HERRAMIENTAS DEL TALLER DE CONSTRUCCIÓN

 Herramienta básica.

            

Cinta métrica: consiste en una cinta flexible graduada que se puede enrollar, haciendo que el transporte sea más fácil. Puede medir líneas y superficies curvas. En cuanto a la graduación para su lectura, las cintas métricas se clasifican básicamente en cinta continua, divididas en toda su longitud en metros, decímetros, centímetros y milímetros.

Herramientas de medición más complejas:

Plomada metálica: Es un instrumento en forma de cono, construido generalmente en bronce, su peso varía entre 225 y 500 gr, que al dejarse colgar libremente de la cuerda sigue la dirección vertical del lugar, por lo que con su auxilio podemos proyectar el punto de terreno sobre la cinta métrica.

Tensiómetro: Es un dispositivo que se coloca en el extremo de la cinta para asegurar que la tensión aplicada a la cinta sea igual a la tensión de calibración, evitando de esta manera la corrección por tensión y por catenaria de la distancia medida.

Jalones: Son tubos de madera o de aluminio, con un diámetro de 2.5 cm y una longitud que varía de 2 a 3 metros. Los jalones vienen pintados con franjas alternas rojas y blancas de unos 30 cm, y en su parte final poseen una punta de acero. El jalón se usa como instrumento auxiliar en la medida de distancias, localizando puntos y trazando alineaciones.

    Fichas: Son varillas de acero de 30 cm de longitud, pintados en franjas alternas rojas y blancas, su parte superior termina en forma de anillo y su parte inferior en forma de punta. Generalmente viene en un juego de once fichas juntas en un anillo de acero. Las fichas se usan en la medición de distancias para marcar las posiciones finales de la cinta y llevar el conteo de cintadas enteras que se han efectuado.

Nivel de mano: El nivel de mano o de burbuja (conocido también como nivel de aire) es un instrumento de medición diseñado para indicar si un plano o una superficie se encuentran en posición perfectamente horizontal (a nivel) o vertical (aplomado). El amplio uso del nivel de burbuja se extiende a un sin número de aplicaciones como carpintería, albañilería, herrería, plomería, metalurgia, construcción de maquinaria, herramientas industriales e instrumentos de precisión, topografía, arquitectura, decoración, fotografía, videográfica y hasta diversos trabajos en el hogar.

Nivel de Abney: Nivel manual con un círculo vertical, utilizado para medir ángulos verticales, especialmente en la averiguación de las alturas de los árboles, mediante relaciones trigonométricas. Con el nivel de Abney se pueden determinar desniveles, horizontalizar la cinta, medir ángulos verticales y pendientes, calcular alturas y lanzar visuales con una pendiente dada.

Escuadras: Son instrumentos topográficos simples que se utilizan en levantamientos de poca precisión  para el trazado de alineaciones y perpendiculares.

          a) Escuadra de agrimensor: consta de un cilindro de bronce de unos 7 cm de alto por 7 cm de diámetro, con ranuras a 90º y 45º para el trazado de alineamientos con ángulos de 90º y 45º entre si. el cilindro se apoya sobre un bastón de madera que termina en forma de punta.

          b) Escuadra de prisma: está constituida por un prisma triangular cuyo Angulo de refracción es 90º. Puede apoyarse sobre un bastón metálico o utilizarse con plomada.

     c) Escuadra de doble prisma: consta de dos prismas pentagonales ajustados firmemente entre si para asegurar visuales perpendiculares. Se utiliza para el trazado de perpendiculares a alineaciones definidas por dos puntos.

 Brújula: Es un instrumento que sirve de orientación y que tiene su fundamento en la propiedad de las agujas magnetizadas. Por medio de una aguja imantada que señala el Norte magnético, que es diferente para cada zona del planeta, y distinto del Norte geográfico. Utiliza como medio de funcionamiento al magnetismo terrestre. Sirve para medir los rumbos (ángulos con respecto al norte magnético) en la que se encuentran referencias que podemos observar en el terreno. Para indicar la dirección de un rumbo dado. Para marchar en una dirección constante. Para medir distancias en el terreno (mediante cálculos trigonométricos).

Miras verticales: son reglas graduadas en metros y en decímetros, generalmente fabricadas de madera, metal o fibra de vidrio. Usualmente, para trabajos normales vienen graduadas con precisión de 1 cm y apreciación de 1 mm. Comúnmente, se fabrican de longitud 4 metros dividida en 4 tramos plegables para facilidad de transporte y almacenamiento. existen también miras telescópicas que facilitan el almacenamiento de las mismas.

1   Miras horizontales: la mira horizontal de invar es un instrumento de precisión empleado en la medición de distancias horizontales. La mira está construida de una aleación de acero y níquel con un coeficiente termal de variación de longitud muy bajo, prácticamente invariable, característica que da origen al nombre de miras de INVAR.

1   Lisímetro:  Un lisímetro es un dispositivo introducido en el suelo, rellenado con el mismo terreno del lugar y con vegetación. Es utilizado para medir la evapotranspiración del terreno. También se denomina evapotranspirómetro  dependiendo de que manera se ha hecho el procedimiento de medida.

La medida de la evapotranspiración es determinada por el balance hídrico de los dispositivos. Normalmente hay una balanza en el fondo del lisímetro donde se puede determinar la cantidad de agua que se va evapotranspirando en el sistema.

1 Clisímetro: Es un instrumento topográfico destinado a medir pendientes, ángulos verticales, horizontalizar la cinta, calcular alturas y lanzar visuales con una pendiente dada. Su diseño es una versión mejorada del nivel de mano, que incorpora un transportador metálico el cual permite hacer mediciones de inclinación y desniveles.

1 Planímetro: El planímetro es un aparato de medición utilizado para el cálculo de áreas irregulares. Este modelo se obtiene con base en la teoría de integrales de línea o de recorrido. 

GENERALIDADES DE LA TOPOGRAFÍA

¿Qué es la topografía?

El término viene del griego topos (lugar) y grafos (describir). Es una ciencia geométrica aplicada a la descripción de una porción relativamente pequeña de la tierra, si estamos hablando del campo o naturaleza entonces tenemos una representación de la superficie terrestre, si estamos hablando del ámbito urbano, tenemos que la representación está compuesta de muros, edificios, calles, carreteras entre otras.  El trabajo topográfico consta de dos actividades, puede ser la medición de puntos de un terreno y mediante trabajo de gabinete llevar los datos a un plano ó por el camino inverso, desde un proyecto ubicar los puntos sobre el terreno.

            División de la topografía para su estudio:

Se divide en tres partes:

·   1.Topología: Estudia las leyes que rigen las formas del terreno. Se simplifica cada espacio con un punto. Todo esto nos permite estudiar los diferentes esquemas arquitectónicos de manera abstracta.

·     2.Topometría: Establece los métodos geométricos de medida. Es el  conjunto de operaciones aplicadas sobre el terreno o el plano para la determinación métrica (longitudinal) de sus elementos.

·  3. Planografía: Es la representación gráfica de los resultados y constituye el dibujo topográfico.  Para que sea completa la representación gráfica de una porción de la superficie terrestre, deberá contener: 1. La forma general del terreno, o sea un contorno o perímetro y los detalles interiores (construcciones, caminos, puentes, ríos, etc.). 2. La diferencia de altura que guardan los puntos del terreno, unos respecto a otros; y 3. La superficie del terreno.

División de la topografía según la ejecución para representar el terreno:

1.    Planimetría:

La planimetría es la parte de la topografía que estudia el conjunto de métodos y procedimientos que tienden a conseguir la representación a escala de todos los detalles interesantes del terreno sobre una superficie plana, sin contar su relieve o diferentes alturas que pueda tener el mencionado terreno, y se representa en una proyección horizontal.

Se presenta en dos casos: terreno horizontal y terreno inclinado, es posible realizar con cinta métrica exclusivamente el trazo y levantado de líneas paralelas, perpendiculares y prolongar alineamientos. Con tránsito podemos llevar a cabo los métodos para medir ángulos, esto con el fin de levantar poligonales (serie de líneas consecutivas cuyos extremos se han marcado en el campo) para representar gráficamente una superficie.

2.    Altimetría:

Parte de la topografía que se ocupa de la medición de alturas. También llamada hipsometría, se encarga del estudio del conjunto de procedimientos y de métodos que existen para poder determinar y representar la altura o cota de cada punto respecto de un plano de referencia. Por ejemplo, gracias a la altimetría es posible representar el relieve del terreno, tal es el caso de los planos de curvas de nivel.

Realiza la medición de las diferencias de nivel o de elevación entre los diferentes puntos del terreno, las cuales representan las distancias verticales medidas a partir de un plano horizontal de referencia. La determinación de las alturas o distancias verticales también se puede hacer a partir de las mediciones de las pendientes o grado de inclinación del terreno y de la distancia inclinada entre cada dos puntos. Como resultado se obtiene el esquema vertical.

Equipo topográfico:

Planímetro: instrumento manual utilizado en la determinación del área de figuras planas con forma irregular.

Taquímetro: sirve tanto para medir distancias como para medir ángulos horizontales y verticales con gran precisión.

Brújula: Se emplea para levantamientos secundarios, reconocimientos preliminares y en los trabajos de configuraciones.

Trípode: es un instrumento que tiene la particularidad de soportar un equipo de medición, su manejo es sencillo pues consta de tres patas.

Cinta métrica: puede medir líneas y superficies curvas, se emplea para hacer medidas en el campo de tipo horizontales, existen hasta de 100 metros de longitud.

Niveles: ayuda a determinar la diferencia de elevación entre dos puntos en el terreno. El más sencillo es el de manguera (se llena de agua y se sostiene de balizas), sigue el de mano, y finalmente el fijo, que es el más delicado.

Tránsito: Se utiliza para medir ángulos horizontales y verticales con una precisión de 1’ (minuto) o 20” (segundos). Éste aparato debe ser cuidado de golpes.

        

Aplicaciones de la topografía:

Ingeniería agrícola: en levantamientos como trazos, divisiones de Tierra, nivelación de terrenos y construcción de canales. 

Ingeniería eléctrica: en levantamientos previos y trazos de líneas de transmisión, construcción de plantas hidroeléctricas.

Ingeniería geológica: en la relación de las formaciones geológicas y determinación de cuencas hidrológicas.

Ingeniería civil: en los trabajos topográficos antes, durante y después de la construcción de obras (carreteras, ferrocarriles, edificios).

Física: se relaciona con la física porque va de la mano con construcción y perfeccionamiento de aparatos ópticos y nuevas tecnologías.

Astronomía: coordenadas geográficas de astros. 

Matemáticas: para cálculo de distancias, ángulos, volúmenes y áreas y se auxilia de geometría y trigonometría. 

MEDICIÓN Y TOPOGRAFÍA

            ¿Qué es la medición?

La medición es un proceso básico de la ciencia que consiste en comparar un patrón seleccionado con el objeto o fenómeno cuya magnitud física se desea medir, para averiguar cuántas veces el patrón está contenido en esa magnitud.

Una Medición es lo que se obtiene a través de la acción de medir, la palabra medir proviene del latín “metiri” que significa comparar una cantidad obtenida de algo con una cantidad (medida) convencional, la cual se conoce previamente al estudio de medición. Esta cantidad o medida convencional viene dada por unidades, por ejemplo (metro o kilo), pero también puede ser obtenida a través de dimensiones, por ejemplo (peso, altura, superficie o volumen), esta unidad o dimensión es utilizada para comparar y determinar cuántas veces se encuentra contenida en la cantidad de la medición. En el campo de la medición la posibilidad de que existan los errores es amplia, los cuales pueden ser dados por imperfecciones que pueda tener el instrumento medidor o errores experimentales (humanos), a pesar de que siempre se debe tener en cuenta la existencia del error, debe tratarse en lo posible de que sea mínimo, casi imperceptible, por esta razón es conocido que es muy difícil realizar una medición exacta.

            Importancia de la medición:

Desde la antigüedad medir es una necesidad vital para el hombre. La medida surge debido a la necesidad de informar a los demás de las actividades de caza y recolección.

En la vida diaria constantemente se hacen mediciones, por ejemplo: el tiempo que toma trasladarse de un lugar a otro, la cantidad de mercancías que se compran, etc. Las mediciones son importantes, tanto en la vida cotidiana como en la experimentación en donde permiten reunir información para después organizarla y obtener conclusiones. 

El científico inglés William Thomson Kelvin (1824-1907) resumió la importancia de la medición como parte esencial del desarrollo de la ciencia, en el siguiente comentario: "Con frecuencia digo que cuando se puede medir y expresar con números aquello sobre lo cual se está hablando, se sabe algo del tema; pero cuando no se puede medir, es decir, cuando no es posible expresarlo con números, el conocimiento es insuficiente".

            Historia de la medición:

Las primeras unidades de longitud que usó el hombre estaban en relación con su cuerpo. Con sus pasos media la extensión de sus campos, que era considerado una extensión mayor y utilizaba sus pies para medir extensiones menores, por ejemplo la piel de un oso. 

Empleaba la longitud que hay desde el codo hasta los dedos para medir cosas mayores. A esta medida la llamo codo. También utilizó la mano para medir cosas más pequeñas. Esta dimensión la denominó palmo.  Algunas veces resultaba imposible medir algo con solo una dimensión. Entonces el hombre media cuanto podía en codos y el resto lo media en palmos.

Y para las cosas todavía menores en longitud emplearon el ancho de uno de sus dedos. Esta medida la denominó dígito o pulgada (el dedo equivale aproximadamente a 2 centímetros).

Luego los hombres comenzaron a comprar y a vender cosas. Quizá hubo alguien que quiso comprar una piel de oso de seis pies de longitud. Pero seis pies pueden ser esta longitud: ---------------------------, o también esta otra: ---------------------------------------------------.  
     

Los hombres eran de tamaño diferente. Sus pies no eran iguales. En consecuencia las dimensiones resultantes eran todas distintas. Entonces, midieron el largo del codo de varios hombres y decidieron adoptar el que aparecía con mayor frecuencia. 

Ya los hombres no tenían que utilizar su cuerpo para medir. Pero tenían que llevar consigo los instrumentos de medida. Los egipcios hicieron barras de un codo de medida patrón. Al principio las hicieron de piedra. Pero las barras de piedra eran muy pesadas.

Entonces las hicieron de madera. Eran más ligeras; más manejables. Pero las barras de madera alteraban fácilmente su tamaño por poco que se mojaran. Además, la madera se desgastaba.

Los egipcios esculpieron en el muro de piedra del templo la longitud patrón del codo. Así los hombres podían comprobar sus instrumentos de medida. Pero claro, cada país tenía sus propios patrones de medida. No todas eran de igual longitud.

Pero en ciertos países había incluso medidas patrón de longitud diferente. Surgieron pueblos y se formaron ciudades. La gente quiso saber las distancias que había entre ellas. Para determinarla, los romanos emplearon una medida llamada milla. 

La palabra milla proviene de la dominación latina, que quiere significar "mil pasos". Cuando los romanos construían carreteras, los gobernantes que las encargaban inscribían su nombre en los hitos kilométricos que indicaban al viajero por qué vía transitaba, en qué milla se encontraba o hacia donde se dirigía. A esas piedras las denominamos miliarios.

El rey Enrique VII tenía un patrón de medida para la yarda. Era de bronce. Estaba dividida en 3 pies (1 pie = 304 mm.) Cada pie tenía 12 pulgadas. Resultaba difícil recordar las distintas medidas y hace unos doscientos años, aproximadamente, algunos franceses decidieron determinar nuevas medidas de longitud. Los encargados de dicha medida fueron Jean Baptiste, Joseph Delambre y Pierre Méchain, quienes entre 1791 y 1798, mediante unos estudios y cálculos establecieron una nueva unidad de medida, el metro.

Y, en 1971 finalmente llega el Sistema internacional de medidas, "SI".

            Primera medición terrestre:

Dentro de la historia de la medición, cabe hacer mención especial del primer gran cálculo lineal terrestre. En el año 280 a.C. Eratóstenes realizó un cálculo muy aproximado de la circunferencia terrestre del siguiente modo:

1.- Observó que en el mismo momento del día, en la actual ciudad de Asuán y en Alejandría, las varas colocadas verticalmente producían en una sombra y en otra no. ¿Cómo era esto posible?

2.- Al estar el sol a una distancia tan enorme, se considera que los rayos son paralelos.

3.- Si no hubiese sombra en ninguna de las dos varas, o fuesen iguales, esto supondría que la tierra era plana.

4.- Pero como en Asuán no tenía sombra y en Alejandría si, la conclusión es que la superficie de la tierra era curva. Por tanto a mayor curvatura, mayor longitud de sombra.

5.- Calculó que si las varas se prolongasen hasta el centro de la tierra, formarían un ángulo de 7º que es la 1/50 parte de 360.

6.- Eratóstenes encargo a una persona que midiese con sus pasos la distancia entre las dos ciudades que aproximadamente era de 800 km.

7.- Por lo tanto multiplicó 800 km x 50 = 40.000 km que es la longitud aproximada de la circunferencia terrestre.

            Principales instrumentos de medición actuales:

Cuando lo que se necesita es medir distancias medias, hasta 100 m se utiliza la cinta métrica, si lo que deseas es medir distancias cortas, hasta 5 m, se puede utilizar el flexómetro (aunque a veces también se le llama cinta métrica). Ahora bien, si lo que se desea es medir o trazar líneas de unos pocos centímetros, con una precisión de milímetros, se utiliza la regla graduada, ésta puede ser diferentes materiales como plástico, madera y metal. 

En la empresa textil se usa para la confección de prendas el metro de costura. Éste se caracteriza por tener una longitud de 1 metro y 50 centímetros, y por ser un material flexible que permite medir contornos y longitudes de perímetros en cuerpos curvos. 

En el sector industrial y especialmente en la construcción, se utiliza el metro láser. Este instrumento se caracteriza por ser capaz de determinar la distancia sin contacto por medio de láser. Estos aparatos resultan atractivos por su fácil manejo y por su gran precisión.

Respecto a la medición de ángulos, el transportador resulta muy útil cuando tenemos que fabricar algún elemento con ángulos no rectos. También sirve para copiar un ángulo de un determinado sitio y trasladarlo al elemento que estemos fabricando.

           

Unidades de medida usadas en topografía:

1.    Sistema de medidas lineales: la unidad de longitud es el metro m.

2.    Sistemas de medidas de superficies: en los   trabajos  topográficos comunes,   el   área   se   expresa   en   metros cuadrados (m2), hectáreas (ha) o kilómetros cuadrados (km2), dependiendo del tamaño de la superficie a medir.

3.    Sistemas de medidas de volúmenes: el  volumen,  definido  como  la  medida  del  espacio  limitado  por  un  cuerpo, generalmente  se expresa  en  m3,  cm3  y  mm3, siendo  el  m3  la  unidad  de medida empleada en proyectos de ingeniería.

4.    Sistema sexagesimal: éste  sistema  divide  la  circunferencia  en  360  partes  iguales  o  grados sexagesimales(º); a su vez, cada grado está dividido en 60 partes iguales o minutos  sexagesimales  (')  y  cada minuto  se  divide  en  60  partes  iguales  o segundos sexagesimales (").

5.    Sistema sexadecimal: este sistema deriva del sistema sexagesimal, siendo su única diferencia que los minutos y segundos se expresan como décimas de grados. El ángulo 10°20’36”, en este sistema es: 10°,34333333.