Reobservación de la red geodésica de control de la presa LaTajera

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(1)Daniel Castañeda Buendía.

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(3) UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS EN TOPOGRAFÍA, GEODESIA Y CARTOGRAFÍA. TITULACIÓN DE INGENIERO TÉCNICO EN TOPOGRAFÍA. PROYECTO FIN DE CARRERA. REOBSERVACIÓN DE LA RED GEODÉSICA DE CONTROL DE LA PRESA DE LA TAJERA. Lago de La Tajera, representación artística.. Alumno:. Tutores:. Daniel Castañeda Buendía. José Luis Valbuena Durán Juan Francisco Prieto Morín Cotutor:. Javier Valbuena Berlanga Madrid, (Mayo, 2011).

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(5) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. ÍNDICE 1- INTRODUCCIÓN 1.11.21.31.4-. Información de la presa de La Tajera Antecedentes Motivaciones del proyecto En la actualidad. 2- TRABAJOS 2.1- Campaña del 1993 2.2- Campaña del 2013 3- OBJETIVO 4- RED GEODÉSICA 4.14.24.34.4-. Red principal Red de Ménsulas Itinerarios de nivelación Señalización 4.4.1- Pilares 4.4.2- Ménsulas 4.4.3- Clavos de nivelación. 5- INSTRUMENTAL 5.1- Estacionamiento 5.2- Observación de la red principal 5.2.1- Estación total y ‘datos meteo’ 5.2.2- Miniprismas 5.2.3- Constante 5.3- Nivelación geométrica 5.4- Nivelación trigonométrica 5.5- Resto de instrumental y de reserva 6- METODOLOGÍA 6.1- Radiación polar 6.1.1- Datos meteorológicos 6.1.1.1- Presión 6.1.1.2- Temperatura 6.1.1.3- Criterio 6.2- Nivelación trigonométrica 6.3- Nivelación geométrica de precisión 7- OBSERVACIÓN. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 1.

(6) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. 8- RESULTADOS 8.1- Observaciones 1993 8.2- Observaciones 2010 8.3- Comparativos altimetría 8.3.1- Cálculo red 1993 8.3.2- Cálculo red 2010 8.3.2.1- Altimetría con radiación 8.3.2.2- Altimetría con NTP + radiación 8.3.3- Cálculos de las líneas de nivelación 8.3.4- Comparación de redes 8.3.5- Comparación de itinerarios 8.4- Comparativos planimetría 8.4.1- Común a ambas campañas 8.4.2- Cálculo 1993 en plano horizontal 8.4.3- Cálculo 2010 en plano horizontal 8.4.4- Comparación de planimetría 8.5- Cálculos 2010 8.5.1- Altimetría 8.5.2- Planimetría 9- PRESUPUESTO 10- CONCLUSIÓN 10.1- Futuras campañas 10.1.1- Altimetría 10.1.2- Planimetría 10.1.3- Opciones 11- BIBLIOGRAFÍA 12- AGRADECIMIENTOS. ANEXOS: ANEXO I- INTRODUCCIÓN ANEXO II- INSTRUMENTAL ANEXO III- GRÁFICOS ANEXO IV- CÁLCULOS ALTIMÉTRICOS ANEXO V- CÁLCULOS PLANIMÉTRICOS ANEXO VI- COMPARACIÓN 1993 – 2010. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 2.

(7) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. ANEXO VII- RESUMEN DE RESULTADOS ANEXO VIII- PRESUPUESTO ANEXO IX- RESEÑAS. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 3.

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(9) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. REOBSERVACIÓN DE LA RED GEODÉSICA DE CONTROL DE LA PRESA DE LA TAJERA. Alumno: Daniel Castañeda Buendía. Daniel Castañeda Buendía. Tutores: José Luis Valbuena Durán Juan Francisco Prieto Morín Javier Valbuena Berlanga. 2010/2011. 1.

(10) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. 1 INTRODUCCIÓN 1.1 INFORMACIÓN DE LA PRESA LA TAJERA La presa de La Tajera está situada en la cerrada que forma el río Tajuña aguas abajo de la ermita de Ntra. Sra. de Aranz, en el término municipal del El Sotillo, provincia de Guadalajara.. Presa. Croquis de situación de La Tajera. La presa está ubicada sobre el mismo río Tajuña en su tramo de cabecera, con una cuenca vertiente de 595 km2, y desde ella se atienden la mayoría de las demandas de la cuenca. La presa es de titularidad estatal y lleva en servicio desde el año 1.994. La presa de La Tajera es de tipo bóveda delgada, de doble curvatura, apoyada sobre el terreno de las laderas y fondo del valle por medio de un zócalo solidario con la bóveda, y en su parte superior, lateralmente, sobre dos estribos de gravedad. El muro de presa está dividido en 13 bloques, once del ellos de 16,5 m de longitud, siendo mayores los dos restantes en los estribos, con unos 20 m. Su coronación es aligerada y el paso tiene una calzada y dos aceras.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 2.

(11) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. Características según datos oficiales: EMBALSE Superficie máxima de embalse: Aportación media anual: Volumen máximo normal de embalse: Longitud del embalse: Cota de nivel MEN*: Cota de nivel MEE**:. 450 ha 72,5 hm3 70 hm3 13 km 961,50 m 962,00 m. PRESA Cota de coronación: Anchura de coronación: Anchura de la carretera de coronación: Anchura de la bóveda en su coronación: Anchura de la bóveda en la base: Anchura del zócalo en cimientos: Altura máxima sobre cimientos: Altura sobre el cauce: Longitud de coronación: Volumen de excavación: Volumen de hormigón:. 964,0 m 7,5 m 4,5 m 2,5 m 8,5 m 10,5 m 62,0 m 54,0 m 220,0 m 30 000 m3 67 000 m3. ALIVIADERO El aliviadero, en el centro de la coronación, está formado por 3 vanos de 6,30 m, separados por dos pilas centrales de un espesor máximo de 1,5 m y dos laterales de 1,75 m de espesor máximo. Los desagües de fondo están situados en bloque central de la presa, y están formados por dos conductos metálicos rectangulares de 1,20 m de altura por 1,0 m de ancho. dos de 44 m3/s uno de 17 m3/s 106 m3/s 173 m3/s. Desagües de fondo: Desagüe de medio fondo: Caudal de aliviadero MEN: Caudal de aliviadero MEE:. En la presa existen dispositivos para la medida de componentes horizontales de desplazamientos, deformaciones locales del hormigón y movimientos de juntas entre bloques, temperaturas de aire, agua y hormigón, subpresiones, caudales drenados y tendencia al despegue entre diferentes superficies de contacto: hormigón viejo, hormigón nuevo y roca. Para la medición de estas magnitudes la presa dispone de cuatro péndulos invertidos, varios extensómetros de resistencia eléctrica, mono y bidimensionales, de corta * **. MEN: Máximo embalse normal MEE: Máximo embalse extraordinario.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 3.

(12) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. y larga base, medidores eléctricos de juntas y de movimientos relativos entre bloques, numerosas termorresistencias para el control de la temperatura del hormigón en el interior de la presa, así como la del aire y agua, y piezómetros para el control de subpresiones.. 1.2 ANTECEDENTES Es importante poder conocer la deformación que sufre la estructura en momentos concretos por carga, temperatura y comportamiento del suelo, refiriéndola a un marco externo estable. Esto puede realizarse mediante un control geodésico de deformaciones. La posterior comparación entre las coordenadas obtenidas de las diversas campañas de control, nos darán los movimientos relativos de la presa (o vectores de deformación) y alrededores, indicando si ha sufrido alguna deformación, información de suma importancia a la hora del mantenimiento y detección de posibles incidencias ocurridas en la estructura. En primavera de 1993 se programó una campaña de observación para establecer una red de control geodésico de deformaciones en la presa de La Tajera, prácticamente en el momento de finalizar su construcción. En 1993 la Dirección Técnica de la presa de La Tajera, del entonces Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo, contrató con la empresa de servicios TOPSER S.A. (actualmente desaparecida) la creación de una red de control geodésico y su observación, que se realizó mediante un convenio de colaboración científica establecido con el Instituto de Astronomía y Geodesia (IAG), centro mixto de investigación, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), actualmente integrado en el instituto de geociencias (IGEO). El responsable de la construcción y la observación de la red fue José Luis Valbuena Durán; del cálculo y ajuste, el IAG. En virtud de ese convenio fue posible disponer en las partes más críticas del trabajo de las altas tecnologías y metodologías de que disponía el IAG, el cual facilitó, entre otro instrumental, la utilización del distanciómetro láser submilimétrico ME-5000, único comercializado con esas características y del que sólo existía esa unidad en España. Cabe mencionar que en la presa de La Tajera, por primera vez en España, se tuvo la oportunidad de hacer un control submilimétrico de la estructura recién terminada y antes de entrar en carga.. 1.3 MOTIVACIONES DEL PROYECTO Antes de entrar en carga, con el embalse vacío y a altas temperaturas, se detectó una fisura en el paramento de aguas abajo, a lo largo de la transición entre bóveda y zócalo, extendiéndose hasta la clave de la galería perimetral. Entre 2001 y 2002 se ejecutaron los trabajos de reparación (se incluye informe de estos en el ANEXO I: Introducción). Uno de ellos fue el macizado de la galería perimetral y parte de las galerías de reconocimiento de estribos (en adelante, 'galerías'), con objeto de reforzar la sección estructural de la presa. Esto eliminó de la línea de. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 4.

(13) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. nivelación de enlace de galerías ocho señales principales SP. Durante el anclado y posterior tensado de las zonas traccionadas y afectadas por las fisuras se construyeron escaleras metálicas en ambos extremos de la pasarela inferior, que taparon las ménsulas de los extremos, dejándolas fuera de servicio.. 1.4 EN LA ACTUALIDAD La Confederación Hidrográfica del Tajo solicitó a TOPOVAL, en octubre de 2010, la reobservación de la red geodésica de control y la comparación con la campaña de 1993. Debido a la falta de control de geodésico desde el 1993, la comparación entre grupos de coordenadas aportará menos información que la que se hubiera obtenido haciendo controles anuales, puesto que no se podrá discernir entre movimientos atribuidos al asentamiento, carga, temperatura, fisuras u otros. En el 1993 se utilizo para la observación de la red el láser submilimétrico ME5000, actualmente descatalogado, con lo cual en el 2010 se opta por usar otro instrumento de precisión, aunque no tan alta, tope de gama de la oferta mundial actual, para aprovechar la precisión del grupo de observaciones del 93, una TRIMBLE S6, puesto que los requerimientos técnicos de precisión, quedan cubiertos con sus precisiones instrumentales. Debido lo anterior, hay que buscar un sistema común de cálculo, para relacionar ambos grupos de observaciones bajo unos criterios comunes y poder así realizar un estudio comparativo de resultados. Previo al trabajo de campo se hace un reconocimiento para comprobar el estado de visuales entre pilares, el estado de los mismos, así como de los clavos de nivelación, para proceder posteriormente a realizar una tala entre visuales, limpieza de señales, y suplir las señales perdidas. Esta memoria contiene la descripción del historial de control, de las actuaciones realizadas, los resultados obtenidos y toda la información relevante disponible, con las oportunas referencias a la campaña original. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 5.

(14) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. 2 TRABAJOS En la primavera de 1993, en el momento de finalizar la construcción, ya se había instrumentado el control geotécnico mediante péndulos invertidos, extensómetros, termorresistencias, piezómetros, etc. Entonces se implantó una infraestructura para el control geodésico de deformaciones de la presa, que se compone de una red geodésica de control planimétrico y un itinerario para control altimétrico formado por líneas de nivelación:. Péndulo galería derecha.. • Red principal, con pilares, definiendo una red de triangulación con figura sensiblemente triangular. • Red de ménsulas para estacionamiento de instrumentos en el paramento exterior de presa, accesibles por las dos pasarelas existentes. • Líneas de nivelación por coronación, acceso a cuenco y galerías.. Vértices de la red principal y ménsulas 1993.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 6.

(15) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. Líneas de nivelación de coronación 1993. Líneas de nivelación del cuenco 1993. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 7.

(16) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. Líneas de nivelación de descenso al cuenco 1993.. Las redes principal y de ménsulas se diseñaron para que la planimetría pudiera observarse por: • Trilateración: Medición de todos los lados que componen la red, pero no los ángulos. • Triangulación: Medición de todos los ángulos que componen la red, pero no los lados, aunque debe conocerse la longitud de uno de ellos para dar escala. • Triangulateración: Medición de todos los lados y todos los ángulos (horizontales y verticales) de la red. Como combinación de los anteriores.. 2.1 CAMPAÑA DEL 1993 La primera observación planimétrica, de 1993, se hizo por trilateración con el distanciómetro submilimétrico ME-5000. Con el informe geotécnico, el sistema de referencia quedó fijado en la margen izquierda, zona geológicamente muy estable, según información facilitada por la Dirección Técnica de la presa de La Tajera. Planimétricamente se ME-5000 del 1993.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 8.

(17) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. usaron el vértice 4 y el 6 como fijos, que establecen el lado más largo de la red, y, altimétricamente, por la altitud, en sistema local de obra, de la coronación del vértice 4 y su señal principal de nivelación SP-10. La altimetría de líneas de nivelación y ménsulas se realizó por métodos clásicos: nivelación geométrica (o por alturas) y nivelación trigonométrica (o por pendientes). Se hicieron observaciones de la red principal, de la red de ménsulas y de las líneas de nivelación, en el siguiente orden: • 1- Observación distanciométrica de la red principal para control planimétrico. • 2- Observación distanciométrica de la red de ménsulas de paramento para control planimétrico. • 3- Observación altimétrica trigonométrica de los vértices de la red principal no nivelados geométricamente y de la red de ménsulas de paramento. • 4- Observación altimétrica de las líneas de nivelación geométrica. La observación planimétrica (red principal y de ménsulas) se observó por trilateración con el distanciómetro submilimétrico KERN MEKOMETER ME-5000, con precisión nominal de ±(0,2 mm + 0,2 ppm*). Las observaciones altimétricas de ménsulas de paramento se hicieron por nivelación trigonométrica de precisión con teodolitos WILD T2 y placas NITRIVAL, con precisión nominal de ±1", y las de líneas de nivelación, por nivelación geométrica de precisión con equialtímetros WILD NA2 y ZEISS Ni007. Imagen de Zeiss Ni 007. El ajuste planimétrico por mínimos cuadrados se hizo sobre el elipsoide, dándose los resultados en coordenadas geográficas. Tanto la observación como el ajuste de 1993 son irrepetibles porque el instrumento, adquirido por el CSIC en 1990, fue descatalogado hace 10 años y actualmente está fuera de servicio y no es posible su mantenimiento. No hay en el mercado otros equivalentes. Los programas de ajuste eran experimentales, desarrollados específicamente para este instrumento, y ya no están disponibles. Los resultados de la altimetría de líneas de nivelación y ménsulas, observada por nivelación geométrica y nivelación trigonométrica, respectivamente, como ya se ha dicho, se dieron en altitudes locales de obra, que estaban referidas a la red altimétrica de obra utilizada en 1993 durante la construcción de la presa. Deben denominarse 'altitudes locales' porque no consta que la red de obra estuviera enlazada con la Red oficial de NAP del IGN.. *. "ppm" significa "partes por millón" o, lo que es más conceptual, milímetros por kilómetro.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 9.

(18) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. 2.2 CAMPAÑA DEL 2010 Es necesario reobservar la infraestructura de control para poder hacer una comparación con los valores de 1993 para establecer los vectores deformación. Se plantea una observación de 12 días: • 1 día tala. • 2 días red planimétrica. • 1 días red altimétrica. • 2 días ménsulas, planimetría. • 3 día ménsulas, altimetría. • 3 días nivelación geométrica. La observación se plantea en 3 fases: 1. Observación de la red principal planimétrica y altimétricamente. 2. Nivelación geométrica de coronación y galerías. 3. Nivelación trigonométrica de las ménsulas. La altimetría de líneas de nivelación y ménsulas se realizará por métodos clásicos: nivelación geométrica (o por alturas) y nivelación trigonométrica (o por pendientes). Las observaciones planimétricas de la red principal y de ménsulas han de realizarse por triangulateración (radiación polar), utilizando una estación total (instrumento que mide ángulos y distancias) de máximo rango. Para el cálculo y ajuste se pueden utilizar programas actualmente disponibles. Los itinerarios de nivelación se ejecutarán de manera análoga a los de 1993. A diferencia que en el 93, planimétricamente se usará el punto 4, y la dirección de este con el 6 como fijas; altimétricamente se usará la señal de nivelación SP-10, asociada al vértice 4.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 10.

(19) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. 3 OBJETIVO Como se ha dicho anteriormente, lo que se pretende con la reobservación de la red geodésica de la presa de La Tajera, es sacar un grupo de observaciones actuales de puntos fijos relacionados con la posición espacial de la presa que, después de ser calculadas bajo una serie de criterios comunes, junto con otro grupo anterior, y posteriormente comparar los resultados obtenidos, se sacará como resultados una serie de vectores de desplazamientos, que nos indicaran si la presa ha sufrido alguna clase de movimiento.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 11.

(20) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. 4 RED GEODÉSICA. Descenso al cuenco desde el punto 4. La cerrada de la presa está en la zona media de un acusado meandro a derechas, creando una desfavorable disposición topográfica que no permitió establecer una red clásica, no habiendo sido posible disponer, por la geología de la zona, de al menos tres hitos que se pudieran considerar como fijos y que, estando en zona estable, establecieran por sí solos el sistema de referencia. Tras recibir la adecuada información geológica del entorno, facilitada por la empresa constructora, se vio que el sistema de referencia sólo podía quedar fijado planimétricamente por dos zonas geológicamente estables, muy separadas, que lógicamente habrían de constituir extremos de figura. En estas zonas se proyectaron dos hitos, puntos que se consideran fijos en la red, y ambos en la margen izquierda. En el modelo geodésico que sobre esta base se configuró existe una charnela de basculamiento que pasa por ambos puntos fijos. El control de este grado de libertad corre a cargo de la red altimétrica de nivelación geométrica con nivelación de precisión. En el 93 se estudió la configuración más favorable de la red geodésica, descomponiéndola en dos redes planimétricas (principal y ménsulas) y en dos altimétricas (geométrica y trigonométrica). En el aspecto planimétrico la red geodésica se compone de una serie de puntos, denominados vértices de red, constituidos por señales de hormigón, en las que pueden. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 12.

(21) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. estacionarse instrumentos: hitos en coronación y en el terreno circundante y ménsulas en el paramento. Pueden considerarse así dos redes: la principal y la de ménsulas En el aspecto altimétrico la red geodésica se compone de una serie de señales con clavo de nivelación y de las ménsulas de paramento. Pueden considerarse así dos redes: la de nivelación geométrica y la de nivelación trigonométrica. La señalización de la red de ménsulas cumple un doble cometido, planimétrico y altimétrico.. 4.1 RED PRINCIPAL Consta de doce vértices, distribuidos de la siguiente forma: • Dos hitos aguas abajo en la ladera derecha, (H-1 y H-3). • Dos hitos aguas abajo en la ladera izquierda, uno próximo al estribo derecho (H-2), y otro en el giro del camino de descenso al cuenco una vez pasado el túnel (H-4). • Un hito al final del muro que está en la entrada del chalé, en la ladera derecha (H-5). • Un hito aguas arriba, en la zona alta de la ladera izquierda, situado a escasos metros de una estación de toma de datos meteorológicos (H-6). • Un hito detrás del chalé y más alto que él, en la ladera derecha (H-7). Red principal 2010. • Un hito aguas abajo, al lado izquierdo del camino que baja hasta el cuenco de la presa (H-10). • Tres hitos sobre el muro de presa, uno en el estribo derecho (H-11), otro en el izquierdo (H-12) y otro en el centro (H-13). Los hitos H-4 y H-6 están en zonas geológicamente estables y se consideran puntos fijos de la red.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 13.

(22) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. El cometido de los hitos H-5 y H-10 es auxiliar y no constituyen puntos a controlar. Ambos. El H-5 permite el enlace entre el H-7 y el H-3, y densifica la red en la ladera derecha; el H-10 no tiene más condicionantes que estar en la zona más baja posible dentro de la red, siendo su finalidad fundamental en 1993, como demostraron las simulaciones, la de dar mayor dimensión vertical a la red, lo que es favorable para el más exacto cálculo y ajuste tridimensional, de la trilateración.. 4.2 RED DE MÉNSULAS Permite controlar el paramento exterior, y desde ella se puede establecer visuales a diferentes vértices desde el propio muro de presa. Este sistema optimiza el tiempo de observación. Desde el punto de vista observacional y de cálculo realmente puede considerarse dividida en otras dos independientes: la de la pasarela inferior y la de la superior. La red de ménsulas es de menor rango que la principal, en la que se apoya; las ménsulas sólo pueden observar a, y ser observadas desde, puntos aguas abajo, lo que supone que la figura resultante queda restringida. Para controlar el muro de presa, esta red sustituye ventajosamente tanto a la técnica angular de intersección a blancos en paramento, como a la de nivelación de alta precisión y/o a la mixta de poligonales, por galerías intermedias horizontales. Frente a las técnicas mencionadas no sólo ofrece superior Ménsulas superior e inferior 2010 precisión planimétrica en la detección de deformaciones, sino que permite hacer una determinación altimétrica casi equivalente a la nivelación de precisión por galerías horizontales interiores (inexistentes en esta presa); además todo ello conjuntamente y con una observación más rápida. Sólo es factible en paramentos con pasarelas, como ocurre en esta presa. Las ménsulas adosadas al paramento exterior del muro de presa son accesibles desde las pasarelas. Las ménsulas están ubicadas en diferentes bloques de hormigón de los que constituyen el paramento. Al haber dos pasarelas horizontales a diferentes niveles, hay dos líneas de ménsulas: La línea inferior de ménsulas comienza en la M-101 (esta desaparecida), próxima al estribo derecho y fuera de la pasarela, sigue por las M-102 y M-103, estando la M-104 en el centro, sobre la caseta del desagüe de medio fondo. Continuando hacia el estribo izquierdo nos encontramos con las M-105, M-106 y M-107 (esta última también se encuentra inservible por tener apoyada unas escaleras).. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 14.

(23) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. Ménsula 101 desaparecida.. Ménsula 107 inutilizada.. La línea superior de ménsulas comienza en la M-201, próxima al estribo derecho, estando a continuación las M-202, M-203 y M-204, inmediata al extremo derecho del aliviadero; tras ésta, por un angosto paso bajo del aliviadero, se llega a la M-205, junto al extremo izquierdo del aliviadero; más allá están las M-206, M-207, M-208 y M-209, esta última próxima al estribo izquierdo. Ciertas visuales desde las ménsulas hubo que realizarlas con oculares acodados, al no poder introducir la cabeza tras el instrumento para realizar la puntería; esto supuso una pequeña complicación en la observación.. Observando con oculares acodados. Cuatro ménsulas están próximas a la proyección sobre el paramento de los ejes de los dos péndulos invertidos centrales de que esta dotada la presa: • M-103 y M-204: péndulo izquierdo. • M-105 y M-205: péndulo derecho.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 15.

(24) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. 4.3 ITINERARIOS DE NIVELACIÓN En 1993 se proyectaron y señalizaron las necesarias líneas de NP para controlar la red principal, coronación y galerías. No comprendía los vértices de ladera aguas abajo H-1, H-2 y H-3, ni las ménsulas de paramento, todo ello con difícil acceso para nivelación geométrica, confiándose su altimetría a la NTP. Estas líneas han sido modificadas en 2010 para adecuarse a las nuevas tecnologías y a los cambios habidos en la presa. Habiéndose utilizado la trilateración en la observación de 1993, la altimetría de los vértices 5, 6 y 7, no representativos altimétricamente, hubo de hacerse Observador nivelando con nivelación geométrica. En 2010, la radiación polar permite resolverla por cenitales recíprocos no simultáneos, agilizando el trabajo, por lo que los ramales de acceso, desde el muro de presa, a los vértices mencionados se han eliminado de las antiguas líneas de nivelación. También ha habido que hacer cambios en las líneas de galerías porque en los trabajos de reparación de 2001 y 2002 se eliminaron varias señales SP. Para recuperar funcionalmente las líneas, se ha modificado el itinerario y se han instalado las necesarias señales de hastial. Actualmente, las líneas cubren coronación y galerías. Los puntos nivelados son los clavos que constituyen la red, así como las nuevas señales de hastial de las galerías, instaladas en 2010 en sustitución de señales desaparecidas. La configuración actual de la red, se puede dividir en tres fases o zonas de nivelación, y son: • De coronación. • De enlace. • De galerías.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 16.

(25) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. De coronación Comienza en la señal SP-2, junto al vértice 11, pasando por las SP-3, SP-4, SP-5, ss-3, SP-6, SP-7 y SP-8, terminando en la SP-9, junto al vértice 12.. De enlace Esta línea enlaza la coronación con el cuenco. Va desde el estribo izquierdo, pasando por el túnel y siguiendo la carretera de acceso hasta el cuenco, que atraviesa. Contiene el grupo de señales testigo altimétrico. Comienza en la señal SP-9, junto al vértice 12, pasando por las ss-4, ss-5, SP-10, ss-7 y SP-11, terminando en la SP-13, en el borde derecho del cuenco. El testigo altimétrico de la red es el grupo formado por las señales SP-10 (en la plataforma del vértice 4), ss-5 y ss-6.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 17.

(26) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. De galerías Esta línea une los finales de las galerías de reconocimiento de estribos, aunque en realidad posee dos tramos, de la galería derecha y de la galería izquierda, porque el paso del cuenco pertenece a la línea de enlace. En los trabajos de reparación de 2001 y 2002 se macizó la galería perimetral y parte de las galerías de reconocimiento de estribos, eliminando los antiguos accesos y excavando otros nuevos. Todo ello hizo desaparecer las señales originales SP 107, 105, 103, 102, 14, 12, 102 y 106 (enumeradas de derecha a izquierda). Para suplir las señales desaparecidas se han colocado en cada galería 8 señales de hastial, consistentes en diábolos para regletas amovibles. El tramo de la galería derecha comienza en la señal SP-13, al lado derecho del cuenco, pasando por las señales R-1, R-3, R-5, R-7, R-9, R-11, R-13 y SP-109, terminando en la R-15, en el final de la galería. El tramo de la galería izquierda comienza en la señal SP-11, al lado izquierdo del cuenco, pasando por las señales R-2, SP-104, R-4, R-6, R-8, R-10, R-12 y R-14, terminando en la R-16, en el final de la galería.. 4.4 SEÑALIZACIÓN 4.4.1 PILARES Cada hito consta de cimiento, plataforma y pilar de observación, con el adecuado sistema de centrado en su coronación. Todos los hitos tienen la adecuada armadura en pilar y plataforma. El cimiento se profundizó hasta encontrar terreno natural suficientemente estable, salvo al construir directamente sobre hormigón, sobre el que se ancló adecuadamente. Los hitos tienen plataforma cuadrada, salvo el H-13, en el centro de la coronación del muro de presa, cuya base está adosada al muro soporte de la barandilla. Esquema de centrados sobre pilar. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 18.

(27) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. Para el pilar, siempre de 1,20 m de altura sobre plataforma, se empleó como encofrado desechable tubo especial de cartón para encofrado, de 25 cm de diámetro interior, salvo en el H-6 cuyo encofrado fue de madera, con igual diámetro interior. En la parte superior de cada pilar se instaló el sistema de autocentrado GEOCONTROL complementado con un centrador de bola convencional, de 16 mm de diámetro interior; todo ello mediante la adecuada plantilla que posiciona concéntricamente, los tres asentamientos radiales para autocentrado y el centrador de bola. En la parte inferior de la plantilla, que entra en contacto con el hormigón, una lámina de silicona de 5 mm de espesor tiene el cometido de facilitar el desencofrado. Plantillas de presentación de los centrados. Tras su colocación, y antes del fraguado del hormigón, la plantilla se niveló mediante los dos niveles tóricos de que va provista, situados ortogonalmente entre sí y previamente corregidos. Una vez fraguado el hormigón y desmontada la plantilla, quedaron recibidos en la coronación de cada pilar los tres tetones del centrado radial y la pieza del centrado de bola, perfectamente situados entre sí. Se instalaron barandillas en los hitos H-1, H-2, H-3 y H-4, que ofrecían riesgo de caída durante la observación. 4.4.2 MÉNSULAS Las ménsulas están adosadas al paramento y tienen una anchura de 27 cm. Su voladizo, determinado individualmente durante la fase de proyecto, está en función de la inclinación del paramento, pues se hicieron para que se pudiera estacionar con el ME5000 en el 1993, actualmente más que suficientes para estacionar con el prisma y el T2. Armadura de ménsula. Cada ménsula contiene una armadura metálica soldada que va atornillada al muro de paramento, al que se hormigonó mediante encofrados hechos a medida para cada una. Tras el hormigonado se instaló en cada ménsula el mismo sistema de autocentrado GEOCONTROL que en los hitos, aunque sin el sistema de centrado de bola. El sistema de autocentrado radial de que disponen todos los vértices de la red de ménsulas ofrece una óptima repetibilidad de estacionamiento y, Ménsula hormigonada. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 19.

(28) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. al permitir observar con cualquier tipo de basadas convencionales, estándar o especiales, es muy versátil y hace compatible esta red con cualquier tipo de observación que se desee, distanciométrica de otro rango, angular o mixta.. 4.4.3 CLAVOS DE NIVELACIÓN Los clavos de nivelación son metálicos, de fundición, con cabeza hemisférica, recibidos con hormigón en los emplazamientos previstos. Los de las señales principales poseen arquetas, de 15,5 X 15,5 cm. Las nuevas señales de hastial son diábolos para regleta amovible (explicados mas adelante). La nomenclatura empleada es: SP para señal principal, ss para señal secundaria y R para las regletas (diábolos). Clavo de nivelación SP-2. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 20.

(29) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. 5. INSTRUMENTAL. Instrumental de la radiación polar 2010.. 5.1 ESTACIONAMIENTO El estacionamiento sobre pilares y ménsulas se hizo con placas de estacionamiento sobre pilar ('basadas') especiales. Las utilizadas (8 en total) son del modelo diseñado y construido específicamente por TOPOVAL para trabajos de control. Son de duraluminio, con patas de apoyo de acero templado, intercambiables. En el centro de la superficie superior, rectificada, está la rosca central de montaje, Whitworth 5/8", de latón. Están mecanizadas con alta precisión de manera que el eje mecánico de montaje se corresponde, con error menor de ±0,2 mm, con el centro del triángulo equilátero determinado por las patas. Parte del material de la radiación. Tanto en la radiación como en la nivelación trigonométrica se facilita notablemente el cálculo (y se evitan errores) si las alturas de instrumento y de mira son constantes. Para ello se prepararon especialmente las bases nivelantes utilizadas (8 en total). Se desmontaron las tres bases nivelantes de los teodolitos. Con un calibre de 0,02 mm de precisión se ajustaron los tornillos nivelantes de forma que todas las Preparación de bases nivelantes. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 21.

(30) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. bases nivelantes tuvieran la misma altura. En cada base nivelante se bloqueó uno de los tornillos nivelantes con cinta adhesiva. Con las bases nivelantes así preparadas, la nivelación del instrumento se hace con sólo dos tornillos. Esta mínima nivelación es necesaria por los errores residuales de horizontalidad que hay en los apoyos del sistema de centrado de pilares y ménsulas. Puede estimarse que las alturas de estacionamiento tienen una repetibilidad mejor que ±0,4 mm.. 5.2 OBSERVACION DE LA RED PRINCIPAL 5.2.1 ESTACION TOTAL Y „DATOS METEO‟ Se ha utilizado una Estación Total (en adelante „ET‟) TRIMBLE S6 (Todas las características del aparato en el ANEXO II: instrumental), instrumento tope en la oferta comercial mundial. La precisiones nominales angular y distanciométrica de esta ET son, respectivamente, de ±1" y ±(1 mm + 1 ppm). Ofrece unas ventajas muy convenientes. Observación con la ET S6. La ET S6 dispone del sistema de puntería automática por ganancia AUTOLOCK que, tras una puntería grosera a un prisma de medida, realiza activamente una puntería automática buscando estadísticamente el retorno óptimo de la señal emitida, con lo que se evita el error subjetivo de puntería. Siendo servoasistida puede programarse la observación, y repetirse a voluntad. Una secuencia de observaciones puede memorizarse tras ser realizada por primera vez, repitiéndola automáticamente tantas veces como se desee; y con punterías más rápidas y mejores que las humanamente realizables. La utilización de este instrumento, utilizando una metodología idónea, permite la realización de complejas observaciones de control con notable garantía y precisión. Las observaciones se almacenan en la memoria interna, evitando errores de trascripción en campo y posibilitando en gabinete la transferencia directa a un ordenador para el cálculo. Las observaciones se almacenan en la memoria interna, evitando errores de trascripción en campo y posibilitando en gabinete la transferencia directa a un ordenador para el cálculo. Como experimentación interna se han duplicado algunas observaciones con una ET TRIMBLE S8, confirmando la fiabilidad del instrumental. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. ET Trimble S8. 22.

(31) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. Termómetro y Barómetro. Para la medida de los parámetros meteorológicos (en adelante 'datos meteo') se utilizan un barómetro aneroide THOMMEN TX, de ±1 hPa, y un termómetro digital CRISON, de ±0,1 ºC. Su precisión es la adecuada porque un error de 1 ppm se genera con errores de ±3,5 hPa en presión y ±1º C en temperatura.. El protocolo de verificación de la ET realiza automáticamente la autocorrección, tanto de los errores de colimación como de las faltas residuales de ortogonalidad entre el eje secundario y el principal y de verticalidad de éste último. Se verificó el nivel esférico y se estableció la constante de equipo, proceso cuya descripción detallada se hace más adelante. Los instrumentos meteorológicos se verifican con semipatrones contrastados: un barómetro de escala compensada THIES, de mercurio, de ±0,1 hPa, y un termómetro patrón de alcohol GOLDBRAND, de ±0,1 ºC.. Patrones. 5.2.2 MINIPRISMAS En electrodistanciometría se puede devolver la señal de medida (el 'retorno') con tres útiles: • Prismas: son triedros trirrectángulos macizos de vidrio (corner cube) de reflexión total. • Miniprisma: igual que el anterior, pero de 30 mm de Ø. • Microprismas: láminas reflectantes. Se utilizan miniprismas (MP) con montaje altazimutal sobre soporte TRIBRACH acoplable a base nivelante. Utilizando las anteriores basadas ligeras especiales se estacionan en los pilares de los vértices visados de la red principal y de la de ménsulas. Miniprisma sobre pilar. Una posible desorientación residual del MP puede generar un error de puntería al poder causar un cambio físico de posición del punto de reflexión que la ET busca con. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 23.

(32) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. su sistema AUTOLOCK. Esto, que en distancias largas no genera errores sensibles de puntería, puede cobrar protagonismo en distancias cortas. Para evitar el posible error de puntería por desorientación, se utilizó un casquillo suplementario de 13 mm de espesor que, interpuesto entre el prisma y su soporte, minimiza este problema al anular la variación en la posición del centro de reflexión para diferentes orientaciones, se expone con mayor detenimiento a continuación. Al margen de todo ello, al estacionar los MP se apuntan hacia la ET con un accesorio óptico de puntería. Accesorio óptico para puntería.. 5.2.3 CONSTANTE Como se ha explicado anteriormente se utilizó un casquillo suplementario entre el prisma y su soporte, para minimizar el problema de la variación en la posición del centro de reflexión con respecto de centro mecánico, esto como veremos a continuación afecta a la constante de la ET pues es diferente para diferentes posiciones (giros) del prisma. El prisma permite dos montajes con diferentes contantes, uno a k = 0 mm y otro con k = -30 mm.. Con el prisma directamente apuntado al observador el centro de reflexión y el mecánico coinciden.. Si el prisma está mal apuntado, los ejes no coinciden.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 24.

(33) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. En una investigación previa se vio que, después de hacer varias punterías con diferentes inclinaciones del MP, se obtenían diferentes valores de distancia, correspondiente a diferentes valores de constante debido a la falta de coincidencia de ejes, analizando los valores se observó un punto en el que se minimizaban los errores y que estaba a -17 mm de la posición de 0 mm del MP. Con los datos obtenidos se construyó a medida un casquillo prolongador, de 13 mm que colocado desde la posición de -30 mm, obtenemos un MP corregido, minimizando el error de la dirección con la que este apuntado hacia la ET.. Gráfica de error de paralaje en MP.. Una vez minimizado el posible error de puntería de los MP, se procede a realizar una nueva verificación de la ET para confirmar la constante prevista e introducir el valor en la memoria de la ET. La constante de equipo Ce se estableció por el método de segmento divisible en la Base Lineal Multipunto (BLM) de 4 pilares de la Escuela T. S. de Ingenieros en Topografía, G. y C., de Madrid (UPM). La ET tenía la constante ajustada en -17 mm, que es la teóricamente necesaria para que las medidas fueran exactas al tener el prisma montado en la posición de -30, pero interponiendo el casquillo de +13 mm (-30+13 = -17).. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 25.

(34) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. Las medidas en la Base, tras la reducción a la horizontal (testimonial, al no ser significativa por estar debajo de la precisión nominal de la ET), han sido: AB 13,4070 AC 38,5315 AD 60,0249 BC 25,1249 BD 46,6180 CD 21.4938 Las Ce son: AC-AB-BC = -0,4 mm AD-AB-BD = -0 ,1 mm AD-AC-CD = -0,4 mm BD-BC-CD = -0,7 mm Verificación de la ET S6.. Cada valor de Ce procede de tres lecturas, por lo que tiene una precisión √3 veces peor que el error nominal del EDM. En una base de 4 pilares hay 6 lecturas para resolver 4 incógnitas*: 3 distancias y 1 constante. Hay dos grados de redundancia para Ce, es decir, tres soluciones, por lo que la precisión del valor medio de Ce = √3 veces mejor que la de uno aislado. Se compensan mutuamente, por lo que la precisión de Ce hallada por el método de segmento divisible en una BLM de 4 pilares es igual al error nominal del EDM El valor medio de la Ce hallada fue de -0,4 mm. La dispersión de los valores hallados es de ±0,3 mm, menor que la precisión nominal de la ET de ±1 mm, por lo que el valor es correcto y aceptable, aunque no es significativo. En la ET se ha ajustado la constante en: -17 + (-0,4) = -17,4 mm.. 5.3 NIVELACIÓN GEOMÉTRICA En la nivelación geométrica se ha empleado un equialtímetro (en adelante 'nivel') de alta precisión LEICA NA2, con retículo de cuña y micrómetro con prisma de caras planoparalelas (lectura directa, 0,1 mm; a estima, 0,02 mm). Es automático y la estabilización de su línea de colimación es de ±0,3", conseguida mediante compensador automático. (Características detalladas en el ANEXO II: Instrumental).. Matemáticamente, este sistema de ecuaciones se llama „incompatible‟, ya que no tiene soluciones únicas que verifiquen todo el sistema. *. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 26.

(35) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. La mira sobre la que se hacen las lecturas posee una lámina de invar con doble escala de lectura. Posee puntales para estacionarla perfectamente vertical gracias a su nivel esférico.. Nivelación ss-4 a zócalo.. La señalización añadida en galerías consiste en diábolos fijados con tornillos y tacos colocados en perforaciones realizadas en los laterales, sobre los que se estaciona una regleta portable. Instalación de diábolo. La regleta (modelo VAL-25) posee una división numérica equivalente a la de la mira. Su diseño ofrece una repetibilidad de estacionamiento mejor que la precisión instrumental. La regleta se coloca sobre el diábolo en el hastial (lateral) para ser observada, retirándose después. Se ha elegido un nivel optomecánico en lugar de uno electrónico con lectura en código de barras por varios motivos. • Las lecturas en condiciones de iluminación restringida, como en túnel y galerías, pueden realizarse usando una linterna ordinaria, a diferencia de los digitales que necesitan una iluminación muy uniforme en toda la zona visada. • Las regletas de código de barras de tipo amovible no están comercializadas. • El uso conjunto de miras de código y regletas fijas de escala analógica, exigiría la doble corrección óptica y electrónica. • Un nivel digital, que no puede montar micrómetro, no puede hacer medidas analógicas submilimétricas sobre las regletas fijas de escala. Esquema de regleta y diábolo Una ventaja añadida es que el optomecánico no necesita alimentación eléctrica; además, el digital es más sensible a la humedad, lo que en momentos determinados puede hacer desaconsejable el uso de este tipo de nivel.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 27.

(36) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. Las verificaciones, y ajustes, en su caso, realizadas en el equipo fueron: horizontalidad de la línea de colimación, inclinación del retículo, barrido del micrómetro, ajuste del trípode, niveles esféricos de instrumento y mira, y ortogonalidad y planitud de talón.. Corrección de nivel. Verificación de talón mira. 5.4 NIVELACIÓN TRIGONOMÉTRICA Se utilizaron tres teodolitos WILD T2 en la nivelación trigonométrica de precisión, mediante observación de ángulos verticales ('cenitales') recíproca y simultánea, para la determinación altimétrica de la red de coronación y de la de ménsulas. El WILD T2, es un teodolito optomecánico reiterador, "de segundos", con índice de eclímetro automático y base TRIBRACH. Su precisión angular nominal es de ±0,8", y la de estabilización de eclímetro, de ±0,3" (características detalladas en el ANEXO II: Instrumental). T2 sobre pilar H-2. Se usaron placas especiales de puntería NITRIVAL, de desarrollo propio, que se montan sobre el anillo del objetivo del T-2 mediante un casquillo. La placa dispone de un nivel de huso dispuesto transversalmente y presenta como elemento de puntería, sobre fondo negro, un triángulo equilátero blanco con un lado vertical. La puntería se hace sobre el vértice opuesto al lado vertical, perfectamente observable hasta 400 m.. El vértice de este triángulo puede estar residualmente más alto o bajo que el punto de intersección del eje de Esquema placa nitrival colimación del instrumento con la superficie de la placa, error que se denomina 'error de presentación'. Se compensa totalmente al invertir la posición del anteojo, siempre que no se modifique la posición del conjunto de puntería. La única consecuencia de su uso es una variación aparente del error de colimación vertical (compensado), que permanece constante durante toda la observación de cada visual.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 28.

(37) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. La distancia desde el vértice del triángulo que se visa hasta el eje de colimación es de 13 mm. Considerando una apreciación (nada estricta) de ±1 mm en la posición de la burbuja del nivel de huso, con sensibilidad de 50'/2 mm, se obtiene un valor <±0,1 mm en la repetibilidad de presentación de la placa, por lo que los errores generados por un eventual desmontaje y montaje entre las observaciones en posiciones directa e inversa del instrumento (CD y CI), o viceversa, si el nivel de huso se cala adecuadamente, no son significativos. Las verificaciones y ajustes, en su caso, realizadas en los teodolitos fueron: verificación del error de colimación vertical, inclinación del retículo, barrido del micrómetro y niveles esférico y principal.. 5.5 RESTO DE INSTRUMENTAL Y DE RESERVA También se dispuso de: 4 radioteléfonos KENWOOD UBZ-LF68B, de 434 MHz y 10 mW. Cargadores de acumuladores. Llaves de tapas de señales principales de nivelación. Linternas y pilas. Señales de hastiales (diábolos). Equipo de instalación de señales de hastiales. Diversas calculadoras. Equipo fotográfico. Diversos PCs y equipo informático. Descargadores de memoria para volcado a PC. Programa WREDES. Trimble S8. Más documentación gráfica de material en CD adjunto.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 29.

(38) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. 6 METODOLOGÍA Se utilizarán tres técnicas: radiación polar, nivelación trigonométrica de precisión y nivelación geométrica de precisión. 6.1 RADIACIÓN POLAR Para las observaciones entre vértices se empleará la radiación polar electrodistanciométrica, realizada con una Estación Total servoasistida, observando sobre miniprismas estacionados en los vértices visados. Todas las observaciones se harán en posición directa y en posición inversa de la ET para compensar los errores residuales. La secuencia de observación se programará. Los resultados se almacenarán en la memoria de la ET para ser luego procesados. Se medirán en cada estación los parámetros presión (P) y temperatura seca (TS), introduciendo sus valores en la ET para que ésta aplique el factor de escala correspondiente a velocidad de propagación. Al seguir el protocolo de verificación de la ET se autocorrigen tanto de los errores de colimación como las faltas residuales de ortogonalidad entre el eje secundario y el principal y el de verticalidad de éste último, por lo que no sería necesario observar en ambas posiciones, CD y CI. A pesar de ello, se establecerá como normativa la observación en dos posiciones porque, aumentando la redundancia observacional, se compensa la eventual evolución de los errores residuales instrumentales. La observación acimutal se hará por vuelta continua de horizonte ('Vuelta'), dividida en dos partes: CD y CI. Se tomará como origen un miniprisma, preferentemente lejano. Tras observarle en CD, y sin cambiar la posición del instrumento, se seguirá observando en secuencia los restantes vértices programados para la estación, cerrando con una última visual otra vez al origen. La lectura final a este vértice, o lectura de cierre (que, para mantener la ponderación del resto de las lecturas, será sólo testimonial y no entrará en el cálculo de las medias), permitirá establecer un criterio de rechazo de la observación realizada, en el caso de que la diferencia con la lectura inicial supere la tolerancia establecida, que en las condiciones de esta actuación será de ±4cc. A continuación se repetirá el proceso en CI, dándose la Vuelta por terminada. Red de comparación S6 – S8.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 30.

(39) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. Una sola Vuelta ofrece ya redundancia observacional al hacerse en CD y repetirse en CI, redundancia que aumenta al hacer varias Vueltas. El instrumento analiza el estado de direcciones y ofrece una evaluación estadística de la precisión obtenida, es decir, la fiabilidad de la observación realizada, que normalmente siempre es mejor que la tolerancia establecida. En caso contrario, se repetirá la Vuelta. Inicialmente se harán ensayos, repitiendo Vueltas desde el mismo estacionamiento. Tras el análisis de los resultados de esta iteración en las condiciones de esta actuación, se establecerá el número óptimo de Vueltas a repetir, a partir del cual el incremento de tiempo no mejore significativamente la precisión. En la metodología de observación de la Vuelta se ha mencionado sólo la lectura de ángulos acimutales, aunque simultáneamente se registrarán también los ángulos cenitales y las distancias. Las distancias horizontales y los desniveles se pueden calcular mediante los cenitales, a partir de las distancias geométricas (de la manera que se muestra en la imagen, por ser las distancias muy cortas y trabajar en coordenadas planas).. Reducción de a la dist. horizontal. Debe añadirse que, planimétricamente, la red de ménsulas es de menor rango que la principal porque los vértices desde los que se observa están sólo aguas abajo, lo que limita la radiación. Para agilizar la observación la radiación se hará sin recíprocas, al disponer de 4 grados de redundancia. 6.1.1 DATOS METEOROLÓGICOS Midiendo con el ME-5000 era necesario tomar datos meteo en ambos extremos de cada lado, antes y después de la medición; así se hizo en la observación de 1993. El ME-5000 no hacía corrección automática meteorológica, que debía aplicarse luego en gabinete con las adecuadas fórmulas (Barrell & Sears, etc.). Para observar con una ET se necesita medir presión (P) y temperatura seca (TS), introduciendo los valores en el instrumento, que aplica internamente el factor de escala correspondiente por velocidad local de propagación. Con instrumentos de precisiones milimétricas puede prescindirse de la temperatura húmeda (TH) -que es la que establece la humedad relativa- porque los errores generados no son significativos. La ET que se utilizará en la observación tiene una precisión distanciométrica nominal de ±(1 mm + 1 ppm). Se debe hacer un estudio previo para saber si es necesario hacer la toma de datos meteo en ambos extremos del lado durante una observación, para esta campaña en concreto. Los gradientes de los datos meteo de la observación de 1993 son perfectamente extrapolables a cualquier campaña porque dependen de la configuración del terreno, no de las condiciones. En el análisis se utilizará la visual más larga y pendiente (4 - 6) por. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 31.

(40) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. ser la más desfavorable: 383 m de longitud y 41 m de desnivel. Su error nominal en distancia con la S6 sería de ±1,38 mm Para electrodistanciómetros de portadora óptica (en este caso, láser infrarrojo), se genera un error de ±1 ppm en distancia para una variación de ±1 ºC en temperatura o de ±3,5 hPa en presión (obtenidos estos valores diferenciando en la formula de Barrell & Sears).. Introduciendo datos meteo antes de la observación. 6.1.1.1 Presión En los lados más largos y pendientes, 2-10, 4-6, 5-10 y 10-13, el gradiente medio de presión es de 1,2 hPa/10 m. Si se tomara P sólo en un extremo del lado tipo, el error generado sería de 1,32 ppm, que en 383 m de longitud generaría un error lineal de 0,50 mm: el 36% de la precisión nominal.. 6.1.1.2 Temperatura Al ser 2,2 ºC la diferencia máxima de temperatura entre los extremos de un lado, el error generado sería de 2,2 ppm. En 383 m representa una diferencia de 0,84 mm, el 63% de la precisión nominal. 6.1.1.3 Criterio La media cuadrática de los errores antes mencionados, 0,50 mm y 0,84 mm, que se generan en el caso teórico más desfavorable, es de 0,98 mm, el 74% de la precisión nominal; y es el peor caso, en observación aislada. En la red principal los errores generados son accidentales y 'simétricos', al hacerse observación recíproca, por lo que tienden doblemente a compensarse, lo que es muy favorable. En la red de ménsulas, con longitud y desnivel máximos respectivos de 144 m y 29 m, el error por presión es de 0,1 mm y por temperatura de 0,3 mm, por lo que la media cuadrática sería de 0,32 mm, el 23% de la precisión nominal. En este caso, aunque los errores generados no son 'simétricos', sí son accidentales, por lo que también tienden a compensarse; y la evaluación de la red de ménsulas se ha hecho con los más desfavorables gradientes de la red principal. CONCLUSIÓN: los datos meteo presión (P) y temperatura seca (TS) se tomarán sólo en la estación, en la ET, pudiendo aplicarse a todas las visuales de la vuelta sin generar errores superiores a la precisión nominal.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 32.

(41) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. Esto es conveniente, porque si hubiera sido necesario tomar datos en ambos extremos de cada visual, harían falta tantos operadores como vértices visados, retrasando y encareciendo la observación. Entonces, para hacer la corrección meteorológica estricta habría habido una alternativa: • Introducir visual a visual los datos medios entre ambos extremos para aplicar la corrección a su distancia. • Hacer la observación con unos datos meteo estándar fijos para todo y, en gabinete, tratar cada distancia, corrigiéndola con el índice de refracción correspondiente a los datos medios de cada medida. En la primera opción se perderían en el trabajo las ventajas de la automatización; en la segunda, el cálculo se complicaría notablemente, siendo inevitable que se cometieran errores en la transcripción de datos. Finalmente se opta: Por hacer la toma de datos solo en la ET y en observaciones largas desde el mismo estacionamiento, los datos meteo se actualizarán cada hora o cuando, a juicio del observador, haya podido haber alguna variación significativa.. 6.2 NIVELACIÓN TRIGONOMÉTRICA La red de ménsulas permite controlar tridimensionalmente el extradós del muro de presa, sustituyendo conjuntamente, con ventajas, las técnicas de nivelación de alta precisión (altimetría) y de poligonales por galerías horizontales internas del muro de presa (planimetría), o la técnica angular de intersección angular a blancos en paramento (planimetría); además, todo ello conjuntamente y con una observación más rápida. Sólo es factible en paramentos con pasarelas, debidamente monumentadas, como ocurre en esta presa que, además, carece de galerías horizontales.. Observador nivelando. Para la observación de los desniveles se utilizará la denominada Nivelación Trigonométrica de Precisión (NTP), que consiste en realizar medidas cenitales recíprocas y simultáneas, compensando los errores provenientes de los efectos de la refracción atmosférica y la esfericidad terrestre.. Para la nivelada de cada lado, ambos operadores realizarán simultáneamente dos bloques de lecturas de ángulos cenitales. Cada bloque constará de dos series. En cada una se leerá el ángulo cenital en posición CD y CI. Se corregirán en campo las observaciones del error de colimación vertical, obteniendo para cada bloque dos cenitales, uno por serie.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 33.

(42) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. Múltiples experiencias anteriores del jefe de proyecto, permiten establecer la tolerancia angular entre series de un mismo bloque en 10cc; de no cumplirse, se dará por nula la serie para ambos operadores, y de forma simultánea, repetirán las series del bloque hasta cumplir, la tolerancia establecida. La media de los cenitales aceptados de cada bloque será empleada en el cálculo del desnivel del lado observado. Se observará con tres teodolitos WILD T2 provistos de las placas de puntería NITRIVAL, ya descritas, que con la adecuada metodología de observaciones recíprocas y simultáneas de visuales permiten obtener, en la medida de la pendiente de un lado, precisiones inalcanzables con otras técnicas. En visuales claramente inclinadas la distancia geométrica y las alturas de instrumentos deben estar perfectamente establecidas para calcular los desniveles con la mayor precisión. Un error en la distancia T2 sobre hito H-11 geométrica repercute en función del coseno del ángulo cenital. Como en este caso la determinación de distancias es milimétrica, y las alturas de instrumentos son las mismas, la precisión obtenible en la determinación de desniveles es submilimétrica. Se ha de asumir como error residual en cada estacionamiento los errores de horizontalidad de los tetones de estacionamiento radial, pero las diferencias de altura máximas entre el tetón más alto y el más bajo de los vértices no superan los ±0,4 mm, como se estableció en el control de calidad de señalización de 1993. Esta fuente accidental de error es de menor entidad que la indeterminación generada por el anómalo comportamiento del aire, cuyo coeficiente de refracción (que establece el radio de curvatura de la visual en un plano vertical) no se mantiene perfectamente constante a lo largo de todo el lado; éste es el auténtico límite de precisión de esta técnica. Para compensar en lo posible la discontinuidad del coeficiente de refracción, en un triángulo tipo, como ABC, se ordenarán las observaciones, coordinadas por radioenlace, de la siguiente forma: • Primer bloque de A a B. • Primer bloque de B a C. • Primer bloque de C a D • Segundos bloques, en el mismo orden. En las observaciones de cada lado los instrumentos se apuntarán simultáneamente siempre ambos en posición directa o ambos en posición inversa. Con este sistema se separan temporalmente las observaciones entre cada bloque de una visual, permitiendo evolucionar las condiciones atmosféricas; además, de los tres observadores uno siempre puede descansar, evitando la fatiga visual. Hay una mayor. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 34.

(43) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. dispersión -prácticamente indetectable en distancias tan cortas- pero se ahorquilla mejor el valor exacto. Según se emplee la distancia geométrica Dg o la horizontal Dh, la fórmula empleada será una de estas dos simplificadas: ΔhAB = Dg sen [(Z2- Z1)/2]. o. ΔhAB = Dh tang [(Z2- Z1)/2]. Donde ΔhAB es el desnivel entre A y B, Z1 el cenital medido en A y Z2 el medido en B. Se usará la fórmula simplificada, despreciando el factor geodésico cos (ω/2)* que sólo es significativo en distancias de muchos kilómetros. En la presa, el mayor lado -381 m- subtiende un ángulo ω de 38cc, generando una corrección menor de 0,0004 ppm. En el mayor desnivel, de 55 m, la corrección sería de 25 nm (la longitud de onda λ de la luz roja, por ejemplo, es de 630 nm).. 6.3 NIVELACIÓN GEOMÉTRICA DE PRECISIÓN La nivelación de las líneas altimétricas se hará mediante Nivelación de Precisión (NP). Con el fin de eliminar o compensar los errores sistemáticos y minimizar la influencia de los accidentales, en la observación de la NP se seguirán las normas oficiales establecidas por el Instituto Geográfico Nacional para la observación de la Red Altimétrica Nacional de NAP, en lo que sean aplicables a la observación de las líneas altimétricas de esta presa; entre ellas: • La nivelación será de doble línea -ida y vuelta-. • El error kilométrico admisible será el valor oficial, ±1,5 mm√K (siendo K la longitud de la línea nivelada, expresada en km). • La tolerancia para la constante entre escalas de la mira invar será de ±0,04 mm. Esquema de nivelación por punto medio. • La distancia máxima de nivelada simple será menor de 50 m, • Se empleará método del punto medio (instrumento equidistante de miras), con tolerancia de ±10 cm en la equidistancia.. *. ω es el ángulo geocéntrico que subtiende el lado.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 35.

(44) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. En la línea inferior se hace el paso del cuenco. Al no poderse estacionar el instrumento entre las miras se empleará el método de estaciones exteriores (de Nabäuer, o puntos exteriores), haciendo equivalentes los incrementos de distancia. Esquema de nivelación por estaciones exteriores. El observador hará una verificación instrumental previa, y corrección, si procede, antes del comienzo de las sesiones de observación. Para la horizontalidad de la línea de colimación será especialmente estricta y mucho más severa que la oficial de ±1 mm en 30 m, previniendo que en las galerías, ocasionalmente, no se podrá emplear el método del punto medio, incumpliendo por tanto la norma de equidistancia.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 36.

(45) Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. 7 OBSERVACIÓN Se realizó siguiendo puntualmente la metodología establecida. No hubo incidentes de gravedad, salvo que en la nivelación geométrica hubo que repetir el enlace de la SP-11 con la SP-12, que por motivos de la intensa humedad, tanto el equialtimetro como la mira se llenaron de vaho y la nivelación se hizo harto complicada; esto junto con la necesidad de detener en dos ocasiones, durante unos minutos, el desagüe de fondo: la primera porque causaba una vibración en el vértice 13 que interfería en la observación de radiación, y la segunda para poder observar el paso de la línea de nivelación sobre el cuenco. Sí deben comentarse los notables retrasos motivados por causas meteorológicas en un reiterativo ciclo lluvia - helada, que motivaron la suspensión de las observaciones desde el 29 de noviembre de 2010 hasta el 10 de enero de 2011. Puede reseñarse la salida a la cuneta del vehículo de la persona encargada de las talas, a causa del pavimento helado, y que el camión grúa llamado para asistirle siguió el mismo camino. La Guardia Civil aconsejó dejar allí ambos vehículos atascados, que fueron rescatados unos días después. Para establecer la óptima metodología, al empezar la observación por radiación de la red se hicieron ensayos repitiendo Vueltas desde un mismo estacionamiento. Según los resultados de estas iteraciones en las condiciones específicas de esta actuación, se estableció que el número óptimo de repeticiones a realizar era de 3: haciendo menos, la precisión angular empeoraba; haciendo más, el incremento de tiempo no aportaba mejora significativa.. Daniel Castañeda Buendía. 2010/2011. 37.