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• mirella troya sosa

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LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO CON BRÚJULA COLGANTE Y ECLÍMETRO

1. INTRODUCCIÓN

La topografía es la ciencia que estudia los métodos necesarios para llegar a representar un terreno con todos sus detalles naturales o creados por el hombre, así como el conocimiento y manejo de los instrumentos que se precisan para tal fin. Al conjunto de operaciones necesarias para representar topográficamente un terreno se denomina Levantamiento. El presente trabajo se ha realizado para poder conocer más sobre los diversos instrumentos topográficos que se utilizan en minería. En este caso se va a conocer más sobre el eclímetro y la brújula colgante con su aplicación en levantamientos topográficos en minería subterránea.

2. OBJETIVOS 2.1.- OBJETIVOS GENERALES  Realizar un levantamiento topográfico de la labor (galeria) con una brújula colgante, eclímetro y wincha. 2.2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Alcanzar un buen manejo de esta ciencia, ya que será de gran utilidad para los levantamientos posteriores.  Ocupar de forma correcta la cinta y la brújula.  Procesar la información y llevarla a un plano quedando representada la Superficie del terreno.

3. MARCO TEÓRICO BRÚJULA COLGANTE 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 ingenieros catastrales. La brújula colgante para minas se compone de la brújula propiamente dicha y de la suspensión cardán tipo kassel; junto con el eclímetro, que permite conocer la inclinación del terreno en cada momento y trazar los planos de las minas. La suspensión cardán es la misma que se usa en los instrumentos de navegación y permite que la brújula esté horizontal en todo momento, ya que el centro de gravedad del círculo que la contiene está más bajo que los puntos de los que está suspendida.

Para el transporte se pliega la brújula junto con la suspensión cardán en un plano, ocupando así poco espacio.

APLICACIONES DE BRUJULA EN MINERIA SUBTERRANEA La brújula en general, es un instrumento poco preciso para los levantamientos subterráneos y se utiliza en trabajo de menor importancia, en los casos no hay perturbaciones magnéticas locales que hagan imposible su aplicación. Tener presente cuando se debe aplicar brújulas colgantes en minería: • Poder dar resultados satisfactorios, principalmente cuando se trata de economizar tiempo. • Es útil en levantamientos de detalle en labores subterráneas angostas y sinuosas, en donde las multiplicidades de las estaciones del teodolito podrían generar errores acumulados • Cuando los accesos a las labores mineras son difíciles que hacen muy complicado realizar el levantamiento con teodolito Su aplicación es básicamente Trazar planos y alzados de galerías de mina.

CLASES DE BRUJULA a. Brújula Brunton. Es una brújula cómoda y precisa para hacer toda clase de levantamientos topográficos y es muy usada por los geólogos. Se utiliza en el campo o apoyándose en un trípode, a su vez mide:- Ángulos verticalesMedir pendientes (gradientes)- Encontrar rumbos y buzamientos de rocas y estructuras (fallas, vetas, etc.).

b. Brújula Colgante. Este instrumento se utiliza para realizar levantamientos de labores mineras subterráneas, donde no se puede utilizar el teodolito por diferentes factores mencionados.

USOS Se emplea para levantamientos secundarios, reconocimientos preliminares, para tomar radiaciones en trabajos de configuraciones, para polígonos apoyados en otros levantamientos más precisos. Levantamientos de Polígonos con Brújula y Cinta. El mejor procedimiento consiste en medir, en todos y cada uno de los vértices, rumbos directos e inversos de los lados que allí concurran, pues así, por diferencia de rumbos se calcula en cada punto el valor de ángulo interior, correctamente, aunque haya alguna atracción local. Con esto se logra obtener los ángulos interiores de polígono, verdaderos a pesar de que haya atracciones locales, en caso de existir, sólo producen desorientación de las líneas.

ECLÍMETRO Es un instrumento que mide un ángulo con respecto a una superficie nivelada. Son comúnmente usados para calcular las pendientes del terreno y la altura de los árboles cuando realizar medidas directas resulta inconveniente. Un clinómetro básico requerirá que se mida manualmente la distancia al objeto y que se calcule la altura.

FUNCIONAMIENTO El eclímetro es un instrumento que se utiliza para medir pendientes o ángulos verticales. Existen diferentes tipos de eclímetros, pero todos incluyen un arco graduado parecido a un transportador. Es muy fácil fabricarlo artesanalmente. Es posible medir una pendiente en sentido ascendente o descendente, haciendo girar el transportador o semicírculo graduado.

LEVANTAMIENTO CON CLINOMETRO Y BRUJULA COLGANTE EN MINERIA SUBTERRANEA El levantamiento topográfico con brújula colgante y clinómetro se realiza en aquellas labores estrechas, con obstáculos, donde el teodolito no puede utilizarse; estos levantamientos se realizan a partir de un punto topográfico establecido, siguiendo una serie de puntos auxiliares materializados en las paredes de la labor, por medio de tarugos y alcayatas a intervalos razonables y donde existan cambios de dirección en la labor a levantar, de tal manera que el itinerario sea una poligonal abierta.  MEDICIÓN DE ÁNGULOS Una vez establecido el itinerario se tensa el cordel entre dos puntos contiguos y sobre esta suspender el eclímetro a un metro del extremo del cordel para realizar la medición del ángulo vertical, seguidamente suspendemos la brújula colgante para realizar la medición del ángulo horizontal (en este caso la medición del azimut).  MEDICIÓN DE DISTANCIAS Una vez medido los ángulos pasamos a realizar la medición de la distancia total inclinada con una Wincha metálica bien tensada; sobre esta misma Wincha tensada se efectúa la medición de distancias parciales y en cada distancia parcial se miden los detalles de la labor.

DETALLES DE LA LABOR Los detalles deben representar fielmente las características geométricas de la labor, finalmente se realizan los cálculos de las coordenadas y cotas de los puntos auxiliares para obtener su respectivo gráfico. RED DE APOYO El levantamiento topográfico subterráneo como cualquier otro se debe iniciar desde una red de triangulación, siendo esta de mayor consistencia para ubicación de puntos topográficos. POLIGONACION DE APOYO Para levantamientos subterráneos también se tiene el sistema poligonal, que es una sucesión de rectas quebradas unidas bajo un ángulo horizontal cualquiera, las uniones de las rectas son los vértices, se distinguen dos clases de polígonos, cerradas y abiertas, dentro de las poligonales abiertas debemos tener en consideración si los extremos están ligados a un punto de triangulación o están libres, en función a estos criterios podemos decir que una poligonal abierta es suelta o enlazada, si está enlazada a un punto de triangulación nos permitirá realizar los cálculos con mayor facilidad, en caso de poligonales sueltos la información y los resultados serán independientes y no guardarán relación alguna con los planos oficiales de una zona.

4. EQUIPOS E INSTRUMENTOS

BRÚJULA COLGANTE

Es un instrumento que sirve de orientación con el norte magnético.

ECLÍMETRO

Es un goniómetro que se utiliza para medir ángulos cenitales.

CINTA MÉTRICA

Instrumento utilizado para la medición de los puntos A hasta G y comprobar las mediciones con exactitud.

CORDEL

Cordel no ayudará para las mediciones de nuestra poligonal de punto a punto.

WINCHA

Es una cinta métrica flexible, enrollada dentro de una caja de plástico o metal.

5. PROCEDIMIENTO PARA EL LEVANTAMIENTO DE LA LABOR 1) Comenzamos la práctica de campo aproximadamente a las 12:00 y culminamos a las 2:00 p.m. con las indicaciones del docente procedimos al levantamineto establecemos nuestros puntos topográficos cruzando las labores de pared, identificándolas con letras ( A, B, C, D, E, F, G) y señalizándolas con con la cuerda. 2) Tensamos el cordel entre nuestros puntos, se debe tensar con cuidado ya que no debe chocar en ninguna parte de la labor. El alineamiento del cordel debe estar libre de obstáculos.

3) Cuando el cordel está bien tensado suspendemos el eclímetro con su respectiva plomada, una vez que la plomada esté en equilibrio se realiza la lectura del ángulo de inclinación correspondiente, este dato se debe escribir en la libreta de campo, siempre tomando en cuenta el signo + o – dependiendo de la inclinación positiva o negativa del cordel.

4) Después de haber medido con el eclímetro, se suspende la brújula colgante en el cordel, una vez estabilizado la brújula colgante y la aguja imantada se realiza la lectura del azimut lo que constituye la lectura inversa.

5) Medimos la distancia inclinada entre los puntos con una wincha bien tensada. 6) Se procede a medir cada uno de los siguientes datos: caja derecha, caja izquierda, caja techo y caja piso. 7) Por ultimo luego de realizar las mediciones se anotan los datos obtenidos para hacer los cálculos de las distancias y las coordenadas de los puntos con los cuales se procederá a hacer los planos de las labores.

6. CÁLCULOS DISTANCIA REDUCIDA  TRAMO AB 9.06 × cos(7°0′ 0′′ ) = 8.99  TRAMO BC 8.99 × cos(6°0′0′′) = 8.93  TRAMO CD 1.29 × cos(−4° 0′0′′) = 12.87  TRAMO DE 9.74 × cos(4°30′00′′) = 9.71  TRAMO EF 11.33 × cos(−6°30′00′′) = 11.26  TRAMO FG 10.47 × cos(6°00′00′′) = 10.43

DISTANCIA VERTICAL  TRAMO AB 9.06 × sin(7°0′ 0′′ ) = 1.1  TRAMO BC 8.99 × sin(6°0′0′′) = 0.94  TRAMO CD 1.29 × sin(−4° 0′0′′) = −0.9

 TRAMO DE 9.74 × sin(4°30′00′′) = 0.76  TRAMO EF 11.33 × sin(−6°30′00′′) = −1.28  TRAMO FG 10.47 × sin(6°00′00′′) = 1.1

COTAS

(31.839)

 TRAMO AB 31.839 + 1.1 = 32.939  TRAMO BC 32.939 + 0.94 = 33.879  TRAMO CD 33.879 − 0.9 = 32.979  TRAMO DE 32.979 + 0.76 = 33.739  TRAMO EF 33.739 − 1.28 = 32.459  TRAMO FG 32.459 + 1.1 = 33.559

COORDENADAS PARCIALES COORDENADAS PARCIALES PARA X  TRAMO AB 8.99 × sin(30°0′ 0′′ ) = 4.495  TRAMO BC 8.94 × sin(85°0′0′′) = 8.91  TRAMO CD 12.87 × sin(130° 0′0′′) = 9.859  TRAMO DE 9.71 × sin(87°00′00′′) = 9.697  TRAMO EF 11.26 × sin(133°00′00′′) = 8.235  TRAMO FG 10.47 × sin(89°00′00′′) = 10.408

COORDENADAS PARCIALES PARA Y  TRAMO AB 8.99 × cos(30°0′ 0′′ ) = 7.786  TRAMO BC 8.94 × cos(85°0′ 0′′ ) = 0.779  TRAMO CD 12.87 × cos(130° 0′0′′) = −8.273  TRAMO DE 9.71 × cos(87°00′00′′) = 0.508

 TRAMO EF 11.26 × cos(133°00′00′′) = −7.679  TRAMO FG 10.47 × cos(89°00′00′′) = 0.182

COORDENADAS TOTALES E = 542302.705

 TRAMO AB 542302.705 + 4.495 = 542307.195  TRAMO BC 542307.195 + 8.91 = 542316.105  TRAMO CD 542316.105 + 9.859 = 542325.964  TRAMO DE 542325.964 + 9.697 = 542335.661  TRAMO EF 542335.661 + 8.235 = 542343.896  TRAMO FG 542343.896 + 10.408 = 542354.304

N= 9427284.295  TRAMO AB 9427284.295 + 7.786 = 9427262.081  TRAMO BC 9427262.081 + 0.779 = 9427292.86  TRAMO CD 9427292.86 − 8.273 = 9427284.587  TRAMO DE 9427284.587 + 0.508 = 9427285.095  TRAMO EF 9427285.095 − 7.679 = 9427277.416  TRAMO FG 9427277.416 + 0.182 = 9427277.598

Lado Ángulo Inclinación Distancia Distancia Distancia azimut Inclinada Reducida Vertical AB

30°

7°

BC

85°

6°

CD

DE

130°

87°

-4°

4°30’ 00’’

EF

133°

-6°30’00’’

FG

89°

6°

9.06

𝟖. 𝟗𝟗

𝟏. 𝟏

8.99 a 3m a 3m 8.99 12.9 a 3m a 6m a 9m a 12m 12.9 9.74 a 3m a 6m a 9m 9.74 11.33 a 3m a 6m a 9m 11.33 10.47 a 3m a 6m a 9m 10.47

𝟖. 𝟗𝟑

𝟎. 𝟗𝟒

𝟏𝟐. 𝟖𝟕

𝟗. 𝟕𝟏

𝟏𝟏. 𝟐𝟔

𝟏𝟎. 𝟒𝟑

−𝟎. 𝟗

𝟎. 𝟕𝟔

−𝟏. 𝟐𝟖

𝟏. 𝟏

Distancia a’

Cotas

Techo Piso Izquierda Derecha 2.1 0.69 4.51 0 𝟑𝟐. 𝟗𝟑𝟗

Coord . parciales

Coord. Totales

X 𝟒. 𝟒𝟗𝟓

y 𝟕. 𝟕𝟖𝟔

E N 𝟓𝟒𝟐𝟑𝟎𝟕. 𝟏𝟗𝟓 𝟗𝟒𝟐𝟕𝟐𝟔𝟐. 𝟎𝟖𝟏

𝟖. 𝟗𝟏

𝟎. 𝟕𝟕𝟗

𝟓𝟒𝟐𝟑𝟏𝟔. 𝟏𝟎𝟓

𝟗. 𝟖𝟓𝟗

−𝟖. 𝟐𝟕𝟑

𝟓𝟒𝟐𝟑𝟐𝟓. 𝟗𝟔𝟒 𝟗𝟒𝟐𝟕𝟐𝟖𝟒. 𝟓𝟖𝟕

𝟗. 𝟔𝟗𝟕

𝟎. 𝟓𝟎𝟖

𝟓𝟒𝟐𝟑𝟑𝟓. 𝟔𝟔𝟏 𝟗𝟒𝟐𝟕𝟐𝟖𝟓. 𝟎𝟗𝟓

𝟖. 𝟐𝟑𝟓

−𝟕. 𝟔𝟕𝟗

𝟓𝟒𝟐𝟑𝟒𝟑. 𝟖𝟗𝟔 𝟗𝟒𝟐𝟕𝟐𝟕𝟕. 𝟒𝟏𝟔

𝟏𝟎. 𝟒𝟎𝟖

𝟎. 𝟏𝟖𝟐

𝟓𝟒𝟐𝟑𝟓𝟒. 𝟑𝟎𝟒 𝟗𝟒𝟐𝟕𝟐𝟕𝟕. 𝟓𝟗𝟖

𝟑𝟑. 𝟖𝟕𝟗 1.78 1.47 1.17

1 1.32 1.62

3.04 1.52 0

1.48 3 4.51

1.33 1.49 1.65 1.82 1.84

1.46 1.29 1.14 0.97 0.95

0.99 1.98 2.96 3.95 4.23

3.25 2.26 1.27 0.28 0

1.62 1.39 1.16 1.15

1.17 1.4 1.63 1.64

3.06 1.69 0.32 0

1.37 2.73 4.1 4.42

1.39 1.64 1.88 2.04

1.39 1.15 0.91 0.75

1.45 2.3 3.44 4.3

3.16 2 0.86 0

1.73 1.39 1.1 0.96

1.05 1.38 1.69 1.83

3.11 1.85 0.59 0

1.25 2.51 3.77 4.37

𝟗𝟒𝟐𝟕𝟐𝟗𝟐. 𝟖𝟔

𝟑𝟐. 𝟗𝟕𝟗

𝟑𝟑. 𝟕𝟑𝟗

𝟑𝟐. 𝟒𝟓𝟗

𝟑𝟑. 𝟓𝟓𝟗

7. CONCLUSIONES  Este método de levantamiento es exclusivo para labores de minería subterránea.  El levantamiento con Clinómetro y Brújula colgante es necesario en labores con obstáculos donde no se puede hacer uso del teodolito.  La precisión del eclímetro es de +/- 15 min  Se debe tener en cuenta que la precisión del clinómetro es de +/- 15 min.

8. BIBLIOGRAFÍA  http://documents.mx/documents/levantamiento-topografico-conbrujula-colgante-eclimetro-y-winchadocx.html  http://topografiadeobrasciviles.blogspot.pe/2012/11/clisimetro-oclinometro.html  http://repositorio.uncp.edu.pe/bitstream/handle/UNCP/2185/Sover o%20Vargas.pdf?sequence=1&isAllowed=y  https://es.scribd.com/document/347634106/Topo-Uso-DelClinometro-y-Brujula-Colgante

9. ANEXOS