Aldo
Oscar MANGIATERRA, Rosario – Argentina
Armando
DEL BIANCO, Córdoba – Argentina
PONENCIA PRESENTADA EN LA 8a. CONFERENCIA REGIONAL DE LA FIG (Federación Internacional de Geómetras) - MONTEVIDEO - URUGUAY - Noviembre de 2012
Palabras claves: mediciones en ingeniería,
estructura geométrica, tolerancias constructivas, obras civiles, obras
industriales.
RESUMEN:
Para el Ingeniero Agrimensor la obra de
ingeniería es un conjunto de estructuras geométricamente definidas y
espacialmente relacionadas, que deben cumplir condiciones de
FORMA-DIMENSION-UBICACIÓN definidas en el proyecto. El Ingeniero Agrimensor
garantiza el respeto de las tolerancias, “dibujando” la obra en el terreno, en
escala 1:1 y en tres dimensiones. La clave está en diseñar, con el proyecto, un
adecuado sistema de referencia e iniciar la ejecución construyendo un marco que
lo materialice, el cual constituye “la estructura geométrica de la obra”, conocido
como Sistema Planialtimétrico de Apoyo
Conclusiones
e Importancia:
Cuando se requieren determinaciones geométricas que implican: a) precisiones
propias de las obras de ingeniería - b) espacios significativos - c) mediciones
in situ - d) tiempos exiguos ES NECESARIO APELAR A LOS PROFESIONALES, LOS
CONOCIMIENTOS Y LOS INSTRUMENTOS DE LA AGRIMENSURA. Concebimos
al Ingeniero Agrimensor, como protagonista en la construcción, montaje,
ampliación, auscultación y control de las obras de ingeniería. Consideramos que
dicha actividad constituye una rama natural del despliegue de sus conocimientos
y habilidades y que, cuando se la encara sistemáticamente, se torna en una
especialidad.
1. INTRODUCCIÓN
Concebimos al Ingeniero Agrimensor como
uno de los protagonistas en la construcción, montaje, ampliación, auscultación
y control de las obras de ingeniería, sean civiles o industriales. Consideramos
que dicha actividad constituye una rama natural del despliegue de sus conocimientos
y habilidades y que, cuando se la encara sistemáticamente, se torna en una
especialidad. No se trata de una casuística ocasional, tal como algunos han
pretendido, ni de un servicio auxiliar circunstancial prestado a profesionales
de otras ramas de la ingeniería.
¿Cuál es el basamento de tal afirmación?
Cualquier obra de ingeniería puede ser
considerada desde distintos enfoques, cada uno de ellos propio de la profesión
o del interés del que la analiza. Así, por ejemplo, una represa hidroeléctrica
podrá ser vista desde su significación en la producción de energía, o por su
incidencia en la demanda de mano de obra, o bien por su importancia geopolítica,
etc., para el Ingeniero Agrimensor el punto de vista es el geométrico. Vista
desde los parámetros de esta profesión la obra de ingeniería no es otra cosa
que un conjunto de estructuras materiales geométricamente definidas y
espacialmente relacionadas; por lo tanto cada una de esas estructuras, pequeñas
o grandes, livianas o pesadas, etc., debe responder a 3 condiciones preestablecidas
de FORMA, DIMENSION y UBICACIÓN.
Esto ha sido así desde antigua data. Para
poner un ejemplo clásico y de antigüedad milenaria podríamos citar los acueductos
romanos, notables algunos de ellos por su eficiencia e incluso por la elegancia
de sus líneas, constituyendo un verdadero alarde del ingenio humano. Lo que
varía con el devenir histórico es la manera para lograr el cumplimiento de las
condiciones necesarias, es decir la tecnología y sus técnicas derivadas. Y esto
es así en todos los órdenes; en el geométrico también. Las modernas técnicas
constructivas y de montaje, son cada vez más exigentes y requieren de mayor
calidad geométrica en cada uno de sus pasos.
El Ingeniero Agrimensor “dibuja” la obra
en escala 1:1 y en tres dimensiones; para decirlo con las inigualables palabras
del poeta José Pedroni, puebla el espacio con figuras y volúmenes.
La clave de esa labor está en diseñar, en
la etapa que antecede al proyecto, un adecuado sistema de referencia y la
construcción de un marco de referencia que lo materialice.
Ese marco, así definido, al que solemos
llamar Sistema de Apoyo, no es otra cosa que “la estructura geométrica de la
obra”, necesaria para su ejecución y de perdurabilidad conveniente para
posteriores ampliaciones, modificaciones y/o controles. Está compuesto tan sólo
de algunos puntos, los que por sí mismos son insignificantes frente a los
visibles y muchas veces imponentes componentes de la obra. A los ojos del
observador desprevenido ¿qué pueden significar algunos puntos (aunque materialicen
el eje principal de un gran emprendimiento), frente a la monumental escollera
de una presa, un conjunto de columnas y vigas, un horno o una esclusa? A tal
punto resulta singular esa estructura geométrica que, sin temor a exagerar, se
puede decir que pasa inadvertida para todo aquél que la desconozca previamente,
razón por la cual solemos llamarla, irónicamente, la estructura fantasma de la
obra.
El Sistema Planialtimétrico de Apoyo debe
reunir algunas condiciones, por su calidad y su materialidad, a saber:
-
debe
ser único, en tanto debe haber correspondencia biunívoca entre cada
punto de la obra y el juego de coordenadas que lo ubica en el espacio.
-
debe
tener la precisión adecuada
-
debe
ser estable
-
debe
ser dinámico (crece con la obra y en parte también se destruye)
2. LA AGRIMENSURA EN LAS OBRAS CIVILES
La tarea del Ing. Agrimensor, comienza en
el instante mismo que se crea la necesidad de proyectar una Obra de Ingeniería,
interviene por primera vez generando la Cartografía básica que servirá para la generación de la factibilidad
o directamente en el anteproyecto.
Habiéndose cumplidas todas las etapas
previas, es decir habiéndose realizado los estudios de factibilidad y de
presupuesto, habiendo analizado las distintas variantes y alternativas posibles,
y habiéndose aprobado el ante proyecto, se decide encarar el proyecto ejecutivo,
en ese momento, el proyectista encarga el levantamiento topográfico y relevamiento de detalles,
que será la base para la generación del Modelo Digital del Terreno. Para ello
el Ing. Agrimensor, planificará, materializará y medirá el Sistema de Apoyo. Volverá
a participar, en oportunidad que sea convocado para el replanteo de los lineamientos geométricos, que materialicen la
estructura de la obra civil. Finalmente participará en el control de deformaciones y/o asentamientos. El proceso es
un círculo que se repite permanentemente: El Relevamiento es la representación
de una porción de la corteza terrestre que pertenece a la realidad, a través de
la construcción de un modelo digital. El Proyecto ejecutivo es una maqueta
abstracta de la realidad modificada. El replanteo traslada el proyecto al
terreno. La construcción de la obra modifica la realidad, y volverá a
reiniciarse el ciclo con la llegada de una nueva idea o necesidad.
2.1
La elaboración de la
Cartografía Básica
A los efectos de realizar los estudios de
factibilidad, las variantes y alternativas posibles y generar el anteproyecto, fundamentalmente
para los estudios hidrológicos, geológicos y análisis de costos de
expropiación; el Ingeniero Agrimensor lo hace aportando cartografía de línea y
cartografía de imagen en pequeñas escalas.
2.2 La realidad es un puzzle perfecto
El proyecto geométrico, es un modelo conceptual, en este caso de la
realidad modificada, es como si se hiciese una incisión de la realidad,
quitamos una pieza del puzle real y lo reemplazamos por otra pieza nueva. Queda
claro que esta nueva pieza debe coincidir, empalmar “exactamente” con el entorno.
Cuando decimos “exactamente”, nos estamos refiriendo a que el punto replanteado
debe quedar encerrado dentro de una elipse de tolerancia pre establecida.
En la mayoría de los casos, el proyecto lo
ejecuta una empresa Consultora, quien realiza la labor topográfica del
Relevamiento, mientras que las mediciones del Replanteo, lo realizan Agrimensores
y topógrafos, pertenecientes al staff de la empresa Constructora. Es decir distintas
personas, con distintas metodologías de trabajo, con distintos instrumentales
de medición – muchas veces no calibrados – agravándose por los tiempos que
suelen transcurrir, entre la ejecución del proyecto y la adjudicación de la
obra; pero lo que es el problema más grave, es que probablemente quien
ejecutara el relevamiento haya utilizado un Sistema de Referencia local y
arbitrario, con inferiores precisiones, a las tolerancias constructivas.
Por consiguiente, evidentemente surgirán
problemas a la hora de la construcción de la obra, más precisamente en los
lugares en que empalman proyecto y realidad.
La obra civil debe empalmar con el entorno
existente, calles, avenidas, cordones cunetas, instalaciones (cloacas, desagües
pluviales), servicios (red de agua, gas, electricidad, etc.). Las diferencias
entre el relevamiento y el replanteo se pueden manifestar como un error:
de escala – de traslación – de rotación o un error de altura, y/o la
combinación de ellos. En el ejemplo anterior, un error de altura puede
significar que se hayan calculado mal las obras hidráulicas de desagüe y que el
nivel líquido supere los umbrales de las viviendas.
Las diferencias
entre los relevamientos que dieron origen al proyecto y el replanteo, los paga
la obra, realizando nuevos relevamientos en cada problema y ejecutando parches,
remiendos y “transiciones”. La falta de una estrecha relación entre el
relevamiento y el replanteo, en las obras civiles puede generar además de mayores
costos y retrasos importantes en los avances de obra, y peor aún: accidentes
fatales.
 ¿Cómo solucionar estos inconvenientes? ¿Cómo
minimizar el impacto en los mayores costos de obra por causa de las
diferencias entre relevamiento y replanteo? ¿Cómo podemos asegurar las tolerancias? |
La solución es la
materialización y medición de una sólida
estructura geométrica que vincule estrechamente el relevamiento original
con el replanteo de la obra, una columna vertebral que la rigidice, que en
nuestro lenguaje denominamos “Sistema Geométrico de Apoyo”.
2.3 El
Sistema de Apoyo Principal
Por lo antes dicho, es la esencia misma de
la calidad geométrica del Proyecto y en consecuencia de la Obra. Se ejecuta previo
al Relevamiento
Es una estructura
geométrica, que vincula estrechamente la realidad con el proyecto, el replanteo
y la construcción de la
Obra. Una estructura geométrica, que ata con hilos
invisibles, las piezas del rompecabezas, asegurando las tolerancias. Un sistema
de apoyo, es la columna vertebral que sirve de sustento, fija la escala,
garantiza la homogeneidad de las exactitudes, georreferencia el proyecto
ejecutivo y asegura una estrecha relación entre:
el levantamiento topográfico à el
proyecto ejecutivo à y
el replanteo de las obras
Al Sistema Geométrico de Apoyo lo
conforma: El Sistema y Marco de Referencia
2.3.1 Sistema y marco de Referencia
Horizontal
En todos los casos, sea que se trate de
obras de desarrollo lineal o de obras de desarrollo superficial, es
imprescindible georreferenciar los sistemas de apoyo, trabajar en el
Sistema WGS’84, vinculándose a través de
las redes nacionales pasivas, o mediante el empleo de redes activas (preferentemente
éstas últimas por su rapidez y comodidad). En nuestro país, la red geodésica
nacional POSGAR 2007 vinculada a SIRGAS 2000.
2.3.2 Sistema y marco de Referencia
Vertical
Sistema de
Referencia: Cota Ortométrica / Altura sobre el nivel medio del mar
Marco de
Referencia: Red Altimétrica referida al Geoide Nacional, en Argentina la Red altimétrica del IGN
2.3.3 Algunas ventajas de
Georreferenciar los proyectos de ingeniería
Si desaparece el Sistema de apoyo, se
puede reconstruir. Compatible con todos los software
de GIS y con el Google Earth. Las interferencias subterráneas dejarán de
ser un problema o un peligro, si los planos conformes a obra están georreferenciados.
Se eliminan los problemas de empalmes en distintos proyectos de ingeniería y
arquitectura que se tocan o se superponen. Algunos Catastros provinciales, ya
tienen sus registros georreferenciados y es una enorme ventaja que el proyecto
esté en el mismo sistema, a los fines de realizar las mensuras de expropiación
y de servidumbres.
En el Congreso internacional CIELA 2006
realizado en Córdoba, los autores presentaron una ponencia para la redacción de
Normas a emplearse en la confección de pliegos para licitaciones y proyectos de
la Obra Pública ,
y entre otros puntos, se destacaba la necesidad de georreferenciar los proyectos
de ingeniería.
2.3.4 El Sistema de Apoyo en la Obras de Desarrollo Lineal
Generalmente las obras de desarrollo
longitudinal son de longitudes que superan el límite topográfico, por lo tanto
será necesaria emplear una proyección cartográfica Gauss Krüger o UTM.
Convivirán dos sistemas de referencias: Uno, el sistema georreferenciado de
coordenadas proyectadas sobre el plano y un sistema de coordenadas
rectangulares, donde el eje de las abscisas coincide con la línea curva del
proyecto y las ordenadas, perpendicular al mismo en cada punto.
2.3.4.1 Diseño: En las obras de desarrollo lineal, el sistema de apoyo es una
poligonal, cuyos vértices deberán colocarse de modo tal de asegurar la
intervisibilidad entre los mismos, con el propósito de permitir el empleo del
método polar con estación total, tanto para el Levantamiento Topográfico
inicial como para el posterior replanteo. En las Líneas de Alta Tensión y
Gasoductos, donde el diseño geométrico no depende de la gravedad, todo el relevamiento
y el replanteo de piquetes, puede hacerse empleando GNSS y la altura reducida empleando
un modelo de geoide, la distancia entre
vértices dependerá del empleo de instrumentos de simple o doble frecuencia y
del uso del RTK, en cuyo caso las distancias entre vértices dependerá del
alcance de las comunicaciones del radio modem.
2.3.4.2 Mediciones Planimétricas: Conforme
a las precisiones requeridas, en la mayoría de los casos es suficiente
determinar las coordenadas de los vértices del sistema de apoyo principal, con
una precisión de ± 2 cm .
La metodología más adecuada a aplicar, es determinar la posición en cada
vértice, empleando GNSS. Si se empleara estación total, a diferencia del GNSS, el
método acumula errores y es inseguro por tratarse de una poligonal abierta sin
control, por ello las mediciones deben hacerse en las dos posiciones del
círculo y medir los ángulos con un método de compensación, empleando señales de
puntería. De cualquier modo, es necesario posicionar con GNSS ambos extremos, a
fin de asegurar el cierre planimétrico al transformar la poligonal abierta en
una poligonal doblemente atada y concretar la georreferenciación.
2.3.4.3 Mediciones Altimétricas: En las Obras Hidráulicas y obras
Viales, se debe descartar todo tipo de nivelación: GNSS, trigonométrica, etc.,
empleando únicamente la nivelación diferencial en ida y vuelta, utilizando
preferentemente niveles digitales con miras graduadas con código de barras. Por
el contrario en los gasoductos, poliductos, etc., donde los fluidos son
conducidos por alta presión y en los electroductos, la determinación de la
altura podrá hacerse mediante el auxilio de un ajustado modelo regional de
ondulaciones geoidales.
2.3.5 El Sistema de Apoyo en la Obras de Desarrollo
Superficial
2.3.5.1
Diseño: En las obras de
desarrollo superficial, el sistema de apoyo es una red, cuyos vértices deberán
colocarse de modo tal de asegurar la intervisibilidad entre los mismos, con el
propósito de permitir el empleo del método polar con estación total, para el
Levantamiento inicial y posterior replanteo. La configuración deberá ser de figuras
regulares, envolviendo o conteniendo el desarrollo de la futura obra.
2.3.5.2
Mediciones Planimétricas: Conforme
a las precisiones requeridas, en la mayoría de los casos es suficiente
determinar las coordenadas de los vértices del sistema de apoyo principal, con
una precisión de ± 1 cm .
La metodología más adecuada a aplicar, es determinar la posición en cada
vértice, empleando GNSS. Si se empleara estación total, en este caso al tratarse
de figuras cerradas y la posibilidad de mediciones supernumerarias, es factible
obtener errores de cierres y elipses de error, que permiten asegurar las
precisiones requeridas. De cualquier modo, es necesario posicionar con GNSS, al
menos dos vértices extremos, a fin de concretar la georreferenciación. - Es
necesario aclarar que, midiendo figuras cerradas con GNSS, también se obtienen
elipses de error.-
2.3.5.3
Mediciones Altimétricas: En
el 100% de las obras superficiales, llevan consigo el proyecto de obras
hidráulicas de conducción por gravedad, por lo tanto la determinación de la altura deberá hacerse con
nivelación diferencial realizada en ida y vuelta, o rodeos cerrados.
2.3.6. Monumentación
La materialización del mismo, debe realizarse
en lugares que perduren en el tiempo (fuera de la futura zona de ocupación de
las obras) de fácil acceso y preferentemente con mojones de hormigón armado, con
una placa identificadora del punto y a ras de terreno natural a fin de evitar
su destrucción. La placa posee un tetón cabeza redonda con un punto bajo
relieve, para asegurar la centración milimétrica de los instrumentos de
medición.
De
este modo, los mojones del sistema de apoyo principal, permiten el apoyo
inequívoco de la base de la mira en la nivelación diferencial.
2.4 Levantamiento Topográfico
El Levantamiento Topográfico, es la
realización de un muestreo criterioso de puntos del terreno representativos del
relieve del terreno natural, es decir la determinación de la posición (X, Y,
Cota) de puntos característicos del terreno. El objeto del levantamiento
topográfico es la construcción de un “modelo”
conceptual de la realidad, el cual es la base para la construcción del MDE (Modelo Digital de Elevaciones) que
es una maqueta digital del relieve del terreno.
2.5 Relevamiento de Detalles
Es la tarea consistente en la Captura de Datos de la información que requiere el proyectista,
generalmente de tres tipos:
-
Información
general - para el Proyecto hidráulico - Información Dominial.
Si bien se ha expuesto por separado el
levantamiento topográfico del relevamiento, en la práctica los dos se hacen en
forma conjunta, se registran puntos del relieve y la información de manera
simultánea.
2.5.1 Medición directa
en el terreno:
Los datos se incorporan a una base de datos en tiempo real, mediante una
colectora electrónica de datos y guardarlos en memorias internas de los
equipos. Cuadrícula – Bisección - Polar (Taquimetría) - Posicionamiento GNSS
diferencial (Stop&Go y Kinematic)
post proceso y RTK - Perfilometría (sólo en obras de desarrollo lineal) - DGPS
(con estación base permanente, con solución estación base virtual, NTRIP o
radio faro).
2.5.2 Métodos de
levantamiento indirectos: Son aquellos que nos permiten capturar los datos
para la obtención de la forma del relieve del terreno, y la información general
y específica, sin tomar contacto con el objeto a representar: Fotogrametría
Terrestre y aérea - UAVs. - Teledetección Satelitaria: Sensores ópticos y
Radargrametría. - LIDAR Terrestre y móvil - LIDAR aerotransportado – etc. Y por
supuesto la combinación de métodos.
2.6 El Ing. Agrimensor y el Replanteo del
Proyecto.
Una vez que se ha elaborado y aprobado el
proyecto ejecutivo, y está pronto para ser materializado en una obra de
ingeniería, esta importante responsabilidad recaerá nuevamente en el Ing.
agrimensor, quien planificará, organizará y dirigirá un equipo de topógrafos.
2.7 Replantear el proyecto es armar un gigante
rompecabezas.
Replantear una obra de ingeniería o
arquitectura, es “dibujar”, en escala 1:1 el proyecto. Es llevar al terreno, lo que está contenido en los planos. Pero
la construcción de la obra, no es un todo compacto sino que está integrado por
decenas de obras que se van construyendo en distintos frentes y en tiempos
diferentes, pero cada una de esas partes deben coincidir exactamente en sus
contactos y en los empalmes con la realidad del entorno. Al igual que un gigantesco
rompecabezas, las piezas deben encajar “exactamente” en el lugar adecuado.
2.8 Las piezas del puzzle deben encajar unas con
otras dentro de la tolerancia constructiva: El contacto entre las piezas, debe
ser menor que la elipse de error máxima admisible en cada caso; es lo que
llamamos la elipse de tolerancia.
¿Quién
fija la tolerancia? La
fijan las relaciones de vínculos, es decir las piezas que unen o vinculan un
bloque con otro, tales como: ductos aéreos, tuberías de instalaciones
subterráneas, cintas transportadoras grandes vigas premoldeadas, piezas
metálicas, etc.
Conforme sea el
vínculo que las une, será la magnitud de la tolerancia constructiva.
¿Cómo
aseguramos que la elipse de confianza (2,5 σ) sea menor que la tolerancia?
Cada pieza se desarrolla a partir de sus
ejes principales, por lo tanto si aseguramos la tolerancia en cada uno de los
ejes, de dos piezas que se contactan, estaremos garantizando la calidad del
resultado.
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2.9 Ejes
principales – Geometrialización – Georreferenciación
Los ejes de replanteo principales de cada obra o edificio, son
generalmente paralelos o coincidentes con los ejes de referencia. Generalmente
son ejes de simetría.
A estos ejes, estarán acotados o referidos todos los demás ejes
(secundarios y auxiliares del bloque), como así también todas las demás líneas
y figuras geométricas que lo componen, estrechamente vinculados a otros ejes
principales. Cada
parte del proyecto, posee su propio plano de replanteo, pero cada uno de ellos
está procesado en un programa Cad, el primer paso consiste en determinar la
estructura geométrica: los ejes principales de cada bloque y las relaciones con
los otros ejes. Luego, el siguiente paso es georreferenciar estos ejes,
vinculando el proyecto con el relevamiento que le dio origen.
2.10
Sistema de Apoyo del Replanteo
A partir de los vértices georreferenciados
del Sistema de Apoyo del levantamiento topográfico y relevamiento de detalles,
generar un Sistema de Apoyo para el replanteo de los ejes principales.
2.10.1 Diseño: Hay dos tipos de mojones, los mojones que son colocados de forma
libre y otros que son colocados de forma fija sobre un eje principal.
Libres:
Los
que son colocados de forma libre, tienen por objeto servir de estación para el
replanteo de puntos con método polar, empleando estación total, deben ser
intervisibles entre sí. Se monumentan de igual forma que los vértices del
relevamiento, son premoldeados con una placa inserta, conteniendo un punto de
centración redondeado a los fines de servir también como punto fijo
altimétrico. Se genera una configuración homogénea, se realizan mediciones
supernumerarias a los fines de calcular elipses de error en cada vértice. El
semieje mayor de la elipse de confianza (2.5s),
debe ser menor que la tolerancia establecida.
Fijos:
Son
puntos colocados por replanteo sobre los ejes principales y tienen por objeto
servir de estación para emplear un método de replanteo por alineaciones.
Se monumentan
mediante un mojón de hormigón, realizado in situ, colocando una placa lisa con
suficiente superficie a los efectos de replantear la alineación en las dos
posiciones del círculo. El punto promedio de las mismas, libre de errores
instrumentales, marcado con un punzón de acero.
2.11.- Cada bloque está compuesto por varias piezas
menores
Cada subconjunto tiene sus propios ejes
que se encuentran referidos a los ejes principales. A estos los llamamos ejes
secundarios.
2.12.- Sistema de Apoyo Secundario
Los ejes
secundarios se replantean generalmente por alineaciones desde un sistema de
apoyo creado ad hoc para cada obra, replanteado desde Sistema de apoyo
principal. El diseño está formado exclusivamente por mojones colocados de
forma fija sobre los ejes secundarios. Como en el caso anterior, existen
vínculos que unen las estructuras, generalmente se tratan de estrechas juntas
de dilatación de apenas un par de centímetros.
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Las precisiones
entre ejes se reducen a ± 3mm < dx < ± 5mm muy ajustados por
cierto, sin embargo las distancias entre ejes son tan cortas, al alcance de
una ruleta de acero contrastado, que nos permite lograr las precisiones sin
dificultad y sin mediciones supernumerarias; salvo algunas importantes excepciones
como la colocación de insertos para el anclaje de estructuras metálicas, como
por ejemplo, el montaje de una turbina de vapor.
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3. LA AGRIMENSURA EN LA INDUSTRIA
Se trata de un campo de
trabajo propio, si bien distinto al de otras actividades de la profesión y
seguramente menos difundido.
¿En qué consiste? Nuestra
labor en todas las obras de ingeniería consiste en resolver problemas
geométricos; pero en este caso se explicitan en un ámbito específico, el de la
industria.
Tales problemas pueden
ser:
a) Complicados (geométricamente hablando)
Por ejemplo
determinar con alta precisión la posición relativa entre elementos separados por obstáculos inamovibles y en condiciones
físicas sumamente dificultosas. Pongamos por caso dos máquinas situadas en
distintos recintos entre las cuales se requiere comprobar el paralelismo de sus
ejes. Otro ejemplo: determinar las correcciones
óptimas (las menores posibles), para reparar una estructura deformada haciendo
que recupere sus dimensiones teóricas dentro de los límites de tolerancia.
Podemos citar la deformación de un horno de acería a causa de las altas
temperaturas
b)
Encontrar la causa geométrica de un problema que no se manifiesta como
tal
Es lo que pasa con las ruedas
de los llamados puentes-grúa que se utilizan en la industria. El problema es un
desgaste mecánico; el origen es de carácter geométrico.
A modo de ejemplo podemos
citar un caso bastante habitual: el de máquinas cuyos elementos no responden a
condiciones geométricas de trabajo (por ejemplo perpendicularidad entre ejes),
lo que hace que los esfuerzos se repartan de manera disímil y se produzcan
roturas de algunos elementos de sujeción que deberían garantizar la estabilidad
y posición de la maquinaria.
c)
Convertir un problema geométrico en otro distinto
Ejemplo: controlar la
perpendicularidad entre dos superficies puede ser dificultoso, pero puede no
serlo tanto si es que se logra llevar a posición vertical una de ellas y
comprobar la horizontalidad de la otra en forma independiente (o viceversa).
Desarrollar este tipo de
trabajos requiere predisposición, pero además, entre otras, reunir algunas
condiciones:
- lo que podríamos llamar
mentalidad geométrica, es decir poder “pensar” en forma espacial, en tres
dimensiones, superar la limitación en la que estamos educados, que generalmente
nos lleva a representar el espacio mediante expresiones planas y a razonar
sobre ellas (quizá aquí debemos vencer la tentación de explayarnos en
consideraciones científico-tecnológicas e incluso filosóficas, sobre la
relación del hombre y el espacio, en aras de continuar con el tema específico)
- la otra condición es tener
en cuenta que muchas de las técnicas habituales y efectivas en otro tipo de
trabajos, ya sea porque requieren menor precisión, ya porque abarcan espacios
mucho mayores, deben ser adaptadas a otras situaciones o incluso se requiere
inventar nuevas formas de aplicar los conocimientos tecnológicos adquiridos;
baste señalar que con un aparato óptico se puede apreciar 0.1 mm (la décima de milímetro)
si se observa a la distancia de pocos metros o, al contrario un error de 1 milímetro a 4 metros de distancia
significa un error angular mayor que 50 segundos sexagesimales. De algún modo
podríamos decir que es condición carecer de prejuicio, literalmente hablando.
Concluimos
que Cuando se requieren determinaciones
geométricas que implican:
- exigencias
de precisión propias de los materiales metálicos y mas aún de la mecánica (algunos
milímetros o menos)
-
espacios significativos (generalmente excediendo los
dos o tres metros)
- mediciones
en el lugar (fuera de laboratorio o taller – situación
típica del montaje o la reparación)
Es
necesario apelar a los profesionales, los conocimientos y los instrumentos
provenientes de la agrimensura
3.1 Trabajos en la industria
3.1.1 condiciones generales
a tener en cuenta
A diferencia de lo que pasa en
las obras civiles, en la industria la forma y dimensión de los componentes
estructurales o mecánicos que intervienen ya está dada. El problema geométrico
a resolver es su ubicación, ya sea en términos absolutos o relativos, e incluso
ambos a la vez.
En la industria predominan los
elementos metálicos y por tanto se deben tener en cuenta tanto su plasticidad
(posibilidad de deformarse) como también su elasticidad (posibilidad de deformarse
ante una solicitud específica y después recuperar total o parcialmente su forma
anterior al desaparecer el motivo original de la deformación). Un ejemplo muy
notorio es el de las vigas “contraflechadas”. Las tolerancias con que se
trabaja en la industria son, en general, mucho más exigentes que en las obras
civiles. Tentativamente podemos hablar de valores que varían entre algunas décimas
de milímetro (en casos especiales aún sensiblemente menores) y los 20 milímetros .
Es necesario tener en cuenta
la diferencia que existe entre controlar: condiciones o valores absolutos, como pueden ser verticalidad, horizontalidad, coordenadas,
alturas, alineación y, por otro lado, controlar condiciones o valores relativos como perpendicularidad,
distancias entre elementos (horizontales, verticales u oblicuas), paralelismo,
etc.
En la mayoría de los casos se
trabaja en condiciones de interdisciplinariedad, con las dificultades y
ventajas que ello implica y normalmente es indispensable contar con apoyatura
específica de servicios diversos (iluminación, seguridad y otros).
En la industria, sobre todo si
se trata de industrias ya en funcionamiento, puede ser necesario desempeñarse
en condiciones ambientales muy desfavorables: oscuridad, ruido, polvo, altas
temperaturas, etc., lo que requiere adoptar recaudos especiales y la seguridad tiene mayores exigencias, para las
personas en primer lugar y también para los instrumentos. Es imprescindible
contar con los conocimientos adecuados para cada condición ambiental específica.
Como contrapartida podríamos decir que los trabajos
suelen tener el atractivo del desafío, de la ausencia de rutina; el trípode mas
grande puede resultar pequeño y el mas pequeño ser inadecuado por su gran
tamaño.
3.2 Estructuras
En la industria nos
encontramos con dos tipos de estructuras. Convengamos que la siguiente clasificación
está hecha desde un punto de vista particular, el que le es necesario al
Ingeniero Agrimensor a los efectos de cumplir su cometido. Es por tanto tan
necesaria como arbitraria.
Consideramos primero las que
llamamos estructuras FIJAS, las que, a modo de ejemplo podemos identificar con
bulones de anclaje, placas, columnas, vigas, rieles, etc.. Es decir todas aquellas
que por su naturaleza tienen una posición en el espacio rígidamente
establecida. En tales casos podemos decir que lo principal es su posicionamiento absoluto expresado a través
de las coordenadas que le son asignadas en el proyecto o plano respectivo. No
obstante, en algunas de ellas también interviene el posicionamiento relativo;
por ejemplo el paralelismo entre rieles para desplazamiento de carros o para el
funcionamiento de puentes-grúa.
En cuanto a las estructuras
MOVILES se trata, valga la redundancia, de todas aquellas que por su función
deben variar, temporaria o permanentemente, su posición en el espacio. Nos
referimos a ruedas, ejes, brazos mecánicos o muchos otros componentes
fácilmente identificables. Es obvio que, en tales casos, la condición
preponderante es la que establece el posicionamiento relativo
(perpendicularidad, paralelismo, etc.). No obstante en muchos casos ello debe
lograrse en simultaneidad con el posicionamiento absoluto. Por ejemplo respetar
una altura fija o la condición de verticalidad, etc.
3.3 Zonas críticas
El pasaje de la obra civil (en
nuestro país generalmente de hormigón armado), a las estructuras metálicas
requiere especial atención. La base de hormigón debe tener altura pocos
centímetros por debajo de la teórica, para permitir “jugar” con los suplementos
de chapas metálicas hasta colocar la estructura metálica en la posición de
proyecto. Posteriormente se llena el espacio entre una y otra estructura con
cemento especial.
También son zonas críticas
aquellas en que hay que vincular estructuras móviles con las fijas que las soportan.
Si el proyecto o las especificaciones técnicas están bien elaboradas debe
preverse una tolerancia de ensamble que permita pasar de tolerancias menos
exigentes (para las estructuras fijas) a tolerancias mas exigentes (para las estructuras
móviles), lo que generalmente se logra mediante la técnica de aproximaciones
sucesivas, las que a su vez están influenciadas por las ya mencionadas
características de plasticidad y elasticidad de los materiales metálicos. Se
trata en definitiva de una labor que suele requerir paciencia y rigurosidad,
apelando al uso de “suplementos” (de medidas obviamente inferiores a la
tolerancia exigida) que permitan ir aproximando el posicionamiento necesario.
3.4 Montaje
Pero ¿cuáles son en concreto
las tareas que el Ingeniero Agrimensor debe desempeñar en la industria? El
montaje es una de las principales. Primero cuando se “monta” una industria, es
decir cuando se construye una planta industrial; también cuando se la amplía o
modifica y además cuando se efectúan reparaciones que requieren efectuar el
montaje de nuevos equipos o de los antiguos ya reparados.
En el montaje el ingeniero
Agrimensor tiene a su cargo el replanteo. Es necesario remarcar, una vez más,
que ello requiere contar con un sistema de apoyo, es decir con una estructura
geométrica de la obra, que brinde la necesaria precisión.
El montaje comienza,
naturalmente, con el posicionamiento de las estructuras fijas, a partir de las
cuales posteriormente es posible el montaje de las estructuras móviles.
Se trata entonces de resolver
el posicionamiento y la relación adecuada entre relativo y absoluto, lo que
debería tener natural concordancia aunque en la práctica concreta es posible
que surjan situaciones contradictorias que habrá que resolver apelando a la
consulta y el acuerdo con quienes dirigen la obra y/o con quienes son los recipiendarios
de la misma.
Para poner un ejemplo típico
mencionaremos el montaje de una nave industrial de acería que cuenta con
puentes-grúa para el izaje y desplazamiento de insumos, herramientas y
productos. Se comienza por el montaje de las columnas, se sigue con el de las
vigas que las columnas soportan y sobre las vigas se montan los rieles que
permitirán el desplazamiento del puente-grúa. Las especificaciones del proyecto
deben establecer las tolerancias, tanto en el posicionamiento absoluto (coordenadas
en el sistema de la obra), como en el relativo (viga respecto a columna y riel
respecto a viga); si todo está proyectado como corresponde y si el montaje se
efectúa correctamente, el resultado debería ser que ambos rieles (dentro de
tolerancias) estuvieran a la altura proyectada, fueran paralelos y la distancia
horizontal entre ellos (llamada trocha) fuera la teórica. En cada paso hay que
realizar mediciones previas al montaje, posteriores al mismo para su control,
correcciones si fueran necesarias y todo ello tal que vaya garantizando la calidad
del resultado final.
La labor culmina precisamente
en el control de ese resultado final, efectuando el relevamiento de la posición
en que quedaron los rieles, de modo que se verifiquen las exigencias en cuanto
a horizontalidad, altura, alineación, paralelismo y trocha. De ser necesario el
Ingeniero Agrimensor deberá dar las indicaciones correctivas (en cuanto a lo
geométrico) que permitan obtener el posicionamiento adecuado con la calidad
exigida.
Un caso particular muy
ilustrativo es el de las cintas o mesas transportadoras, basadas en rodillos
giratorios, que deben cumplir rigurosas condiciones geométricas para su
correcto funcionamiento, como por ejemplo que los rodillos sean tangenciales a
un único plano y que el eje del motor sea perpendicular al eje longitudinal de
la cinta.
3.5 Relevamiento
La otra tarea es el
relevamiento de estructuras existentes.
Si se trata del relevamiento
de una planta industrial completa o gran parte de ella, el mismo debe estar vinculado al
sistema de apoyo que se utilizó para su construcción. Suele suceder que los
puntos hayan desaparecido total o parcialmente. En tal caso es menester
reconstruirlo total o parcialmente en un proceso inverso: partiendo de lo existente
armar el sistema que le dio apoyo, cosa que no siempre es factible o puede no
ser práctica. Es posible que no quede más remedio que constituir, con el mejor
criterio posible, un nuevo sistema que servirá de apoyo para el relevamiento. En
cambio, cuando el relevamiento comprenda sectores muy limitados, o incluso tan
sólo uno o algunos equipos o maquinarias en particular, es suficiente con
establecer algunos puntos criteriosamente elegidos que constituyen un sistema
aislado y provisorio, de vida efímera o solo durable por un tiempo limitado que
permita garantizar también la tarea posterior al relevamiento como puede ser
una reparación o modificación. La tarea de relevamiento puede tener distintos
fines:
3.5.1 Mantenimiento
preventivo
Consiste en efectuar las
mediciones necesarias para determinar si uno o varios elementos se han
desplazado de su posición correcta mas allá de lo que permiten las tolerancias
establecidas y luego dar las indicaciones para efectuar las correcciones correspondientes;
este trabajo se efectúa generalmente durante lo que en las industrias se
denominan “paradas”, es decir cuando la planta se paraliza a los efectos de
llevar a cabo todas las tareas inherentes a un adecuado estado de funcionamiento.
Un caso típico es el control periódico que debe efectuarse en los puentes-grúa
y los edificios que los soportan.
3.5.2 Reparaciones
Ante el surgimiento de
desperfectos, roturas, deformaciones evidentes, etc., que afectan el funcionamiento
y la producción, es necesario detectar causas de orden geométrico o, si son
evidentes, proceder a efectuar las determinaciones necesarias para la
reparación; suele ser un trabajo a realizar con urgencia; también es posible
que para efectuar las mediciones se disponga de intervalos de tiempo
relativamente cortos (por ejemplo pocas horas) en las cuales se puede operar
sin interferir la producción y/o sin peligro para los operadores
3.5.3 Proyectar
modificaciones o ampliaciones
Es como cualquier relevamiento
previo a una obra de ingeniería, pero en el caso de las industrias requiere un
minucioso y detallado relevamiento, de modo que las estructuras nuevas se
diseñen y fabriquen ajustadas a la obra existente y que por tanto empalmen
acertadamente con las que permanecen sin modificar
3.5.4 Control de
deformaciones
En el proceso productivo, ya
sea por las condiciones del mismo (como son en algunos casos las altas
temperaturas), ya sea por anomalías preexistentes, en fin, por diferentes
causas, pueden producirse deformaciones de estructuras (por ejemplo vigas que
han sido sobrecargadas, dilatación excesiva, etc.); es necesario cuantificar
las deformaciones midiéndolas, de modo que los especialistas puedan tomar las
decisiones correspondientes. Por ejemplo en estructuras como los hornos de gran
porte el control debe ser periódico.
3.5.5 Calibración
geométrica
Hay casos en que es necesario
ajustar elementos de una máquina o equipo para llevar su funcionamiento a un
nivel óptimo; hay casos en que se requiere otra cosa, saber dimensiones reales
para evaluar cuáles pueden ser los resultados de su funcionamiento en esas
condiciones. Un ejemplo típico es de los tanques cilíndricos verticales y de
gran porte para almacenamiento de líquidos, en los cuales se emite una tabla de
calibración tal que a determinada variación de altura le corresponde
determinada variación de volumen
3.5.6 Control de calidad
dimensional
En muchas industrias la
calidad dimensional de sus productos es un tema clave porque por su naturaleza
están destinados a empalmar o funcionar acorde con otros; podemos mencionar el
caso de los contenedores o de la fabricación de piezas o estructuras que serán
a su vez componentes incluidos en otras mas grandes o complejas.
Por otra parte los folletos de
propaganda de instrumental son prolíficos en fotos impactantes donde se
controla la calidad dimensional en la fabricación de aviones o barcos.
3.6 Instrumental
No es demasiado lo que
pretendemos decir. Tan solo llamar la atención en el sentido de que existe
instrumental especial y accesorios, de particular utilidad en trabajos en la
industria. Solo mencionamos algunos como ejemplos: mira base invar, ocular
acodado, plomada cenit-nadir, nivel de alta precisión, prisma de caras
plano-paralelas adosables a niveles o estaciones totales, equipos para cálculo
de coordenadas de alta precisión en tiempo real mediante intersección espacial,
etc.
Merece párrafo aparte el
scaner laser. Su empleo es inevitable para el relevamiento de instalaciones
industriales como por ejemplo destilerías, petroquímicas, etc.; por supuesto
hay trabajos en que no es imprescindible y otros en que no es necesario. Las
posibilidades de precisión y rapidez son extraordinarias pero su costo
establece una gran limitación. Con la práctica y el tiempo se irá definiendo
mejor la combinación de ambas variables (costo y prestación). Como sucede en
general con el instrumental hay una tendencia a disminuir su costo relativo.
La
variable tiempo, siempre importante, en el caso de la industria puede serlo mas
aún, ya sea porque el montaje requiere cierto ritmo, ya porque hay que efectuar
relevamientos o replanteos en períodos de interrupción de la actividad
productiva que en algunos casos son breves.
4. LA PRECISIÓN Y EL CONTROL
DE CALIDAD
La precisión es siempre función del
método, el instrumental y el tiempo disponible.
En
el tema precisión suelen ponerse en evidencia interpretaciones distintas provenientes
de diferentes profesiones. Por eso es de suma importancia: a) que las
tolerancias estén claramente especificadas.- b) si es posible que haya una
labor separada e independiente consistente en ejecución por un lado e
inspección por el otro.- c) todo trabajo debe estar diseñado de manera que el
método adoptado incluya las operaciones necesarias para el autocontrol; el
tiempo de trabajo debe incluirlo.- d) el control de calidad debe incluir tanto
la medición y el cálculo como la documentación; dentro de ésta tanto la que se
recibe como la que se emite; un muy buen trabajo de medición y cálculo corre el
riesgo de verse deslucido si la documentación que lo prueba no reúne la
claridad necesaria.
5 LAS
NUEVAS TECNOLOGÍAS Y EL PERFIL PROFESIONAL
Hace largo tiempo venimos elaborando y
pregonando los conceptos antes señalados y nos preguntamos:
¿Siguen siendo valederos, considerando el
fabuloso salto en el conocimiento durante ese período? - ¿Las nuevas
tecnologías proveen de instrumentos tan precisos que nos eximen del estudio de
los errores y su propagación? - ¿Los cambios en la instrumentación, en la política
y en la cultura, establecen nuevos paradigmas para el papel del Ingeniero
Agrimensor en las obras de ingeniería?
En cuanto a la influencia de los fabulosos
avances científico-tecnológicos de las últimas décadas nos referiremos
solamente a su influencia en nuestra labor en las obras de ingeniería.
El desarrollo de la informática y la
electrónica han servido de plataforma de lanzamiento de un paquete tecnológico
inimaginable. Contamos con poderosísimas herramientas para la adquisición de
información espacial y para el cálculo y la graficación.
Simultáneamente y en similar medida se ha
modificado la demanda de obras de ingeniería, su sofisticación y las técnicas
de construcción, mantenimiento y control.
Las nuevas herramientas, más poderosas y
precisas, no suplantan al profesional.
Por
el contrario, como sucede en cualquier otra profesión, le demandan un saber más
intelectualizado y una actualización constante.
Es difícil imaginar hasta donde pueden
llegar los requerimientos de precisión, pero es seguro afirmar que siempre será
necesario trabajar con diferentes precisiones y diferentes instrumentos y que
siempre se necesitará evaluar la precisión efectivamente alcanzada. Debe haber
coherencia entre la medición necesaria y el instrumento y método elegido.
Quizá el concepto más ilustrativo sobre
cambios paradigmáticos es la georreferenciación.
Anteriormente hemos señalado que cuando se pierde la monumentación del Sistema
de Apoyo de una obra, el mismo es recuperable si ha sido georreferenciado. Al
respecto en otro trabajo hemos dicho que “el juego de coordenadas que
identifica un punto del objeto territorial es más seguro que el más robusto de
los mojones”
6. CONCLUSIONES FINALES
En esta presentación nos hemos abocado
sólo al protagonismo del Ing. Agrimensor en las obras de ingeniería y la
industria, fundamentalmente por razones de tiempo y espacio, pero queremos
dejar en claro, que la misma no se agota en esos límites, sino que además la Auscultación en sí
misma, es un capítulo aparte y ni que hablar de la participación del Ing.
Agrimensor en la exploración y explotación de hidrocarburos y en la industria
de la minería, - en nuestro país, actualmente hay 145 empresas mineras en
operación.
Desde hace más de tres décadas los autores
de este trabajo desarrollamos actividad profesional en el campo de las obras de
ingeniería, la arquitectura y la industria. Simultáneamente nos hemos
desempeñado en la docencia universitaria y desde entonces hemos protagonizado
la enseñanza de estos temas en la carrera de la Agrimensura , pues
estamos convencidos que cuando se requieren determinaciones geométricas que
implican precisiones propias de las obras de ingeniería, trabajando en espacios
significativos - en muchos caso extremadamente reducidos o en otros muy
extensos - en tiempos exiguos y hasta
incluso tener que realizar el relevamiento, cálculo y replanteo en tiempo real, la única solución posible es apelar a los
profesionales, los conocimientos y los instrumentos de la Agrimensura.
El
profesional idóneo es el Ingeniero Agrimensor
En otras épocas era habitual en las obras
de ingeniería requerir el servicio auxiliar de expertos en topografía, a menudo
operadores experimentados, pero, tal cual ha sido desarrollado en esta
presentación, en los procesos no sólo
interviene la “topometría” sino que confluyen todas las disciplinas de la
agrimensura: topografía, fotogrametría, cartografía, batimetría, geodesia,
microgeodesia, teoría de errores y cálculo de compensación, etc. Es por ello
que afirmamos que las mediciones destinadas a servir a las obras de Ingeniería
y la industria, no pueden quedar en manos de topógrafos cuyo arte y oficio
aprendieron en la obra misma, aplicando el método de “ensayo y error”.
La tendencia actual es el requerimiento de
un profesional capaz de garantizar la calidad geométrica de los resultados. Por
lo tanto si de nuevos paradigmas hablamos, vale como perfil profesional el
indicado en el título de este trabajo: el
Ingeniero Agrimensor como protagonista en las obras de ingeniería. Es
decir, se requiere de una sólida formación científico-tecnológica,
actualización permanente, manejo de herramientas de medición, cálculo y dibujo,
y, por supuesto, criterio y sentido práctico.
A manera de colofón afirmamos que,
“Invisible a los ojos”, el conocimiento sigue siendo lo más importante y la
teoría sigue teniendo un papel principal. La formación de nuevos Ingenieros
Agrimensores y la actualización continua de quienes están graduados, debe ser
la principal preocupación de las
Escuelas de Agrimensura y de los Colegios Profesionales.
NOTAS
BIOGRÁFICAS
Ingeniero
Mangiaterra, Aldo Oscar
Nació el 05 de Febrero del año
1939. Ingeniero Geógrafo – Agrimensor – Técnico Constructor de Obras. Profesor
titular de
|
Ing. Agrim. Del
Bianco, Armando
Nació el 19 de Julio de 1948. Ingeniero
Agrimensor – Fue docente universitario desde 1974 hasta el año 2004. Profesor
Titular de la cátedra Mediciones Especiales de
|
CONTACTOS
Ingeniero
Mangiaterra, Aldo Oscar
Universidad Nacional de Rosario Facultad de Cs. Ex. Ingeniería.y Agrimensura Escuela de Agrimensura Profesor Vélez Sarsfield 281 Rosario. CP 2000 Provincia de Santa Fe Argentina Tel. 54-0341-4391370 e-mail aldom@fceia.unr.edu.ar |
Ing. Agrim. Del Bianco, Armando
Del Bianco y Asociados SA
Empresa de Agrimensura
Obispo Clara 163 – Bº San Martín
Ciudad de Córdoba – CP X5008GMC
Argentina
Tel: +54 351 4724716 - 4714317
Fax: +54 351 4724716
|
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