisión de energía eléctrica, en zonas boscosas o para medir distancias sobre el agua.

Levantamiento con Estadia

La ESTADIA (del gr. stadia, unidad de longitud que se usó para medir distancias en competencias de atletismo) es un procedimiento para medir distancias de manera indirecta, consiste en usar un anteojo telescópico con dos hilos reticulares horizontales paralelos al central y de una regla graduada dividida en metros, decímetros y centímetros que es llamada mira o estadal.

Figura 2. Mira interna de un tránsito

9

La retícula de un tránsito Fig. 2, para la medición de distancias con estadía, además del hilo horizontal medio (HM), tiene otros dos hilos horizontales, superior e inferior (HS y HI), que son equidistantes del hilo medio y a los que se denomina hilos estadimétricos. (Márquez, 2005)

Levantamiento con Taquímetro

El taquímetro no es otra cosa que un teodolito provisto de un retículo de estadia; en él, la distancia dada por los hilos varía según sea la inclinación del telescopio. Esto hace más sencilla la medición de distancias con este método, puesto que como el factor de multiplicación se mantiene constate, pudiendo ser 20, 50 ó 100; aunado a que en algunos teodolitos, aparece simultáneamente en el campo visual un factor que permite el cálculo mental y rápido de la diferencia de altura entre la estación y el punto donde está ubicado el estadal. En general la medición con cualquier tipo de taquímetro no presenta mayores dificultades aun si además nos encontramos ante un instrumento que da las diferencias de cotas en su visual de lente óptico.

Levantamiento con Distanciómetro

Este tipo de levantamiento, se realiza con equipos EDM “Electronic Distance Measurement” que significa Medición Electrónica de Distancias por sus siglas en inglés, de los que es posible hallar diferentes marcas y modelos en el mercado, todos los cuales proporcionan medidas precisas que funcionan a base de ondas electromagnéticas de radiofrecuencia o bien de rayos luminosos. Si utilizan las ondas de radio están construidos por una unidad emisora y otra receptora-transmisora, en cambio los aparatos que usan rayos luminosos, comprenden una unidad emisora en un extremo y un simple reflector en el otro extremo, que por lo general es un prisma pentagonal. Con cualquier EDM, las ondas son transmitidas a una mira colocada en el punto cuya distancia se desea conocer y éstas regresan por reflexión a su punto de partida; se mide el tiempo (t) en que las ondas hacen su recorrido ida y vuelta, dado que se conoce su velocidad (v), se determina la distancia (d) con la simple ecuación d= v*t.

En general, el equipo electrónico para medir distancias es más sencillo, rápido y confiable que el cadeneo directo. En la actualidad, ninguno de estos aparatos es demasiado grande ni estorboso para su traslado. Aunque dichos aparatos son costosos, su uso significa un ahorro considerable, sencillamente por la rapidez con que obtiene las medidas y por la confianza que éstas merecen. El tráfico, matorrales altos, terreno quebrado, pantanos, cuerpos de aguas y las áreas de cultivo, no interfieren para nada con el trabajo del EDM, puesto que la visual se puede elevar por encima de los obstáculos y no hay necesidad de caminar por la línea, excepto para situarse en los extremos.

Algunas de las aplicaciones de EDM, pueden ser, demarcación de límites de propiedad, levantamiento de control, medidas para localizar puntos en topografía aérea, medidas de intersección de puentes o túneles para obtener distancias precisas, etc. Aun las medidas instantáneas sobre objetos en movimiento, como lanchas o botes en trabajos de sondeos hidrográficos, han dejado de ser difíciles con su uso (CHILE, 2012).

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CAPÍTULO 2 ALTIMETRÍA O CONTROL VERTICAL

La altimetría es la parte de la topografía que engloba todas las operaciones encaminadas a determinar las posiciones de los puntos en la dirección vertical, respecto a un plano de comparación, es decir, a la coordenada Z que no se utiliza en planimetría. En cuanto a la medición y determinación de las posiciones de los puntos con respecto a la vertical, en altimetría son manejados tres conceptos:

Altura: es la distancia normal entre un punto y una superficie de referencia. Elevación: es la altura cuando la superficie de referencia es el nivel medio del mar (NMM),

que en altimetría es la superficie de referencia absoluta. Cota: Es la expresión numérica de una altura o elevación. Desnivel: es la diferencia en distancia entre las cotas de dos o más puntos.

Es el objeto de la altimetría, la obtención de los desniveles o diferencias de cotas entre los puntos de una determinada superficie de terreno; así, para determinar la cota desconocida de un punto, es necesario siempre determinar previamente su desnivel con respecto a otro punto de cota conocida: sea (A) un punto de cota conocida (ZA) y un punto (B) cuya cota (ZB) se pretende conocer, Figura 3, una vez determinado el desnivel (∆ZAB) entre ambos, podremos conocer la cota

de (B) según: Z B = Z A + ∆ Z AB

Figura 3 Imagen que muestra el desnivel entre dos puntos

El conjunto de operaciones requeridas para determinar topográficamente el desnivel (∆ZAB) se denomina nivelación, atendiendo al tipo de instrumento o método para determinar los desniveles existen los siguientes tipos de nivelación:

Nivelación geométrica: es también denominada nivelación por alturas y se basa en la obtención de datos mediante lecturas con aparatos de visual obligada en horizontal a miras situadas verticalmente; es decir, los distintos tipos de niveles topográficos. La nivelación geométrica es de gran precisión y comúnmente se maneja los datos en milímetros.

Nivelación trigonométrica: o nivelación por pendientes, también se realiza con teodolito, taquímetro y estación total pero sin mira; en ella, son medidos dos ángulos y una distancia pequeña y por medio de ecuaciones trigonométricas, como Ley de Senos o Cosenos, se

11

calcula la distancia y su desnivel; se usa habitualmente para medir desniveles entre puntos localizados a gran distancia entre sí.

Nivelación taquimétrica: se efectúa con aparatos de visual libre y mira: teodolitos o taquímetros, es de menos precisión y en general se combina con los métodos de planimetría.

Nivelación sin visual: realizada con otros instrumentos sin visual, como niveles de agua u otros, y son métodos que no entran estrictamente dentro del campo de la topografía.

Nivelación barométrica: se realiza calculando la diferencia de presión atmosférica entre los puntos cuyo desnivel se pretende calcular; éste el menos preciso de todos los sistemas. (Barón, s.f.)

Las nivelaciones, en general pueden ser enfocadas instalando el aparato equidistante entre los puntos cuyo desnivel se quiere calcular o en estación en uno de los dos; también en puntos exteriores a la alineación que formen; en cualquiera de los dos casos se puede efectuar la nivelación mediante una sola estación o utilizando varias estaciones.

Puntos de referencia y de control

Son usados como auxiliares para obtener las cotas del terreno, de ellos depende la nivelación que

se lleve a cabo. Para su materialización en el terreno se escoge un lugar fijo, notable, conveniente

e invariable y según sea el caso puede ser una mojonera con varilla sobresaliente al centro y

concreto o un trompo con un clavo al centro. A estos puntos se les denomina Banco de Nivel y su

cota se determina con respecto a otros puntos conocidos o se les asigna una arbitraria si así lo

requiere.

Error de esfericidad y error de refracción.

Considerar plana a la superficie terrestre sobre la que desarrollamos las tareas topográficas es algo que en algunos casos no se puede hacer (Oca, 1996). En altimetría, la precisión necesaria nos obliga a considerar algunos errores de curvatura, como son el error de esfericidad y el error de refracción, que estudiaremos a continuación y que influyen en las apreciaciones de los datos y en las tareas altimétricas, de forma que hay que corregirlos, cuando las nivelaciones se extienden en distancias de una determinada magnitud.

El error de esfericidad es el que se produce por la razón obvia de que las visuales que se establecen en nivelación son líneas rectas, siendo curva la superficie de la Tierra y cuya curvatura, para los efectos de estos cálculos, volveremos a considerar esférica.

Efectivamente, si tal como muestra la Figura 5, estacionamos un instrumento en (E) y midiendo en (N), se establece una visual hacia una mira situada en (M), la lectura que nos muestra el aparato es (A), sin embargo, la verdadera lectura que deberíamos obtener es, obviamente (B); la diferencia entre la altura de mira en (A) y la altura de mira en (B), se denomina error de esfericidad (eE); Se procede aquí a determinar su valor para corregirlo cuando corresponda, aclarando que será siempre positivo. Y el error cometido por refracción atmosférica (r) es el segmento (Am).

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Por lo tanto tenemos dos errores que pueden ser cometidos a la hora de hacer la medición y pueden ser calculados como un solo error total (ET) de la manera siguiente:

Considerando que el radio (R) de la Tierra es (ON), la distancia entre los puntos estudiados (NA) es (d) y haciendo uso del teorema pitagórico podemos calcular el valor de esfericidad como se muestra a continuación.

Teniendo el triangulo NOA Fig. 5 y ejemplificando los lados (a b c) en la Fig. 4, tenemos:

Despejando a la distancia (d) entre los puntos (NA) y sustituyendo literales en la ecuación anterior:

Desarrollando el binomio cuadrado y factorizando términos comunes:

Figura 4 Triangulo rectángulo con sus dos catetos e hipotenusa

Figura 5 Nivel fijo haciendo visual a un estadal y los errores cometidos como el de esfericidad terrestre con líneas segmentadas y el de refracción atmosférica con la línea en naranja (Nm)

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Despejando al error de esfericidad, tenemos:

Despreciando por ser muy pequeño, tenemos que el error por esfericidad es:

El segundo error a tener en cuenta es la refracción del rayo óptico por la variación de la densidad de la atmósfera en sus distintas capas, ya que las capas más densas son las más próximas a la Tierra y por tanto la refracción de las visuales hace que su trayectoria se desvíe de la línea recta, formando una trayectoria que se puede considerar circular en la práctica, curvándose hacia abajo y dando lugar a una lectura de mira menor de la que debería ser.

En el triangulo AOM, se hace el mismo razonamiento, pero se pone en vez del radio de la Tierra, 7R, que es un valor aproximado del radio de los rayos refractados, de modo tal que se tiene que el error cometido por refracción atmosférica es:

Sustituyendo los valores de (eE) y (r) en la ecuación del error total y poniendo el valor aproximado del radio terrestre R= 6140 km, nos queda que:

Y finalmente sustituye el valor del radio Terrestre, tenemos que el Error total por esfericidad y refracción es:

Como esta cantidad aparenta ser muy pequeña, la tabla siguiente nos da una idea de su magnitud, la cual no es despreciable:

d = 1 km; ET = 0.07 d = 4 km; ET = 1.09

d = 2 km; ET = 0.27 d = 5 km; ET = 1.70

d = 3 km; ET = 0.61 d =10 km; ET = 6.82

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Estación total

Se denomina estación total a un instrumento electro-óptico utilizado en topografía Fig. 6, cuyo

funcionamiento se apoya en la tecnología electrónica. Consiste en la incorporación de un

distanciómetro y un microprocesador a un teodolito electrónico para determinar las coordenadas

rectangulares de los puntos del terreno. (Guatemala, 2012)

Algunas de las características que incorpora y con las cuales no cuentan los teodolitos, son una

pantalla alfanumérica de cristal líquido (LCD), leds de avisos, iluminación independiente de la luz

solar, calculadora, distanciómetro, tracking (seguidor

de trayectoria), obtención de promedios de

mediciones múltiples angulares y de distancias,

corrección electrónica de distancias por constantes

de prisma, presión atmosférica y temperatura,

correcciones por curvatura y refracción terrestre,

reducción de la distancia inclinada a sus

componentes horizontal y vertical, además la

posibilidad de guardar información en formato

electrónico, lo cual permite utilizarla posteriormente

en computadoras personales. Vienen provistas de

diversos programas sencillos que permiten, entre

otras capacidades, el cálculo de coordenadas en

campo, replanteo de puntos de manera sencilla y

eficaz, cálculo de acimut y distancias.

Funcionamiento

El manejo y control de las funciones de la Estación Total (Padilla, 2011)se realiza por medio de la

pantalla y del teclado, las funciones principales se ejecutan pulsando una tecla, como la

introducción de caracteres alfanuméricos, medir una distancia. Otras funciones que se emplean

poco o que se utilizan sólo una vez, son activadas desde el menú principal, funciones como la

introducción de constantes para la corrección atmosférica, constantes de prisma, revisión de un

archivo, búsqueda de un elemento de un archivo, borrado de un archivo, configuración de la

estación, puertos de salida, unidades de medición, la puesta en cero o en un valor predeterminado

del círculo horizontal se realizan también desde el menú principal.

La pantalla es también conocida como panel de control, en ella se presentan las lecturas angulares

en el sistema sexagesimal, es decir los círculos son divididos en 360°, de igual manera se puede

Figura 6 Estación Total Topcon GOWIN TKS202

15

seleccionar para el círculo vertical, ángulos de elevación o ángulos cenitales (el cero en el

horizonte o en el cenit respectivamente).

El modo de operar una Estación Total es similar al de un teodolito electrónico, se comienza

haciendo estación en el punto topográfico y luego se procede a la nivelación del aparato de

manera mecánica o electrónica según el modelo utilizado. Para iniciar las mediciones es necesario

orientar la Estación Total previamente; para ello, se requiere hacer estación en un punto de

coordenadas conocidas o arbitrarias y conocer un acimut de referencia, el cual se introduce

mediante el teclado. Para la medición de distancias el distanciómetro electrónico incorporado a la

Estación Total calcula la distancia de manera indirecta en base al tiempo que tarda la onda

electromagnética en viajar de un extremo a otro de una línea y regresar.

En el campo se hace estación con la Estación Total en uno de los extremos cuya distancia se desea

determinar y en el otro extremo se coloca un reflector o prisma, Fig. 7; es requisito indispensable

que la visual entre la Estación Total y el reflector o prisma se encuentre libre de obstáculos, el

instrumento transmite al prisma una señal electromagnética que regresa desde el reflector, la

determinación precisa de la distancia se obtiene una vez que se han aplicado las correcciones

atmosféricas, de temperatura y de presión correspondiente. Estas

correcciones son efectuadas por el microprocesador una vez que el

operador ha introducido por teclado estos valores. La Estación Total mide

distancias repetidamente, el resultado que aparece en pantalla es el

promedio del número de veces que el operador haya seleccionado. El

tiempo estimado en los equipos modernos es de entre 3 y 4 segundos para

distancias de 2.5 kilómetros, con una precisión de +- (3 mm + 2 ppm) o

menor. Los prismas son circulares, de cristal óptico de alta calidad,

fabricados observando estrictas tolerancias y vienen acompañados de un

conjunto de accesorios: porta prismas, soportes de prismas, bases

nivelantes, trípodes, balizas o bastones para prismas, trípodes para soporte

de balizas o bastones.

Figura 7 Bastón de aplomar con prisma sostenido por un bípode

16

Beneficios de la estación total

Genéricamente se les denomina estaciones totales porque tienen la capacidad de medir ángulos,

distancias y niveles, lo cual requería previamente de diversos instrumentos. Estos teodolitos

electro-ópticos hace tiempo que son una realidad técnica accesible desde el punto de vista

económico.

Su precisión, facilidad de uso y la posibilidad de almacenar la información para descargarla

después en programas de CAD “Computer Aided Design” (Dibujo Asistido por Computadora por

sus siglas en ingles), ha hecho que desplacen a los teodolitos tradicionales, que actualmente están

en desuso. Por otra parte, desde hace ya varios años las estaciones totales se están viendo

desplazadas por el GPS en trabajos topográficos.

Las ventajas del GPS topográfico con respecto a la estación total son que, una vez fijada la base en

tierra no es necesaria más que una sola persona para tomar los datos, mientras que la estación

requería de dos al menos, el técnico que manejaba la estación y el auxiliar que situaba el prisma.

Por otra parte, la estación total exige que exista una línea visual entre el aparato y el prisma

(llamados puntos de control), lo que es innecesario con el GPS.

Sin embargo, no siempre es posible el uso del GPS, principalmente cuando no se puede hacer

recepción de las señales emitidas por los satélites debido a la presencia de edificaciones, bosque

tupido, etc. Además, la mayor precisión de la estación (pocos milímetros frente a los centímetros

del GPS) la hacen todavía necesaria para determinados trabajos, como la colocación de apoyos de

neopreno bajo las vigas de los puentes, la colocación de vainas para hormigón postensado, el

replanteo de vías férreas, carreteras, canales, minas y además aquellos trabajos donde el operador

no puede acceder, como torres eléctricas o riscos y gracias a la medición sin prisma de la estación

total, puede ser realizada (Pachas, 2009).

Sistema de Posicionamiento Global

Las siglas GPS corresponden a "Global Positioning System" que significa Sistema de

Posicionamiento Global, puede ser definido como un Sistema Global de Navegación por Satélite

(GNSS) que nos permite fijar a escala mundial la posición de un objeto, fue desarrollado por el

Departamento de Defensa de los Estados Unidos (U.S. Department of Defense) para el ámbito

militar, como la navegación de aviones de combate, direccionamiento de misiles, posicionamiento

de tropas, localización de barcos de combate militares en tiempo real, etc. (Astrophysics, s.f.).

La gran precisión que proporciona la tecnología de GPS la convierte en una formidable

herramienta de trabajo para cualquier aplicación que requiera determinar posición, tiempo y/o

dirección de movimiento en cualquier punto de la Tierra y cualquier condición meteorológica.

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El GPS funciona mediante una red de 24 satélites distribuidos en 6 órbitas con un período de

rotación de 12 horas., una altitud aproximada de 20,200 km y una inclinación de 55° respecto al

plano ecuatorial.

Esta distribución espacial permite al usuario disponer de 5 a 8 satélites visibles en cualquier

momento. Cuando se desea determinar la posición, el receptor que se utiliza para ello localiza

automáticamente como mínimo tres satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando

la identificación y la hora exacta de emisión de estas por el reloj de cada uno de ellos. Un cuarto

satélite aportará, además, la altitud. Con base en estas señales, el aparato sincroniza el reloj del

GPS y calcula el tiempo que tardan en llegar las señales al equipo, y de tal modo mide la distancia

al satélite mediante "triangulación" (método de trilateración inversa), la cual se basa en

determinar la distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias, se

determina fácilmente la propia posición relativa respecto a los tres satélites. Conociendo además

las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene la posición

absoluta o coordenada reales del punto de medición. También se consigue una exactitud extrema

en el reloj del GPS, similar a la de los relojes atómicos que llevan a bordo cada uno de los satélites.

La antigua Unión Soviética construyó un sistema similar llamado GLONASS, ahora gestionado por

la Federación Rusa.

Actualmente la Unión Europea está desarrollando su propio sistema de posicionamiento por

satélite, denominado Galileo.

A su vez, la República Popular China está implementando su propio sistema de navegación, el

denominado Beidou, que prevén que cuente con entre 12 y 14 satélites entre 2011 y 2015. Para

2020, ya plenamente operativo deberá contar con 30 satélites. De momento (abril 2011), ya

tienen 8 en órbita (sites, 2012).

Funcionamiento de un receptor GPS

Los receptores GPS reciben la información precisa de la hora y la posición del satélite.

Exactamente, recibe dos tipos de datos, los datos del Almanaque, que consiste en una serie de

parámetros generales sobre la ubicación y la operatividad de cada satélite con relación al resto de

satélites de la red, esta información puede ser recibida desde cualquier satélite, y una vez el

receptor GPS tiene la información del último Almanaque recibido y la hora precisa, sabe dónde

buscar los satélites en el espacio; La otra serie de datos, también conocida como Efemérides, hace

referencia a los datos precisos, únicamente, del satélite que está siendo captado por el receptor

GPS, son parámetros orbitales exclusivos de ese satélite y se utilizan para calcular la distancia

exacta del receptor al satélite. Cuando el receptor ha captado la señal de, al menos tres satélites,

calcula su propia posición en la Tierra mediante la triangulación de la posición de los satélites

captados (Guerrero, s.f.).

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Figura 8 Cálculo de la posición a partir de las señales de tres satélites GPS

Obteniendo información de dos satélites se indica que el receptor se encuentra sobre la

circunferencia que resulta cuando se intersecan las dos esferas. Si adquirimos la misma

información de un tercer satélite notamos que la nueva esfera sólo corta la circunferencia anterior

en dos puntos. Uno de ellos se puede descartar porque ofrece una posición absurda (por fuera del

globo terráqueo, sobre los satélites). De esta manera ya tendríamos la posición en 3D. Sin

embargo, dado que el reloj que incorporan los receptores GPS no está sincronizado con los relojes

atómicos de los satélites GPS, los dos puntos determinados no son precisos.

Teniendo información de un cuarto satélite, eliminamos el inconveniente de la falta de

sincronización entre los relojes de los receptores GPS y los relojes de los satélites. Y es en este

momento cuando el receptor GPS puede determinar una posición 3D exacta (latitud, longitud y

altitud). Al no estar sincronizados los relojes entre el receptor y los satélites, la intersección de las

cuatro esferas con centro en estos satélites es un pequeño volumen en vez de ser un punto. La

corrección consiste en ajustar la hora del receptor de tal forma que este volumen se transforme

en un punto.

Funciones relevantes de un GPS

Obtener las coordenadas de la posición geográfica del operador, a tiempo real, a través de

la interpretación de señales satelitales captadas por el equipo.

Posibilidad de almacenar en la memoria un GIS “Geographic Information System”, por sus

siglas en ingles significa Sistema de Información Geográfica; de distintas regiones

geográficas.

Mostrar en pantalla el mapa del lugar en distintas escala de zoom, superponiendo la

propia ubicación del equipo a tiempo real, con el refresco automático de pantalla a

medida que cambia su posición geográfica.

Interactuar con el GIS para obtener información de la base de datos, búsqueda de puntos

de interés, localizaciones, navegación, determinación de distancias y áreas, velocidades y

tiempos de desplazamiento, etc.

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Al hacer un recorrido cualquiera, el GPS grabará automáticamente la planialtimetría, la

distancia recorrida, la velocidad máxima y promedio, los tiempos de detención y marcha,

el tiempo estimado de arribo, etc. (Navegadores satelitales GPS, s. f.)

Tipos de GPS en cuanto a su uso

Navegadores GPS

Los Navegadores Satelitales o GPS (Sistema de Posicionamiento Global) son

instrumentos portátiles del tamaño aproximado de un teléfono celular, según el

modelo, cuya función básica consiste en captar señales satelitales y determinar

automáticamente las coordenadas del lugar en que se encuentre. Esta posición es

representada continuamente en la pantalla del GPS de manera que el operador

puede “verse” en la posición en que se encuentre, y si está en movimiento, verá el

recorrido que realiza, a tiempo real.

GPS Cartográficos o Geográficos

Proporcionan precisiones mayores que los de navegación: entre 5 m y 10 cm. Éstos son útiles para

realización de cartografía a escalas de alto denominador, actualización cartográfica y otros

trabajos en que estas precisiones sean suficientes. Un uso es en la elaboración de la Cartografía

Catastral Urbana (Tierra, 2011).

GPS Topográficos y Geodésicos

Estos equipos tienen precisiones desde 10 cm hasta 5 mm y se emplean en cualquier trabajo

topográfico, cartografía a escalas de bajo denominador y trabajos geodésicos. Existen GPS de una

banda (L1) y de dos bandas (L1, L2), la diferencia es que para los GPS de una banda se garantiza la

precisión milimétrica para distancias menores a 40km entre antenas, en los GPS de dos bandas es

de hasta 300km, si bien se pueden realizar mediciones a distancias mayores, ya no se garantiza la

precisión de las lecturas. Los GPS topográficos requieren dos antenas, ya sea que el usuario tenga

las dos, o que solo tenga una y compre los datos a una institución como el INEGI u Omnistar

(Differential GPS). Se dice entonces que se está trabajando en modo diferencial.

La diferencia en precio de un GPS de una banda contra uno de dos bandas puede ser muy grande,

y lo es más cuando los GPS de dos bandas incorporan la función RTK (Real Time Kinematic). La

forma de trabajar con equipos que no incorporan la función RTK es: trasladar los equipos a campo,

se hacen las lecturas, pero es sólo hasta que se regresa a gabinete

que se obtiene las mediciones, con un sistema RTK, los datos se

obtienen directamente en campo y el alto precio de estos equipos

es por que incorporan una computadora, y un sistema de radio

comunicación entre las dos antenas (Pedraza, 2012).

Figura 9 GPS Topográfico Leica

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CAPÍTULO 3. CONTROL TOPOGRÁFICO DEL CANAL REQUENA

Para poder llevar a cabo el control horizontal del canal o de otra construcción, es primordial tener

un levantamiento previo al proyecto, ya que éste será el punto de partida para la elaboración del

mismo. A través del levantamiento topográfico (con estación total en este caso) podemos

determinar las dimensiones, la configuración del terreno, la posición de elementos naturales o

instalaciones construidas por el hombre y obtener los datos necesarios para elaborar la

representación grafica (un plano), haciendo uso de programas de dibujo asistido por

computadora. Ya una vez tenidos los detalles del canal, en base a especificaciones técnicas

constructivas de la Comisión Nacional del Agua (CNA), se procede a diseñar hombros izquierdo y

derecho superior e inferior que representan el perímetro mojado del canal o dicho de otra

manera, los puntos que dan origen a la base mayor y menor del canal. Una vez listo el diseño en

planta del canal, se procede ahora a determinar los cambios de elevación, tanto por pendiente,

caídas hidráulicas y por represos. Todo esto es determinado en una hoja de cálculo y agregando

sus coordenadas de planta, tendríamos un formato de punto X, Y, Z, y según el caso el código de

punto que se le asigne. Ahora ya entonces se tendrá un formato que puede ser exportado a la

estación total por medio de una computadora personal y el programa determinado según la marca

y modelo del aparato usado. A este archivo puede llamársele como puntos de replanteo de obra

los cuales deberán ser materializados en campo para la construcción del canal.

Control vertical del canal requena

Ambos controles horizontal y vertical se llevan a cabo en campo simultáneamente a través de

nuestro replanteo; sin embargo, los vértices de la poligonal de apoyo deben ser verificados por

medio de una nivelación diferencial con el uso de un Nivel Fijo y en caso de ser necesario realizar

los ajustes pertinentes para garantizar nuestro control vertical. Ya que de estos depende

primordialmente que nuestra estación total tome línea y cota correctas para evitar errores en

pendiente y ubicación del canal en obra.

Consideraciones previas al levantamiento topográfico

Antes de que podamos levantar datos de la topografía del canal, son necesarias

indispensablemente: un acimut o dirección y coordenadas de un punto de inicio (XYZ, pueden ser

arbitrarias o UTM obtenidas por GPS); con ambos ingresados en la estación total es posible dar un

siguiente punto de apoyo, creando así rápidamente nuestra línea base.

Calculo de acimut de la línea base a partir de dos coordenadas

Geográficas obtenidas por Navegador Satelital

Para calcular la posición geográfica, el GPS capta señales y determina la distancia relativa a cada

uno y por triangulación (intersección de tres circunferencias espaciales) determina las

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coordenadas Latitud y Longitud de su posición geográfica, y las muestra en pantalla. Si el GPS tiene

incorporadas cartas geográficas, el usuario verá su posición en el mapa, a tiempo real.

El levantamiento topográfico del Canal Requena se inicio con la orientación de la línea base que

conforma a la poligonal de apoyo. Su orientación comenzó con posicionar un Navegador Satelital

en los dos extremos de la línea y anotar sus coordenadas geográficas (latitud y

longitud), que posteriormente se transforman a coordenadas UTM (Universal

Transversa de Mercator) haciendo uso de un programa de cálculo. Teniendo

las coordenadas, ahora se calcula el Acimut UTM de la línea y su convergencia

de cuadricula para orientar la línea al norte verdadero. El elipsoide de

referencia que usó el navegador satelital es el WGS84.

*Nota: El uso del navegador GPS es solo para georreferir el levantamiento

topográfico y evitar usar coordenadas arbitrarias.

V1 λ= 99° 15’ 0.91’’ O Eutm= 473,837.794

ϕ= 20° 05’ 39.93’’ N Nutm= 2,221,950.178

V2 λ= 99° 15’ 2.55’’ O Eutm= 473,790.300

ϕ= 20° 05’ 41.62’’ N Nutm= 2,222,002.108

Proyecciones utm

Px= X₂ - X₁ Py= Y₂ - XY₁

Rumbo y Acimut utm

Rbo. V1-V2= arc tan (Px/Py) = 42° 26’ 43.18’’ NW

Acimut= 360°-Rbo. V1-V2 = 317° 33’ 16.82’’

Convergencia de Cuadricula

C.C.= -0° 05’ 9.526’’

Rumbo y Acimut topográfico

Rbo. V1-V2= Rbo. utm + C.C. = 42° 21’ 33.65’’ NW

Acimut= Acimut utm – C.C. = 317°38’ 26.35’’

Figura 10 Navegador satelital GPS Mobile Mapper

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Levantamiento topográfico con estación total

En campo, para iniciar la captura de datos de los puntos del terreno, se empieza por hacer estación y nivelar la Estación Total sobre uno de los puntos de control posicionado previamente con el GPS, se ingresa las coordenadas de este punto y se dirige una visual al otro punto de control; acto seguido, se ingresa las coordenadas del segundo punto o el acimut de esta línea base; este procedimiento orienta la Estación y define la línea base o línea de referencia, que no es otra cosa que una línea de la cual se conoce las coordenadas rectangulares de sus extremos o la coordenada de uno de ellos y el acimut de la misma; todos estos datos tienen referencia geodésica al ser puntos de control GPS. Con esta información el microprocesador que la estación total posee estará en capacidad de calcular y presentar en pantalla las coordenadas rectangulares de los puntos donde se ha colocado el prisma y se ha registrado mediciones. Al desplazar la Estación Total a otro punto de la poligonal de apoyo, para completar la captura de datos, se repite el procedimiento de orientación del equipo topográfico.

Es importante señalar las ventajas de la captura y almacenamiento electrónico de datos comparado con los métodos tradicionales de registro manual (Padilla, 2011), entre las que cabe mencionar:

a) Rapidez en el levantamiento, ya que sólo con pulsar una tecla, el instrumento realiza las mediciones necesarias y almacena los datos en el dispositivo seleccionado por el operador.

b) Eliminación de errores de lectura y anotación en las libretas de campo. c) Rapidez en el trabajo de oficina, los datos son bajados directamente a la computadora en

pocos minutos, procediendo, mediante el programa apropiado, a realizar los cálculos necesarios para finalmente obtener el dibujo topográfico asistido por computadora.

Entre las desventajas se pueden mencionar:

a) Impericia del operador para realizar la colección electrónica de manera correcta. b) Pérdida de datos de campo debido a fallas del dispositivo de almacenamiento. c) Pérdida accidental de los datos de campo.

Ya una vez perfectamente ubicada la línea base y materializados sus puntos extremos (ya sea un

trompo con un clavo al centro, varillas o puntos marcados en concreto u otro material), es

necesario construir una poligonal abierta que siga el trayecto del canal y nos brinde puntos o

vértices en los cuales posteriormente haremos estación, orientación y cambio de aparato para

realizar el levantamiento topográfico de las secciones de terreno natural del mismo (por medio de

radiaciones), que nos servirán para el cálculo de áreas y volúmenes.

Cabe resaltar que estos puntos de control o vértices deben facilitar la obtención de datos de

campo, con esto me refiero a que se busque la manera en que desde un punto se pueda ver la

mayor cantidad de detalles del canal y así evitar tantos cambios de aparato que nos conlleven a un

error acumulativo conforme la poligonal se va alejando de la línea base, por ejemplo en el Punto

de Inflexión (PI) de una curva circular donde tenemos visibilidad a ambos lados (izquierda-

derecha).

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El método del levantamiento topográfico del canal consiste en obtener las coordenadas del

terreno natural que lo conforma de manera transversal con un ancho de 20 metros a la izquierda y

a la derecha a partir de la Línea Central y de manera longitudinal a cada 20 metros en tangentes o

a cada 10 metros en las curvas; esto es para obtener más detalle en el cálculo de áreas y

volúmenes. Esta captura de datos la lleva a cabo el Ingeniero con la estación total y sus respectivos

ayudantes con un bastón de aplomar y prisma.

El equipo topográfico usado en el Levantamiento y Replanteo del Canal Requena, fue la Estación

Total Topcon GOWIN TKS202, Bastón de aplomar Sokkia y Prisma circular, cuya constante es de -

30 mm.

Figura 11 Poligonal abierta haciendo zigzag siguiendo el trayecto de un canal

24

Transferencia de datos a la computadora

Finalizado el levantamiento topográfico del canal, se comienza la descarga de datos a la

computadora haciendo uso de un cable USB y un programa específico para la exportación e

importación de datos, según la estación total utilizada.

En este caso la estación total usada fue de la marca GOWIN modelo TKS202 de la familia Topcon y

el programa para hacer la transferencia es Topcon Link Set up V.7.5 u otras versiones anteriores

según el sistema operativo de la computadora, en este caso el sistema operativo usado es

Windows 7 y la versión con la que interactúa sin problemas es la V.7.5; además, es necesario el

cable de trasferencia con conexión USB, éste necesita su controlador para que sea reconocido en

determinado puerto (COM1, COM2, COM3,COM4) por la computadora, el controlador usado para

el cable es el PL-2303_Vista_Driver_Installer.

El primer paso es instalar el programa Topcon Link y una vez listo veremos una ventana como la

siguiente:

Donde seleccionamos Import from Device y en Look in de la izquierda, seleccionamos a Topcon

Total Station, ya en este menú, se pulsa en Add New Station, mostrará otra ventana con título

Create Station para agregar las caracteristicas de nuestra estación como el nombre, puerto donde

será reconocido, modelo y velocidad de transferencia en la pestaña Advanced. A la derecha hay

otro Look in donde seleccionamos la ubicación en la cual queremos que sea guardado el archivo.

25

Ya listas estas configuraciones y al dar aceptar, aparecerá automaticamente la estación creada con

el nombre que se le haya asignado, en este caso es Gowin Total Station, sobre éste, damos doble

clic y nos aparece una ventana que contiene un archivo de texto (file1.txt) al cual seleccionaremos

y presionaremos clic en el simbolo de Next (>>) remarcado en verde en la siguente imagen,

aparecera una ventana de nombre Download file from Total Station con intrucciones prácticas en

inglés para la tranferencia. Éstas son: Encender la estación total, ir al Menu principal, ir al

Administrador de memoria, seleccionar Transferencia de datos y Enviar Datos, éstos pueden ser

datos de medidas o coordenadas. Ya listo este paso la estación estará enviando los datos a la

computadora y en este momento debemos presionar el boton de inicio Start para que los reciba.

Aparecera en la pantalla el progreso de los datos que recibe.

El procedimiento para enviar datos de la computadora a la estación total es semejante, sólo que

ahora en vez de Import from Device seleccionaremos Export to Device o exportar al instrumento y

en Look in se busca y selecciona el archivo a exportar, damos clic en Next (>>), clic en Start y en la

estación total en vez de enviar, ahora seleccionaremos Cargar Datos, diremos si son datos de

medidas o de coordenadas y asignaremos un nombre.

Nota: Los pasos pertinentes para la recepcion de datos por la estación total deben realizarse

primero y despues el envío de lo mismos por la computadora. De manera que la estación total

este lista para recibir antes de que le sean enviados datos.

Los datos pueden ser calculados y organizados en una hoja de cálculo y guardados en formato

delimitado por comas (CSV), pero para garantizar el no rechazo a los datos por parte de la estación

es mejor abrir este archivo en CSV por Topcon Link y guardarlo con el formato nativo en el que

específicamente la estación envía y recibe datos que es Topcon GTS 210/310.

26

Figura 13 Archivo de Excel con las coordenadas de replanteo (XYZ) referentes al tramo en obra del Canal Requena

Diseño de hombros izquierdo y derecho tanto superior e inferior del

canal

Ya con el levantamiento y con los datos en la computadora, se procede a diseñar en base a la

trayectoria natural que lleva el canal en este caso y a sus epecificaciones tecnicas como el ancho

de la base mayor y menor, pendiente, talud, altura del tirante, por represos y cajas

amortiguadoras en caídas hidraulicas, Fig. 12.

A través del programa AutoCAD se diseñó geométricamente todo el recorrido del canal y sus

respectivas transiciones a caída en tanques amortiguador, asi como su adaptación a obras

existentes, tales como un puente vehicular o un enlace con otra obra similar, pero hecha por otra

constructora.

Figura 12 Imagen capturada de AutoCAD con el diseño geométrico y en base a especificaciones técnicas de la trayectoria del canal Requena

Ya una vez bien definida la trayectoria del canal en

planta, así como sus detalles (puntos de la

poligonal y kilometraje), es necesario ahora

diseñar un modelo que en forma numérica y a

base de coordenadas (XYZ) nos represente el

punto en el terreno de una forma física como una

estaca o varilla alineada y marcada con su cota

respectiva de nivel.

27

La forma de obtener las coordenadas en planta son en base a nuestro diseño en AutoCAD y la

manera en la que éste fue hecho, fue colocando puntos en forma perpendicular en tangente y en

forma radial con mayor cantidad en curva para detallarla más al eje de proyecto. A estos puntos se

les asignó un Número de Punto con el cual, tanto en el dibujo, como en la hoja de cálculo, serán

fácilmente identificados por el usuario. Resaltando que estos puntos son insertados en AutoCAD

de manera que le sean útiles al ingeniero para representar sobre el terreno lo que está en el

dibujo, a través de su equipo topográfico asignado, Fig. 14.

Figura 14 Imagen donde se visualizan los puntos tanto en curva como en tangente que forman la trayectoria del canal y con los cuales obtenemos coordenadas para el replanteo, junto con su respectiva nomenclatura

Ya teniendo todos los puntos necesarios para el replanteo en el AutoCAD, es necesario extraer las

coordenadas X, Y, las cuales pueden ser obtenidas a través de la selección del punto e ir a sus

propiedades, desde donde se podrá copiar y pegar sus coordenadas en la hoja de cálculo para

organizar el replanteo.

Replanteo

Se entiende por replanteo a la acción de representar fielmente en el terreno puntos que forman

líneas y polígonos, que a su vez conforman la figura de linderos, carreteras, canales y cualquier

figura que este plasmada en un plano, conservando sus dimensiones y elevaciones especificadas

en el proyecto. Esto se lleva a cabo haciendo uso de equipos topográficos como teodolitos, cintas

y nivel fijo o estación total.

El replanteo topográfico de la ubicación y elevaciones de puntos conformantes de la figura del

Canal Requena fue por medio de estación total y, como ya vimos anteriormente, es necesario

organizar una hoja de cálculo con las coordenadas y enviarlo a la estación total en un formato

soportado por la misma, con el objeto de materializarlos en campo. El programa de cálculo

utilizado para organizar coordenadas es Microsoft Office Excel.

28

Este replanteo no es más que un programa que la estación total posee para representar la

información en coordenadas que le fueron cargados; el procedimiento para realizarlo consiste en

estacionarse en uno de los vértices de la poligonal de apoyo, según se tenga las mejores visuales

para materializar los puntos conformantes del canal; ahora es necesario tomar línea y cota de otro

punto de la poligonal de apoyo, considerando que nuestras diferencias en coordenadas de

medición realizadas por la estación sean mínimas con las reales del punto y ya una vez orientada la

estación total, vamos al menú de replanteo y seleccionamos el nombre de nuestro trabajo con las

coordenadas, ingresamos y buscamos el numero de punto o su nombre (ID) con el cual podemos

reconocerlo y representarlo físicamente.

Al seleccionar el punto que se quiere representar, inmediatamente la estación total indica un

ángulo que aumenta o disminuye de 0° a 360° según la posición de nuestra visual, lo podemos

comprobar si giramos a la izquierda o derecha de la misma, para encontrar la dirección del punto a

replantear la pantalla debe indicar 0° 0’ 0’’ en diferencia de ángulo horizontal (dAH). Una vez ya

encontrada la dirección es necesario alinear a nuestro auxiliar para ahora medir la distancia y

encontrar la diferencia de distancia horizontal (dDH) a la cual se encuentra el prisma, esta

diferencia será mostrada en la pantalla en forma negativa o positiva según se esté lejos o cerca a

la distancia que debe poseer desde nuestra estación, se debe buscar que sea igual a 0.000 metros.

Ahora, de modo simultáneo, aparece la diferencia de altura (dZ) a la cual se encuentra el prisma

con respecto a la que debe poseer el punto ésta también aparece positiva o negativa e indica cuán

abajo o arriba se está de la cota real del punto según sus coordenadas, Fig. 15.

El proceso para alinear y ubicar el punto es a través de indicaciones a nuestro auxiliar diciéndole

cuánto se debe acercar, alejar o recorrer tanto a la izquierda o a la derecha para fijarlo y

materializarlo con una estaca, varilla o clavo.

En el caso del Canal Requena fueron empleadas varillas de una longitud aproximada a los 0.6 m y

clavadas profundamente en el punto replanteado por la estación total; ya una vez lista la varilla,

era necesario asignarle una cota que indicaba el nivel de piso terminado y con la estación total se

colocaba el bastón con prisma y se medía la diferencia de altura (dZ) sobre la punta de la varilla,

por lo que era necesario que el ingeniero comunicara al auxiliar los centímetros necesarios que

Figura 15 Imágenes que representan la pantalla de la estación total dentro del menú Replanteo e indicando el Ángulo Horizontal, diferencia de Ángulo Horizontal, Distancia Horizontal, diferencia Distancia Horizontal y Diferencia en Cota con respecto a las coordenadas del punto ingresado para su replanteo en campo

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desde la punta de la varilla debía medir y marcar con un marcador de aceite el nivel de concreto

terminado, evitando así que éste nivel quede al ras de la varilla y sea de mayor visibilidad para

operadores de maquinaria y ayudantes de obra, Fig. 16.

Figura 16 Imagen que representa al replanteo de puntos que le dan cuerpo al canal, éstos se materializan con varillas o estacas y su respectivo nivel es representado a través de una marca con marcador de aceite sobre ellas

30

CAPÍTULO 4. PRODUCTOS DEL CONTROL TOPOGRÁFICO

Los productos en materia de topografía que obtenemos son básicamente el plano topográfico con

su perfil y secciones de construcción, además de una memoria de replanteo y cálculo de

volúmenes, ambos contenidos en libros y hojas de cálculo de Microsoft Office Excel.

Plano topográfico

Es una representación gráfica a través de líneas, puntos y polígonos de superficies que son

regularmente tridimensionales en una superficie plana o bidimensional. En éste, son plasmados

datos de dimensiones, forma, ubicación, simbología utilizada, notas, escala y los nombres de los

responsables del proyecto.

Sirve para posicionar las obras proyectadas sobre el terreno. Deben indicar distancia entre ejes

principales a puntos significativos existentes: edificios, caminos, carreteras, puentes u otras obras

existentes. (RURAL, s.f.)

Los planos son los documentos más utilizados del proyecto y por ello han de ser completos,

suficientes y concisos. Deben incluir la información necesaria para ejecutar la obra objeto del

proyecto en la forma más concreta posible y sin dar información inútil o innecesaria.

Perfil topográfico

Un perfil es la representacion grafica del relieve de un terreno, con una vista paralela al eje del

proyecto y mostrada de forma lineal, aunque el eje del proyecto se conforme por curvas y

tangentes. Se representa a partir de dos ejes (X,Y), el eje horizontal X representa a la longitud y el

eje vertical Y representa la elevacion, ambos permiten establecer las diferencias de elevación que

se presentan a lo largo de un recorrido.

Figura 17 Imagen de un perfil longitudinal de terreno natural y eje de proyecto

31

Sección transversal

En geometria descriptiva, la seccion de un sólido es la interseccion de un plano con dicho solido y

la sección transversal es cuando el plano α es perpendicular al eje del sólido.

La sección transversal de un canal en un determinado kilometraje, es un corte vertical normal al

alineamiento horizontal, el cual permite definir la disposición y dimensiones de los elementos que

conforman al canal y su relación con el terreno natural. Entre estos elementos se puede ver el

ancho y área de despalme, corte, terraplén, bordillos, área de revestimiento con concreto, talud y

el eje de proyecto o línea central, Fig. 18.

Figura 18 Imagen de sección transversal de un canal trapezoidal con sus respectivos elementos

Memoria de replanteo

La memoria de replanteo no es más que un archivo con las coordenadas en X, Y, Z y su número de

punto, necesarias para la materialización del proyecto en el terreno físico por medio de una

estación total y puede ser revisado en los anexos digitales de esta tesis con el nombre de

Coordenadas de Replanteo del Canal Requena.

32

CAPÍTULO 5. EVALUACIÓN DEL CONTROL TOPOGRÁFICO

En este capítulo se evaluará el trabajo realizado en campo para el control topográfico que se llevó

a cabo en el Canal Requena, en función de las especificaciones técnicas para proyectos de canales

en diferentes países y entidades, por ejemplo, el Manual para la Elaboración y Revisión de

Proyectos Ejecutivos de Sistemas de Riego Parcelario en México, Especificaciones Técnicas para

Proyectos de Canales de Chile y Especificaciones Técnicas Generales para Proyectos de Riego y

Microriego de Bolivia. Con el objeto de ampliar el marco de comparación en cuanto a los trabajos

de Ingeniería Topográfica realizados y verificar que se hizo lo correcto o lo especificado en

proyectos de riego.

Especificaciones técnicas para proyectos de canales

A continuación se presenta el documento que expone las Especificaciones Técnicas para Proyectos

de Canales, cuyo autor es Dr. José Luis Arumí R. Ing. Civil, Ph.D. de la Facultad de Ingeniería

Agrícola de la Universidad de Concepción en Chile.

Este documento corresponde a la transcripción de especificaciones técnicas para proyectos de

canales publicadas por la Dirección de Riego en 1960. A pesar de su antigüedad, se considera que

aún sirve como guía para la preparación de proyectos de construcción y/o reparación de

estructuras para concurso de la Ley 18.450 en Chile.

Disposiciones generales

Para iniciar el estudio de un canal, la Dirección de Riego entregará todos los datos relativos a

superficie por regar, tasas de riego, estudio de los recursos de agua disponibles y planificación

general de la obra. Basándose en estos datos y en las normas que a continuación se detallan, el

contratista proyectará la obra. La Dirección de Riego se reserva el derecho a cualquiera de las

normas y valores que se indican en las presentes especificaciones, toda vez que así lo aconsejare

alguna característica especial de la obra.

El estudio del canal comprenderá las siguientes etapas:

1. Reconocimiento

2. Anteproyecto

3. Proyecto

Reconocimiento

El reconocimiento comprenderá los siguientes puntos:

a) Estudio de las características de la región, con indicación de la topografía y geología

generales. Se hará una descripción de la topografía y geología generales. Se hará una

33

descripción detallada de la posible bocatoma, que es una estructura hidráulica destinada a

derivar flujo de agua y del trazado propuesto, indicando la pendiente media de las laderas,

posible formación geológica, apreciación de las características de los materiales

encontrados etc.

b) Nivelación de puntos de referencia colocados aproximadamente cada 500 m a lo largo del

trazado.

c) Levantamiento de transversales en los puntos más característicos de cada región, con un

espaciamiento no mayor de 500 m, indicando el material que forme el terreno.

d) Sección de canal, con y sin revestimiento que se propone para cada sector, de acuerdo a la

velocidad admisible a las características topográficas, a las pérdidas en el camino y al

cálculo económico.

e) Apreciación del posible costo de la obra, indicando las disponibilidades de encontrar

agregados para el hormigón, las vías de acceso a la obra, disponibilidades de mano de obra

y demás datos que sirvan para preciar el costo.

f) Discusión de otros posibles trazados, con apreciación fundada del desarrollo y

características que tendrían las posibles soluciones.

En conocimiento de los antecedentes anteriores, la Inspección elegirá el o los trazados que le

parezcan más convenientes y el contratista podrá pasar a la etapa siguiente.

Anteproyecto

El anteproyecto comprenderá los siguientes puntos.

a) Estacado de todo el canal, colocando estacas a una distancia máxima de 20 m. El estacado,

cuando el terreno tenga pendiente superior al 20%, irá por la intersección de la cota de

agua con el terreno; en pendientes inferiores irá por el eje del posible canal. En todo caso

la Inspección Fiscal fijará el criterio definitivo.

b) Levantamiento de perfiles transversales frente a cada estaca. Estos perfiles abarcarán 8

veces el ancho de boca del canal o un ancho igual a (2h/p) en m, siendo h la altura de agua

y p la pendiente media transversa. En todo caso el mínimo será de 20 m y el máximo de

200 m.

c) Levantamiento de una franja taquimétrica de un ancho igual a 3 veces el ancho resultante

para los transversales. En todo caso, la Inspección podrá ordenar el levantamiento de

planos topográficos especiales para estudiar un mejor trazado.

34

d) Nivelación de puntos de referencia colocados aproximadamente cada 500 m a lo largo del

trazado, relacionándolos con el estacado y con el levantamiento taquimétrico. Los puntos

de referencia deberán colocados en monolito deberá quedar totalmente enterrado y con

su individualización clara. Cuando se encuentre una obra de arte definitiva, construida

cercana al trazado, se aprovechará para colocar un punto de referencia en ella.

e) Cálculo de secciones de acuerdo a las características del trazado y los materiales

encontrados. Se deberá justificar la sección adoptada con un presupuesto aproximado,

comparativo con las otras posibles soluciones. Necesariamente una de las soluciones

comparadas debe ser de canal revestido.

f) Confección de pozos de reconocimiento cada 500 m si no se aprecia variación en la

formación del terreno y en los lugares en que se presente una formación característica,

clasificando los materiales encontrados de acuerdo con la dureza, permeabilidad y

estabilidad de ellos.

Estos pozos deberán tener como mínimo una profundidad de (h+pb) medido en m, siendo

h la altura de agua, b el ancho de boca y p la pendiente media transversal. Si se encuentra

roca sana, no será necesario profundizar el pozo sino hasta llegar a ella.

g) Cálculo del eje hidráulico general del canal. Este eje se calculará para el gasto máximo

previsto y para un gasto igual al 50% del interior. En gradas de bajada y entrada de obras

de arte, se deberá verificar que para cualquiera que sea el gasto que escurra, las

velocidades aguas arriba sean aceptables. Al estudiar el eje hidráulico serán evaluadas las

pérdidas del canal, si la permeabilidad del terreno presenta dudas, el contratista deberá

presentar un ensayo de permeabilidad de muestras no perturbadas u otro ensayo que sea

aceptable de acuerdo con la Inspección.

h) Determinación aproximada de pérdidas de carga económicas necesarias en las obras de

arte.

i) Confección de un perfil longitudinal que indicará los siguientes datos, frente a cada estaca:

Distancia acumulada de eje rojo (kilometraje)

Distancia entre estacas

Cubicaciones parciales de cortes

Cubicaciones parciales de terraplenes

Cubicaciones acumuladas de corte

Cubicaciones acumuladas de terraplenes

Cotas del estacado

Cota del eje rojo en el terreno

Cota de fondo

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Pendiente y pérdida de carga

Distancia acumulada del estacado (kilometraje)

En el perfil longitudinal se dibujará la sección correspondiente a cada sector, con todos los datos

necesarios para definirla y sus características hidráulicas, este dibujo se repetirá en cada metro del

rollo. Además se indicará el resultado de las calicatas ejecutadas dibujando el perfil encontrado

frente a la estaca correspondiente, este perfil se dibujará con la forma de la sección del canal para

evaluar el porcentaje de cada material que resultará en la excavación. Para designar los materiales

encontrados se indicará su dureza, haciendo mención a su clasificación según las normas de

Casagrande.

También se indicará la toponimia más importante de la franja estudiada.

Al final del perfil longitudinal se indicará la cubicación total del movimiento de tierra, indicando la

cantidad de material blando, duro y roca que se compone la cubicación total de acuerdo con la

clasificación siguiente:

Material blando, es todo el excavable sin uso de explosivo, quedan comprendidos en esta

categoría la tierra vegetal, terrenos arcillosos, conglomerados blandos, arena, ripio y bolones de

un volumen inferior a 5 dm3.

Material duro, es el que es necesario remover con explosivos, quedan comprendidos en esta

categoría la tosca, los conglomerados duros, la roca descompuesta y los bolones cuyo volumen

esté comprendido entre 5 dm3 y 50 dm3.

Se clasifican como roca, la roca sana y los bolones superiores a 50 dm3.

j) Confección de un plano de planta en el que se indicará los estados efectuados, los puntos

de referencia, deslindes de propiedades, topografía del terreno, caminos, canales, vías

férreas y todos los detalles interesantes del terreno. En este plano se proyectará el eje rojo

del canal, indicando el kilometraje de él y las curvas con radio, desarrollo, ángulo y

tangentes.

k) Levantamientos de planos de situación de las zonas en las que se ubicarán las principales

obras de arte.

l) Presupuesto aproximado del movimiento de tierra. Para hacer este presupuesto deberá

tenerse en cuenta el posible plan de trabajo y confirmar que la maquinaria que se piensa

ocupar en la faena tiene un galibo compatible con las dimensiones de las secciones

proyectadas. Además deberá estudiar la faena de modo de que sea posible formar un

camino de borde a lo largo de todo el canal.

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El anteproyecto deberá ser aprobado por la Dirección de Riego, antes de que el contratista pase a

la última etapa del trabajo.

Proyecto

El proyecto definitivo del canal comprenderá los mismos puntos indicados en el anteproyecto,

tomando en cuenta las observaciones formuladas por la Dirección de Riego y el eje hidráulico

producido por las obras de arte proyectadas y todos los nuevos antecedentes acumulados. Se

deberá agregar, además, un estudio del plan de trabajo y de los costos detallados de toda la obra,

un presupuesto completo de ella y la lista de las superficies que sería necesario expropiar para

construir la obra, tomando en cuenta, para fijar el ancho de la franja, la excavación y los

desmontes resultantes. En la lista de expropiaciones se indicará el nombre del propietario

afectado, la superficie correspondiente a cada uno y el kilometraje del eje rojo que limita cada

predio. En el plano de planta se deberá indicar también la franja de expropiación con sus detalles.

Tolerancias topográficas

Se aceptarán los siguientes errores en los trabajos topográficos.

Nivelación de puntos de referencia 1 cm/km

Nivelación de estacas 3 cm/km

Cierre de poligonales taquimétricas en altura 5 cm/km

Angular 2 n en minutos siendo n el número de estaciones

Distancia 2 L en metros siendo L el desarrollo en km

Para los levantamientos taquimétricos se deberá tomar los puntos necesarios para que a la escala

en que se dibuja, la distancia entre los puntos tomados no exceda de 2 cm.

Planos

Para el reconocimiento y anteproyecto, serán presentados los planos exigidos en original, para los

proyectos definitivos, serán presentados dibujados a tinta china sobre tela, excepto los perfiles

transversales que se podrán entregar dibujados en papel transparente y a lápiz.

Para los planos de planta de eje rojo se usará la escala 1:1.000; para el perfil longitudinal se usará

en horizontal 1:1.000 y en vertical 1:100; para los planos de situación 1:500 y para los perfiles

transversales 1:100.

Para las obras de arte se usará en general la escala 1:100 o 1:50 y para los detalles se usará la

escala que sea apropiada entre las siguientes: 1:1, 1:5, 1:10 ó 1:20.

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Todos los planos se entregarán en rollos de 50 cm de alto total, el contratista deberá consultar con

la Inspección el formato de las carátulas y de las anotaciones usadas. En los planos de eje rojo se

indicará los dobleces necesarios para seguir el desarrollo del canal. De todo canal se entregará un

plano general de situación, dibujado a escala adecuada, en el que deberá indicarse los puntos de

referencia y el kilometraje del canal. (Arumí, 1960)

Manual para la Elaboración y Revisión de Proyectos Ejecutivos de

Sistemas de Riego Parcelario en México

Ahora bien, debido a la falta de información acerca de especificaciones técnicas para proyectos de

canales en un solo documento, encontré vía internet el siguiente fragmento de un archivo en

formato de texto portable (PDF), cuyo título es Manual para la Elaboración y Revisión de Proyectos

Ejecutivos de Sistemas de Riego Parcelario de Eduardo Moreno Bañuelos, Juan Carlos Herrera

Ponce y Carlos Barocio Fregoso, donde en la página 15 respecto al Proyecto Ejecutivo de Riego,

hace referencia a los Planos Constructivos; a continuación se cita el texto.

Planos constructivos

Los planos constructivos de conjunto y de detalle son una representación gráfica del sistema y

deben ser los necesarios y suficientes para que pueda realizarse el proyecto sin dificultad, así

como los planos de ensamble en obra, taller o gabinete. Los planos constructivos deben permitir,

tanto a la empresa instaladora como al usuario, identificar las partes y las características básicas

del sistema de riego.

a) Plano general: el plano general de conjunto del sistema debe contener, al menos, las

siguientes características: una escala que permita identificar fácilmente las partes del

sistema, los cortes y perfiles del sistema y del terreno, los símbolos de las tuberías, el

catálogo de conceptos, la configuración del terreno, la planta con la ubicación de las

unidades de control de las secciones de riego, el trazo de la red, las características

hidráulicas del sistema, así como la operación básica de las unidades y secciones de riego,

los atraques y silletas.

b) Plano de ensamble: El plano de ensamble debe contener las generalidades del sistema de

riego, ensamble de las piezas especiales, de los elementos de la unidad de control general,

de los sistemas de filtrado, inyección de agroquímicos, control y seguridad; los aspectos de

ensamble deben considerar todos los detalles de las secciones de riego, los cambios de

dirección y derivación de la conducción principal.

Cuando por el tamaño, la complejidad, el tipo o la importancia del sistema, requiera de un mayor

detalle de los elementos de ingeniería, tendrán que elaborarse por separado, uno o más planos

especiales para cada temática, a saber: planta general con fachadas o elevaciones, ensamble,

estructural, mecánico y eléctrico (Mojarro, 2010)

38

Especificaciones técnicas generales para proyectos de riego y microriego

Trazado y replanteo de obras

1. Alcance del trabajo

Este ítem comprende los trabajos de replanteo, trazado, alineamiento y nivelación necesarios para

la ubicación en general y en detalle de la obra, en estricta sujeción a los planos de construcción,

y/o indicaciones del SUPERVISOR.

2. Materiales, herramientas y equipo

El CONTRATISTA deberá suministrar todos los materiales y equipos topográficos de precisión para

una correcta ejecución de los trabajos tales como: taquímetros, nivel de ingeniero, huinchas

metálicas, GPS, plomadas, estacas, pintura, cemento, arena, estuco, cal, y todo el material y

equipo necesario para la realización del replanteo y control topográfico de la obra.

Los equipos deben ser manejados por personal especializado en ingeniería topográfica que tenga

experiencia en trabajos similares. Asimismo, el CONTRATISTA deberá proporcionar el material de

escritorio necesario para la correcta ejecución de los trabajos.

3. Método constructivo

El CONTRATISTA verificará los bancos de nivel (BMs) y replanteará sobre el terreno en forma

precisa, los ejes de construcción, niveles y dimensiones de los elementos más representativos de

la obra. En caso de que los bancos de nivel (BMs) hubieran desaparecido, deberán ser repuestos

por el CONTRATISTA, previa aprobación del SUPERVISOR.

La localización de bancos de nivel (BMs), estacas de alineamientos y niveles de trabajo, será

claramente señalada en el terreno para permitir en cualquier momento el control por parte del

SUPERVISOR. Estos bancos de nivel (BMs) y ejes de construcción, deberán ser ubicados y fijarse

sobre el terreno en forma segura y permanente, alejados de los sitios de obras, debiendo estas

demarcaciones ser precisas, claras y estables, y conservadas cuidadosamente por el CONTRATISTA

hasta la conclusión de la obra.

Antes de iniciar los trabajos en el terreno, el CONTRATISTA está obligado a realizar controles

terrestres de todos los datos topográficos indicados en los planos y corregir los mismos en caso de

encontrar divergencias entre las condiciones reales del terreno y los datos de los planos, con la

debida aprobación del SUPERVISOR.

39

El CONTRATISTA deberá definir con precisión milimétrica las cotas, niveles y dimensiones de las

obras del proyecto. En los trazos de canales se deberá replantear cada 20 metros las progresivas y

cotas debidamente señaladas. La zona de trabajo definida como la franja de canal, lugar de la

presa o toma y obras de arte, deberá ser despejada de troncos, malezas, cercos y demás

obstáculos.

El CONTRATISTA deberá realizar el levantamiento topográfico del terreno natural en cada sector

de la obra, las veces que sea necesario a fin de establecer la ubicación exacta de las estructuras.

El CONTRATISTA facilitará al SUPERVISOR los instrumentos necesarios para el control de replanteo,

incluyendo el servicio de alarifes en toda oportunidad que se le solicite. Asimismo, el SUPERVISOR

exigirá al CONTRATISTA le proporcione toda la información topográfica, lecturas o cálculos para la

comprobación de los mismos.

El CONTRATISTA será responsable y correrá con todos los gastos emergentes de replanteos de

obra incorrectamente ejecutados, o por descuido en la conservación de la señalización.

Ninguna de las comprobaciones realizadas por el SUPERVISOR eximirá al CONTRATISTA de su

entera responsabilidad por la exactitud de las estructuras y partes de las mismas, en lo que se

refiere a su posición y dimensiones.

El CONTRATISTA preparará los planos de obra construida (planos As Built), los cuales deberán

mostrar detalladamente todos los elementos en la forma como han sido construidos o instalados,

tales como planos de ubicación, planta, perfil, vista frontal, cortes y detalles constructivos,

dimensiones, cotas y cualquier detalle que sea necesario, a escalas adecuadas. Los planos “as

built” deberán ser presentados obligatoriamente junto con la última planilla de pago y deberán ser

aprobados por el SUPERVISOR para dar curso a la misma. (PRONAR, 2005)

Evaluación de las especificaciones técnicas para proyectos de canales con

las realizadas en el Canal Requena.

En cuanto al Reconocimiento:

a) El estudio de las características de la región en cuanto a topografía y geología generales lo

realizó la Comisión Nacional del Agua (CNA) a través de la contratación de la empresa

Asociación Nacional de Especialistas en Irrigación (ANEI), la cual se encargo de la

propuesta de trazo y obras de arte, indicando en un perfil topográfico longitudinal las

pendientes de rasante del canal, publicadas en un Proyecto Ejecutivo que a la empresa

para la cual laboré, Proyectos Integrales de Ingeniería y Arquitectura (PROINAR) le fueron

entregados en formato digital.

40

b) La nivelación de puntos de referencia o Bancos de Nivel, fueron colocados aproximadamente cada 500 m a lo largo del canal por trabajadores de la empresa Asociación Nacional de Especialistas en Irrigación (ANEI).

c) La sección tipo que el Canal Requena posee es de acuerdo a sus características hidráulico-

geométricas especificadas en el Proyecto Ejecutivo de la empresa Asociación Nacional de

Especialistas en Irrigación (ANEI).

d) En cuanto a los costos de la obra, no tengo el conocimiento de ellos y con respecto a

proyectos de cambio de trayectoria del canal, no las hubo, debido a que éste, sólo se

revestiría con concreto.

En cuanto al Anteproyecto:

a) El estacado a lo largo del Canal Requena se realizó como lo indica el documento de Chile, a

cada 20 metros, pero éste fue realizado a un costado del canal e indicando el kilometraje

en cada una de las estacas colocadas.

b) El levantamiento topográfico se hizo conforme a lo especificado en el documento de Chile

a cada 20 metros y de manera transversal al eje, frente a cada estaca según su kilometraje

y abarcado un ancho con respecto al canal de 20 metros, pero en algunas ocasiones éste

fue menor, debido a que no había variaciones drásticas de elevación en el terreno aledaño

al canal.

c) En la nivelación, los puntos de referencia o Bancos de Nivel, fueron colocados por trabajadores de la empresa Asociación Nacional de Especialistas en Irrigación (ANEI) a lo largo del canal, aproximadamente a cada 500 m y materializados de forma rudimentaria y provisional en raíces de arboles con un clavo, indicando la elevación. También se aprovechó una obra de arte existente que no sería demolida sino adaptada al proyecto en la que fueron colocados puntos de referencia.

d) El cálculo de secciones fue de acuerdo a las características hidráulico-geométricas del canal designadas en el Proyecto Ejecutivo de Comisión Nacional del Agua (CNA).

e) El perfil longitudinal del Canal Requena indica los siguientes datos:

Kilometraje

Espesores en corte

Espesores en terraplén

Elevación de terreno natural

Elevación de rasante o eje de proyecto

Pendiente de rasante según el tramo

Escala horizontal y vertical

41

f) La confección del plano en planta indica puntos de referencia, diseño geométrico de todo el tramo del canal, obras civiles existentes, obras de arte proyectadas, caídas de flujo, tomas laterales, represos, tuberías de agua potable, dirección del flujo de agua, eje del canal, simbología, notas, croquis de localización, orientación astronómica, escala grafica y cuadro de datos.

En cuanto al Proyecto:

Comprende los mismos puntos indicados en el anteproyecto, y para el caso de la construcción del

Canal Requena, no es necesario hacer expropiaciones y por tanto no se elaboró un plano en planta

con la franja de expropiación y los nombres de sus propietarios.

En cuanto a tolerancias topográficas:

De acuerdo a la ficha técnica de la estación total Topcon GOWIN TKS-202, su precisión angular es

de 2’’ y su precisión lineal es de 2 mm 2 ppm, el número de vértices que contiene la poligonal de

apoyo es de 15 y su longitud es de 1218.760m. Con estos datos es posible calcular las tolerancias

de operación:

a) Tolerancia angular

Se calcula aplicando la ecuación

En la cual:

= tolerancia angular

= aproximación del aparato

= numero de vértices de la poligonal

Realizando la sustitución y operación, tenemos:

b) Tolerancia lineal en terreno plano

Se calcula aplicando la ecuación

En la cual:

= tolerancia lineal, en metros

= perímetro o desarrollo de la poligonal, en metros

Realizando la sustitución y operación, tenemos:

42

c) Tolerancia en nivelación

Se calcula aplicando la ecuación

En la cual:

= tolerancia en nivelación, en metros

= perímetro o desarrollo de la poligonal, en kilómetros

Realizando la sustitución y operación, tenemos:

d) Tolerancia en variación de dimensiones del canal

1.00 centímetros, no aplicable para el espesor de revestimiento

e) Tolerancia en variación de rasante del canal

1.00 centímetros en 100.00 metros (Marco, s.f.)

En cuanto a los planos:

Los planos del canal en planta y perfil, detalle de transición de pendiente, detalle de represo y del

procedimiento constructivo, nos fueron entregados por la empresa Asociación Nacional de

Especialistas en Irrigación (ANEI) en formato digital. Cabe resaltar que para la empresa que laboré,

solo debíamos encargamos del replanteo en campo del Proyecto Ejecutivo que dicha empresa

propuso a la Comisión Nacional del Agua (CNA) y fue aprobado. Pero debido a problemas en

campo con respecto al proyecto sugerido, Proyectos Integrales de Ingeniería y Arquitectura

(PROINAR) hizo el levantamiento topográfico y diseñó un nuevo proyecto. El cual se presentó de

forma impresa a Comisión Nacional del Agua (CNA) y contenía el plano en planta, perfil

longitudinal, y sus debidas secciones transversales. El perfil longitudinal con escala horizontal

1:1000 y vertical 1:100.

Con lo que respecta a los planos que la empresa Asociación Nacional de Especialistas en Irrigación

(ANEI) nos proporcionó en formato digital de su Proyecto Ejecutivo para el revestimiento con

concreto del Canal Requena, desconozco el tamaño de papel, la escala con la que fueron impresos

y la manera en la que fueron entregados a Comisión Nacional del Agua (CNA).

En cuanto a los planos constructivos:

Esta evaluación referente a los planos constructivos del Canal Requena, se puede hacer solo con el

plano general que menciona el texto del Manual para la Elaboración y Revisión de Proyectos

Ejecutivos de Sistemas de Riego Parcelario, ya que en él se abarca lo que compete a topografía.

43

El plano en planta del Canal Requena permite identificar fácilmente la simbología usada de

tuberías, caídas de flujo, represos, obras de arte, puentes vehiculares, tomas y puntos de

referencia. Así como la ubicación del tramo a través de un croquis, el diseño geométrico,

kilometraje, retícula, escala grafica, cuadro de datos y de notas.

En el perfil longitudinal, podemos identificar la representación grafica del terreno natural, la

rasante de proyecto, y sus espesores en corte y terraplén.

En cuanto al trazo y replanteo de obras

Alcance de trabajo

El replanteo del Canal Requena en campo está estrictamente sujeto al plano en planta y perfil

longitudinal o a indicaciones de modificación por el supervisor de Comisión Nacional del Agua

(CNA).

Materiales, herramientas y equipo

En este caso la empresa Proyectos Integrales de Ingeniería y Arquitectura (PROINAR), me

proporcionó los materiales como: cal, pintura, marcadores de aceite, estacas, clavos y corcholatas

de metal; así como el equipo topográfico: nivel fijo con estadal, estación total con bastón de

aplomar y prisma, GPS móvil, radios de comunicación, computadora portátil y calculadora; además

de la herramienta adicional necesaria: marro, plomadas, cinta métrica, flexómetro, machete, lima,

pala y pico. Todo ello para la realización del replanteo y control topográfico de la obra.

Método constructivo

Siendo yo el responsable de la topografía del Canal Requena, verifiqué los bancos de nivel y

replanteé el trazo del proyecto tanto en la base menor como mayor y obras de arte, con sus

respectivas dimensiones y niveles con precisión milimétrica según el plano en planta y perfil

longitudinal.

La manera de replantear en el terreno fue insertar estacas de alineamiento con sus respectivos

niveles de trabajo que le dan cuerpo al diseño geométrico del canal y son de referencia para

operadores de maquinaria como excavadora, retroexcavadora, vibrocompactadora y personal de

auxilio para toda la obra. Los cuales en conjunto se encargan de escavar, rellenar, afinar y

compactar la base para su revestimiento con concreto del canal.

44

CONCLUSIONES

En general puedo decir que el control topográfico que se llevó a cabo en el Canal Requena en

comparación con los documentos de Especificaciones Técnicas para Proyectos de Canales, Manual

para la Elaboración y Revisión de Proyectos Ejecutivos de Sistemas de Riego Parcelario y las

Especificaciones Técnicas Generales para Proyectos de Riego y Microriego, está cumpliendo con la

mayor parte de ellas y en el caso de las tolerancias topográficas, en campo los errores angulares

no superaron los 2’’, los lineales en orientación de la estación total fueron inferiores a 3 mm y en

nivelación inferiores a 4 mm, a partir de estos valores, puedo afirmar que el control realizado

obtuvo resultados superiores a las especificaciones previstas por estos documentos, gracias al uso

de las nuevas tecnologías, destacando a la estación total. Y por tanto se garantiza el cumplimiento

de los requerimientos constructivos mínimos, tales como la pendiente especificada y su trazo en

campo a partir de los datos plasmados en el plano topográfico.

45

RECOMENDACIONES

Como resultado de la experiencia adquirida en mi desempeño profesional y del desarrollo de este

trabajo, me permito hacer las siguientes recomendaciones generales para la realización de

proyectos de esta naturaleza:

Ya en obra, el centrado y nivelado de la estación total se debe hacer de la manera más rápida y

precisa posible, sin embargo nunca dejarse presionar por el residente de obra, los supervisores, los

operadores de maquinaria e incluso los ayudantes, puesto que nosotros como ingenieros

topógrafos sabemos cuáles son nuestras responsabilidades y que debemos hacerlas bien; así las

cosas, el error fuera de las tolerancias en la orientación de la estación total en X, Y o Z, es fatal y

tiene graves consecuencias, tales como el desplazamiento de la obra en sus tres dimensiones,

hecho que provoca errores de empalme con obras existentes u obras de destino. Estos errores

generan una reputación dudosa en cuanto a nuestras capacidades y lo peor es que debamos

reparar el daño económicamente.

También es necesario tener buena comunicación con todo el personal que labora en la obra y

evitar tener conflictos con los residentes o supervisores de la misma, ya que en ocasiones éstos

tienen la idea de ser superiores, que poseen autoridad mayor que nuestra ingeniería y por ello

pretenden ordenarnos e incluso insultarnos, pero en estas ocasiones sólo hay que concentrarse en

el trabajo, hacer caso omiso de ello y tener muy en cuenta que todos formamos un equipo y en

colaboración debemos iniciar y terminar la obra.

En lo que respecta al trabajo en gabinete sugiero usar la tecnología a su alcance como programas

de cálculo, de transferencia de datos y de dibujo asistido por computadora para facilitar y agilizar

la entrega de resultados como el mismo replanteo y los planos.

En el plano en planta y el archivo con las coordenadas de replanteo, siempre usar una misma

nomenclatura, lo cual facilita encontrar y corregir errores de manera inmediata.

46

TRABAJOS CITADOS

Arumí, J. L. (Abril de 1960). Comisión Nacional de Riego/Manuales. Recuperado el 10 de Junio de

2012, de http://www2.cnr.gob.cl/aopensite_20050412122828.aspx

Astrophysics, H.-S. C. (s.f.). Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Recuperado el 28 de Abril de

2012, de http://www.cfa.harvard.edu/space_geodesy/ATLAS/gps_es.html

Barón, C. (s.f.). ALTIMETRÍA. Recuperado el 24 de ABRIL de 2012, de Carlos Barón:

http://www.carlosbaron.com/pub_arx/top_arx/TEMA%2010.pdf

CHILE, U. D. (2012). Scribd. Recuperado el 7 de Febrero de 2012, de

http://es.scribd.com/doc/87423825/00007714

cstg.com. (s.f.). Navegadores Satelitales GPS. Recuperado el 28 de Abril de 2012, de

http://www.cstg.com.ar/arg/Aplic_GPS.pdf

Guatemala, U. d. (30 de Marzo de 2012). Facultad de Ingeniería. Recuperado el 30 de Abril de

2012, de Universidad de San Carlos Guatemala:

http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_7770.pdf

Guerrero, G. I. (s.f.). Monografias .com. Recuperado el 28 de Abril de 2012, de Tecnología GPS:

http://www.monografias.com/trabajos5/tecgps/tecgps.shtml

INEGI. (2012). Informacion por entidad. Recuperado el 14 de Agosto de 2012, de

http://cuentame.inegi.org.mx/monografias/informacion/hgo/economia/default.aspx?tema=me&e

=13#sp

Marco. (s.f.). ESPECIFICACIONES TECNICAS MEJORAMIENTO DEL CANAL DE RIEGO COLLIQUE

POPAN. Recuperado el 12 de Junio de 2012, de

http://webiica.iica.ac.cr/Peru/Collique/02_ESPECIFICACIONES_TECNICAS_Collique_Popan.pdf

Márquez, F. G. (2005). EL TOPÓGRAFO DESCALZO. En F. G. Márquez, Manual de topografía

aplicada (págs. 1-19). México: Pax.

Mojarro, B. d. (16 de Abril de 2010). MANUAL PARA LA ELABORACIÓN Y REVISIÓN DE PROYECTOS

EJECUTIVOS DE SISTEMAS DE RIEGO PARCELARIO. Recuperado el 12 de Junio de 2012, de

http://www.conagua.gob.mx/OCLSP07/Contenido/Documentos/manual1.pdf

Navegadores satelitales GPS. (s. f.). Recuperado el 9 de abril de 2012, de

http://www.cstg.com.ar/arg/Aplic_GPS.pdf

Oca, M. M. (1996). TOPOGRAFÍA. México, D.F.: Alfaomega.

47

Oficina de Coordinación Nacional de Posicionamiento, N. y. (s.f.). Sistema de Posicionamiento

Global. Recuperado el 23 de Febrero de 2012, de http://www.gps.gov/spanish.php

Pachas, R. (16 de Diciembre de 2009). El levantamiento Topográfico: Uso del GPS y Estación Total.

Recuperado el 28 de Abril de 2012, de

http://www.saber.ula.ve/bitstream/123456789/30397/1/articulo3.pdf

Padilla. (2011). Manual del Curso de Topografía Moderna. Procesos Cartográficos Automatizados.

En Manual del Curso de Topografía Moderna (págs. 1-25). México.

Pedraza, O. G. (2012). GPS Topográfico. Recuperado el 15 de Agosto de 2012, de Scribd:

http://es.scribd.com/doc/42988081/GPS-Topografico

PRONAR, M. (Marzo de 2005). Especificaciones Técnicas Generales para Proyectos de Riego y

Microriego. Recuperado el 14 de Junio de 2012, de

http://www.google.com.mx/url?sa=t&rct=j&q=especificaciones%20t%C3%A9cnicas%20generales

%20para%20proyectos%20de%20riego%20y%20microriego&source=web&cd=1&sqi=2&ved=0CGY

QFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.riegobolivia.org%2Fzpanel%2Fweb%2Fweb.php%3Fsmodule%3

Dbiblio%2

RURAL, I. (s.f.). TEMA 7. LOS PLANOS. Recuperado el 2012 de Mayo de 11, de

http://www.uclm.es/area/ing_rural/AsignaturaProyectos/Tema7.pdf

SIN. (2011). LEVANTAMIENTOS TOPOGRÁFICOS. PLANIMETRIA. Recuperado el 7 de Febrero de

2012, de

ftp://ftp.fao.org/fi/CDrom/FAO_Training/FAO_Training/General/x6707s/x6707s07.htm#top

sites, G. (12 de Abril de 2012). Sistema de localizacion por satelite. Recuperado el 28 de Abril de

2012, de https://sites.google.com/site/tecnodelacomu7521/home/sistemas-de-localizacion-por-

satelite-gps

Ticomán, B. U. (2010). Tesis de licencuatura en Topografía y Fotogrametría. En IPN. México.

Tierra, R. I. (2011). Wikia. Recuperado el 14 de Agosto de 2012, de

http://es.ingenieriatopografica.wikia.com/wiki/Equipo_G._P._S.

UNAM. (2009). Biblioteca Central TESIUNAM. Recuperado el 23 de Marzo de 2012, de TESIUNAM:

http://bc.unam.mx/index-alterno.html

48

ANEXOS

Plano topográfico del Canal Requena

Perfil topográfico del Canal Requena

Secciones transversales del Canal Requena con áreas de despalme, corte y terraplén

Memoria de cálculo de áreas y volúmenes

Características hidráulico-geométricas del Canal Requena

49

GLOSARIO

Aguas negras. Agua de desecho producida por el consumo humano.

Alarifes. Arquitecto o maestro de obras (albañil).

Alfanumérico. Es un término colectivo que es utilizado para identificar letras del alfabeto latino y

de números arábigos.

Alineamiento. Acción de intercalar una serie de puntos topográficos sobre una recta que une dos

puntos extremos.

Almanaque. Un almanaque es una publicación anual que contiene la información tabular de

algunos temas determinados, ordenados en un calendario. Se pueden encontrar datos

astronómicos y diversas estadísticas, también incluye entre otras informaciones los movimientos

del sol y de la luna, eclipses, días festivos, y cronologías.

Anclaje. Pieza o estructura de hormigón, madera o metálica, utilizada para la fijación del

componente de una obra (compuerta, apoyo de tubería, válvulas, etc.)

Azolve. Lodo, suciedad o material que es arrastrado por las corrientes de agua, que obstruye su

paso y disminuye la profundidad de la superficie fluvial.

Banco de Nivel. Punto de referencia sobre un objeto fijo cuya elevación es conocida y desde la

cual se pueden determinar otras elevaciones. También llamado cota fija, punto topográfico de

referencia.

Bastón de aplomar. Parte del equipo topográfico que consiste en un cilindro metálico pintado de

colores blanco y rojo, con punta fina en su extremo inferior y una base porta prisma en su extremo

superior.

Bordo libre. Tolerancia de altura que se deja en la parte alta de las estructuras hidráulicas para

evitar el derramamiento del agua almacenada o circulante en ellas.

Bordo. Estructura, generalmente de tierra, construida alrededor de una superficie de terreno para

formar lagunas artificiales, o bien, colocada a los lados de un cauce para aumentar su capacidad y

evitar su desbordamiento.

Calicatas. Las calicatas o catas son una de las técnicas de prospección empleadas para facilitar el

reconocimiento geotécnico, estudios edafológicos o pedológicos de un terreno. Son excavaciones

de profundidad pequeña a media, realizadas normalmente con pala retroexcavadora.

50

Canal. Estructura abierta al aire libre, natural o artificial, que sirve para la conducción o desalojo

del agua.

Compactación. Presión que se aplica al suelo para disminuir su permeabilidad y mejorar su

estabilidad aumentando su peso específico.

Compuerta. Barrera móvil utilizada en presas y canales para regular el paso del agua a través de

una sección dada.

Compuerta. Dispositivo metálico o de madera que se desliza por carriles, que se colocan en

canales, presas y otras obras hidráulicas y que sirve para controlar el paso del agua.

Contratista. Persona o empresa que ha sido contratada para ejecutar una obra específica, de

acuerdo a las especificaciones técnicas, propuesta, plazo y monto del contrato.

Contrato. Documento por el cual se acuerda la ejecución de un proyecto u obra, en éste son

establecidas las obligaciones del contratista y contratante.

Control de calidad. Acciones que toman el supervisor y el contratista para detectar la presencia de

errores en las obras, de manera de que se cumpla con las normas de construcción, aplicables para

el trabajo en cuestión.

Control. Es realizar una inspección a una cosa y verificar que ésta se realice de una forma correcta

Cota. Valor referencial altimétrico de un punto en relación al cual otros puntos pueden ser

determinados. Expresión numérica de una altura o una elevación.

Demarcación. Fijación de los límites de un terreno.

Dentellón. Excavación de sección trapecial que se rellena con concreto y se liga a las estructuras

para fijarlas al suelo y evitar desplazamientos horizontales o aumentar la longitud del paso de las

filtraciones.

Efemérides. Es una tabla de valores que da las posiciones de los objetos astronómicos presentes

en el cielo, tanto naturales como artificiales, en un momento o momentos dados.

Embalse. Depósito artificial que permiten almacenar agua.

Especificaciones. Reglas básicas que se debe cumplir durante la ejecución de una obra o parte de

ella, a fin de asegurar la calidad de ejecución.

Estadal. Parte del equipo topográfico que consiste en una regla metálica graduada en metros,

decímetros, centímetros y milímetros que se coloca de manera vertical sobre el terreno para

determinar las diferencias de nivel.

51

Expedito. Libre de obstáculos.

Hito. En construcción, poste de piedra u otra señal que se clava en el suelo y señala el límite de un

terreno, indica la dirección, distancias de una vía o un camino.

Hormigón. Producto que resulta de la combinación y mezcla de cemento, agregados pétreos

(arena, grava) y agua en proporciones adecuadas que permitan alcanzar las resistencias

requeridas.

Impericia. Falta de experiencia.

Impermeabilizar. Tratamiento que se da a una obra para evitar que pueda pasar el agua.

Junta de dilatación. Dispositivo, en general en forma de ranura, que se practica a una estructura

con el objeto de permitir los movimientos originados por las variaciones de temperatura, la

retracción del fraguado, o los asientos de apoyo.

Nivelación. Procedimiento mediante el cual se determina la diferencia en elevaciones entre

puntos de control o hechos físicos. Procedimiento para determinar las coordenadas verticales de

los puntos de un levantamiento topográfico.

Obra de arte. Estructura especial construida a lo largo de un canal, que lo complementa y que es

indispensable para el funcionamiento del mismo, tales como rápidas, aforadores, vertederos,

aliviaderos, sifones, pasos de quebrada, alcantarillas, etc.

Obra de toma. Estructura o conjunto de estructuras necesarias destinadas a captar el agua de una

fuente, en general de un río.

Obras de desvío. Estructura o conjunto de estructuras necesarias para desviar el agua superficial o

subterránea en el sitio donde se ejecutan obras de construcción.

Prisma. Medio transparente que está limitado por caras planas no paralelas y que permite

producir la reflexión de la luz o de un haz electromagnético con el objeto de determinar distancias.

Replanteo. Acción de trazar en el terreno la ubicación exacta de las obras a construir.

Rio de carácter torrencial. Aquél que lleva agua tras la lluvia y permanece seco durante el verano.

Supervisor. Empresa consultora o profesional que ha sido contratada por el contratante, para

prestar los servicios de supervisión técnica de una obra específica, a fin de asegurar que la obra

sea realizada de acuerdo a las condiciones de contrato y las especificaciones técnicas.

52

Tanque amortiguador. Es un canal de longitud corta para disipación de energía, está revestido de

concreto y colocado al pie de un vertedor o de cualquier otra estructura que descargue a régimen

supercrítico.

Tanque. Depósito para almacenar fluidos.

Terraplenes. Montón de tierra que sirve para rellenar un hueco o que se levanta con un fin

determinado.

Tolerancia. Margen o diferencia que se consiente en la calidad o cantidad de las obras.

Toponimia. Es una disciplina que consiste en el estudio etimológico de los nombres propios de un

lugar.

Vainas para hormigón. Funda hecha de un material flexible para cordones de acero.

Valle. Es una llanura entre montañas.

53

ÍNDICE

A

Altimetría o control vertical · 10

Anteproyecto · 33

B

Banco de Nivel · 11

Beneficios de la estación total · 16

C

Consideraciones previas al levantamiento topográfico ·

20

Control Topográfico del canal requena · 20

Control vertical del canal requena · 20

D

Diseño de hombros izquierdo y derecho tanto superior

e inferior del canal · 26

E

Error de esfericidad y error de refracción. · 11

Especificaciones técnicas generales para proyectos de

riego y microriego · 38

Especificaciones técnicas para proyectos de canales ·

32

Estación total · 14

Evaluación de las especificaciones técnicas para

proyectos de canales con las realizadas en el Canal

Requena. · 39

Evaluación del control topográfico · 32

F

Funcionamiento de un receptor GPS · 17

Funciones relevantes de un GPS · 18

G

Gps · 16

L

Levantamiento a pasos: · 5

Levantamiento basado en la lectura del odómetro o

cuenta kilómetros de un automóvil: · 6

Levantamiento con Distanciómetro: · 9

Levantamiento con Estadía: · 8

Levantamiento con longímetro: · 6

Levantamiento con odómetro o ruedas: · 8

Levantamiento con Taquímetro: · 9

Levantamiento con Telémetro: · 8

Levantamiento topográfico con estación total · 22

M

Manual para la Elaboración y Revisión de Proyectos

Ejecutivos de Sistemas de Riego Parcelario en

México · 37

Materiales, herramientas y equipo · 43

Mediciones directas de distancias · 5

Mediciones indirectas de distancias · 8

Memoria de replanteo · 31

Método constructivo · 43

P

Perfil topográfico · 30

Planimetría o control horizontal · 5

Plano topográfico · 30

Planos · 36

Planos constructivos · 37

Planteamiento de problema · 2

Procedimiento para hacer levantamientos · 5

Productos del control topográfico · 30

Proyecto · 36

Puntos de referencia y de control · 11

54

R

Reconocimiento · 32

Replanteo · 27

S

Sección transversal · 31

T

Tolerancia angular · 41

Tolerancia en variación de dimensiones del canal · 42

Tolerancia lineal en terreno plano · 41

Tolerancias topográficas · 36

Trabajos citados · 46

Transferencia de datos a la computadora · 24

Trazado y replanteo de obras · 38