LA MICROGEODESIA APLICADA AL MONTAJE DE PRECISION

CASO: CENTRAL NUCLEAR ATUCHA II                      

AUTORES:    Ingeniero Geógrafo Carlos A. Duché

                        Ingeniero Geógrafo Aldo O. Mangiaterra

COMISION 2       IX Congreso Nacional y IV Latinoamericano de Agrimensura, Carlos Paz, Provincia de Córdoba, año 1997

 . Descripción del problema

            En esta ponencia analizaremos un trabajo realizado en la construcción de la Central Nuclear Atucha II. Expondremos los procedimientos y algunas de las conclusiones a las que arribamos en el transcurso y a posteriori del mismo. Este trabajo se desarrolló en uno de los edificios que componen la planta, el que está destinado al emplazamiento del reactor nuclear.

            Dicho edificio tiene la forma de una esfera de 56 m de diámetro, en cuyo interior se ubican numerosos recintos de dimensiones muy diversas, en distintos niveles y con accesos dificultosos. Se trata de una obra civil compleja, de aspecto laberíntico, lo que impone condiciones geométricas difíciles para llevar a cabo la tarea. Se suman a ello las desfavorables condiciones de trabajo (altura, polvo, ruido, etc.), rasgo común a toda obra en construcción.

            A diferencia de otras industrias, la nuclear tiene exigencias muy particulares, tanto  en la fabricación como en el montaje de sus componentes, en especial cuando se trata del edificio del reactor. Ello es lógico puesto que se trata de una zona que quedará vedada al acceso humano una vez en funcionamiento, por lo que no debería requerir mantenimiento alguno. Caso contrario se producen muy costosas interrupciones de la producción de energía, de gran repercusión sobre todo el sistema eléctrico.

            El trabajo consistió en la determinación de coordenadas planimétricas de puntos, con precisión milimétrica, en uno de los recintos (denominado JA 0661) ubicado en el nivel 0 metros, parcialmente cubierto por una losa cuyo nivel es +10 metros (figura 1). Dichos puntos identifican ejes para el montaje mecánico de los llamados ”componentes pesados”.

            El sistema de referencia estaba materializado por puntos de coordenadas conocidas al milímetro, ubicados en distintos sectores de la obra y en diversos niveles, como se ilustra en la figura 2.

            Desde el recinto JA 0661 no había intervisibilidad con ninguno de los puntos del sistema de referencia.

           

            Para el traslado de las coordenadas se consideraron dos alternativas: 1) la clásica, es decir, efectuar una poligonación; y 2) una variante no tradicional.

           

            La primera alternativa, la poligonación, presentaba algunos inconvenientes, en particular el alto número de lados de corta longitud, necesarios para trasladarse por entre los vericuetos del edificio (alrededor de 15 lados, algunos de tan sólo 2 m).

            La influencia del error de estacionamiento del teodolito es de altísima significación cuando se trata de tramos muy cortos y numerosos.

            Por otra parte, la medición de longitudes requiere un dispositivo muy especial y muy trabajoso para lograr resultados al milímetro después de medir 15 tramos. A esto debe agregarse la interferencia que podía haber con el desarrollo de otras actividades de la obra.

            En síntesis, esta alternativa, una vez analizada su posible implementación resultaba dificultosa acarreando mayores costos en personal y tiempo.

           

            Se buscó entonces una alternativa no tradicional que posibilitara la medición en forma más expeditiva y menos costosa. La misma consistió en trabajar desde la losa a nivel  +10 metros ubicada sobre el recinto, en ella se encontraba uno de los puntos de referencia y desde el mismo era posible visar otro punto del sistema.

           

            Se realizó un pormenorizado estudio de la metodología dada la alta precisión requerida en este tipo de trabajo, llegándose a la conclusión de que ésta debía basarse en dos cuestiones:

a) Instrumental: equipo compuesto por teodolito electrónico de lectura directa 1”, señales de puntería y mira base horizontal de invar, todos con centrado forzoso, es decir intercambiables.

Recordemos que la base invar permite medir cortas distancias con alta precisión, por ejemplo 0,25 mm en 10 metros.                                                                                                     

b) El método de intersección espacial - directa e inversa - y el programa de cálculo                correspondiente.

Este método ha sido diseñado por el Ing. Oscar Parachú y publicado en la revista de ingeniería N 3, año 1985, Rosario. En la intersección directa considera las visuales como vectores en el espacio, calculando el valor mas probable de las coordenadas de la intersección. La intersección inversa permite calcular el valor más probable de las coordenadas espaciales del centro óptico del teodolito, con solo visar a 2 puntos de coordenadas conocidas, a condición de que las visuales estén considerablemente alejadas de la horizontal

           

            Ambas cuestiones permitieron, por un lado, prescindir de la clásica cinta métrica y por el otro estacionar arbitrariamente (eliminando la influencia del error de estacionamiento), salvo en el punto de partida.

. Procedimiento

            En una primera etapa, se comenzó en la losa de nivel +10 metros, con el teodolito estacionado sobre el punto V que es punto del sistema de referencia y se posicionaron señales de puntería en dos puntos arbitrarios, que denominamos A y B, los que sirvieron de base para la intersección posterior ( figura 3 ).

            El punto U (visible desde V), de coordenadas conocidas, ubicado en el nivel +24 metros, permitió establecer una dirección de referencia VU.

Se midieron los tres ángulos y lados del triángulo VAB, permitiendo su compensación.

           

            Cuando se estacionó en A, se visó también a PA y PB, señales en chapa metálica, ubicadas en la pared norte del recinto JA 0661, aproximadamente a un nivel de +6 metros; se tomaron lecturas acimutales y cenitales en ambos puntos; lo mismo se hizo desde B y además se determinó la diferencia de altura entre los estacionamientos realizados en A y B  (figura 3) (Nótese que cuando aludimos a los puntos A y B no nos referimos a puntos en el piso sino al centro óptico del teodolito).

            La utilización de teodolito, base invar y señales de puntería intercambiables, permitía cambiar la estación de un punto a otro sin tener que efectuar un nuevo estacionamiento

            Con los valores observados desde la base AB, y mediante el programa de intersección espacial directa, calculamos las coordenadas de PA y PB, obteniendo los siguientes valores:

PA (X= 5064,84 mm; Y= -9575,56 mm); PB (X= -1349,88 mm; Y= -9571,26 mm)

siendo la diferencia de altura entre ambos puntos de -44,94 mm (para las cotas se utilizó un cero arbitrario).

            Todo el procedimiento de medición se efectuó en una jornada, en forma continua.

            Se reiteró el procedimiento en otro día, en similares condiciones ambientales y con el mismo operador e instrumental. Obviamente los puntos auxiliares A y B no fueron los mismos dado que su ubicación es arbitraria.

            Calculadas nuevas coordenadas para PA y PB, los resultados obtenidos fueron los siguientes:

PA (X= 5064,63 mm; Y= -9575,57 mm) ; PB (X= -1349,82 mm; Y= -9571,46 mm)

y la diferencia de altura entre ambos fue de -44,73 mm.

            Comparando ambos resultados, observamos que las discrepancias no exceden los   0,2 mm.

En una segunda etapa, trabajamos en el recinto JA 0661, en el nivel 0 metros (piso del recinto), lugar donde se encontraban los puntos cuyas coordenadas debíamos determinar (figura 4). Los puntos están señalados con los números 1, 2, 3, 4, 6 y 7.

Se eligieron dos puntos, D y E, con una doble condición:

a) que desde ellos se pudiera visar adecuadamente PA y PB

b) que constituyeran una base adecuada para relevar los puntos de interés, ya sea por intersección directa, ya apelando a algún punto auxiliar como el C. (Nótese que cuando aludimos a los puntos C; D; E no nos referimos a puntos en el piso sino al centro óptico del teodolito).

            Ahora bien ¿ cómo conocemos las coordenadas de D y E ? Muy sencillo: desde cada uno de ellos se toman lecturas cenitales y horizontales apuntando a PA y PB, obteniendo por intersección inversa las coordenadas del aparato.

            A su vez desde D y E, por intersección directa, se determinan las coordenadas de C (posición auxiliar del teodolito). Las coordenadas de 1, 2, 3, 4 y 6 se determinan observándolos desde una base conveniente elegida entre C, D y E. En cuanto a las coordenadas planimétricas del punto 7 son coincidentes con las de E,

            Toda la medición correspondiente a la segunda etapa se efectuó en una misma jornada en forma continua.

En distinto día, en similares condiciones ambientales, con el mismo operador e instrumental se procedió a reiterar la medición. Los resultados difirieron menos que 1 mm, adoptándose el promedio:

                      X (mm)              Y (mm)

                1     5655,0            - 15299,0

                2     4024,0            -   9592,5

                3     3152,0            -   9587,5

                4     1993,5            - 17201,5

                6     5494,5            - 18715,0

                7     4014,5            - 17209,0

 Controles

            Además de la reiteración del procedimiento se contemplaron diversos mecanismos de control, tanto durante la medición como posteriormente con mediciones complementarias.

            Las mediciones angulares fueron efectuadas con doble círculo y con dos reiteraciones cuyas máximas discrepancias fueron menores que 3”; en la medición de distancias también se efectuaron dos reiteraciones siempre con discrepancias menores que 0,2 mm.

            Se hicieron algunas mediciones complementarias que permitieron obtener, por caminos distintos al del procedimiento relatado, algunas de las coordenadas en forma aislada, como por ejemplo la abscisa del punto 3 o la ordenada del punto 7 o la distancia directa entre los puntos 2 y 3.

            Se obtuvieron diferentes valores para las coordenadas de cada punto, en algunos casos por diferentes caminos y en otros por reiteración de las observaciones, obteniéndose, entre todas las determinaciones, diferencias por debajo de 1 mm, lo que hace presumir que el error típico de la medición es del orden de 0,5 mm.

           

 A MODO DE CONCLUSION

1) Casi siempre existen varias opciones para resolver un problema. Consideramos que la diseñada en este caso permitió obtener la precisión requerida mediante una acertada combinación de método e instrumental, con economía de tiempo y esfuerzo.

            En cuanto al instrumental se apeló tanto a aparatos modernos como a otros de larga tradición, por ejemplo la base de invar.

En cuanto al método se adaptó la medición en obra al programa de cálculo disponible, el de intersección espacial del Ing. Parachú.           

            Soluciones de parecidas características se pueden obtener, según folletos circulantes en el mercado, pero con equipamiento altamente sofisticado y costo acorde a ello.

            Consideramos que el uso inteligente del instrumental es siempre más importante que su sofisticación.

2) Se verifica en este trabajo lo que hemos afirmado, con carácter general, en otras oportunidades: cuando las determinaciones geométricas en la industria y la construcción requieren     

a) precisión asegurada

b) abarcan espacios significativos, pongamos por caso mayores de tres metros

c) deben realizarse en obra

            En tales casos la Agrimensura está en condiciones de proporcionar los conocimientos, métodos e instrumental requeridos para un adecuado planteo y solución del problema.