Proyecto Levantamiento Brújula Cinta

Facultad Nacional de Ingeniería
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Oruro -Bolivia
Proyecto
Levantamiento Brújula Cinta
PROYECTO
LEVANTAMIENTO BRÚJULA CINTA
INTRODUCCIÓN
Antes de la invención del teodolito, la brújula representaba para los ingenieros,
agrimensores y topógrafos el único medio práctico para medir direcciones y ángulos
horizontales.
A pesar de los instrumentos sofisticados que existen actualmente, todavía se utiliza la
brújula en levantamientos aproximados y continuos siendo un aparato valioso para los
geólogos, y los técnicos forestales entre otros.
Como en el caso del levantamiento con cinta, un área de terreno puede ser levantada por
medio de brújula y cinta.
OBJETIVOS
•
•
•
Familiarizar al estudiante con el uso de la brújula.
Facilitar mediciones de rumbos y azimut’s en orientación de líneas o ejes.
Poder representar una determinada superficie del terreno sobre un plano, para lo cual
se utiliza una brújula y una cinta en el levantamiento topográfico de la superficie.
FUNDAMENTO TEÓRICO
Es una aguja imantada que responde al campo magnético de la tierra. Mide ángulos
horizontales con respecto a la línea magnética en que nos encontremos.
No importa donde este en el planeta, puede colocar una brújula en su mano y esta señalara el
polo norte. ¿Pero que es lo que hace que una brújula funcione? Una brújula es un aparato
extremadamente simple. Una brújula magnética se consta de un pequeño, liviano imán
balanceado sobre un eje de poca fricción. El imán es comúnmente llamado aguja. Un extremo
de la aguja a veces esta marcado como “N”, para norte o coloreado de alguna forma para
indicar que ese punto es el norte. Es todo lo que hay en una brújula.
La razón de porque funciona una brújula es mas interesante. Resulta que se puede pensar que
la tierra posee una gigante barra magnética enterrada dentro. Para que el extremo norte de
la brújula apunte hacia el polo norte.
La analogía de la “gran barra magnética enterrada en el centro” sirve para explicar por que la
tierra tiene un campo magnético, pero obviamente eso no es lo que realmente ocurre. Así que
¿Qué es lo que pasa realmente? Nadie sabe en realidad, pero actualmente existe una teoría
que podría servir. Tal como se ve en la derecha se piensa que el centro de la tierra esta
constituido de hierro fundido (rojo). De todos modos, debido a la gran presión del centro las
temperaturas son muy altas y es imposible que el material se transforme en un sólido. La
transmisión causada por el corazón radiante del centro, mas la rotación de la tierra, hace que
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el hierro liquido se mueva en un patrón rotatorio. Se cree que esas fuerzas rotacionales en la
capa de hierro líquido hacen que se creen fuerzas magnéticas débiles alrededor del eje de
giro. Se puede notar que debido a que el campo magnético de la tierra es tan débil una
brújula no es nada más que un detector para determinar el pequeño campo magnético
producido por un cable.
Tipos de Brújulas
Para tomar los datos tectónicos de planos geológicos en terreno se usan la brújula. Existen
dos tipos de brújulas para tomar las medidas:
Tipo Brunton:
Para mediciones de rumbo y manteo
(mediciones del tipo "medio circulo" y
"americano")
Tipo Freiberger:
Para mediciones de circulo completo (
Dirección de inclinación/ Manteo)
El magnetismo es la manifestación de fenómenos que se producen a nivel de la estructura
atómica de los materiales y que están vinculados a fenómenos eléctricos. Cuando un
conductor se mueve dentro de un campo magnético, surgen en él una corriente ecléctica. De
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la misma forma que el magnetismo produce electricidad, se puede conseguir el proceso
inverso. La tierra se manifiesta como un inmenso imán. Los polos magnéticos casi coinciden
con los geográficos. De aquí que sea posible usar un pequeño imán permanente en forma de
aguja, denominado brújula, que nos sirva para determinar la dirección del campo magnético
terrestre. Sirve par hallar aproximadamente la dirección geográfica norte-sur. Así pues hay
que tener en cuenta, en la utilización de una brújula y un mapa, la ligera diferencia que existe
entre el norte que nos marca su aguja (norte magnético) y el norte que nos indica el mapa.
Esto es lo que se conoce como variación magnética y que deberemos tener presente para
hacer los cálculos exactos del rumbo.
PARTES DE LA BRÚJULA
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COMO UTILIZAR LA BRÚJULA
En primer lugar, y para una mayor exactitud,
recuerda esta reglas: - Sitúate de frente al
objeto cuya dirección estás tomando. - mantén la
brújula nivelada (debería estar paralela al suelo,
si es que lo hay) manteniéndola así, la aguja se
moverá libremente. - Sujeta la brújula
directamente frente a ti, no en ángulo. - Para
alinear la aguja magnética y la flecha de
orientación, mantén la brújula lo suficientemente
cerca, de forma que veas la esfera mirando hacia
abajo, no de refilón. Así serás capaz de situar la
aguja exactamente sobre la flecha de
orientación, con sus extremos alineados.
Declinación e Inclinación magnéticas
La INCLINACIÓN MAGNÉTICA EN UN DETERMINADO LUGAR es el ángulo que forman el
plano tangente a la Tierra que pasa por el punto considerado y la línea definida por una aguja
imantada que flota libremente en el espacio (obsérvese que lo que está haciendo esta aguja
es señalando la DIRECCIÓN del campo magnético terrestre en ese punto).
El ángulo que hacen el norte verdadero y el magnético se denomina declinación magnética,
para cada punto sobre la tierra tiene un valor diferente y variable. Uniendo puntos de igual
declinación magnética resalta una línea isogónica. Estas líneas no son fijas pues la declinación
tiene variaciones en periodos de 300 años. Un año y un día llamadas respectivamente
variación secual o anual y diaria.
Debe quedar entendido que la declinación magnética es la divergencia entre los meridianos
magnético y verdadero y puede ser al este o al oeste dependiendo de la situación geográfica
de cada lugar; anualmente según estadísticas varían en unos 11 minutos y diariamente oscila
unos 8 minutos.
La aguja de la brújula no se mantiene horizontal debido a la atracción que ejercen los
polos sobre ella. La aguja trata de inclinar su extremo norte en el hemisferio norte y su
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extremo sur en el hemisferio sur. El ángulo que hace la aguja con la horizontal se llama
inclinación magnética. Para mantener la aguja horizontal se usan contrapesos.
fig. 1
Azimut
En la figura 2 se tiene:
Azimut de PA = 40º
Azimut de PB = 150º
Azimut de PC = 220º
Azimut de PD = 315º
El azimut de una línea es un ángulo horizontal que se mide en el sentido del movimiento de las
manecillas del reloj, respecto al norte. El azimut puede ser verdadero, magnético e
arbitrario, según el norte al cual se refiere. Su intervalo de variación es de 0 a 360 º.
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fig. 2
En la figura 3: se conocen azimut de A a B en ángulo comprendido entre las líneas de BA – BC
(ángulo horizontal).
Determinar azimut de BC.
En la misma figura el azimut de A a B se produce en el punto b Al cual se le agrega el ángulo
horizontal comprendido entre ambas líneas. Finalmente se le suma 180º para obtener el
azimut de BC en resumen.
Azimut BC = Azimut AB + ángulo horizontal + 180º
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fig. 3
En la figura 4: se conocen azimut de AB el ángulo comprendido entre las líneas BA – BC
(ángulo horizontal)
Determinar azimut de BC.
El ángulo de AB se puede reproducir prolongando la línea de AB al cual se le agrega el ángulo
horizontal, finalmente se le resta 180º para obtener el azimut de BC en resumen:
Azimut BC = Azimut AB + ángulo horizontal – 180º
Generalizando, obtendremos la formula para el calculo de Azimut.
Azimut nuevo = Azimut anterior + ángulo horizontal ± 180º
Se utiliza el signo (-) cuando la suma del azimut anterior mas el ángulo horizontal pase de
180º caso contrario se utilizara el signo (+).
La única excepción de esta formula es “cuando la suma del azimut anterior mas el ángulo
horizontal excede de 540º, directamente se le restara 540º.
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fig. 4
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Rumbo
En la figura 5 se tiene:
Rumbo de PA = N 40º - 00’ E
Rumbo de PB = S 30º - 00’ E
Rumbo de PC = S 40º - 00’ W
Rumbo de PD = N 45º - 00’ W
Rumbo de una línea es la dirección de esta respecto al meridiano escogido. Se indica por el
ángulo que la línea forma con el meridiano, especificando el cuadrante en el cual se toma.
El rumbo puede ser: magnético, verdadero o arbitrario, según se tome respecto al meridiano
magnético, verdadero o una línea cualquiera escogida arbitrariamente como meridiano. Su
intervalo de variación es de 0 a 90º.
fig. 5
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PROCEDIMIENTO DEL TRABAJO DE CAMPO
Se inicia con la fase de reconocimiento que nos permite ubicar los diferentes puntos de la
superficie, se recomienda realizar un croquis la cual nos permitirá ubicar los puntos y los
detalles haciendo más fácil nuestro trabajo.
Para el levantamiento se deberá partir de un punto cualquiera en el terreno, clavaremos una
estaca la cual nos servirá de guía luego ubicaremos un segundo punto a una distancia a medir
con la huincha, luego un estudiante deberá estar en el punto dos con el jalón para identificar
el punto, otro estará en el punto uno con la brújula y procederá a leer el ángulo desde el
norte.
La forma de leer la brújula será: hacer coincidir el visor con la estaca, ver por el espejo el
jalón en medio de la pínula y también utilizando el nivel esférico de la brújula, estos pasos se
repetirán hasta hacer cerrar la poligonal. De los puntos de la poligonal partiremos para hallar
los detalles de la construcción.
Ya en el trabajo de oficina utilizando el método del compás es decir que para cada punto se
deberá tener dos distancias para que al momento de graficar con un compás las mismas se
corten y ubiquen el punto en el plano. Por esto en ocasiones los puntos se van acumulando
hasta llegar a un número un tanto grande.
Los errores se podrán encontrar tanto en las mediciones de ángulos como en las mediciones
con la huincha. Los ángulos tendrán que ser corregidos.
Luego de haber obtenido todas las distancias en la Planilla de campo se pasa a la mesa de
dibujo y empieza a plasmar la superficie en el plano.
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PLANILLAS DE CAMPO.-
I) Lab. Suelos
PLANILLA DE CAMPO
INSTRUMENTOS: Brújula-Cinta
TOPÓGRAFO: Iván Carlos Valdivia Quintanilla
De
Punto
A
Punto
Azimut
P2
187º
P4
100º
P3
102º
P1
5º
P4
16º
P2
285º
P1
278º
P3
195º
Croquis
Distancia
P1
P2
LUGAR: Lab. Suelos
FECHA:
34,5
19,78
P3
36,42
P4
23,45
PLANILLA DE CAMPO DE DETALLES
De Punto
A Punto
Distancia
[m]
P4
P4
P1
P1
P4
P4
P2
P2
P2
P2
P2
P3
P3
P3
P3
a
b
a
b
j
i
m
n
o
k
l
l
m
n
k
5,84
20,5
21,18
5,29
16,65
22,35
7,25
11,09
21,72
2,4
18,28
3,42
13,5
30,6
19,28
Observaciones
Lab. Resistencia de Materiales
Lab. Resistencia de Materiales
Lab. Resistencia de Materiales
Lab. Resistencia de Materiales
Gabinete Topografía
Gabinete Topografía
Lab. Hidráulica
Lab. Hidráulica
Lab. Sanitaria
Lab. Resistencia de Materiales
Lab. Resistencia de Materiales
Lab. Resistencia de Materiales
Lab. Hidráulica
Lab. Hidráulica
Lab. Resistencia de Materiales
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De Punto
Proyecto
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A Punto
Azimut
Distancia
[m]
p
q
r
e
c
d
f
g
h
i
j
221º
205º
289º
274º
246º
232º
329º
345º
19º
25º
79º
30,21
35
33,95
35,01
34
34,48
38,17
29,3
24,54
15,61
25,58
P3
P3
P1
P1
P1
P1
P1
P1
P1
P1
P1
Observaciones
Lab. Hidráulica
Vereda
Vereda
Muro de contención
Lab. Sanitaria
Lab. Sanitaria
Muro de contención
Gabinete Diseño
Gabinete Diseño
Gabinete Topografía
Gabinete Topografía
II) Ing. Mecánica
PLANILLA DE CAMPO
INSTRUMENTOS: Brújula-Cinta
TOPÓGRAFO: Iván Carlos Valdivia Quintanilla
DEL
PUNTO
P1
P2
P3
P4
P5
A
PUNTO
AZIMUT
P2
180º
P5
80º
P3
92º
P1
0º
P4
32º
P2
275º
P5
289º
P3
215º
P1
260º
P4
105º
LUGAR: Mecánica
FECHA: 13 de Septiembre de 2003
DISTANCIA
29,4
27,5
29,75
28,55
15,47
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CROQUIS
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CÁLCULOS
I) Lab. Suelos
CONDICIÓN DE ÁNGULOS INTERNOS
∠s Int = 180 × ( n − 2)
Siendo n=5
∠s Int = 180 × ( 4 − 2)
∠s Int = 360 º
CÁLCULO DE ∠s Internos
∠ H1 =187º-100º= 87º
∠ H2 =102º-5º=97º
∠ H3 =360º-285º+16º=91º
∠ H4 =278º-195º=83º
∑ ∠s Internos = 358º
ea = 360º-358º
ea = 2º
CORRECCIÓN
ea
n
2
C=
4
C = 0º30’
C=
Ang. Corregido:
H1 = 87º + 0º30’ = 87º30’
H2 = 97º + 0º30’ = 97º30’
H3 = 91º + 0º30’ = 91º30’
H4 = 83º + 0º30’ = 83º30’
∑ = 360º
CORRECCIÓN DE AZIMUT
Az P1-P2 = 187º
Az P2-P3 = 187º + 97º30’-180º = 104º30’
Az P3-P4 = 104º30’ + 91º30’- 180º = 16º
Az P4-P5 = 16º + 83º30’ + 180º = 279º30’
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II) Ing. Mecánica
CONDICIÓN DE ÁNGULOS INTERNOS
∠s Int = 180 × ( n − 2)
Siendo n=5
∠s Int = 180 × ( 5 − 2)
∠s Int = 540 º
CÁLCULO DE ∠s Internos
∠ H1 =180º-80º=100
∠ H2 =92º-0º=92º
∠ H3 =360º-275º+32º=117º
∠ H4 =289º-215º=74º
∠ H5 =260º-105º=155º
∑ ∠s Internos = 538º
ea = 540º-538º
ea = 2º
CORRECCIÓN
ea
n
2
C=
5
C = 0º24’
C=
Ang. Corregido:
H1 = 100º + 0º24’ = 100º24’
H2 = 92º + 0º24’ = 92º24’
H3 = 117º + 0º24’ = 117º24’
H4 = 74º + 0º24’ = 74º24’
H5 = 155º + 0º24’ = 155º24’
∑ = 540º
CORRECCIÓN DE AZIMUT
Az P1-P2 = 180º
Az P2-P3 = 180º + 92º24’-180º = 92º24’
Az P3-P4 = 92º24’ + 117º24’- 180º = 29º48’
Az P4-P5 = 29º48’ + 74º24’ + 180º = 284º12’
Az P5-P1 = 284º12’ +155º24’- 180º = 259º36’
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