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“AÑO DE LA UNIDAD, LA PAZ Y EL DESARROLLO”
________________________________________________________________
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÌA DE MINAS
TRABAJO:
Informe sobre los fundamentos técnico de topografía minera
LINK DE PPT:
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CURSO:
Topografía Minera
DOCENTE:
Ing. Orlando Siccha Ruiz
ALUNMNOS:
Aguilar Correa David Gabriel
Enco Reyna Cristofer Daniel
Flores Rondón Elvis David
Medina Vásquez Roger Albieri
Palomino Bacon Piero Rodrigo
Romero Aguilar Diego Alonso
Ruiz Santos Fabricio
Sánchez Mantilla Joel Jesús
TRUJILLO – PERÚ
2023
UNT
UNIVERSIDAD
NACIONAL DE
TRUJILLO
ÍNDICE
I Resumen:.....................................................................................................................5
II Abstract:......................................................................................................................5
III Introducción: ...............................................................................................................6
IV Objetivos: ....................................................................................................................7
1 Objetivo general:..................................................................................................7
2 Objetivos específicos:.........................................................................................7
V FUNDAMENTOS TÉCNICOS ...........................................................................................7
1 Levantamiento subterráneo ................................................................................7
1.1 Factores que deben tomarse en cuenta en los levantamientos subterráneos............. 9
2 Sistema de representación................................................................................11
2.1 Sistema topográfico..................................................................................................... 11
2.2 Sistema de proyección................................................................................................. 11
3 Las Referencias .................................................................................................13
3.1 Sistema de referencia.................................................................................................. 14
3.2 Sistema de referencia convencional............................................................................ 14
3.3 Marco de referencia .................................................................................................... 14
3.4 Sistema de coordenadas.............................................................................................. 14
3.5 Sistema de referencia terrestre................................................................................... 14
3.6 Sistema de referencia espacial .................................................................................... 17
4 Las medidas.......................................................................................................17
4.1 Angulares ..................................................................................................................... 18
4.2 Lineales ........................................................................................................................ 19
5 Los Métodos Topográficos Para La Toma De Datos De Labores Subterráneas
19
5.1 Método de itinerario o poligonal cerrada. .................................................................. 19
5.2 Poligonal abierta con control de cierre o itineraria encuadrada................................. 20
5.3 Método de radiación: .................................................................................................. 22
5.4 Método de abscisas y ordenadas. ............................................................................... 23
5.5 Intersección directa, inversa y Trilateración................................................................ 23
5.6 Métodos Altimétricos .................................................................................................. 26
6 Instrumentos Y Accesorios Utilizados Para La Toma De Datos En Topografía
Minera ....................................................................................................................29
6.1 Instrumentos simples ................................................................................................... 29
6.2 Instrumentos principales.............................................................................................. 43
7 Descripciones generales de las labores subterráneas ...................................51
7.1 Caracterización de las labores subterráneas............................................................... 51
8 Descripciones específicas de algunas labores subterráneas: .......................59
8.1 Cortada (CX) o Cross Cut.............................................................................................. 59
8.2 Galerías ........................................................................................................................ 60
8.3 Chimeneas ................................................................................................................... 63
8.4 Tajeos........................................................................................................................... 66
9 Dibujo de levantamiento topográfico minero subterráneo .............................68
9.1 Planos y escalas: .......................................................................................................... 68
9.2 Planos de diseño.......................................................................................................... 69
9.3 Plano de consulta......................................................................................................... 70
VI Conclusiones:.............................................................................................................73
VII Bibliografía ................................................................................................................74
Índice de Figuras
Figura 1. Ángulos internos de un polígono cerrado Fuente: Doble vía......................................... 8
Figura 2. Tipos de distancias en topografía - Fuente: Monografías............................................. 9
Figura 3. Desnivel - Fuente: Albireo Topografía.......................................................................... 9
Figura 4. Sistema topográfico aplicado en la representación de labores mineras - Fuente: Modulo
de topografía minera ................................................................................................................... 11
Figura 5. SISTEMA UTM - FUENTE: Topografía2.................................................................. 13
Figura 6. Husos del sistema UTM Fuente: Topografía2............................................................. 13
Figura 7 Sistema astronómico local – Recuperado de Geodesia y Cartografía Matemática. F.
Martín Asín.Capítulo 19.............................................................................................................. 15
Figura 8 Sistema astronómico global – Recuperado de Geodesy. Torge.................................... 16
Figura 9 Sistema elipsoidal – Recuperado de Sistemas de Referencia en Geodesia , H. Moritz 17
Figura 10 Medida de ángulos horizontales – Recuperado de: . Instituto de Astronomía y Geodesia.
1984............................................................................................................................................. 18
Figura 11 Mediciones de ángulos Verticales – Recuperado de : Instituto de Astronomía y
Geodesia. 1984............................................................................................................................ 18
Figura 12 Labor subterránea horizontal: Cortado I. Data obtenida Universidad Nacional del centro
del Perú (2014)............................................................................................................................ 59
Figura 13 Labor subterránea horizontal: Cortado II. Data obtenida Universidad Nacional del
centro del Perú (2014)................................................................................................................. 60
Figura 14 Labor subterránea horizontal: Galería. Data obtenida Universidad Nacional del centro
del Perú (2014)............................................................................................................................ 60
Figura 15 Labor subterránea horizontal: Galería I. Data obtenida Universidad Nacional de Piura
Minas-Minas. (2015)................................................................................................................... 62
Figura 16 Labor subterránea Vertical: Chimenea I. Data obtenida Universidad Nacional del
Centro del Perú. (2014)............................................................................................................... 63
Figura 17 Labor subterránea Vertical: Chimenea I. Data obtenida Universidad Nacional del
Centro del Perú. (2014)............................................................................................................... 65
Figura 18 Labor subterránea Vertical: Chimenea III. Data obtenida Universidad Nacional del
Centro del Perú. (2014)............................................................................................................... 66
I RESUMEN:
En el presente informe tórico de topografía minera se desarrolló una pequeña
investigación relacionado al tema de los fundamentos técnicos de topografía minera, la
cuál se emplearon numerosas fuentes de información, análisis, resumen e interpretación
de la data presentada como la investigada.
Para ello, abarcaron 9 puntos, entre los que tenemos: El levantamiento subterráneo, los
sistemas de representación, las referencias, las medidas, los métodos topográficos para la
toma de datos en minería subterránea, los instrumentos necesarios, descripciones
generales de las labores subterráneas, labores que necesitan control geométrico y la
descripción específica de las labores subterráneas.
II ABSTRACT:
In the present toric report on mining topography, a small investigation related to the
subject of the technical foundations of mining topography was demonstrated, which will
be used in numerous sources of information, analysis, summary, and interpretation of the
data presented as the one investigated.
For this, they covered 9 points, among which we have: The underground survey, the
representation systems, the references, the measurements, the topographic methods for
the data collection in underground mining, the necessary instruments, general
descriptions of the underground works, works that need geometric control and the specific
description of underground works.
III INTRODUCCIÓN:
La topografía minera es una disciplina que se encarga de estudiar y representar
gráficamente las características del terreno en actividades relacionadas con la industria
minera. Su objetivo principal es obtener información precisa y detallada sobre la
topografía de una mina, incluyendo la ubicación y distribución de los recursos minerales,
así como la planificación y diseño de infraestructuras y operaciones mineras.
Los topógrafos mineros utilizan herramientas y técnicas especializadas, como estaciones
totales, GPS, láseres y software de procesamiento de datos, para realizar mediciones y
generar mapas precisos del terreno. Estos mapas son fundamentales para la planificación
y control de la explotación minera, la seguridad de las operaciones, la gestión de residuos
y la rehabilitación de áreas afectadas.
La topografía minera también juega un papel crucial en la estimación de volúmenes de
mineral extraído, la delimitación de áreas de explotación, la trazabilidad de los trabajos
realizados y la supervisión de proyectos mineros en términos de calidad y productividad.
En resumen, la topografía minera es una herramienta esencial para la industria minera, ya
que proporciona información precisa y detallada del terreno, permitiendo una gestión
eficiente de los recursos minerales y una planificación segura y efectiva de las
operaciones mineras.
IV OBJETIVOS:
1 Objetivo general:
 Conocer, analizar y explicar los fundamentos técnicos empleados en
topografía minera.
2 Objetivos específicos:
 Definir y comprender que es un levantamiento topográfico y su
empleabilidad en la minería.
 Diferenciar el levantamiento topográfico superficial de un levantamiento
subterráneo.
 Explicar los sistemas de representación gráfica al momento de diseñar
planos.
 Identificar instrumentos, materiales empleados en la toma de datos en
topografía minera.
 Elegir el método topográfico apropiado para un levantamiento
subterráneo.
 Explicar las definiciones y características topográficas de las labores
mineras.
 Conocer los planos y escalas necesarios en un dibujo de levantamiento
topográfico.
V FUNDAMENTOS TÉCNICOS
1 Levantamiento subterráneo
La topografía subterránea tiene básicamente dos campos de aplicación, en cuanto a la
ingeniería, uno es la minería y el otro las obras civiles.
En la minería es necesario realizar levantamiento topográficos subterráneos debido a
que los planos de las labores deben mantenerse al día. En las obras civiles, es
necesario el levantamiento topográfico subterráneo en el caso de la ampliación o
mejora de túneles, de canales y de alcantarillado de las grandes ciudades. (Moffitt,
FH y Bossler, JD, 2016)
El levantamiento subterráneo tiene la finalidad de posicionar uno o varios puntos de
las labores subterráneas con relación a puntos en la superficie de la tierra, teniendo en
cuenta referencias preestablecidas, y mediante una serie de operaciones pertinentes
para cada caso. Dichas operaciones implican la medida de las siguientes magnitudes:
 Ángulos
 Distancias
Figura 1. Ángulos internos de un polígono cerrado Fuente:
Doble vía
 Desniveles
1.1 Factores que deben tomarse en cuenta en los levantamientos subterráneos
1.1.1 Iluminación
Por tener que trabajar en ausencia de la luz solar, el campo visual es oscuro, y por lo tanto
se requiere contar con equipos de iluminación artificial (lámparas mineras, linternas, etc.).
En cuanto al instrumental topográfico, actualmente cuentan con iluminación propia,
alimentados con baterías recargables o con pilas.
1.1.2 Temperatura.
Al profundizar en el interior de minas, se observa un aumento de la temperatura con
respecto a la profundidad, de un modo más o menos regular. Se observa, por término
medio, que la temperatura aumenta en un grado por cada 33 mts. A veces es necesario
aclimatar el ambiente de trabajo por medio de ventilación artificial.
Figura 2. Tipos de distancias en topografía - Fuente: Monografías
Figura 3. Desnivel - Fuente: Albireo Topografía
1.1.3 Presión barométrica.
Varía en función directa de la profundidad. Se puede admitir una variación de unos 9 mm
de columna de mercurio por cada 100 mts., por lo que se deduce que hacer una nivelación
barométrica en el interior de minas, no puede ser utilizada con garantía.
1.1.4 Humedad.
El aire de las galerías es con frecuencia muy húmedo, si a eso lo asociamos con
temperaturas elevadas, el estado higrométrico tiene una importancia considerable para la
respiración. Estas condiciones obligan a tener mayor cuidado con el instrumental
topográfico.
1.1.5 Polvo.
Los trabajos de voladuras en el arranque del mineral y otros en el interior provocan que
el aire de la ventilación de las galerías transporte polvo. Ello puede provocar incluso
explosiones en las minas de carbón. En estas atmósferas húmedas, el polvo que se posa
sobre los instrumentos topográficos forma una pasta abrasiva que los puede dañar. La
solución consiste, en utilizar instrumentos fabricados con materiales no atacables y
completamente estancos.
1.1.6 Gases Nocivos.
Cuando el aire de la mina no es apto para la respiración o solamente con reparos, por su
mayor contenido de gases irrespirables (CO2, N2, CH4, H2), se le llama aire viciado, y si
contiene mezclas venenosas se les llama aire tóxico (CO, H2S, óxido de nitrógeno).
Cuando por la existencia de gases inflamables (CH4, hidrógenos carburados más
elevados, como aparecen especialmente en incendios de minas como gases de combustión
lenta, CO) poseen la capacidad de producir explosiones. En minería se les llama
atmósferas explosivas.
2 Sistema de representación
Para que se logre la representación de labores subterráneas sobre un plano, se debe hacer
uso de sistemas de representación. Dichos sistemas deben ser confiables a la hora de
representar con precisión las labores subterráneas. La elección del sistema de
representación adecuado, se realizará teniendo en cuenta la naturaleza y la exigencia del
trabajo. De acuerdo con las técnicas empleadas para la representación, tendremos dos
sistemas, el topográfico y el de proyección. (Alfonzo, Y., & Completo, V.)
2.1 Sistema topográfico
Aquí se utilizan técnicas estrictamente topográficas para la creación de un poliedro
circunscrito en la superficie terrestre, dicho poliedro tiene la función de sustituir a la
superficie terrestre. Se debe proyectar ortogonalmente sobre cada cara del poliedro, los
puntos circundantes al contacto, dicha distancia simula una tangente a la superficie a la
sección normal por ella. (Sanova Matera, L. 2002).
2.2 Sistema de proyección
Este sistema establece una relación ordenada entre los puntos de la superficie curva de la
Tierra y los de una superficie plana (mapa). Estos puntos se localizan auxiliándose en una
Figura 4. Sistema topográfico aplicado en la representación de labores mineras - Fuente:
Modulo de topografía minera
red de meridianos y paralelos, en forma de malla. La única forma de evitar las distorsiones
de esta proyección sería usando un mapa esférico. Es decir, se requieren cálculos de
geodesia y cartografía.
De esta manera, se hace la representación de las labores mineras subterráneas, basándose
en sus medidas y en las medidas realizadas en la superficie de la tierra, bajo métodos
geométricos y/o analíticos.
2.2.1 Sistema de coordenadas universal transversal de Mercator
Universal Transverse Mercator, UTM, es el sistema de proyección que se construye como
la Mercator normal, pero en vez ser tangente al Ecuador, lo es con un meridiano.
Tal vez la proyección más conocida y usada es la conocida como UTM (Universal
Transversa de Mercator), que utiliza 60 regiones de 6° de longitud cada una para
representar en forma plana todo el planeta, y por las cuales pasa siempre un meridiano
central que se constituye en el origen de las coordenadas Este. Mientras tanto, el ecuador
es tomado como origen de las coordenadas Norte. Este sistema es el que utiliza el sistema
de posicionamiento global GPS para determinar las coordenadas en el planeta. (Zamarrita
Medina, M. 2016).
2.2.1.1 Características del sistema UTM:
o Se trata de una proyección cilíndrica ya que se proyecta el globo
terráqueo sobre una superficie cilíndrica.
o Es una proyección transversal ya que el eje del cilindro es coincidente
con el eje ecuatorial.
o Mantiene siempre y en todos los casos el valor de los ángulos algo
realmente interesante de cara a sus posteriores usos.
3 Las Referencias
Un sistema de referencia geodésico es un recurso matemático que permite asignar
coordenadas a puntos sobre la superficie terrestre. Son utilizados en geodesia,
navegación, cartografía y sistemas globales de navegación por satélite para la correcta
georreferenciación de elementos en la superficie terrestre. (Ingenieria -Unicen, F. s/f).
Figura 5. SISTEMA UTM - FUENTE: Topografía2
Figura 6. Husos del sistema UTM Fuente: Topografía2
En primer lugar se deben distinguir los conceptos Sistema de referencia, Sistema de
referencia Convencional, Marco de referencia y Sistema de Coordenadas:
3.1 Sistema de referencia
Es una definición conceptual de teorías, hipótesis y constantes que permiten situar una
tripleta de ejes coordenados en el espacio, definiendo su origen y su orientación.
3.2 Sistema de referencia convencional
Es un sistema de referencia donde todas las constantes numéricas, parámetros e hipótesis
y teorías para el establecimiento del sistema de referencia son especificadas de modo
concreto.
3.3 Marco de referencia
Es la materialización de un sistema de referencia convencional a través de observaciones,
es decir, se trata de un conjunto de puntos (lugares localizados en la superficie terrestre)
con coordenadas y velocidades conocidas en ese sistema de referencia convencional y
que sirven para materializar en el espacio el sistema de referencia.
3.4 Sistema de coordenadas
Es la parametrización de las coordenadas de los puntos que forman el marco de referencia.
En este sentido existen infinitos sistemas de coordenadas para parametrizar el marco de
referencia, por ejemplo las coordenadas (E,N,h), etc.
Entonces, existen 2 tipos de sistemas de referencia:
3.5 Sistema de referencia terrestre
Un sistema que se considera fijo a la tierra y se utiliza para determinar coordenadas de
puntos sobre la superficie terrestre o sus proximidades.
3.5.1 Sistema astronómico local:
Se define así un sistema astronómico local en P, punto de estación considerado, con ejes:
- eje z → sigue la dirección del vector gravedad en P y tiene sentido contrario.
- eje y → tangente a la superficie equipotencial que pasa por P y dirección Norte.
- eje x → tangente a la superficie equipotencial que pasa por P y dirección Este.
Las observaciones clásicas en este sistema, entre el punto de estación i y el punto visado
j son:
𝛼 → acimut
𝛽 → ángulo cenital
𝐷 → distancia geométrica
3.5.2 Sistema astronómico global
El sistema astronómico global surge como respuesta a la necesidad de encontrar un
sistema de referencia asociado al campo gravitatorio, cuyos ejes no experimenten ninguna
rotación y sean independientes del punto en cuestión.
Un punto cualquiera P viene definido en el sistema astronómico global por tres
coordenadas
Figura 7 Sistema astronómico local – Recuperado de Geodesia y Cartografía
Matemática. F. Martín Asín.Capítulo 19
- Latitud astronómica 𝜑 . Ángulo, medido en el plano del meridiano
astronómico, que forman la tangente a la dirección de la línea de la plomada
en P y el plano del ecuador.
- Longitud astronómica ⋀ . Ángulo, medido en el plano del ecuador, que
forman el meridiano astronómico de Greenwich y el plano meridiano que
contiene a P.
- Potencial de gravedad 𝑊. La tercera coordenada es el potencial de gravedad
en el punto P y lo sitúa dentro del sistema de superficies de nivel.
3.5.3 Sistema elipsoidal
Consiste en aproximar la figura matemática de la Tierra, el geoide, por un elipsoide de
revolución.
Un punto P en este sistema queda definido por tres coordenadas:
- Latitud geodésica 𝜑 es el ángulo, medido en el plano meridiano, que forman la
normal al elipsoide en el punto P y el plano del ecuador. En el sistema elipsoidal
el plano meridiano es el definido por la normal al elipsoide y el propio eje de
rotación, ya que ambas rectas se cortan en el espacio, formando un plano.
Figura 8 Sistema astronómico global – Recuperado de Geodesy. Torge
- Longitud geodésica 𝜆 es el ángulo, medido en el plano del ecuador, que forman
el plano meridiano que contiene a P y el plano meridiano de Greenwich.
- Altitud elipsoidal ℎ es la distancia entre el punto P, medida a lo largo de la
normal al elipsoide que pasa por dicho punto, y el elipsoide. Este tipo de altitud
no tiene ningún significado físico, solamente carácter geométrico
3.6 Sistema de referencia espacial
Se encuentra fijo al espacio, lo cual lo convierte en un sistema inercial(libre de
aceleración), este sistema es apropiado para analizar movimientos de cuerpos externos a
la tierra, tales como planetas, estrellas, satélites artificiales, entre otros.
a. Sistema espacial celeste
La medición de un punto es determinada mediante coordenadas astronómicas.
Para ello se usan coordenadas ecuatoriales absolutas.
4 Las medidas
La Topografía tiene por objeto medir extensiones en tierra, tomando los datos necesarios
para poder representar sobre un plano y a una escala adecuada, formas y dimensiones del
terreno, midiendo distancias, ángulos, direcciones, coordenadas, elevaciones, áreas y
volúmenes.
Las medidas que se obtienen en Topografía son de dos tipos:
Figura 9 Sistema elipsoidal – Recuperado de Sistemas de
Referencia en Geodesia , H. Moritz
4.1 Angulares
Son los ángulos horizontales o acimutales y los ángulos verticales o cenitales. Los
instrumentos apropiados para medirlos son el Teodolito y la Estación Total.
- Ángulos horizontales: se miden sobre el plano horizontal. Se necesita un norte
de referencia; si es el norte geográfico (o verdadero) se miden acimutes, si es el
norte magnético se miden rumbos y si es un norte arbitrario se miden
orientaciones. También son horizontales los ángulos de deflexión.
- Ángulos verticales: Se miden sobre el plano vertical, el punto que se encuentra
en la vertical sobre nosotros es el Cenit y el punto que se encuentra en la vertical
bajo nosotros es el Nadir (contrario al Cenit). Los ángulos verticales son la
distancia cenital (si el cero del limbo se encuentra en el cenit) y ángulo de altura
o vertical propiamente dicho (si el cero del limbo se encuentra en el horizonte).
Figura 10 Medida de ángulos horizontales – Recuperado de: . Instituto de Astronomía y
Geodesia. 1984
Figura 11 Mediciones de ángulos Verticales – Recuperado de : Instituto de Astronomía y
Geodesia. 1984
4.2 Lineales
Son las distancias que se pueden medir tanto directa como indirectamente. En los trabajos
de campo más habituales se miden indirectamente mediante distanciómetro electrónica o
métodos estadimétricos (la mira de nivelación). Para su medición directa se utiliza la cinta
de agrimensor o de fibra de vidrio. Medir una longitud consiste en determinar, por
comparación, el número de veces que una unidad patrón es contenida en dicha longitud.
Una cinta métrica es la reproducción de un número determinado de veces (3, 5, 30, 50,
100) de la unidad patrón
5 Los Métodos Topográficos Para La Toma De Datos De Labores Subterráneas
5.1 Método de itinerario o poligonal cerrada.
Aplicado a la comunicación de labores de un nivel superior a un nivel inferior o viceversa,
siendo las labores de enlace los piques, chimeneas o inclinados.
Los itinerarios cerrados son aquellos en los que el punto final coincide con el inicial. Los
aplicaremos siempre que sea posible, estableciendo un recorrido por las labores que
interesa levantar hasta volver, por éstas o por otras ya levantadas, al punto inicial.
Para relacionar las coordenadas de los puntos visados con las de los vértices del
levantamiento exterior, necesitaremos conocer las coordenadas de la primera estación del
itinerario y disponer de una dirección de acimut conocido, que nos permita orientar el
itinerario. Esta orientación puede haberse transmitido a través de un pozo o de una rampa.
Figura 12 Poligonal cerrada. Obtenido
de EICM
Otras veces se realizan itinerarios cerrados recorriendo una labor en un sentido y
volviendo en sentido contrario por la misma labor hasta regresar al punto de estación. El
inconveniente de estos itinerarios es que, para realizarlos de forma adecuada, conviene
que las estaciones del recorrido de ida sean diferentes de las del recorrido de vuelta, lo
que no siempre es factible en labores angostas. También en este caso necesitamos una
visual de acimut conocido, desde la primera estación, para poder orientar el itinerario.
5.2 Poligonal abierta con control de cierre o itineraria encuadrada
Aplicado para labores mineras lineales como galerías, cruceros by pass, etc.
Se parte de un punto de coordenadas conocidas A y un azimut conocido (otro punto B de
coordenadas conocidas), para orientar el inicio y final de la poligonal (C y D), y por lo
tanto obtener el cierre de la poligonal.
En función de los datos disponibles sobre las estaciones inicial (EI) y final (EF) se pueden
dar los siguientes casos:
Figura 13 Poligonal cerrada por una galería. Obtenido de EICM
Figura 14 Método de la poligonal abierta. Obtenido de EICM
EI y EF conocidos y visibles entre sí. - El itinerario se resuelve y se compensa por el
procedimiento que ya conocemos: la primera visual de espaldas (de EI a EF) sirve para
orientar el itinerario y la última visual de frente (de EF a EI) sirve para calcular el error
de cierre acimutal.
EI y EF conocidos y no visibles entre sí. Ambos están orientados. - El itinerario se
resuelve de forma similar, pero en esta ocasión la orientación se consigue lanzando desde
EI la visual de acimut conocido (V1) y el error de cierre acimutal se calcula lanzando
desde EF la otra visual (V2) de acimut conocido
EI y EF conocidos y no visibles entre sí. Sólo EI está orientado. - Se orienta el itinerario
mediante la visual de EI. Se resuelve y se calculan las coordenadas de EF. Comparando
estas coordenadas con las que conocemos de antemano, se ve si el error de cierre es
excesivo. Para compensarlo, calculamos el acimut θi
F
y la distancia reducida DIF de la
alineación de los dos puntos con las coordenadas conocidas de ambos. A continuación,
volvemos a calcularlos, pero empleando para EF las coordenadas obtenidas tras resolver
el itinerario. La diferencia entre estos dos acimuts se aplica a los acimuts de todos los
tramos del itinerario. Las distancias de los tramos se corrigen multiplicándolas por la
relación entre las dos distancias calculadas. Finalmente, se vuelven a calcular, con estos
nuevos datos, las coordenadas de todas las estaciones.
Figura 15 Itinerario encuadrado con
estaciones extremas orientadas Obtenido de
EICM
5.3 Método de radiación:
Levantamiento de tajeos o labores de producción de mineral.
Emplearemos el método de radiación para completar el levantamiento de las distintas
labores de interior. Se levantarán todos los detalles que deban figurar en los planos de la
explotación y también aquellos que puedan ser relevantes para las labores de
investigación (fallas, contactos, etc.) y de planificación minera (secciones, perfiles, etc.).
El método de radiación se aplica desde las estaciones de los itinerarios. Como sabemos,
se puede trabajar con el instrumento topográfico orientado, midiendo directamente los
acimuts de las alineaciones visadas. Si optamos por no orientar el instrumento, será
preciso lanzar una visual a una dirección de acimut conocido (normalmente la estación
anterior del itinerario) para poder trabajar mediante corrección de orientación. Lo más
adecuado es realizar conjuntamente los itinerarios y la radiación, siempre que sea posible.
De esta manera ahorramos tiempo y reducimos la posibilidad de que se produzcan errores
groseros, ya que sólo hay que estacionar una vez en cada punto de estación.
En caso necesario, puede levantarse por radiación una estación destacada Ed desde la que
se levantan posteriormente, también por radiación, los puntos de interés 1, 2, 3, etc. Para
Figura 16 Itinerario encuadrado (interior). Obtenido de EICM
poder orientar esta estación destacada se lanza, una vez hemos estacionado en ella, una
visual de espaldas a la estación p del itinerario desde la que la habíamos levantado
5.4 Método de abscisas y ordenadas.
Este método puede aplicarse cuando las distancias se miden con cinta métrica. Se emplea
para levantar puntos de detalle a partir de una alineación central materializada por la cinta.
Con una segunda cinta levantamos las ordenadas de los puntos, llevándola
perpendicularmente a la primera cinta, que actúa como eje de abscisas.
5.5 Intersección directa, inversa y Trilateración.
Aplicado en el cálculo de proyecciones de labores que no se ha podido levantar
directamente, generalmente se aplica para la obtención de datos para el departamento de
planeamiento.
Figura 17 Método de radiación con una estación
destacada. Obtenido de EICM
Figura 18 Método de abscisas y ordenadas. Obtenido de EICM
En ocasiones se emplea la intersección directa para el levantamiento de puntos de difícil
acceso y en los cuales resultaría difícil, e incluso peligroso, situar una señal de puntería.
El procedimiento operativo consiste en estacionar en dos puntos conocidos, tan alejados
entre sí como sea posible, y visar desde cada uno de ellos al otro punto conocido y al
punto que se desea medir. Como sabemos, las coordenadas planas de este último punto
pueden calcularse a partir de las de los puntos conocidos y de las lecturas horizontales
obtenidas. Esta operación puede realizarse también, como hemos visto, con
distanciómetros o estaciones totales láser, siempre que la distancia al punto de estación
no supere el alcance del equipo.
En Método Planimétrico de Intersección Inversa estacionamos en puntos desconocidos y
visamos a puntos conocidos. Consiste en la determinación de la posición planimétrica de
puntos, mediante observaciones angulares hechas desde éstos y dirigidas a otros puntos
de coordenadas conocidas (vértices geodésicos, generalmente). Es necesario realizar al
menos tres visuales a puntos de posición conocida.
Figura 19 Intersección directa. Obtenido de EICM
Figura 20 Intersección Inversa. Obtenido de EICM2
Figura 21 Métodos planimétricos. Obtenido de EICM
5.6 Métodos Altimétricos
5.6.1 Nivelación geométrica
Aplicado en labores de poca inclinación o poca gradiente. Se emplea en los casos en que
los requerimientos en precisión altimétrica sean grandes.
Las miras empleadas suelen ser más cortas (2 o 3 m) para poder situarlas en el interior de
las labores. Se aplica el método del punto medio, estacionando el nivel en un punto
aproximadamente equidistante de aquellos cuyo desnivel se quiere determinar. Las miras
se sitúan en el piso, normalmente sobre los carriles del transporte, si se hace por vía férrea.
En ocasiones se nivela por el techo, utilizando miras que cuelgan desde éste.
𝐶𝑂𝑇𝐴 𝐵 = 𝐶𝑂𝑇𝐴 𝐴 − 𝐴𝐼 + 𝐴𝑆
𝐴𝐼 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
𝐴𝑆 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒ñ𝑎𝑙
5.6.1.1 Nivelación por el piso de la labor.
5.6.1.2 Nivelación por el techo de la labor.
5.6.2 Nivelación trigonométrica
Es aplicado a labores de ALTA INCLINACIÓN. Se emplea cuando los requerimientos de
precisión no son muy estrictos.
𝐶𝑂𝑇𝐴 𝐵 = 𝐶𝑂𝑇𝐴 𝐴 + (±𝐴𝐼) + (±𝐷𝑉) + (±𝐴𝑆)
𝐴𝐼 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
𝐴𝑆 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒ñ𝑎𝑙
𝐷𝑉 = 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙
𝛼 = 𝐴𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑐𝑙𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖ó𝑛
En función de que las referencias se sitúen en el techo o en el suelo, podemos
encontrarnos con los siguientes casos:
 El punto de estación y el punto visado se materializan en el piso de la labor.
 El punto de estación se materializa en el piso y el punto visado en el techo de la
labor.
 El punto de estación se materializa en el techo y el punto visado en el piso de la
labor.
 Ambos puntos se materializan en el techo de la labor
6 Instrumentos YAccesorios Utilizados Para La Toma De Datos En Topografía
Minera
6.1 Instrumentos simples
6.1.1. Cintas métricas y accesorios
Medir una longitud consiste en determinar, por comparación, el número de veces
que una unidad patrón es contenida en dicha longitud.
La unidad patrón utilizada en la mayoría de los países del mundo es el metro,
definido (después de la Conferencia Internacional de Pesos y Medidas celebrada
en París en 1889) como la longitud a 0oC del prototipo internacional de platino e
iridio que se conserva en Sèvres (Francia).
Esta definición se mantuvo hasta la Conferencia General de Pesos y Medidas
celebrada en la misma ciudad en 1960, en donde se definió al metro como
1’650.763,73 veces la longitud de onda en el vacío de radiación anaranjada del
criptón 86.
En octubre 20 de 1983 el metro fue redefinido en función de la velocidad de la
luz (c=299'792.792 m/s) como la longitud del trayecto recorrido por la luz en el
vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299’792.458 de segundo.
Una cinta métrica es la reproducción de un número determinado de veces
(3,5,30,50,100) de la unidad patrón.
En el proceso de medida, las cintas son sometidas a diferentes tensiones y
temperaturas, por lo que dependiendo del material con el que han sido
construidas, su tamaño original variará.
Por esta razón, las cintas vienen calibradas de fábrica para que, a una
temperatura, tensión y condiciones de apoyo dadas, su longitud sea igual a la
longitud nominal.
Las cintas métricas empleadas en trabajos topográficos deben ser de acero,
resistentes a esfuerzos de tensión y a la corrosión. Comúnmente, las cintas
métricas vienen en longitudes de30, 50 y 100 m, con una sección transversal de
8 mm x 0,45 mm para trabajos fuertes en condiciones severas o de 6 mm x 0,30
mm para trabajos en condiciones normales.
En cuanto a su graduación para la lectura, las cintas métricas se pueden clasificar
en:
Cintas continuas, divididas en toda su longitud en metros, decímetros,
centímetros y milímetros como se muestra.
Para medir una distancia AB con cinta continua, se hace coincidir el cero con un
extremo “A” y se toma la lectura de la coincidencia de la graduación con el otro
extremo “B” (11,224 m), tal y como se muestra en la figura 2.2.a Luego la
distancia entre A y B es:
DAB = 11,224m
Cintas por defecto (substracción),
Divididas al milímetro solamente en el primero y último decímetro, el resto de la
longitud está dividido en metros y decímetros, tal y como se muestra.
Para medir una distancia AB con una cinta por defecto, se hace coincidir el
extremo
“B”con el decímetro entero superior mas próximo a la longitud a medir (11,300
m en la figura 2.2.b ), y se toma la lectura en el extremo “A” con el primer
decímetro, el cual esta dividido en centímetros y milímetros (0,076 m en la
figura 2.2.b), luego, la distancia entre AB es:
DAB = 11,300 − 0,076 = 11,224m.
Cintas por exceso
Al igual que las cintas por defecto, están divididas en toda su longitud en metros
y decímetros, y sólo el último decímetro está dividido en centímetros y
milímetros.
Este tipo de cintas posee un decímetro adicional graduado en centímetros y
milímetros, colocado anterior al cero de la misma y con graduación creciente en
sentido contrario a las graduaciones de la cinta tal.
Para medir una distancia AB con una cinta por exceso, se hace coincidir el
extremo “B” con el decímetro entero inferior más próximo a la longitud a medir
(11,200 m en la figura 2.2.c), y se toma la lectura en el extremo “A” con el
decímetro adicional, dividido en centímetros y milímetros (0,024 m en la figura
2.2.c), luego, la distancia entre AB es:
DAB = 11,200 + 0,024 = 11,224m
Para poder hacer uso correcto y preciso de las cintas de acero en la
determinación de las distancias, es necesario que las medidas se realicen bajo
ciertas condiciones ideales de calibración, especificadas estas por los diferentes
fabricantes.
Generalmente las condiciones ideales para medición con cintas de acero son las
siguientes:
Temperatura de 20oC
Tensión aplicada a la cinta de 5 Kg. (10 lb)
Cinta apoyada en toda su extensión
Difícilmente estas condiciones se logran en la medición de distancias, por lo que
se hace necesario la utilización de diferentes accesorios, bien sea para hacer
cumplir alguna de las condiciones o para medir y estimar la variabilidad de la
cinta al ser utilizadas en condiciones diferentes a las ideales.
A continuación, se describen algunos de los accesorios utilizados en la medición
de distancias con cintas métricas.
Plomada metálica. Instrumento con forma de cono, construido generalmente en
bronce, con un peso que varía entre 225 y 500 gr, que al dejarse colgar
libremente de la cuerda sigue la dirección de la vertical del lugar, por lo que con
su auxilio podemos proyectar el punto de terreno sobre la cinta métrica.
Termómetro. Como se mencionó previamente, las cintas métricas vienen
calibradas por los fabricantes, para que a una temperatura y tensión dada su
longitud sea igual a la longitud nominal. En el proceso de medida de distancias,
las cintas son ometidas a condiciones diferentes de tensión y temperatura, por lo
que se hace necesario medir la tensión y temperatura a las cuales se hacen las
mediciones para poder aplicar las correcciones correspondientes.
El termómetro utilizado en la medición de distancias con cinta viene graduado
en grados centígrados, con lecturas que varian entre – 40 a + 50 oC de grado en
grado, colocado, para su protección, en una estructura metálica de
aproximadamente 14 cm de largo, la cual se ajusta a la cinta mediante dos
sujetadores. Figura 2.4.
Jalones. Son tubos de madera o aluminio, con un diámetro de 2.5 cm y una
longitud que varía de 2 a 3 m. Los jalones vienen pintados con franjas alternas
rojas y blancas de unos 30 cm y en su parte final poseen una punta de acero.
El jalón se usa como instrumento auxiliar en la medida de distancias, localizando
puntos y trazando alineaciones.
Fichas. Son varillas de acero de 30 cm de longitud, con un diámetro φ=1/4”,
pintados en franjas alternas rojas y blancas. Su parte superior termina en forma
de anillo y su parte inferior en forma de punta. Generalmente vienen en juegos
de once fichas juntas en un anillo de acero.
Las fichas se usan en la medición de distancias para marcar las posiciones
finales de la cinta y llevar el conteo del número de cintadas enteras que se han
efectuado.
Nivel de mano (nivel Locke). Es un pequeño nivel tórico, sujeto a un ocular de
unos 12 cm de longitud, a través del cual se pueden observar simultáneamente el
reflejo de la imagen de la burbuja del nivel y la señal que se esté colimando.
El nivel de mano se utiliza para horizontalizar la cinta métrica y para medir
desniveles.
6.1.2. Escuadras
Son instrumentos topográficos simples que se utilizan en levantamientos de poca
precisión para el trazado de alineaciones y perpendiculares.
Figura 2.9. Escuadras
En el capítulo 3-7, correspondiente a la medición de distancias con
distanciómetros electrónicos, estudiaremos más en detalle los fundamentos y
tipos de distanciómetros utilizados actualmente en la medición de distancias.
Escuadra de agrimensor (figura 2.9.a), consta de un cilindro de bronce de unos
7 cm de alto por 7 cm de diámetro, con ranuras a 90o y 45o para el trazado de
lineamientos con ángulos de 90o y 45o entre sí. El cilindro se apoya sobre un
bastón de madera que termina en forma de punta.
Escuadra de prisma (figura 2.9.b), está constituida por un prisma triangular
cuyo ángulo de refracción es de 90o. Puede apoyarse sobre un bastón metálico o
utilizarse con plomada.
Escuadra de doble prisma (figura 2.9.c), consta de dos prismas pentagonales
ajustados firmemente entre sí para asegurar visuales perpendiculares. Se utiliza
para el trazado de perpendiculares a alineaciones definidas por dos puntos.
6.1.3. Clisímetro
Es un instrumento de mano con las mismas funciones del nivel Abney descrito
previamente. Consta de un círculo vertical [A] con escala porcentual para medir
pendientes y escala angular para medir ángulos verticales. El círculo está
inmerso en un líquido especial contenido en un recipiente herméticamente
sellado [B] y gira alrededor de un pivote [C]. Las lecturas al círculo se realizan a
través de un ocular e lectura [D]. La colimación se verifica por coincidencia de
la señal con el retículo de colimación.
6.1.4. Brújula
Generalmente un instrumento de mano que se utiliza fundamentalmente en la
determinación del norte magnético, direcciones y ángulos horizontales. Su
aplicación es frecuente en diversas ramas de la ingeniería. Se emplea en
reconocimientos preliminares para el trazado de carreteras, levantamientos
topográficos, elaboración de mapas geológicos, etc.
Figura 2.11. Corte esquemático de una brújula
La figura 2.11 muestra el corte esquemático de una brújula. La brújula consiste
de una aguja magnética [A] que gira sobre un pivote agudo de acero duro [B]
apoyado sobre un soporte cónico ubicado en el centro de la aguja. La aguja
magnética está ubicada dentro de una caja [C], la cual, para medir el rumbo,
contiene un círculo graduado [D] generalmente dividido en cuadrantes de 0o a
90o , marcando los cuatro puntos cardinales; teniendo en cuenta que debido al
movimiento aparente de la aguja los puntos Este y Oeste estén intercambiados
(figura 2.12).
Algunas brújulas llamadas brújulas azimutales, tienen el circulo horizontal
dividido en 360o. Coincidiendo con la alineación norte – sur poseen un
dispositivo de colimación (figura 2.12).
Figura 2.12. Brújula magnética
A objeto de contrarrestar los efectos de la inclinación magnética, la aguja posee
un pequeño contrapeso de bronce [E] y su ubicación depende de la latitud del
lugar. En zonas localizadas al norte del ecuador, el contrapeso estará ubicada en
el lado sur de la aguja, y en zonas localizadas al sur del ecuador el contrapeso
estará ubicado en el lado norte de la aguja.
Para proteger el pivote sobre el cual gira la aguja, las brújulas poseen un
dispositivo elevador [F] que separa la aguja del pivote cuando las brújulas no
están siendo utilizadas. En el interior se ubica un pequeño nivel esférico de
burbuja [G]. Un vidrio ubicado en la parte superior de la caja [H] sirve para
proteger la aguja, el circulo y el nivel esférico. Para hacer coincidir el eje de
rotación de la aguja con la vertical del vértice donde se esta efectuando la
medida, algunas brújulas se utilizan con plomada [I] y otras se apoyan sobre un
bastón de madera.
A fin de corregir la declinación magnética del lugar, algunas brújulas poseen un
arco de declinación [J] graduado en grados, cuyo cero coincide con la alineación
norte, de manera que conociendo la declinación del lugar, mediante un
dispositivo especial, se puede hacer girar el circulo horizontal hasta hacer
coincidir la lectura con el valor de la declinación del lugar; de esta manera, el
rumbo medido con la brújula es el rumbo real.
Es importante mencionar, debido a su popularidad, el Teodolito – Brújula Wild
T0 (figura 2-20) por ser un instrumento muy utilizado tanto en la determinación
de acimutes magnéticos como en la medición de ángulos en levantamientos de
puntos de relleno por taquimetría.
En el capítulo correspondiente a mediciones angulares, se explicará la
eterminación de rumbos y acimutes mediante el uso de la brújula.
6.1.5. Miras Verticales
Son reglas graduadas en metros y decímetros, generalmente fabricadas de
madera, metal o fibra de vidrio. Usualmente, para trabajos normales, vienen
graduadas con precisión de 1 cm y apreciación de 1 mm. Comúnmente, se
fabrican con longitud de 4 m divididas en 4 tramos plegables para facilidad de
transporte y almacenamiento.
Existen también miras telescópicas de aluminio que facilitan el almacenamiento
de las mismas.
A fin de evitar los errores instrumentales que se generan en los puntos de unión
de las miras plegables y los errores por dilatación del material, se fabrican miras
continuas de una sola pieza, con graduaciones sobre una cinta de material
constituido por una aleación de acero y níquel, denominado INVAR por su bajo
coeficiente de variación longitudinal, sujeta la cinta a un resorte de tensión que
compensa las deformaciones por variación de la temperatura. Estas miras
continuas se apoyan sobre un soporte metálico para evitar el deterioro por
corrosión producido por el contacto con el terreno y evitar, también, el
asentamiento de la mira en las operaciones de nivelación.
Las miras verticales se usan en el proceso de nivelación y en la determinación
indirecta de distancias. Las miras deben ser verticalizadas con el auxilio de un
nivel esférico generalmente sujeto en la parte posterior de la mira.
6.1.6. Miras Horizontales
La mira horizontal de INVAR es un instrumento de precisión empleado en la
edición de distancias horizontales.
La mira está construida de una aleación de acero y níquel con un coeficiente
termal de variación, de longitud muy bajo, prácticamente invariable,
característica que da origen al nombre de MIRAS DE INVAR.
La mira horizontal de INVAR, mostrada en la figura 2.14, posee dos brazos con
marcos o señales separados entre si 2 m [A], una base con 3 tornillos nivelantes
[B] y un nivel esférico [C] para horizontalizarla. Cerca del centro de la mira se
ubica un colimador [D] con una marca triangular [E] que sirve para centrar la
mira, asegurando que la visual del teodolito sea perpendicular a la mira. A un
lado del colimador se puede observar el comprobador [F], el cual, al ser
visualizado desde el teodolito, permite comprobar la orientación de la mira. La
mira debe ser centrada en el punto sobre un trípode [G].
Para poder medir una distancia horizontal con mira de INVAR, es necesario
medir el ángulo horizontal con un teodolito con precisión de por lo menos de 1”.
La aparición de los distanciometros electrónicos, mas rápidos y precisos en la
medición de distancias, ha ido desplazando el uso de las miras INVAR.
Más adelante, en el capítulo correspondiente a medición de distancias, se
explicará el proceso de medición de distancias con miras de INVAR.
6.1.7. Planímetro
Es un instrumento manual utilizado en la determinación del área de figuras
planas con forma irregular.
Figura 2.15. Planímetro polar mecánico
El planímetro polar, que se muestra en la figura 2.15, consta de un brazo
trazador con graduación en cm y mm [A] en cuyo extremo va colocado el punto
trazador dentro de una lupa [B] que aumenta la imagen del perímetro que se esta
recorriendo; un brazo polar [C] sujeto en un extremo al anclaje [D] y en su otro
extremo un pivote [E]; un vernier [F] para tomar las lecturas del brazo trazador;
un disco graduado [G] para contar el numero de revoluciones enteras del tambor
graduado [H] y un vernier [I] para determinar con mayor precisión una
revolución parcial; un
dispositivo [J] para colocar en cero las lecturas del tambor y del disco; un
calibrador [K] para determinar la constante de proporcionalidad.
El área de una figura cualquiera se determina con el planímetro fijando el anclaje
en un punto externo a la figura y recorriendo en sentido horario con el punto
trazador su perímetro.
Finalmente, se toman las lecturas del número de revoluciones y se multiplica por
la constante de proporcionalidad, la cual depende de la longitud del brazo
trazador y de la escala de la figura. La constante de proporcionalidad es
suministrada por el fabricante del instrumento o puede ser determinada
directamente por comparación.
Una descripción del fundamento teórico del planímetro polar se puede consultar
en Kissan1.
En la figura 2.16 se muestra un planímetro polar electrónico con pantalla digital
donde se puede leer directamente el área de la figura en diferentes unidades.
6.2 Instrumentos principales
6.2.1. Teodolitos
El teodolito es un instrumento utilizado en la mayoría de las operaciones que se
realizan en los trabajos topográficos.
Directa o indirectamente, con el teodolito se pueden medir ángulos horizontales,
ángulos verticales, distancias y desniveles.
Figura 2.17. Teodolito Sokkia con lectura directa de nonio
Los teodolitos difieren entre si en cuanto a los sistemas y métodos de lectura.
Existen teodolitos con sistemas de lectura sobre vernier y nonios de visual
directa (figura 2.17), microscopios lectores de escala (figura 2.18), micrómetros
ópticos (figuras 2.19 y 2.20), sistemas de lectura de coincidencia (2.21).
En cuanto a los métodos de lectura, los teodolitos se clasifican en repetidores y
reiteradores, según podamos ó no prefijar lectura sobre el circulo horizontal en
cero y sumar ángulos repetidamente con el mismo aparato, o medir
independientemente N veces un ángulo sobre diferentes sectores del circulo,
tomando como valor final el promedio de las medidas.
En el capitulo 4, correspondiente a medición de ángulos, se describen en detalle
los métodos, procedimientos y sistemas de lecturas utilizados en la medida de
ángulos.
Aunque como se ha mencionado previamente, los teodolitos difieren en forma,
istemas de lectura y precisión, básicamente sus componentes son iguales, por lo
que en el presente capítulo se describen las partes básicas de un teodolito.
La figura 2.22 muestra los tres ejes de un teodolito;
Eje vertical “V-V” o eje de rotación de la alidada
Eje horizontal “H-H” o eje de rotación del círculo vertical
Eje de colimación “C-C”
La base del teodolito [A] se apoya directamente sobre el trípode mediante los
tornillos nivelantes [B]. Sobre la base, para horizontalizar la misma, va colocado
un nivel esférico de burbuja [C].
En los teodolitos repetidores, el circulo horizontal [D] puede girar alrededor del
eje vertical. Para la fijación del círculo a la base se dispone del tornillo de
presión [E], y para pequeños movimientos de colimación se utiliza el tornillo de
coincidencia [F].
En los teodolitos reiteradores, el círculo horizontal está fijo a la base y pude ser
deslizado ó rotado mediante un tornillo de corrimiento [G].
Para la fijación del círculo a la alidada y para los pequeños movimientos de
colimación, existen los tornillos de fijación [H] y coincidencia [I]. La alidada [J]
gira alrededor del eje vertical de rotación. Sobre la alidada van los índices de
lectura [K] y el nivel tórico [L] del círculo horizontal.
Sobre los montantes de la alidada se apoyan el círculo vertical [M] y el anteojo
[N]. El anteojo se fija a la alidada mediante el tornillo de fijación [O], y los
pequeños movimientos de colimación se realizan con el tornillo de coincidencia
[P].
6.2.2. Teodolitos Electrónicos
El desarrollo de la electrónica y la aparición de los microchips han hecho posible
la
construcción de teodolitos electrónicos con sistemas digitales de lectura de
ángulos sobre pantalla de cristal liquido, facilitando la lectura y la toma de datos
mediante el uso en libretas electrónicas de campo o de tarjetas magnéticas;
eliminando los errores de lectura y anotación y agilizando el trabajo de campo.
La figura 2.24 muestra el teodolito electrónico DT4 de SOKKIA.
6.2.3. Estación total electrónica
La incorporación de microprocesadores y distanciometros electrónicos en los
teodolitos electrónicos, ha dado paso a la construcción de las Estaciones Totales.
Con una estación total electrónica se pueden medir distancias verticales y
horizontales, ángulos verticales y horizontales; e internamente, con el micro
procesador programado, calcular las coordenadas topográficas (norte, este,
elevación) de los puntos visados. Estos instrumentos poseen también tarjetas
magnéticas para almacenar datos, los cuales pueden ser cargados en el
computador y utilizados con el programa de aplicación seleccionado. La figura
2.25 muestra la estación total Wild T-1000 con pantalla de cristal liquido, tarjeta
de memoria magnética para la toma de datos y programas de aplicación
incorporados para cálculo y replanteo.
Una de las características importantes tanto los teodolitos electrónicos como las
estaciones totales, es que pueden medir ángulos horizontales en ambos sentidos
y ángulos verticales con el cero en el horizonte o en el zenit.
6.2.4. Estaciones robóticas
A principios de los años noventa, Geotronics AB introdujo en el mercado el
Geodimeter System 4000, primer modelo de estación total robótica.
El sistema consiste en una estación total con servo motor de rastreo y una unidad
de control remoto de posicionamiento que controla la estación total y funciona
como emisor y recolector de datos. Tanto la estación como la unidad de control
remoto se conectan por medio de ondas de radio, por lo que es posible trabajar
en la oscuridad.
Una vez puesta en estación, la estación total es orientada colimando un punto de
referencia conocido y por medio de un botón se transfiere el control de la
estación a la unidad de control remoto de posicionamiento. A partir de este
momento, el operador se puede desplazar dentro del área de trabajo con la
unidad de control remoto recolectando los datos. Las estaciones robóticas vienen
con programas de aplicación incorporados, que junto con las características
mencionadas previamente, permiten, tanto en los trabajos de levantamiento
como en los de replanteo, la operación del sistema por una sola persona
6.2.5. Niveles
El nivel tubular o nivel tórico, es un trozo de tubo de vidrio de sección circular,
generado al hacer rotar un círculo alrededor de un centro O, tal y como se
muestra en la figura 2.26. La superficie es sellada en sus extremos y su interior
se llena parcialmente con un líquido muy volátil (como éter sulfúrico, alcohol
etc.) que al mezclarse con el aire del espacio restante forma una burbuja de
vapores cuyo centro coincidirá siempre con la parte mas alta del nivel. La parte
superior de un nivel tórico viene dividida generalmente en intervalos de 2 mm de
amplitud.
La sensibilidad S de un nivel se define como el ángulo central, en segundos, que
subtiende el arco correspondiente a una división. La ecuación 2.1 , derivada de
la definición anterior, se utiliza para el cálculo de la sensibilidad.
El nivel va protegido por una caja metálica [A] y se fija a la base del instrumento
mediante una articulación [B] y un tornillo de corrección [C]. El eje o tangente
central del nivel se localiza en el punto medio de tangencia, cuando la burbuja
esta centrada.
Generalmente, los niveles utilizados en los instrumentos topográficos tienen
sensibilidad de 10”, 20”, 30”, 40” y 75”, de acuerdo a la precisión requerida.
En la tabla 2.1 se muestran los valores de sensibilidad y radio comúnmente
utilizados en las operaciones de topografía.
En la tabla 2.1 se puede observar que la sensibilidad de un nivel es directamente
proporcional al radio de la cara externa del tubo.
Los niveles son utilizados en todas las operaciones topográficas, bien sea como
instrumentos auxiliares, accesorios independientes o colocados en la base de los
instrumentos como los teodolitos.
6.2.6 Nivel de ingeniero
En las operaciones de nivelación, donde es necesario el calculo de las diferencias
verticales o desniveles entre puntos, al nivel tórico se le anexa un telescopio, una
base con tornillos nivelantes y un trípode.
Los niveles difieren entre si en apariencia, de acuerdo a la precisión requerida y
a los fabricantes del instrumento. En la figura 2.27 se representan los
componentes básicos de un nivel.
En la figura 2.28 se muestra el nivel Wild N2 con nivel tórico de doble
curvatura. La figura 2.29 a. muestra el nivel de alta precisión PL1 de Sokkia,
empleado en nivelaciones de primer orden. Este tipo de nivel posee un prisma de
placas plano paralelas y un micrómetro óptico que permiten, con el empleo de
una mira INVAR, aumentar la precisión de las lecturas a la mira a 1/ 10 de mm.
Un ejemplo de lectura con nivel de placas plano paralelas y micrómetro óptico
se muestra en la
figura 2.29 b
En todas las operaciones de nivelación es necesario, antes de efectuar las
lecturas a la mira, mchequear la horizontalidad del eje de colimación.
En algunos niveles, este proceso se realiza ópticamente proyectando la burbuja
del nivel tórico sobre el lente de colimación, como se muestra en la figura 2.30,
de manera de hacer la verificación al momento de tomar la lectura. En caso de
que no se verifique la coincidencia de la burbuja, se usa un tornillo basculante
que permite, mediante pequeños movimientos, corregir una eventual inclinación
del eje de colimación.
Algunos niveles automáticos mas sofisticados, poseen un compensador óptico
mecánico a fin de garantizar la puesta en horizontal del eje de colimación.
Existen también niveles automáticos con compensador de amortiguación
magnética. En la figura 2.32 se muestra el nivel automático C40 de Sokkisha y
el esquema de funcionamiento del compensador de amortiguación magnética.
El imán del compensador produce un campo magnético cuando el conductor
colocado en el campo magnético, se mueve como consecuencia de una falta de
horizontalidad del nivel, y se genera una inducción electromagnética que
produce una corriente giratoria en el conductor creando una fuerza que
compensa el movimiento del conductor. Recientemente se han introducido en el
mercado, niveles electrónicos con los cuales el proceso de nivelación en el
campo puede ser realizado por una sola persona. Estos niveles constan
básicamente de un emisor de rayos láser con un barrido de 360o y un receptor o
detector de rayos, tal y como se muestra en la figura 2.33.
6.2.7. Distanciómetros electrónicos
Aunque parezca un proceso sencillo, la medición distancias con cintas métricas
es una operación no solo complicada sino larga, tediosa y costosa.
Como se mencionó previamente, las cintas se fabrican con longitudes de hasta
100 m, siendo las de 50 m las de mayor uso en los trabajos de topografía.
Cuando las longitudes a medir exceden la longitud de la cinta métrica utilizada,
se hace necesario dividir la longitud total en tramos menores o iguales a la
longitud de la cinta, incrementando la probabilidad de cometer errores de
procedimiento tales como errores de alineación, de lectura, de transcripción, etc.
Diferentes métodos y equipos se han implementado a lo largo de los años para
mediciones de distancias rápidas y precisas.
A finales de la década del 40, se desarrolló en Suecia el GEODÍMETRO, primer
instrumento de medición electrónico de distancias capaz de medir distancias de
hasta 40 Km mediante la transición de ondas luminosas, con longitudes de onda
conocida modulados con energía electromagnética.
Unos diez años más tarde, en sur Africa, se desarrolló el TELUROMETRO,
capaz de medir distancias de hasta 80 Kms mediante la emisión de micro ondas.
Recientemente, con la introducción de los microprocesadores se han
desarrollado nuevos instrumentos, mas pequeños y livianos, capaces de medir
rápidamente distancias de hasta 40 Km con precisión de ± [ 1mm + 1 parte por
millón (ppm)] en donde ± 1 mm corresponde al error instrumental el cual es
independiente de la distancia media.
Los distanciómetros electrónicos se pueden clasificar en
Generadores de micro ondas (ondas de radio).
Generadores de ondas luminosas (rayos láser e infrarrojos).
Los distanciómetros de micro ondas requieren transmisores y receptores de onda
en ambos extremos de la distancia a medir mientras que los instrumentos
basados en la emisión de ondas luminosas requieren un emisor en un extremo y
un prisma reflector en el extremo contrario.
En el capítulo 3-7, correspondiente a la medición de distancias con
distanciómetros electrónicos, estudiaremos más en detalle los fundamentos y
tipos de distanciómetros utilizados actualmente en la medición de distancias
7 Descripciones generales de las labores subterráneas
7.1 Caracterización de las labores subterráneas
La caracterización de las labores mineras puede clasificarse según el tipo de control
topográfico necesario. A continuación, se describen diferentes tipos de labores mineras y
el tipo de control topográfico requerido para cada una de ellas:
7.1.1 Labores subterráneas con control horizontal topográfico
Estas labores mineras requieren un control topográfico preciso para garantizar la
alineación y ubicación horizontal adecuada. Algunos ejemplos son:
- Galerías de precisión: Se utilizan para el transporte de personal, equipos y
material. Requieren un control horizontal detallado para mantener una alineación
precisa.
- Túneles de precisión: Utilizados para el transporte de mineral o personas, y para
la comunicación entre diferentes áreas del yacimiento. Requieren un control
horizontal preciso para garantizar su correcta alineación.
7.1.2 Labores subterráneas con control vertical topográfico
Estas labores mineras necesitan un control topográfico enfocado en la nivelación y
elevación. Algunos ejemplos son:
- Pozos de extracción: Utilizados para extraer el mineral desde niveles profundos.
Requieren un control vertical preciso para garantizar una inclinación y elevación
adecuadas.
- Túneles de transporte: Utilizados para el movimiento de personal y equipo.
Requieren un control vertical para mantener una pendiente adecuada.
7.1.3 Labores subterráneas con control geométrico
Estas labores mineras requieren un control topográfico enfocado en la geometría y
dimensiones. Algunos ejemplos son:
- Galerías de transporte: Utilizadas para el transporte de material dentro de la mina.
Requieren un control geométrico para mantener el ancho y la altura adecuados.
- Cámaras de almacenamiento: Utilizadas para el almacenamiento de material o
equipos. Requieren un control geométrico para mantener las dimensiones
correctas.
Estas son solo algunas categorías de labores mineras y el tipo de control topográfico
asociado a cada una de ellas. En la práctica, es posible que se requiera una combinación
de varios tipos de control topográfico para garantizar la precisión y seguridad en las
labores subterráneas.
En conclusión, las labores mineras subterráneas se caracterizan desde el punto de vista
topográfico en labores que necesitan:
 Control horizontal y vertical topográfico
 Solamente control vertical topográfico
 Solamente control geométrico
7.1.4 Labores que necesitan control horizontal y vertical topográfico.
Existen varias labores subterráneas que requieren tanto control horizontal como vertical
topográfico. Estas labores se caracterizan por la necesidad de establecer y mantener una
correcta alineación y elevación, así como garantizar la precisión en términos de ubicación
y nivelación y además de tener la función de ser labores de exploración o desarrollo.
(Gómez, A. T. 2005). Algunos ejemplos de estas labores son:
A. Túneles de transporte: Los túneles utilizados para el transporte de personal,
maquinaria o material dentro de la mina requieren un control tanto horizontal
como vertical topográfico. Es necesario asegurar una correcta alineación
horizontal para garantizar la accesibilidad y el flujo adecuado de tráfico en el
túnel. Además, se necesita un control vertical preciso para mantener una
pendiente adecuada y evitar problemas de drenaje o acumulación de agua.
Figura 12 Túneles de Transporte
B. Cámaras de extracción: Las cámaras utilizadas para la extracción de mineral
requieren un control topográfico tanto horizontal como vertical. Es esencial
garantizar una alineación horizontal precisa para permitir un acceso adecuado
a la cámara y facilitar la operación de los equipos de extracción. Asimismo, se
requiere un control vertical para mantener una elevación correcta y asegurar un
flujo eficiente del mineral extraído hacia el exterior.
C. Galerías de servicio: Las galerías de servicio, que incluyen galerías de
ventilación, eléctricas y de suministro de agua, también requieren control tanto
horizontal como vertical topográfico. Es necesario asegurar una correcta
alineación horizontal para facilitar la instalación y mantenimiento de los
sistemas de servicio. Además, se necesita un control vertical preciso para
garantizar una nivelación adecuada y evitar problemas de drenaje y
distribución de servicios.
También encontramos cruceros, rampas, piques, chimeneas, etc. Estos son solo algunos
ejemplos de labores subterráneas que requieren control topográfico tanto horizontal como
vertical. La combinación de estos dos tipos de control es esencial para garantizar la
precisión y seguridad en la ejecución y operación de las labores mineras subterráneas.
Figura 13 Galerías de Servicio
7.1.5 Labores que necesitan solamente control vertical topográfico
Existen algunas labores subterráneas que requieren únicamente control vertical
topográfico, es decir, la medición y establecimiento de puntos de referencia para
determinar las alturas y elevaciones en las excavaciones subterráneas. En sí son aquellas
labores con especificaciones proyectadas pero que solamente tienen un control
topográfico en la gradiente o ángulo de inclinación de labor, con la finalidad de drenaje
de aguas subterráneas y por la facilidad de desplazamiento del equipo minero que se
utiliza en la excavación. Pero la dirección lo marca la estructura mineralizada, es decir va
en dirección de dichas estructuras.
Entre estas labores se encuentran las galerías, chimeneas, inclinados, pozos, tajeos,
subniveles, etc. A continuación, se mencionará a profundidad sobre algunas labores
7.1.5.1 Pozos de extracción
Los pozos utilizados para la extracción de mineral desde niveles más profundos suelen
requerir un control vertical topográfico preciso. Se establecen puntos de referencia para
garantizar una inclinación y elevación adecuadas en el pozo, lo que permite un drenaje
eficiente y una operación segura de los equipos de extracción.
Figura 14 Pozos de extracción
7.1.5.2 Pozos de ventilación
Los pozos de ventilación en las minas subterráneas desempeñan un papel crucial en la
circulación del aire y la evacuación de gases. Estos pozos requieren un control vertical
topográfico para asegurar una correcta elevación y alineación vertical que permita una
ventilación adecuada en la mina.
7.1.5.3 Chimeneas de ventilación
Las chimeneas de ventilación se utilizan para la extracción y circulación del aire en las
labores subterráneas. Estas estructuras verticales requieren un control vertical topográfico
para garantizar una altura adecuada y una correcta alineación vertical, permitiendo una
ventilación eficiente.
7.1.5.4 Pozos de acceso y escape de emergencia
Los pozos utilizados como rutas de acceso y escape de emergencia en caso de situaciones
de peligro o evacuación necesitan un control vertical topográfico para asegurar una
inclinación y elevación adecuadas. Esto garantiza una salida segura y rápida de las
personas que se encuentren en la mina.
También se les denomina labores irregulares, porque cambian de una dirección a otra y
se adaptan a la dirección de las estructuras mineralizadas. En estas labores, el control
vertical topográfico desempeña un papel fundamental para garantizar una correcta
nivelación, pendiente y elevación, lo que contribuye a la seguridad y eficiencia en las
operaciones mineras subterráneas.
7.1.6 Labores que necesitan solamente control geométrico
Son aquellas labores que solo se necesita el control de ubicación, su sección de labor
(Alto x Ancho), longitud, volumen, etc. En sí su medición y verificación de dimensiones
y geometría en las excavaciones subterráneas. Estas labores se construyen:
 Para explorar el mineral en longitud y altitud como son las estocadas, inclinados
o chimeneas de exploración.
 Para abastecer de material detrítico a los tajeos o rellenos a excavaciones mal
hechas, entre ellas tenemos a las estocadas hueco de perro, estocadas para ubicar
equipo de ventilación o de servicios eléctricos, o estocadas de cambio, que se
utilizan para colocar los carros mineros vacíos a un costado de la labor y poder
sacar los carros mineros llenos de mineral o desmonte.
A continuación, se presentan algunos ejemplos de este tipo de labores:
7.1.6.1 Galerías de transporte
Las galerías utilizadas para el transporte de material dentro de la mina requieren un
control geométrico topográfico. Se deben verificar y mantener las dimensiones
adecuadas, como el ancho y la altura, para garantizar un flujo eficiente de material y
equipo a través de la galería.
Figura 15 Galerías de Transporte
7.1.6.2 Túneles de servicio
Los túneles de servicio, que incluyen túneles eléctricos, de suministro de agua y de
servicios auxiliares, también requieren control geométrico topográfico. Es necesario
asegurar las dimensiones correctas y la geometría adecuada para la instalación y el
mantenimiento de los sistemas de servicio
7.1.6.3 Cámaras de almacenamiento
Las cámaras utilizadas para el almacenamiento de material o equipos en la mina también
necesitan un control geométrico topográfico. Se deben verificar y mantener las
dimensiones adecuadas para asegurar un espacio de almacenamiento óptimo y seguro.
7.1.6.4 Pasajes de acceso
Los pasajes utilizados para el acceso a diferentes áreas de la mina requieren control
geométrico topográfico. Se deben mantener las dimensiones y la geometría adecuadas
para permitir un acceso seguro y eficiente a los trabajadores y equipos.
En estas labores, el control geométrico topográfico es esencial para garantizar la correcta
configuración espacial y las dimensiones adecuadas de las excavaciones subterráneas.
Esto contribuye a la eficiencia operativa, la seguridad y el flujo adecuado de personal,
material y equipos en la mina.
Figura 16 Túneles de servicio
8 Descripciones específicas de algunas labores subterráneas:
8.1 Cortada (CX) o Cross Cut
Son labores subterráneas de avance horizontal, que se realizan en rocas estériles (Rocas
sin mineral), forma ángulo con la dirección del depósito mineral o galería. Las cortadas
tienen la función de ser simultáneamente labores de exploración y desarrollo.
8.1.1 Labores de exploración
Porque mediante el avance que se realice en su construcción se pueden ir encontrando
estructuras mineralizadas que no afloran en la superficie terrestre.
8.1.2 Labores de desarrollo
Porque cumplen la función de ser labores planificadas que permiten la intersección de
estructuras mineralizadas así como la extracción de mineral, siendo más ventajoso su
construcción como una labor de acceso, debido a que al estar construidas en rocas estériles
estas tienen mayor dureza y por ser rocas más competentes para un sostenimiento
mecanizado, evita el constante mantenimiento en el sostenimiento, como es el caso de las
labores de desarrollo tipo By Pass que son excavaciones paralelas a las galerías, que al
ser labores de acceso, permiten ampliar y comprobar las reservas de tal manera que
garantice la inversión a realizarse.
Sus funciones son:
Figura 17 Labor subterránea horizontal: Cortado I. Data obtenida
Universidad Nacional del centro del Perú (2014)
- La de cortar o atravesar a la zona mineralizada.
- Delimitar la potencia del depósito mineral
- Dar acceso directo al depósito mineral.
- Como medio de exploración de otros depósitos mineralizados, es decir con
el fin de explotar otra veta.
8.1.3 Características Topográficas de las Cortadas:
a) Se construyen con un ancho y dirección proyectada (Control
Horizontal)
b) Se construyen con una altura y gradiente o pendiente de labor
proyectada (control vertical); con la finalidad de drenaje de aguas
subterráneas y desplazamiento de equipos de transporte.
8.2 Galerías
Son labores subterráneas de avance horizontal, construidas sobre las estructuras
mineralizadas (Minerales de MENA), siguiendo el rumbo o dirección de la veta. Las
galerías también tienen la función de ser labores de exploración y desarrollo.
Figura 18 Labor subterránea horizontal: Cortado II. Data
obtenida Universidad Nacional del centro del Perú (2014)
8.2.1 Labores de exploración
Porque mediante el avance que se realice en su construcción se pueden ir reconociendo
la estructura mineralizada en forma horizontal y mediante los muestreos que se va
realizando a medida que avanza su construcción saber en qué zonas hay mayor y menor
concentración de mineral.
8.2.2Labores de desarrollo
Porque cumplen la función de ser labores planificadas que permiten la extracción de
mineral.
La desventaja es que, si se utiliza como una labor principal de acceso, tiene que estar
completamente sostenida mediante cuadros de madera u otro tino de sostenimiento,
debido a que al estar construido sobre el mineral esta tiende a generar altas presiones en
las paredes y techo de la labor, teniendo que estar constantemente supervisándose las
zonas críticas para el cambio y reforzamiento del sostenimiento.
Sus funciones son:
- Delimitar el block mineralizado
- Labor de acceso al depósito mineral
Figura 20 Labor subterránea horizontal: Galería. Data
obtenida Universidad Nacional del centro del Perú (2014)
- Acceso para personal, herramientas, materiales, equipos, maquinarias y
otros.
8.2.3 Características Topográficas de las Galerías:
a) Se construyen siguiendo la mineralización es decir en la dirección que se
orientan las estructuras mineralizadas es por ello que no tienen una
dirección proyectada, por lo tanto, son generalmente labores irregulares.
b) El ancho de labor según el uso y dimensión de la maquinaria que se utilice
para la
c) excavación si es proyectado (Control Horizontal).
d) Se construyen con una altura y gradiente o pendiente de labor proyectada
(control vertical), con la finalidad de drenaje de aguas subterráneas y
desplazamiento de equipos de transporte.
Figura 21 Labor subterránea horizontal: Galería I. Data obtenida
Universidad Nacional de Piura Minas-Minas. (2015)
8.3 Chimeneas
Se considera una chimenea aquella labor vertical donde se aprovecha la extracción de
mineral o desmonte por gravedad (Inclinación entre 30° a 90°).
En minería se considera chimenea a la labor subterránea de avance vertical, construida
desde una labor horizontal de un nivel inferior, a otra labor horizontal de un nivel superior.
(Serra, M. E., & Gómez, A. T. 2003).
Según el uso que se les dará también se les puede definir como labores indistintas, debido
a que pueden ser construidas en zonas mineralizadas como en rocas estériles y pueden
cumplir como labores de exploración, desarrollo y preparación.
Figura V. Labor subterránea horizontal: Galería II. Data
obtenida Universidad Nacional de Piura Minas-Minas. (2015)
Figura 22 Labor subterránea Vertical: Chimenea I. Data
obtenida Universidad Nacional del Centro del Perú. (2014).
8.3.1 Labores de exploración
Porque al construirse en forma vertical, siguiendo las estructuras mineralizadas mediante
el avance que se realice en su construcción se pueden ir reconociendo las zonas de mayor
y menor concentración de mineral valioso mediante los muestreos que se va realizando a
medida que avanza su construcción saber en qué zonas hay mayor y menor concentración
de mineral.
8.3.2 Labores de desarrollo
Una chimenea de exploración se puede convertir en una labor de desarrollo, al cumplir lo
siguiente:
Delimita bloques mineralizados y sirve como labores de acceso y de extracción. En el
caso que la chimenea sea de forma irregular, al ser construida, siguiendo la estructura
mineralizada, se puede construir otra chimenea en roca estéril paralela a esta.
Una chimenea paralela en forma vertical, pero siguiendo un control topográfico de
dirección y gradiente, a este tipo de chimenea se le denomina también chimenea de
servicios, por la razón que sirve como labor de acceso, de materiales y equipos
desmontados para ser armados en los niveles superiores a si como labor donde se van a
colocar las instalaciones de servicios auxiliares, como son las tuberías de agua, aire y el
cableado eléctrico.
También una chimenea construida en estéril sirve como labor de extracción de mineral,
por ser las rocas estériles más competentes, el sostenimiento de estas chimeneas es más
permanentes y seguros.
8.3.3 Labores de Preparación
Al construirse una chimenea ya sea en mineral o estéril, se colocan buzones o tolvas de
almacenamiento de escombros.
Estos buzones nos permiten el control de extracción de mineral o desmonte de labores
que se han construido en niveles superiores al nivel principal de extracción.
Al empezar la construcción de labores horizontales a partir de una chimenea (subniveles)
se comienza la preparación de los tajeos para dar inicio a la producción de mineral.
Al estar la chimenea involucrada en el conjunto de operaciones preliminares para explotar
las reservas de mineral, también se le considera a la chimenea una labor de preparación.
Sus funciones son:
- Como ducto de ventilación
- Acceso de personal, material, herramientas, insumos a los tajeos de
explotación
- Para delimitar y cubicar los blocks mineralizados
- Van canalizados los cables eléctricos, tuberías de conducción de agua y aire
comprimido, tubería de relleno hidráulico.
- Como camino, izaje y buzones.
Figura 23 Labor subterránea Vertical: Chimenea I. Data obtenida
Universidad Nacional del Centro del Perú. (2014).
8.3.4 Características Topográficas de las Chimeneas
8.3.4.1 Para las chimeneas de Exploración
a) Se construyen en la dirección y buzamiento de las estructuras
mineralizadas, por lo tanto, son generalmente labores irregulares.
b) El ancho de labor según el uso y la dimensión de la maquinaria que
se utilice para la excavación si es proyectado (Control Horizontal).
c) La altura de labor según el uso y dimensión de la maquinaria que
se utilice para la excavación si es proyectado (Control Vertical).
8.3.4.2 Para las chimeneas de Desarrollo
Para el estudio, las chimeneas de desarrollo se construyen con una sección (Ancho
x Altura), con una dirección y gradiente proyectadas, construyéndose en rocas
estériles. Por lo tanto, tienen Control Horizontal y vertical Topográfico.
8.4 Tajeos
Son labores subterráneas de producción, construidas en mineral. Las tajeos tiene la
función específica de ser labores de explotación de mineral.
Figura 24 Labor subterránea Vertical: Chimenea III. Data obtenida Universidad
Nacional del Centro del Perú. (2014)
8.4.1 Características Topográficas de las Tajeos:
a) Se construyen siguiendo la mineralización es decir en la dirección que se
orientan las estructuras mineralizadas es por ello que no tienen una
dirección proyectada, por lo tanto, son generalmente labores irregulares.
b) El ancho de labor según tipo de roca, el ancho de la estructura y
dimensión de la maquinaria que se utilice para la excavación si es
proyectado (Control Horizontal).
c) La altura de labor según el uso y dimensión de la maquinaria que se
utilice para la excavación si es proyectado (Control Vertical).
d) Se construyen con una gradiente de labor proyectada (control vertical),
con la finalidad de no afectar el siguiente corte que se realice de acuerdo
con el método de explotación utilizado.
9 Dibujo de levantamiento topográfico minero subterráneo
9.1 Planos y escalas:
 Plano general: El plano general proporciona una vista general de la mina
subterránea y su ubicación en relación con el entorno circundante. Puede
incluir elementos como carreteras, ríos, pueblos cercanos y otras
características geográficas relevantes. Este plano ayuda a tener una
comprensión visual de la ubicación y contexto de la mina.
 Escala: En el dibujo, se utiliza una escala para indicar la relación entre las
dimensiones del dibujo y las distancias reales en el terreno. Por ejemplo,
se puede indicar que 1 centímetro en el dibujo equivale a 100 metros en
el terreno. La escala es importante para tener una representación precisa y
proporcional de las distancias y tamaño en el dibujo.
Figura 24 PLANO DE MINA SUBTERRÁNEA
9.2 Planos de diseño
En un dibujo de levantamiento topográfico minero subterráneo, los planos de diseño
representan las características específicas de la mina y su infraestructura subterránea.
Estos planos proporcionan información detallada sobre la disposición de los túneles,
galerías, accesorios, ventilación, equipos y otros elementos relevantes. Algunos de los
elementos que podrían incluirse en los planos de diseño son:
 Túneles y galerías: Los planos muestran las rutas de los túneles y galerías
subterráneas, así como sus dimensiones, como longitud, anchura y altura.
También pueden representar la pendiente y la dirección de los túneles, y pueden
incluir detalles sobre los sistemas de drenaje y el soporte utilizado en las
excavaciones.
 Accesos: Los planos indican las condiciones y dimensiones de los puntos de
acceso a la mina, como pozos de acceso, túneles de ventilación y salidas de
emergencia. También pueden mostrar las rutas de los caminos subterráneos y
las escaleras utilizadas para acceder a diferentes niveles de la mina.
 Ventilación: Los planos pueden representar los conductos y sistemas de
ventilación utilizados en la mina para asegurar una circulación adecuada del
aire y la eliminación de gases nocivos. Pueden mostrar la ubicación de los
ventiladores, los conductos principales y las salidas de aire.
 Equipos y maquinaria: Los planos pueden indicar la ubicación y disposición
de los equipos y maquinaria utilizados en la mina subterránea, como
perforadoras, cargadoras y transportadores. Esto ayuda a planificar la
distribución eficiente de los equipos y optimizar el flujo de trabajo en la mina.
9.3 Plano de consulta
Es una representación detallada de elementos específicos de la mina subterránea en un
dibujo de levantamiento topográfico minero. Este plano está diseñado para facilitar la
búsqueda y consulta rápida de información relevante.
En el plano de consulta, se utilizan leyendas y símbolos para identificar y representar
diferentes características y elementos presentes en la mina, como túneles, galerías,
equipos, sistemas de ventilación, entre otros. Estos símbolos permiten una comprensión
visual clara y rápida de la información
Figura 25 SECCIONES DE TÚNEL
Además, el plano de consulta puede incluir nomenclatura específica que ayude a
identificar y etiquetar áreas clave de la mina, como salidas de emergencia, puntos
de acceso, salas de equipos, entre otros. Esta nomenclatura proporciona una
referencia clara y concisa para ubicar y comprender la información relevante en
el plano.
Figura 26: LEYENDA DE PLANO MINERO
Figura 27 Proyecto de Túnel de Chimalpa
VI CONCLUSIONES:
- En conclusión, se desarrolló de manera efectiva el desarrollo e interpretación de
la información brindada por el docente, así como la búsqueda de fuentes
bibliográficas, con el fin de aumentar y modificar el tema presentado en el informe
anterior.
- Es una herramienta muy importante para la realización de cualquier trabajo de
edificación. El levantamiento topográfico permite elaborar con precisión un mapa
del terreno. Y en él situar los puntos y marcas que sirven como guía a la
construcción.
- Es de gran importancia y relevancia la utilización de los planos topográficos en la
elaboración de cualquier proyecto minero subterráneo con la finalidad de poder
controlar, construir, dimensionar, presupuestar y planificar el proyecto.
VII BIBLIOGRAFÍA
 Moffitt, FH y Bossler, JD (2016). Levantamiento topográfico. En Topografía
(págs. 101-146). Springer, Cham.
 Zamarrita Medina, M. (2016). Apuntes de Topografía. México: Facultad de
Estudios Superiores ACATLÁN
 Pearson, C. (2012). Instrumentos y tecnología topográfica. John Wiley & Sons.
 Sanova Matera, L. (2002). TOPOGRAFIA PLANA. Obtenido de
http://www.serbi.ula.ve/serbiula/libros-
electronicos/Libros/topografia_plana/pdf/topografia.pdf
 Zamarripa Medina, M. (2010). APUNTES DE TOPOGRAFÍA. Obtenido de
http://www.bibliotecacpa.org.ar/greenstone/collect/facagr/index/assoc/HAS/doc.
pdf
 Serra, M. E., & Gómez, A. T. (2003). Topografía subterránea para minería y obras
(Vol. 142). Univ. Politèc. de Catalunya.
https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=YUsbzGmMEogC&oi=fnd&pg=P
A7&dq=labores+subterr%C3%A1neas+mineras&ots=Nag1tl3918&sig=ONES-
Rcijf7rES10VHvD1KD0mE0
 Gómez, A. T. (2005). Topografía subterránea (Vol. 105). Univ. Politèc. de
Catalunya. https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=-
dE07EDCStkC&oi=fnd&pg=PA13&dq=topografia+minera&ots=zQAEVE7z2g
&sig=uBaM70DKsVBBDtBkixp55IwZ9xg
 Alfonzo, Y., & Completo, V. mi P. (s/f). SISTEMA DE PROYECCION.
Blogspot.com. Recuperado el 21 de mayo de 2023, de http://yoel-
ingeniero-minas.blogspot.com/p/sistemas-de-proyeccion.html
 De Ingenieria -Unicen, F. (s/f). TOPOGRAFÍA II (G4.0)-APUNTES
-INGENIERIA EN AGRIMENSURA. Org.ar. Recuperado el 21 de
mayo de 2023, de
http://www.bibliotecacpa.org.ar/greenstone/collect/facagr/index/a
ssoc/HASH53d6.dir/doc.pdf
 ¿Qué son las coordenadas UTM? (2022, octubre 2). Topografia2.
https://topografia2.com/coordenadas-utm/

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INFORME TOPOGRAFIA T04.docx

  • 1. “AÑO DE LA UNIDAD, LA PAZ Y EL DESARROLLO” ________________________________________________________________ FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÌA DE MINAS TRABAJO: Informe sobre los fundamentos técnico de topografía minera LINK DE PPT: https://www.canva.com/design/DAFjlaJYPf0/uWQnybuz52gz6qSIWLFiCA/edit?utm_c ontent=DAFjlaJYPf0&utm_campaign=designshare&utm_medium=link2&utm_source= sharebutton CURSO: Topografía Minera DOCENTE: Ing. Orlando Siccha Ruiz ALUNMNOS: Aguilar Correa David Gabriel Enco Reyna Cristofer Daniel Flores Rondón Elvis David Medina Vásquez Roger Albieri Palomino Bacon Piero Rodrigo Romero Aguilar Diego Alonso Ruiz Santos Fabricio Sánchez Mantilla Joel Jesús TRUJILLO – PERÚ 2023 UNT UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
  • 2. ÍNDICE I Resumen:.....................................................................................................................5 II Abstract:......................................................................................................................5 III Introducción: ...............................................................................................................6 IV Objetivos: ....................................................................................................................7 1 Objetivo general:..................................................................................................7 2 Objetivos específicos:.........................................................................................7 V FUNDAMENTOS TÉCNICOS ...........................................................................................7 1 Levantamiento subterráneo ................................................................................7 1.1 Factores que deben tomarse en cuenta en los levantamientos subterráneos............. 9 2 Sistema de representación................................................................................11 2.1 Sistema topográfico..................................................................................................... 11 2.2 Sistema de proyección................................................................................................. 11 3 Las Referencias .................................................................................................13 3.1 Sistema de referencia.................................................................................................. 14 3.2 Sistema de referencia convencional............................................................................ 14 3.3 Marco de referencia .................................................................................................... 14 3.4 Sistema de coordenadas.............................................................................................. 14 3.5 Sistema de referencia terrestre................................................................................... 14 3.6 Sistema de referencia espacial .................................................................................... 17 4 Las medidas.......................................................................................................17 4.1 Angulares ..................................................................................................................... 18 4.2 Lineales ........................................................................................................................ 19 5 Los Métodos Topográficos Para La Toma De Datos De Labores Subterráneas 19 5.1 Método de itinerario o poligonal cerrada. .................................................................. 19 5.2 Poligonal abierta con control de cierre o itineraria encuadrada................................. 20 5.3 Método de radiación: .................................................................................................. 22 5.4 Método de abscisas y ordenadas. ............................................................................... 23 5.5 Intersección directa, inversa y Trilateración................................................................ 23 5.6 Métodos Altimétricos .................................................................................................. 26 6 Instrumentos Y Accesorios Utilizados Para La Toma De Datos En Topografía Minera ....................................................................................................................29 6.1 Instrumentos simples ................................................................................................... 29
  • 3. 6.2 Instrumentos principales.............................................................................................. 43 7 Descripciones generales de las labores subterráneas ...................................51 7.1 Caracterización de las labores subterráneas............................................................... 51 8 Descripciones específicas de algunas labores subterráneas: .......................59 8.1 Cortada (CX) o Cross Cut.............................................................................................. 59 8.2 Galerías ........................................................................................................................ 60 8.3 Chimeneas ................................................................................................................... 63 8.4 Tajeos........................................................................................................................... 66 9 Dibujo de levantamiento topográfico minero subterráneo .............................68 9.1 Planos y escalas: .......................................................................................................... 68 9.2 Planos de diseño.......................................................................................................... 69 9.3 Plano de consulta......................................................................................................... 70 VI Conclusiones:.............................................................................................................73 VII Bibliografía ................................................................................................................74 Índice de Figuras Figura 1. Ángulos internos de un polígono cerrado Fuente: Doble vía......................................... 8 Figura 2. Tipos de distancias en topografía - Fuente: Monografías............................................. 9 Figura 3. Desnivel - Fuente: Albireo Topografía.......................................................................... 9 Figura 4. Sistema topográfico aplicado en la representación de labores mineras - Fuente: Modulo de topografía minera ................................................................................................................... 11 Figura 5. SISTEMA UTM - FUENTE: Topografía2.................................................................. 13 Figura 6. Husos del sistema UTM Fuente: Topografía2............................................................. 13 Figura 7 Sistema astronómico local – Recuperado de Geodesia y Cartografía Matemática. F. Martín Asín.Capítulo 19.............................................................................................................. 15 Figura 8 Sistema astronómico global – Recuperado de Geodesy. Torge.................................... 16 Figura 9 Sistema elipsoidal – Recuperado de Sistemas de Referencia en Geodesia , H. Moritz 17 Figura 10 Medida de ángulos horizontales – Recuperado de: . Instituto de Astronomía y Geodesia. 1984............................................................................................................................................. 18
  • 4. Figura 11 Mediciones de ángulos Verticales – Recuperado de : Instituto de Astronomía y Geodesia. 1984............................................................................................................................ 18 Figura 12 Labor subterránea horizontal: Cortado I. Data obtenida Universidad Nacional del centro del Perú (2014)............................................................................................................................ 59 Figura 13 Labor subterránea horizontal: Cortado II. Data obtenida Universidad Nacional del centro del Perú (2014)................................................................................................................. 60 Figura 14 Labor subterránea horizontal: Galería. Data obtenida Universidad Nacional del centro del Perú (2014)............................................................................................................................ 60 Figura 15 Labor subterránea horizontal: Galería I. Data obtenida Universidad Nacional de Piura Minas-Minas. (2015)................................................................................................................... 62 Figura 16 Labor subterránea Vertical: Chimenea I. Data obtenida Universidad Nacional del Centro del Perú. (2014)............................................................................................................... 63 Figura 17 Labor subterránea Vertical: Chimenea I. Data obtenida Universidad Nacional del Centro del Perú. (2014)............................................................................................................... 65 Figura 18 Labor subterránea Vertical: Chimenea III. Data obtenida Universidad Nacional del Centro del Perú. (2014)............................................................................................................... 66
  • 5. I RESUMEN: En el presente informe tórico de topografía minera se desarrolló una pequeña investigación relacionado al tema de los fundamentos técnicos de topografía minera, la cuál se emplearon numerosas fuentes de información, análisis, resumen e interpretación de la data presentada como la investigada. Para ello, abarcaron 9 puntos, entre los que tenemos: El levantamiento subterráneo, los sistemas de representación, las referencias, las medidas, los métodos topográficos para la toma de datos en minería subterránea, los instrumentos necesarios, descripciones generales de las labores subterráneas, labores que necesitan control geométrico y la descripción específica de las labores subterráneas. II ABSTRACT: In the present toric report on mining topography, a small investigation related to the subject of the technical foundations of mining topography was demonstrated, which will be used in numerous sources of information, analysis, summary, and interpretation of the data presented as the one investigated. For this, they covered 9 points, among which we have: The underground survey, the representation systems, the references, the measurements, the topographic methods for the data collection in underground mining, the necessary instruments, general descriptions of the underground works, works that need geometric control and the specific description of underground works.
  • 6. III INTRODUCCIÓN: La topografía minera es una disciplina que se encarga de estudiar y representar gráficamente las características del terreno en actividades relacionadas con la industria minera. Su objetivo principal es obtener información precisa y detallada sobre la topografía de una mina, incluyendo la ubicación y distribución de los recursos minerales, así como la planificación y diseño de infraestructuras y operaciones mineras. Los topógrafos mineros utilizan herramientas y técnicas especializadas, como estaciones totales, GPS, láseres y software de procesamiento de datos, para realizar mediciones y generar mapas precisos del terreno. Estos mapas son fundamentales para la planificación y control de la explotación minera, la seguridad de las operaciones, la gestión de residuos y la rehabilitación de áreas afectadas. La topografía minera también juega un papel crucial en la estimación de volúmenes de mineral extraído, la delimitación de áreas de explotación, la trazabilidad de los trabajos realizados y la supervisión de proyectos mineros en términos de calidad y productividad. En resumen, la topografía minera es una herramienta esencial para la industria minera, ya que proporciona información precisa y detallada del terreno, permitiendo una gestión eficiente de los recursos minerales y una planificación segura y efectiva de las operaciones mineras.
  • 7. IV OBJETIVOS: 1 Objetivo general:  Conocer, analizar y explicar los fundamentos técnicos empleados en topografía minera. 2 Objetivos específicos:  Definir y comprender que es un levantamiento topográfico y su empleabilidad en la minería.  Diferenciar el levantamiento topográfico superficial de un levantamiento subterráneo.  Explicar los sistemas de representación gráfica al momento de diseñar planos.  Identificar instrumentos, materiales empleados en la toma de datos en topografía minera.  Elegir el método topográfico apropiado para un levantamiento subterráneo.  Explicar las definiciones y características topográficas de las labores mineras.  Conocer los planos y escalas necesarios en un dibujo de levantamiento topográfico. V FUNDAMENTOS TÉCNICOS 1 Levantamiento subterráneo La topografía subterránea tiene básicamente dos campos de aplicación, en cuanto a la ingeniería, uno es la minería y el otro las obras civiles.
  • 8. En la minería es necesario realizar levantamiento topográficos subterráneos debido a que los planos de las labores deben mantenerse al día. En las obras civiles, es necesario el levantamiento topográfico subterráneo en el caso de la ampliación o mejora de túneles, de canales y de alcantarillado de las grandes ciudades. (Moffitt, FH y Bossler, JD, 2016) El levantamiento subterráneo tiene la finalidad de posicionar uno o varios puntos de las labores subterráneas con relación a puntos en la superficie de la tierra, teniendo en cuenta referencias preestablecidas, y mediante una serie de operaciones pertinentes para cada caso. Dichas operaciones implican la medida de las siguientes magnitudes:  Ángulos  Distancias Figura 1. Ángulos internos de un polígono cerrado Fuente: Doble vía
  • 9.  Desniveles 1.1 Factores que deben tomarse en cuenta en los levantamientos subterráneos 1.1.1 Iluminación Por tener que trabajar en ausencia de la luz solar, el campo visual es oscuro, y por lo tanto se requiere contar con equipos de iluminación artificial (lámparas mineras, linternas, etc.). En cuanto al instrumental topográfico, actualmente cuentan con iluminación propia, alimentados con baterías recargables o con pilas. 1.1.2 Temperatura. Al profundizar en el interior de minas, se observa un aumento de la temperatura con respecto a la profundidad, de un modo más o menos regular. Se observa, por término medio, que la temperatura aumenta en un grado por cada 33 mts. A veces es necesario aclimatar el ambiente de trabajo por medio de ventilación artificial. Figura 2. Tipos de distancias en topografía - Fuente: Monografías Figura 3. Desnivel - Fuente: Albireo Topografía
  • 10. 1.1.3 Presión barométrica. Varía en función directa de la profundidad. Se puede admitir una variación de unos 9 mm de columna de mercurio por cada 100 mts., por lo que se deduce que hacer una nivelación barométrica en el interior de minas, no puede ser utilizada con garantía. 1.1.4 Humedad. El aire de las galerías es con frecuencia muy húmedo, si a eso lo asociamos con temperaturas elevadas, el estado higrométrico tiene una importancia considerable para la respiración. Estas condiciones obligan a tener mayor cuidado con el instrumental topográfico. 1.1.5 Polvo. Los trabajos de voladuras en el arranque del mineral y otros en el interior provocan que el aire de la ventilación de las galerías transporte polvo. Ello puede provocar incluso explosiones en las minas de carbón. En estas atmósferas húmedas, el polvo que se posa sobre los instrumentos topográficos forma una pasta abrasiva que los puede dañar. La solución consiste, en utilizar instrumentos fabricados con materiales no atacables y completamente estancos. 1.1.6 Gases Nocivos. Cuando el aire de la mina no es apto para la respiración o solamente con reparos, por su mayor contenido de gases irrespirables (CO2, N2, CH4, H2), se le llama aire viciado, y si contiene mezclas venenosas se les llama aire tóxico (CO, H2S, óxido de nitrógeno). Cuando por la existencia de gases inflamables (CH4, hidrógenos carburados más elevados, como aparecen especialmente en incendios de minas como gases de combustión lenta, CO) poseen la capacidad de producir explosiones. En minería se les llama atmósferas explosivas.
  • 11. 2 Sistema de representación Para que se logre la representación de labores subterráneas sobre un plano, se debe hacer uso de sistemas de representación. Dichos sistemas deben ser confiables a la hora de representar con precisión las labores subterráneas. La elección del sistema de representación adecuado, se realizará teniendo en cuenta la naturaleza y la exigencia del trabajo. De acuerdo con las técnicas empleadas para la representación, tendremos dos sistemas, el topográfico y el de proyección. (Alfonzo, Y., & Completo, V.) 2.1 Sistema topográfico Aquí se utilizan técnicas estrictamente topográficas para la creación de un poliedro circunscrito en la superficie terrestre, dicho poliedro tiene la función de sustituir a la superficie terrestre. Se debe proyectar ortogonalmente sobre cada cara del poliedro, los puntos circundantes al contacto, dicha distancia simula una tangente a la superficie a la sección normal por ella. (Sanova Matera, L. 2002). 2.2 Sistema de proyección Este sistema establece una relación ordenada entre los puntos de la superficie curva de la Tierra y los de una superficie plana (mapa). Estos puntos se localizan auxiliándose en una Figura 4. Sistema topográfico aplicado en la representación de labores mineras - Fuente: Modulo de topografía minera
  • 12. red de meridianos y paralelos, en forma de malla. La única forma de evitar las distorsiones de esta proyección sería usando un mapa esférico. Es decir, se requieren cálculos de geodesia y cartografía. De esta manera, se hace la representación de las labores mineras subterráneas, basándose en sus medidas y en las medidas realizadas en la superficie de la tierra, bajo métodos geométricos y/o analíticos. 2.2.1 Sistema de coordenadas universal transversal de Mercator Universal Transverse Mercator, UTM, es el sistema de proyección que se construye como la Mercator normal, pero en vez ser tangente al Ecuador, lo es con un meridiano. Tal vez la proyección más conocida y usada es la conocida como UTM (Universal Transversa de Mercator), que utiliza 60 regiones de 6° de longitud cada una para representar en forma plana todo el planeta, y por las cuales pasa siempre un meridiano central que se constituye en el origen de las coordenadas Este. Mientras tanto, el ecuador es tomado como origen de las coordenadas Norte. Este sistema es el que utiliza el sistema de posicionamiento global GPS para determinar las coordenadas en el planeta. (Zamarrita Medina, M. 2016). 2.2.1.1 Características del sistema UTM: o Se trata de una proyección cilíndrica ya que se proyecta el globo terráqueo sobre una superficie cilíndrica. o Es una proyección transversal ya que el eje del cilindro es coincidente con el eje ecuatorial. o Mantiene siempre y en todos los casos el valor de los ángulos algo realmente interesante de cara a sus posteriores usos.
  • 13. 3 Las Referencias Un sistema de referencia geodésico es un recurso matemático que permite asignar coordenadas a puntos sobre la superficie terrestre. Son utilizados en geodesia, navegación, cartografía y sistemas globales de navegación por satélite para la correcta georreferenciación de elementos en la superficie terrestre. (Ingenieria -Unicen, F. s/f). Figura 5. SISTEMA UTM - FUENTE: Topografía2 Figura 6. Husos del sistema UTM Fuente: Topografía2
  • 14. En primer lugar se deben distinguir los conceptos Sistema de referencia, Sistema de referencia Convencional, Marco de referencia y Sistema de Coordenadas: 3.1 Sistema de referencia Es una definición conceptual de teorías, hipótesis y constantes que permiten situar una tripleta de ejes coordenados en el espacio, definiendo su origen y su orientación. 3.2 Sistema de referencia convencional Es un sistema de referencia donde todas las constantes numéricas, parámetros e hipótesis y teorías para el establecimiento del sistema de referencia son especificadas de modo concreto. 3.3 Marco de referencia Es la materialización de un sistema de referencia convencional a través de observaciones, es decir, se trata de un conjunto de puntos (lugares localizados en la superficie terrestre) con coordenadas y velocidades conocidas en ese sistema de referencia convencional y que sirven para materializar en el espacio el sistema de referencia. 3.4 Sistema de coordenadas Es la parametrización de las coordenadas de los puntos que forman el marco de referencia. En este sentido existen infinitos sistemas de coordenadas para parametrizar el marco de referencia, por ejemplo las coordenadas (E,N,h), etc. Entonces, existen 2 tipos de sistemas de referencia: 3.5 Sistema de referencia terrestre Un sistema que se considera fijo a la tierra y se utiliza para determinar coordenadas de puntos sobre la superficie terrestre o sus proximidades. 3.5.1 Sistema astronómico local: Se define así un sistema astronómico local en P, punto de estación considerado, con ejes:
  • 15. - eje z → sigue la dirección del vector gravedad en P y tiene sentido contrario. - eje y → tangente a la superficie equipotencial que pasa por P y dirección Norte. - eje x → tangente a la superficie equipotencial que pasa por P y dirección Este. Las observaciones clásicas en este sistema, entre el punto de estación i y el punto visado j son: 𝛼 → acimut 𝛽 → ángulo cenital 𝐷 → distancia geométrica 3.5.2 Sistema astronómico global El sistema astronómico global surge como respuesta a la necesidad de encontrar un sistema de referencia asociado al campo gravitatorio, cuyos ejes no experimenten ninguna rotación y sean independientes del punto en cuestión. Un punto cualquiera P viene definido en el sistema astronómico global por tres coordenadas Figura 7 Sistema astronómico local – Recuperado de Geodesia y Cartografía Matemática. F. Martín Asín.Capítulo 19
  • 16. - Latitud astronómica 𝜑 . Ángulo, medido en el plano del meridiano astronómico, que forman la tangente a la dirección de la línea de la plomada en P y el plano del ecuador. - Longitud astronómica ⋀ . Ángulo, medido en el plano del ecuador, que forman el meridiano astronómico de Greenwich y el plano meridiano que contiene a P. - Potencial de gravedad 𝑊. La tercera coordenada es el potencial de gravedad en el punto P y lo sitúa dentro del sistema de superficies de nivel. 3.5.3 Sistema elipsoidal Consiste en aproximar la figura matemática de la Tierra, el geoide, por un elipsoide de revolución. Un punto P en este sistema queda definido por tres coordenadas: - Latitud geodésica 𝜑 es el ángulo, medido en el plano meridiano, que forman la normal al elipsoide en el punto P y el plano del ecuador. En el sistema elipsoidal el plano meridiano es el definido por la normal al elipsoide y el propio eje de rotación, ya que ambas rectas se cortan en el espacio, formando un plano. Figura 8 Sistema astronómico global – Recuperado de Geodesy. Torge
  • 17. - Longitud geodésica 𝜆 es el ángulo, medido en el plano del ecuador, que forman el plano meridiano que contiene a P y el plano meridiano de Greenwich. - Altitud elipsoidal ℎ es la distancia entre el punto P, medida a lo largo de la normal al elipsoide que pasa por dicho punto, y el elipsoide. Este tipo de altitud no tiene ningún significado físico, solamente carácter geométrico 3.6 Sistema de referencia espacial Se encuentra fijo al espacio, lo cual lo convierte en un sistema inercial(libre de aceleración), este sistema es apropiado para analizar movimientos de cuerpos externos a la tierra, tales como planetas, estrellas, satélites artificiales, entre otros. a. Sistema espacial celeste La medición de un punto es determinada mediante coordenadas astronómicas. Para ello se usan coordenadas ecuatoriales absolutas. 4 Las medidas La Topografía tiene por objeto medir extensiones en tierra, tomando los datos necesarios para poder representar sobre un plano y a una escala adecuada, formas y dimensiones del terreno, midiendo distancias, ángulos, direcciones, coordenadas, elevaciones, áreas y volúmenes. Las medidas que se obtienen en Topografía son de dos tipos: Figura 9 Sistema elipsoidal – Recuperado de Sistemas de Referencia en Geodesia , H. Moritz
  • 18. 4.1 Angulares Son los ángulos horizontales o acimutales y los ángulos verticales o cenitales. Los instrumentos apropiados para medirlos son el Teodolito y la Estación Total. - Ángulos horizontales: se miden sobre el plano horizontal. Se necesita un norte de referencia; si es el norte geográfico (o verdadero) se miden acimutes, si es el norte magnético se miden rumbos y si es un norte arbitrario se miden orientaciones. También son horizontales los ángulos de deflexión. - Ángulos verticales: Se miden sobre el plano vertical, el punto que se encuentra en la vertical sobre nosotros es el Cenit y el punto que se encuentra en la vertical bajo nosotros es el Nadir (contrario al Cenit). Los ángulos verticales son la distancia cenital (si el cero del limbo se encuentra en el cenit) y ángulo de altura o vertical propiamente dicho (si el cero del limbo se encuentra en el horizonte). Figura 10 Medida de ángulos horizontales – Recuperado de: . Instituto de Astronomía y Geodesia. 1984 Figura 11 Mediciones de ángulos Verticales – Recuperado de : Instituto de Astronomía y Geodesia. 1984
  • 19. 4.2 Lineales Son las distancias que se pueden medir tanto directa como indirectamente. En los trabajos de campo más habituales se miden indirectamente mediante distanciómetro electrónica o métodos estadimétricos (la mira de nivelación). Para su medición directa se utiliza la cinta de agrimensor o de fibra de vidrio. Medir una longitud consiste en determinar, por comparación, el número de veces que una unidad patrón es contenida en dicha longitud. Una cinta métrica es la reproducción de un número determinado de veces (3, 5, 30, 50, 100) de la unidad patrón 5 Los Métodos Topográficos Para La Toma De Datos De Labores Subterráneas 5.1 Método de itinerario o poligonal cerrada. Aplicado a la comunicación de labores de un nivel superior a un nivel inferior o viceversa, siendo las labores de enlace los piques, chimeneas o inclinados. Los itinerarios cerrados son aquellos en los que el punto final coincide con el inicial. Los aplicaremos siempre que sea posible, estableciendo un recorrido por las labores que interesa levantar hasta volver, por éstas o por otras ya levantadas, al punto inicial. Para relacionar las coordenadas de los puntos visados con las de los vértices del levantamiento exterior, necesitaremos conocer las coordenadas de la primera estación del itinerario y disponer de una dirección de acimut conocido, que nos permita orientar el itinerario. Esta orientación puede haberse transmitido a través de un pozo o de una rampa. Figura 12 Poligonal cerrada. Obtenido de EICM
  • 20. Otras veces se realizan itinerarios cerrados recorriendo una labor en un sentido y volviendo en sentido contrario por la misma labor hasta regresar al punto de estación. El inconveniente de estos itinerarios es que, para realizarlos de forma adecuada, conviene que las estaciones del recorrido de ida sean diferentes de las del recorrido de vuelta, lo que no siempre es factible en labores angostas. También en este caso necesitamos una visual de acimut conocido, desde la primera estación, para poder orientar el itinerario. 5.2 Poligonal abierta con control de cierre o itineraria encuadrada Aplicado para labores mineras lineales como galerías, cruceros by pass, etc. Se parte de un punto de coordenadas conocidas A y un azimut conocido (otro punto B de coordenadas conocidas), para orientar el inicio y final de la poligonal (C y D), y por lo tanto obtener el cierre de la poligonal. En función de los datos disponibles sobre las estaciones inicial (EI) y final (EF) se pueden dar los siguientes casos: Figura 13 Poligonal cerrada por una galería. Obtenido de EICM Figura 14 Método de la poligonal abierta. Obtenido de EICM
  • 21. EI y EF conocidos y visibles entre sí. - El itinerario se resuelve y se compensa por el procedimiento que ya conocemos: la primera visual de espaldas (de EI a EF) sirve para orientar el itinerario y la última visual de frente (de EF a EI) sirve para calcular el error de cierre acimutal. EI y EF conocidos y no visibles entre sí. Ambos están orientados. - El itinerario se resuelve de forma similar, pero en esta ocasión la orientación se consigue lanzando desde EI la visual de acimut conocido (V1) y el error de cierre acimutal se calcula lanzando desde EF la otra visual (V2) de acimut conocido EI y EF conocidos y no visibles entre sí. Sólo EI está orientado. - Se orienta el itinerario mediante la visual de EI. Se resuelve y se calculan las coordenadas de EF. Comparando estas coordenadas con las que conocemos de antemano, se ve si el error de cierre es excesivo. Para compensarlo, calculamos el acimut θi F y la distancia reducida DIF de la alineación de los dos puntos con las coordenadas conocidas de ambos. A continuación, volvemos a calcularlos, pero empleando para EF las coordenadas obtenidas tras resolver el itinerario. La diferencia entre estos dos acimuts se aplica a los acimuts de todos los tramos del itinerario. Las distancias de los tramos se corrigen multiplicándolas por la relación entre las dos distancias calculadas. Finalmente, se vuelven a calcular, con estos nuevos datos, las coordenadas de todas las estaciones. Figura 15 Itinerario encuadrado con estaciones extremas orientadas Obtenido de EICM
  • 22. 5.3 Método de radiación: Levantamiento de tajeos o labores de producción de mineral. Emplearemos el método de radiación para completar el levantamiento de las distintas labores de interior. Se levantarán todos los detalles que deban figurar en los planos de la explotación y también aquellos que puedan ser relevantes para las labores de investigación (fallas, contactos, etc.) y de planificación minera (secciones, perfiles, etc.). El método de radiación se aplica desde las estaciones de los itinerarios. Como sabemos, se puede trabajar con el instrumento topográfico orientado, midiendo directamente los acimuts de las alineaciones visadas. Si optamos por no orientar el instrumento, será preciso lanzar una visual a una dirección de acimut conocido (normalmente la estación anterior del itinerario) para poder trabajar mediante corrección de orientación. Lo más adecuado es realizar conjuntamente los itinerarios y la radiación, siempre que sea posible. De esta manera ahorramos tiempo y reducimos la posibilidad de que se produzcan errores groseros, ya que sólo hay que estacionar una vez en cada punto de estación. En caso necesario, puede levantarse por radiación una estación destacada Ed desde la que se levantan posteriormente, también por radiación, los puntos de interés 1, 2, 3, etc. Para Figura 16 Itinerario encuadrado (interior). Obtenido de EICM
  • 23. poder orientar esta estación destacada se lanza, una vez hemos estacionado en ella, una visual de espaldas a la estación p del itinerario desde la que la habíamos levantado 5.4 Método de abscisas y ordenadas. Este método puede aplicarse cuando las distancias se miden con cinta métrica. Se emplea para levantar puntos de detalle a partir de una alineación central materializada por la cinta. Con una segunda cinta levantamos las ordenadas de los puntos, llevándola perpendicularmente a la primera cinta, que actúa como eje de abscisas. 5.5 Intersección directa, inversa y Trilateración. Aplicado en el cálculo de proyecciones de labores que no se ha podido levantar directamente, generalmente se aplica para la obtención de datos para el departamento de planeamiento. Figura 17 Método de radiación con una estación destacada. Obtenido de EICM Figura 18 Método de abscisas y ordenadas. Obtenido de EICM
  • 24. En ocasiones se emplea la intersección directa para el levantamiento de puntos de difícil acceso y en los cuales resultaría difícil, e incluso peligroso, situar una señal de puntería. El procedimiento operativo consiste en estacionar en dos puntos conocidos, tan alejados entre sí como sea posible, y visar desde cada uno de ellos al otro punto conocido y al punto que se desea medir. Como sabemos, las coordenadas planas de este último punto pueden calcularse a partir de las de los puntos conocidos y de las lecturas horizontales obtenidas. Esta operación puede realizarse también, como hemos visto, con distanciómetros o estaciones totales láser, siempre que la distancia al punto de estación no supere el alcance del equipo. En Método Planimétrico de Intersección Inversa estacionamos en puntos desconocidos y visamos a puntos conocidos. Consiste en la determinación de la posición planimétrica de puntos, mediante observaciones angulares hechas desde éstos y dirigidas a otros puntos de coordenadas conocidas (vértices geodésicos, generalmente). Es necesario realizar al menos tres visuales a puntos de posición conocida. Figura 19 Intersección directa. Obtenido de EICM Figura 20 Intersección Inversa. Obtenido de EICM2
  • 25. Figura 21 Métodos planimétricos. Obtenido de EICM
  • 26. 5.6 Métodos Altimétricos 5.6.1 Nivelación geométrica Aplicado en labores de poca inclinación o poca gradiente. Se emplea en los casos en que los requerimientos en precisión altimétrica sean grandes. Las miras empleadas suelen ser más cortas (2 o 3 m) para poder situarlas en el interior de las labores. Se aplica el método del punto medio, estacionando el nivel en un punto aproximadamente equidistante de aquellos cuyo desnivel se quiere determinar. Las miras se sitúan en el piso, normalmente sobre los carriles del transporte, si se hace por vía férrea. En ocasiones se nivela por el techo, utilizando miras que cuelgan desde éste. 𝐶𝑂𝑇𝐴 𝐵 = 𝐶𝑂𝑇𝐴 𝐴 − 𝐴𝐼 + 𝐴𝑆 𝐴𝐼 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝐴𝑆 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒ñ𝑎𝑙 5.6.1.1 Nivelación por el piso de la labor.
  • 27. 5.6.1.2 Nivelación por el techo de la labor. 5.6.2 Nivelación trigonométrica Es aplicado a labores de ALTA INCLINACIÓN. Se emplea cuando los requerimientos de precisión no son muy estrictos. 𝐶𝑂𝑇𝐴 𝐵 = 𝐶𝑂𝑇𝐴 𝐴 + (±𝐴𝐼) + (±𝐷𝑉) + (±𝐴𝑆) 𝐴𝐼 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝐴𝑆 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒ñ𝑎𝑙 𝐷𝑉 = 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 𝛼 = 𝐴𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑐𝑙𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖ó𝑛 En función de que las referencias se sitúen en el techo o en el suelo, podemos encontrarnos con los siguientes casos:
  • 28.  El punto de estación y el punto visado se materializan en el piso de la labor.  El punto de estación se materializa en el piso y el punto visado en el techo de la labor.  El punto de estación se materializa en el techo y el punto visado en el piso de la labor.  Ambos puntos se materializan en el techo de la labor
  • 29. 6 Instrumentos YAccesorios Utilizados Para La Toma De Datos En Topografía Minera 6.1 Instrumentos simples 6.1.1. Cintas métricas y accesorios Medir una longitud consiste en determinar, por comparación, el número de veces que una unidad patrón es contenida en dicha longitud. La unidad patrón utilizada en la mayoría de los países del mundo es el metro, definido (después de la Conferencia Internacional de Pesos y Medidas celebrada en París en 1889) como la longitud a 0oC del prototipo internacional de platino e iridio que se conserva en Sèvres (Francia). Esta definición se mantuvo hasta la Conferencia General de Pesos y Medidas celebrada en la misma ciudad en 1960, en donde se definió al metro como 1’650.763,73 veces la longitud de onda en el vacío de radiación anaranjada del criptón 86. En octubre 20 de 1983 el metro fue redefinido en función de la velocidad de la luz (c=299'792.792 m/s) como la longitud del trayecto recorrido por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299’792.458 de segundo.
  • 30. Una cinta métrica es la reproducción de un número determinado de veces (3,5,30,50,100) de la unidad patrón. En el proceso de medida, las cintas son sometidas a diferentes tensiones y temperaturas, por lo que dependiendo del material con el que han sido construidas, su tamaño original variará. Por esta razón, las cintas vienen calibradas de fábrica para que, a una temperatura, tensión y condiciones de apoyo dadas, su longitud sea igual a la longitud nominal. Las cintas métricas empleadas en trabajos topográficos deben ser de acero, resistentes a esfuerzos de tensión y a la corrosión. Comúnmente, las cintas métricas vienen en longitudes de30, 50 y 100 m, con una sección transversal de 8 mm x 0,45 mm para trabajos fuertes en condiciones severas o de 6 mm x 0,30 mm para trabajos en condiciones normales. En cuanto a su graduación para la lectura, las cintas métricas se pueden clasificar en: Cintas continuas, divididas en toda su longitud en metros, decímetros, centímetros y milímetros como se muestra. Para medir una distancia AB con cinta continua, se hace coincidir el cero con un extremo “A” y se toma la lectura de la coincidencia de la graduación con el otro extremo “B” (11,224 m), tal y como se muestra en la figura 2.2.a Luego la distancia entre A y B es:
  • 31. DAB = 11,224m Cintas por defecto (substracción), Divididas al milímetro solamente en el primero y último decímetro, el resto de la longitud está dividido en metros y decímetros, tal y como se muestra. Para medir una distancia AB con una cinta por defecto, se hace coincidir el extremo “B”con el decímetro entero superior mas próximo a la longitud a medir (11,300 m en la figura 2.2.b ), y se toma la lectura en el extremo “A” con el primer decímetro, el cual esta dividido en centímetros y milímetros (0,076 m en la figura 2.2.b), luego, la distancia entre AB es: DAB = 11,300 − 0,076 = 11,224m. Cintas por exceso Al igual que las cintas por defecto, están divididas en toda su longitud en metros y decímetros, y sólo el último decímetro está dividido en centímetros y milímetros. Este tipo de cintas posee un decímetro adicional graduado en centímetros y milímetros, colocado anterior al cero de la misma y con graduación creciente en sentido contrario a las graduaciones de la cinta tal.
  • 32. Para medir una distancia AB con una cinta por exceso, se hace coincidir el extremo “B” con el decímetro entero inferior más próximo a la longitud a medir (11,200 m en la figura 2.2.c), y se toma la lectura en el extremo “A” con el decímetro adicional, dividido en centímetros y milímetros (0,024 m en la figura 2.2.c), luego, la distancia entre AB es: DAB = 11,200 + 0,024 = 11,224m Para poder hacer uso correcto y preciso de las cintas de acero en la determinación de las distancias, es necesario que las medidas se realicen bajo ciertas condiciones ideales de calibración, especificadas estas por los diferentes fabricantes. Generalmente las condiciones ideales para medición con cintas de acero son las siguientes: Temperatura de 20oC Tensión aplicada a la cinta de 5 Kg. (10 lb) Cinta apoyada en toda su extensión Difícilmente estas condiciones se logran en la medición de distancias, por lo que se hace necesario la utilización de diferentes accesorios, bien sea para hacer cumplir alguna de las condiciones o para medir y estimar la variabilidad de la cinta al ser utilizadas en condiciones diferentes a las ideales. A continuación, se describen algunos de los accesorios utilizados en la medición de distancias con cintas métricas.
  • 33. Plomada metálica. Instrumento con forma de cono, construido generalmente en bronce, con un peso que varía entre 225 y 500 gr, que al dejarse colgar libremente de la cuerda sigue la dirección de la vertical del lugar, por lo que con su auxilio podemos proyectar el punto de terreno sobre la cinta métrica. Termómetro. Como se mencionó previamente, las cintas métricas vienen calibradas por los fabricantes, para que a una temperatura y tensión dada su longitud sea igual a la longitud nominal. En el proceso de medida de distancias, las cintas son ometidas a condiciones diferentes de tensión y temperatura, por lo que se hace necesario medir la tensión y temperatura a las cuales se hacen las mediciones para poder aplicar las correcciones correspondientes. El termómetro utilizado en la medición de distancias con cinta viene graduado en grados centígrados, con lecturas que varian entre – 40 a + 50 oC de grado en
  • 34. grado, colocado, para su protección, en una estructura metálica de aproximadamente 14 cm de largo, la cual se ajusta a la cinta mediante dos sujetadores. Figura 2.4. Jalones. Son tubos de madera o aluminio, con un diámetro de 2.5 cm y una longitud que varía de 2 a 3 m. Los jalones vienen pintados con franjas alternas rojas y blancas de unos 30 cm y en su parte final poseen una punta de acero. El jalón se usa como instrumento auxiliar en la medida de distancias, localizando puntos y trazando alineaciones. Fichas. Son varillas de acero de 30 cm de longitud, con un diámetro φ=1/4”, pintados en franjas alternas rojas y blancas. Su parte superior termina en forma de anillo y su parte inferior en forma de punta. Generalmente vienen en juegos de once fichas juntas en un anillo de acero. Las fichas se usan en la medición de distancias para marcar las posiciones finales de la cinta y llevar el conteo del número de cintadas enteras que se han efectuado.
  • 35. Nivel de mano (nivel Locke). Es un pequeño nivel tórico, sujeto a un ocular de unos 12 cm de longitud, a través del cual se pueden observar simultáneamente el reflejo de la imagen de la burbuja del nivel y la señal que se esté colimando. El nivel de mano se utiliza para horizontalizar la cinta métrica y para medir desniveles. 6.1.2. Escuadras Son instrumentos topográficos simples que se utilizan en levantamientos de poca precisión para el trazado de alineaciones y perpendiculares. Figura 2.9. Escuadras
  • 36. En el capítulo 3-7, correspondiente a la medición de distancias con distanciómetros electrónicos, estudiaremos más en detalle los fundamentos y tipos de distanciómetros utilizados actualmente en la medición de distancias. Escuadra de agrimensor (figura 2.9.a), consta de un cilindro de bronce de unos 7 cm de alto por 7 cm de diámetro, con ranuras a 90o y 45o para el trazado de lineamientos con ángulos de 90o y 45o entre sí. El cilindro se apoya sobre un bastón de madera que termina en forma de punta. Escuadra de prisma (figura 2.9.b), está constituida por un prisma triangular cuyo ángulo de refracción es de 90o. Puede apoyarse sobre un bastón metálico o utilizarse con plomada. Escuadra de doble prisma (figura 2.9.c), consta de dos prismas pentagonales ajustados firmemente entre sí para asegurar visuales perpendiculares. Se utiliza para el trazado de perpendiculares a alineaciones definidas por dos puntos.
  • 37. 6.1.3. Clisímetro Es un instrumento de mano con las mismas funciones del nivel Abney descrito previamente. Consta de un círculo vertical [A] con escala porcentual para medir pendientes y escala angular para medir ángulos verticales. El círculo está inmerso en un líquido especial contenido en un recipiente herméticamente sellado [B] y gira alrededor de un pivote [C]. Las lecturas al círculo se realizan a través de un ocular e lectura [D]. La colimación se verifica por coincidencia de la señal con el retículo de colimación. 6.1.4. Brújula Generalmente un instrumento de mano que se utiliza fundamentalmente en la determinación del norte magnético, direcciones y ángulos horizontales. Su aplicación es frecuente en diversas ramas de la ingeniería. Se emplea en reconocimientos preliminares para el trazado de carreteras, levantamientos topográficos, elaboración de mapas geológicos, etc. Figura 2.11. Corte esquemático de una brújula La figura 2.11 muestra el corte esquemático de una brújula. La brújula consiste de una aguja magnética [A] que gira sobre un pivote agudo de acero duro [B]
  • 38. apoyado sobre un soporte cónico ubicado en el centro de la aguja. La aguja magnética está ubicada dentro de una caja [C], la cual, para medir el rumbo, contiene un círculo graduado [D] generalmente dividido en cuadrantes de 0o a 90o , marcando los cuatro puntos cardinales; teniendo en cuenta que debido al movimiento aparente de la aguja los puntos Este y Oeste estén intercambiados (figura 2.12). Algunas brújulas llamadas brújulas azimutales, tienen el circulo horizontal dividido en 360o. Coincidiendo con la alineación norte – sur poseen un dispositivo de colimación (figura 2.12). Figura 2.12. Brújula magnética A objeto de contrarrestar los efectos de la inclinación magnética, la aguja posee un pequeño contrapeso de bronce [E] y su ubicación depende de la latitud del lugar. En zonas localizadas al norte del ecuador, el contrapeso estará ubicada en el lado sur de la aguja, y en zonas localizadas al sur del ecuador el contrapeso estará ubicado en el lado norte de la aguja. Para proteger el pivote sobre el cual gira la aguja, las brújulas poseen un dispositivo elevador [F] que separa la aguja del pivote cuando las brújulas no están siendo utilizadas. En el interior se ubica un pequeño nivel esférico de burbuja [G]. Un vidrio ubicado en la parte superior de la caja [H] sirve para proteger la aguja, el circulo y el nivel esférico. Para hacer coincidir el eje de rotación de la aguja con la vertical del vértice donde se esta efectuando la
  • 39. medida, algunas brújulas se utilizan con plomada [I] y otras se apoyan sobre un bastón de madera. A fin de corregir la declinación magnética del lugar, algunas brújulas poseen un arco de declinación [J] graduado en grados, cuyo cero coincide con la alineación norte, de manera que conociendo la declinación del lugar, mediante un dispositivo especial, se puede hacer girar el circulo horizontal hasta hacer coincidir la lectura con el valor de la declinación del lugar; de esta manera, el rumbo medido con la brújula es el rumbo real. Es importante mencionar, debido a su popularidad, el Teodolito – Brújula Wild T0 (figura 2-20) por ser un instrumento muy utilizado tanto en la determinación de acimutes magnéticos como en la medición de ángulos en levantamientos de puntos de relleno por taquimetría. En el capítulo correspondiente a mediciones angulares, se explicará la eterminación de rumbos y acimutes mediante el uso de la brújula.
  • 40. 6.1.5. Miras Verticales Son reglas graduadas en metros y decímetros, generalmente fabricadas de madera, metal o fibra de vidrio. Usualmente, para trabajos normales, vienen graduadas con precisión de 1 cm y apreciación de 1 mm. Comúnmente, se fabrican con longitud de 4 m divididas en 4 tramos plegables para facilidad de transporte y almacenamiento. Existen también miras telescópicas de aluminio que facilitan el almacenamiento de las mismas. A fin de evitar los errores instrumentales que se generan en los puntos de unión de las miras plegables y los errores por dilatación del material, se fabrican miras continuas de una sola pieza, con graduaciones sobre una cinta de material constituido por una aleación de acero y níquel, denominado INVAR por su bajo coeficiente de variación longitudinal, sujeta la cinta a un resorte de tensión que compensa las deformaciones por variación de la temperatura. Estas miras continuas se apoyan sobre un soporte metálico para evitar el deterioro por
  • 41. corrosión producido por el contacto con el terreno y evitar, también, el asentamiento de la mira en las operaciones de nivelación. Las miras verticales se usan en el proceso de nivelación y en la determinación indirecta de distancias. Las miras deben ser verticalizadas con el auxilio de un nivel esférico generalmente sujeto en la parte posterior de la mira. 6.1.6. Miras Horizontales La mira horizontal de INVAR es un instrumento de precisión empleado en la edición de distancias horizontales. La mira está construida de una aleación de acero y níquel con un coeficiente termal de variación, de longitud muy bajo, prácticamente invariable, característica que da origen al nombre de MIRAS DE INVAR. La mira horizontal de INVAR, mostrada en la figura 2.14, posee dos brazos con marcos o señales separados entre si 2 m [A], una base con 3 tornillos nivelantes [B] y un nivel esférico [C] para horizontalizarla. Cerca del centro de la mira se ubica un colimador [D] con una marca triangular [E] que sirve para centrar la mira, asegurando que la visual del teodolito sea perpendicular a la mira. A un lado del colimador se puede observar el comprobador [F], el cual, al ser visualizado desde el teodolito, permite comprobar la orientación de la mira. La mira debe ser centrada en el punto sobre un trípode [G]. Para poder medir una distancia horizontal con mira de INVAR, es necesario medir el ángulo horizontal con un teodolito con precisión de por lo menos de 1”.
  • 42. La aparición de los distanciometros electrónicos, mas rápidos y precisos en la medición de distancias, ha ido desplazando el uso de las miras INVAR. Más adelante, en el capítulo correspondiente a medición de distancias, se explicará el proceso de medición de distancias con miras de INVAR. 6.1.7. Planímetro Es un instrumento manual utilizado en la determinación del área de figuras planas con forma irregular. Figura 2.15. Planímetro polar mecánico El planímetro polar, que se muestra en la figura 2.15, consta de un brazo trazador con graduación en cm y mm [A] en cuyo extremo va colocado el punto trazador dentro de una lupa [B] que aumenta la imagen del perímetro que se esta recorriendo; un brazo polar [C] sujeto en un extremo al anclaje [D] y en su otro extremo un pivote [E]; un vernier [F] para tomar las lecturas del brazo trazador; un disco graduado [G] para contar el numero de revoluciones enteras del tambor graduado [H] y un vernier [I] para determinar con mayor precisión una revolución parcial; un
  • 43. dispositivo [J] para colocar en cero las lecturas del tambor y del disco; un calibrador [K] para determinar la constante de proporcionalidad. El área de una figura cualquiera se determina con el planímetro fijando el anclaje en un punto externo a la figura y recorriendo en sentido horario con el punto trazador su perímetro. Finalmente, se toman las lecturas del número de revoluciones y se multiplica por la constante de proporcionalidad, la cual depende de la longitud del brazo trazador y de la escala de la figura. La constante de proporcionalidad es suministrada por el fabricante del instrumento o puede ser determinada directamente por comparación. Una descripción del fundamento teórico del planímetro polar se puede consultar en Kissan1. En la figura 2.16 se muestra un planímetro polar electrónico con pantalla digital donde se puede leer directamente el área de la figura en diferentes unidades. 6.2 Instrumentos principales 6.2.1. Teodolitos El teodolito es un instrumento utilizado en la mayoría de las operaciones que se realizan en los trabajos topográficos. Directa o indirectamente, con el teodolito se pueden medir ángulos horizontales, ángulos verticales, distancias y desniveles. Figura 2.17. Teodolito Sokkia con lectura directa de nonio
  • 44. Los teodolitos difieren entre si en cuanto a los sistemas y métodos de lectura. Existen teodolitos con sistemas de lectura sobre vernier y nonios de visual directa (figura 2.17), microscopios lectores de escala (figura 2.18), micrómetros ópticos (figuras 2.19 y 2.20), sistemas de lectura de coincidencia (2.21). En cuanto a los métodos de lectura, los teodolitos se clasifican en repetidores y reiteradores, según podamos ó no prefijar lectura sobre el circulo horizontal en cero y sumar ángulos repetidamente con el mismo aparato, o medir independientemente N veces un ángulo sobre diferentes sectores del circulo, tomando como valor final el promedio de las medidas. En el capitulo 4, correspondiente a medición de ángulos, se describen en detalle los métodos, procedimientos y sistemas de lecturas utilizados en la medida de ángulos. Aunque como se ha mencionado previamente, los teodolitos difieren en forma, istemas de lectura y precisión, básicamente sus componentes son iguales, por lo que en el presente capítulo se describen las partes básicas de un teodolito. La figura 2.22 muestra los tres ejes de un teodolito; Eje vertical “V-V” o eje de rotación de la alidada Eje horizontal “H-H” o eje de rotación del círculo vertical Eje de colimación “C-C” La base del teodolito [A] se apoya directamente sobre el trípode mediante los tornillos nivelantes [B]. Sobre la base, para horizontalizar la misma, va colocado un nivel esférico de burbuja [C].
  • 45. En los teodolitos repetidores, el circulo horizontal [D] puede girar alrededor del eje vertical. Para la fijación del círculo a la base se dispone del tornillo de presión [E], y para pequeños movimientos de colimación se utiliza el tornillo de coincidencia [F]. En los teodolitos reiteradores, el círculo horizontal está fijo a la base y pude ser deslizado ó rotado mediante un tornillo de corrimiento [G]. Para la fijación del círculo a la alidada y para los pequeños movimientos de colimación, existen los tornillos de fijación [H] y coincidencia [I]. La alidada [J] gira alrededor del eje vertical de rotación. Sobre la alidada van los índices de lectura [K] y el nivel tórico [L] del círculo horizontal. Sobre los montantes de la alidada se apoyan el círculo vertical [M] y el anteojo [N]. El anteojo se fija a la alidada mediante el tornillo de fijación [O], y los pequeños movimientos de colimación se realizan con el tornillo de coincidencia [P]. 6.2.2. Teodolitos Electrónicos El desarrollo de la electrónica y la aparición de los microchips han hecho posible la construcción de teodolitos electrónicos con sistemas digitales de lectura de ángulos sobre pantalla de cristal liquido, facilitando la lectura y la toma de datos mediante el uso en libretas electrónicas de campo o de tarjetas magnéticas; eliminando los errores de lectura y anotación y agilizando el trabajo de campo. La figura 2.24 muestra el teodolito electrónico DT4 de SOKKIA. 6.2.3. Estación total electrónica
  • 46. La incorporación de microprocesadores y distanciometros electrónicos en los teodolitos electrónicos, ha dado paso a la construcción de las Estaciones Totales. Con una estación total electrónica se pueden medir distancias verticales y horizontales, ángulos verticales y horizontales; e internamente, con el micro procesador programado, calcular las coordenadas topográficas (norte, este, elevación) de los puntos visados. Estos instrumentos poseen también tarjetas magnéticas para almacenar datos, los cuales pueden ser cargados en el computador y utilizados con el programa de aplicación seleccionado. La figura 2.25 muestra la estación total Wild T-1000 con pantalla de cristal liquido, tarjeta de memoria magnética para la toma de datos y programas de aplicación incorporados para cálculo y replanteo. Una de las características importantes tanto los teodolitos electrónicos como las estaciones totales, es que pueden medir ángulos horizontales en ambos sentidos y ángulos verticales con el cero en el horizonte o en el zenit. 6.2.4. Estaciones robóticas A principios de los años noventa, Geotronics AB introdujo en el mercado el Geodimeter System 4000, primer modelo de estación total robótica. El sistema consiste en una estación total con servo motor de rastreo y una unidad de control remoto de posicionamiento que controla la estación total y funciona como emisor y recolector de datos. Tanto la estación como la unidad de control
  • 47. remoto se conectan por medio de ondas de radio, por lo que es posible trabajar en la oscuridad. Una vez puesta en estación, la estación total es orientada colimando un punto de referencia conocido y por medio de un botón se transfiere el control de la estación a la unidad de control remoto de posicionamiento. A partir de este momento, el operador se puede desplazar dentro del área de trabajo con la unidad de control remoto recolectando los datos. Las estaciones robóticas vienen con programas de aplicación incorporados, que junto con las características mencionadas previamente, permiten, tanto en los trabajos de levantamiento como en los de replanteo, la operación del sistema por una sola persona 6.2.5. Niveles El nivel tubular o nivel tórico, es un trozo de tubo de vidrio de sección circular, generado al hacer rotar un círculo alrededor de un centro O, tal y como se muestra en la figura 2.26. La superficie es sellada en sus extremos y su interior se llena parcialmente con un líquido muy volátil (como éter sulfúrico, alcohol etc.) que al mezclarse con el aire del espacio restante forma una burbuja de vapores cuyo centro coincidirá siempre con la parte mas alta del nivel. La parte superior de un nivel tórico viene dividida generalmente en intervalos de 2 mm de amplitud. La sensibilidad S de un nivel se define como el ángulo central, en segundos, que subtiende el arco correspondiente a una división. La ecuación 2.1 , derivada de la definición anterior, se utiliza para el cálculo de la sensibilidad. El nivel va protegido por una caja metálica [A] y se fija a la base del instrumento mediante una articulación [B] y un tornillo de corrección [C]. El eje o tangente
  • 48. central del nivel se localiza en el punto medio de tangencia, cuando la burbuja esta centrada. Generalmente, los niveles utilizados en los instrumentos topográficos tienen sensibilidad de 10”, 20”, 30”, 40” y 75”, de acuerdo a la precisión requerida. En la tabla 2.1 se muestran los valores de sensibilidad y radio comúnmente utilizados en las operaciones de topografía. En la tabla 2.1 se puede observar que la sensibilidad de un nivel es directamente proporcional al radio de la cara externa del tubo. Los niveles son utilizados en todas las operaciones topográficas, bien sea como instrumentos auxiliares, accesorios independientes o colocados en la base de los instrumentos como los teodolitos. 6.2.6 Nivel de ingeniero En las operaciones de nivelación, donde es necesario el calculo de las diferencias verticales o desniveles entre puntos, al nivel tórico se le anexa un telescopio, una base con tornillos nivelantes y un trípode. Los niveles difieren entre si en apariencia, de acuerdo a la precisión requerida y a los fabricantes del instrumento. En la figura 2.27 se representan los componentes básicos de un nivel. En la figura 2.28 se muestra el nivel Wild N2 con nivel tórico de doble curvatura. La figura 2.29 a. muestra el nivel de alta precisión PL1 de Sokkia, empleado en nivelaciones de primer orden. Este tipo de nivel posee un prisma de placas plano paralelas y un micrómetro óptico que permiten, con el empleo de una mira INVAR, aumentar la precisión de las lecturas a la mira a 1/ 10 de mm.
  • 49. Un ejemplo de lectura con nivel de placas plano paralelas y micrómetro óptico se muestra en la figura 2.29 b En todas las operaciones de nivelación es necesario, antes de efectuar las lecturas a la mira, mchequear la horizontalidad del eje de colimación. En algunos niveles, este proceso se realiza ópticamente proyectando la burbuja del nivel tórico sobre el lente de colimación, como se muestra en la figura 2.30, de manera de hacer la verificación al momento de tomar la lectura. En caso de que no se verifique la coincidencia de la burbuja, se usa un tornillo basculante que permite, mediante pequeños movimientos, corregir una eventual inclinación del eje de colimación. Algunos niveles automáticos mas sofisticados, poseen un compensador óptico mecánico a fin de garantizar la puesta en horizontal del eje de colimación. Existen también niveles automáticos con compensador de amortiguación magnética. En la figura 2.32 se muestra el nivel automático C40 de Sokkisha y el esquema de funcionamiento del compensador de amortiguación magnética. El imán del compensador produce un campo magnético cuando el conductor colocado en el campo magnético, se mueve como consecuencia de una falta de horizontalidad del nivel, y se genera una inducción electromagnética que produce una corriente giratoria en el conductor creando una fuerza que compensa el movimiento del conductor. Recientemente se han introducido en el mercado, niveles electrónicos con los cuales el proceso de nivelación en el campo puede ser realizado por una sola persona. Estos niveles constan
  • 50. básicamente de un emisor de rayos láser con un barrido de 360o y un receptor o detector de rayos, tal y como se muestra en la figura 2.33. 6.2.7. Distanciómetros electrónicos Aunque parezca un proceso sencillo, la medición distancias con cintas métricas es una operación no solo complicada sino larga, tediosa y costosa. Como se mencionó previamente, las cintas se fabrican con longitudes de hasta 100 m, siendo las de 50 m las de mayor uso en los trabajos de topografía. Cuando las longitudes a medir exceden la longitud de la cinta métrica utilizada, se hace necesario dividir la longitud total en tramos menores o iguales a la longitud de la cinta, incrementando la probabilidad de cometer errores de procedimiento tales como errores de alineación, de lectura, de transcripción, etc. Diferentes métodos y equipos se han implementado a lo largo de los años para mediciones de distancias rápidas y precisas. A finales de la década del 40, se desarrolló en Suecia el GEODÍMETRO, primer instrumento de medición electrónico de distancias capaz de medir distancias de hasta 40 Km mediante la transición de ondas luminosas, con longitudes de onda conocida modulados con energía electromagnética. Unos diez años más tarde, en sur Africa, se desarrolló el TELUROMETRO, capaz de medir distancias de hasta 80 Kms mediante la emisión de micro ondas. Recientemente, con la introducción de los microprocesadores se han desarrollado nuevos instrumentos, mas pequeños y livianos, capaces de medir rápidamente distancias de hasta 40 Km con precisión de ± [ 1mm + 1 parte por
  • 51. millón (ppm)] en donde ± 1 mm corresponde al error instrumental el cual es independiente de la distancia media. Los distanciómetros electrónicos se pueden clasificar en Generadores de micro ondas (ondas de radio). Generadores de ondas luminosas (rayos láser e infrarrojos). Los distanciómetros de micro ondas requieren transmisores y receptores de onda en ambos extremos de la distancia a medir mientras que los instrumentos basados en la emisión de ondas luminosas requieren un emisor en un extremo y un prisma reflector en el extremo contrario. En el capítulo 3-7, correspondiente a la medición de distancias con distanciómetros electrónicos, estudiaremos más en detalle los fundamentos y tipos de distanciómetros utilizados actualmente en la medición de distancias 7 Descripciones generales de las labores subterráneas 7.1 Caracterización de las labores subterráneas La caracterización de las labores mineras puede clasificarse según el tipo de control topográfico necesario. A continuación, se describen diferentes tipos de labores mineras y el tipo de control topográfico requerido para cada una de ellas: 7.1.1 Labores subterráneas con control horizontal topográfico Estas labores mineras requieren un control topográfico preciso para garantizar la alineación y ubicación horizontal adecuada. Algunos ejemplos son: - Galerías de precisión: Se utilizan para el transporte de personal, equipos y material. Requieren un control horizontal detallado para mantener una alineación precisa.
  • 52. - Túneles de precisión: Utilizados para el transporte de mineral o personas, y para la comunicación entre diferentes áreas del yacimiento. Requieren un control horizontal preciso para garantizar su correcta alineación. 7.1.2 Labores subterráneas con control vertical topográfico Estas labores mineras necesitan un control topográfico enfocado en la nivelación y elevación. Algunos ejemplos son: - Pozos de extracción: Utilizados para extraer el mineral desde niveles profundos. Requieren un control vertical preciso para garantizar una inclinación y elevación adecuadas. - Túneles de transporte: Utilizados para el movimiento de personal y equipo. Requieren un control vertical para mantener una pendiente adecuada. 7.1.3 Labores subterráneas con control geométrico Estas labores mineras requieren un control topográfico enfocado en la geometría y dimensiones. Algunos ejemplos son: - Galerías de transporte: Utilizadas para el transporte de material dentro de la mina. Requieren un control geométrico para mantener el ancho y la altura adecuados. - Cámaras de almacenamiento: Utilizadas para el almacenamiento de material o equipos. Requieren un control geométrico para mantener las dimensiones correctas. Estas son solo algunas categorías de labores mineras y el tipo de control topográfico asociado a cada una de ellas. En la práctica, es posible que se requiera una combinación de varios tipos de control topográfico para garantizar la precisión y seguridad en las labores subterráneas.
  • 53. En conclusión, las labores mineras subterráneas se caracterizan desde el punto de vista topográfico en labores que necesitan:  Control horizontal y vertical topográfico  Solamente control vertical topográfico  Solamente control geométrico 7.1.4 Labores que necesitan control horizontal y vertical topográfico. Existen varias labores subterráneas que requieren tanto control horizontal como vertical topográfico. Estas labores se caracterizan por la necesidad de establecer y mantener una correcta alineación y elevación, así como garantizar la precisión en términos de ubicación y nivelación y además de tener la función de ser labores de exploración o desarrollo. (Gómez, A. T. 2005). Algunos ejemplos de estas labores son: A. Túneles de transporte: Los túneles utilizados para el transporte de personal, maquinaria o material dentro de la mina requieren un control tanto horizontal como vertical topográfico. Es necesario asegurar una correcta alineación horizontal para garantizar la accesibilidad y el flujo adecuado de tráfico en el túnel. Además, se necesita un control vertical preciso para mantener una pendiente adecuada y evitar problemas de drenaje o acumulación de agua. Figura 12 Túneles de Transporte
  • 54. B. Cámaras de extracción: Las cámaras utilizadas para la extracción de mineral requieren un control topográfico tanto horizontal como vertical. Es esencial garantizar una alineación horizontal precisa para permitir un acceso adecuado a la cámara y facilitar la operación de los equipos de extracción. Asimismo, se requiere un control vertical para mantener una elevación correcta y asegurar un flujo eficiente del mineral extraído hacia el exterior. C. Galerías de servicio: Las galerías de servicio, que incluyen galerías de ventilación, eléctricas y de suministro de agua, también requieren control tanto horizontal como vertical topográfico. Es necesario asegurar una correcta alineación horizontal para facilitar la instalación y mantenimiento de los sistemas de servicio. Además, se necesita un control vertical preciso para garantizar una nivelación adecuada y evitar problemas de drenaje y distribución de servicios. También encontramos cruceros, rampas, piques, chimeneas, etc. Estos son solo algunos ejemplos de labores subterráneas que requieren control topográfico tanto horizontal como vertical. La combinación de estos dos tipos de control es esencial para garantizar la precisión y seguridad en la ejecución y operación de las labores mineras subterráneas. Figura 13 Galerías de Servicio
  • 55. 7.1.5 Labores que necesitan solamente control vertical topográfico Existen algunas labores subterráneas que requieren únicamente control vertical topográfico, es decir, la medición y establecimiento de puntos de referencia para determinar las alturas y elevaciones en las excavaciones subterráneas. En sí son aquellas labores con especificaciones proyectadas pero que solamente tienen un control topográfico en la gradiente o ángulo de inclinación de labor, con la finalidad de drenaje de aguas subterráneas y por la facilidad de desplazamiento del equipo minero que se utiliza en la excavación. Pero la dirección lo marca la estructura mineralizada, es decir va en dirección de dichas estructuras. Entre estas labores se encuentran las galerías, chimeneas, inclinados, pozos, tajeos, subniveles, etc. A continuación, se mencionará a profundidad sobre algunas labores 7.1.5.1 Pozos de extracción Los pozos utilizados para la extracción de mineral desde niveles más profundos suelen requerir un control vertical topográfico preciso. Se establecen puntos de referencia para garantizar una inclinación y elevación adecuadas en el pozo, lo que permite un drenaje eficiente y una operación segura de los equipos de extracción. Figura 14 Pozos de extracción
  • 56. 7.1.5.2 Pozos de ventilación Los pozos de ventilación en las minas subterráneas desempeñan un papel crucial en la circulación del aire y la evacuación de gases. Estos pozos requieren un control vertical topográfico para asegurar una correcta elevación y alineación vertical que permita una ventilación adecuada en la mina. 7.1.5.3 Chimeneas de ventilación Las chimeneas de ventilación se utilizan para la extracción y circulación del aire en las labores subterráneas. Estas estructuras verticales requieren un control vertical topográfico para garantizar una altura adecuada y una correcta alineación vertical, permitiendo una ventilación eficiente. 7.1.5.4 Pozos de acceso y escape de emergencia Los pozos utilizados como rutas de acceso y escape de emergencia en caso de situaciones de peligro o evacuación necesitan un control vertical topográfico para asegurar una inclinación y elevación adecuadas. Esto garantiza una salida segura y rápida de las personas que se encuentren en la mina. También se les denomina labores irregulares, porque cambian de una dirección a otra y se adaptan a la dirección de las estructuras mineralizadas. En estas labores, el control vertical topográfico desempeña un papel fundamental para garantizar una correcta nivelación, pendiente y elevación, lo que contribuye a la seguridad y eficiencia en las operaciones mineras subterráneas. 7.1.6 Labores que necesitan solamente control geométrico Son aquellas labores que solo se necesita el control de ubicación, su sección de labor (Alto x Ancho), longitud, volumen, etc. En sí su medición y verificación de dimensiones y geometría en las excavaciones subterráneas. Estas labores se construyen:
  • 57.  Para explorar el mineral en longitud y altitud como son las estocadas, inclinados o chimeneas de exploración.  Para abastecer de material detrítico a los tajeos o rellenos a excavaciones mal hechas, entre ellas tenemos a las estocadas hueco de perro, estocadas para ubicar equipo de ventilación o de servicios eléctricos, o estocadas de cambio, que se utilizan para colocar los carros mineros vacíos a un costado de la labor y poder sacar los carros mineros llenos de mineral o desmonte. A continuación, se presentan algunos ejemplos de este tipo de labores: 7.1.6.1 Galerías de transporte Las galerías utilizadas para el transporte de material dentro de la mina requieren un control geométrico topográfico. Se deben verificar y mantener las dimensiones adecuadas, como el ancho y la altura, para garantizar un flujo eficiente de material y equipo a través de la galería. Figura 15 Galerías de Transporte
  • 58. 7.1.6.2 Túneles de servicio Los túneles de servicio, que incluyen túneles eléctricos, de suministro de agua y de servicios auxiliares, también requieren control geométrico topográfico. Es necesario asegurar las dimensiones correctas y la geometría adecuada para la instalación y el mantenimiento de los sistemas de servicio 7.1.6.3 Cámaras de almacenamiento Las cámaras utilizadas para el almacenamiento de material o equipos en la mina también necesitan un control geométrico topográfico. Se deben verificar y mantener las dimensiones adecuadas para asegurar un espacio de almacenamiento óptimo y seguro. 7.1.6.4 Pasajes de acceso Los pasajes utilizados para el acceso a diferentes áreas de la mina requieren control geométrico topográfico. Se deben mantener las dimensiones y la geometría adecuadas para permitir un acceso seguro y eficiente a los trabajadores y equipos. En estas labores, el control geométrico topográfico es esencial para garantizar la correcta configuración espacial y las dimensiones adecuadas de las excavaciones subterráneas. Esto contribuye a la eficiencia operativa, la seguridad y el flujo adecuado de personal, material y equipos en la mina. Figura 16 Túneles de servicio
  • 59. 8 Descripciones específicas de algunas labores subterráneas: 8.1 Cortada (CX) o Cross Cut Son labores subterráneas de avance horizontal, que se realizan en rocas estériles (Rocas sin mineral), forma ángulo con la dirección del depósito mineral o galería. Las cortadas tienen la función de ser simultáneamente labores de exploración y desarrollo. 8.1.1 Labores de exploración Porque mediante el avance que se realice en su construcción se pueden ir encontrando estructuras mineralizadas que no afloran en la superficie terrestre. 8.1.2 Labores de desarrollo Porque cumplen la función de ser labores planificadas que permiten la intersección de estructuras mineralizadas así como la extracción de mineral, siendo más ventajoso su construcción como una labor de acceso, debido a que al estar construidas en rocas estériles estas tienen mayor dureza y por ser rocas más competentes para un sostenimiento mecanizado, evita el constante mantenimiento en el sostenimiento, como es el caso de las labores de desarrollo tipo By Pass que son excavaciones paralelas a las galerías, que al ser labores de acceso, permiten ampliar y comprobar las reservas de tal manera que garantice la inversión a realizarse. Sus funciones son: Figura 17 Labor subterránea horizontal: Cortado I. Data obtenida Universidad Nacional del centro del Perú (2014)
  • 60. - La de cortar o atravesar a la zona mineralizada. - Delimitar la potencia del depósito mineral - Dar acceso directo al depósito mineral. - Como medio de exploración de otros depósitos mineralizados, es decir con el fin de explotar otra veta. 8.1.3 Características Topográficas de las Cortadas: a) Se construyen con un ancho y dirección proyectada (Control Horizontal) b) Se construyen con una altura y gradiente o pendiente de labor proyectada (control vertical); con la finalidad de drenaje de aguas subterráneas y desplazamiento de equipos de transporte. 8.2 Galerías Son labores subterráneas de avance horizontal, construidas sobre las estructuras mineralizadas (Minerales de MENA), siguiendo el rumbo o dirección de la veta. Las galerías también tienen la función de ser labores de exploración y desarrollo. Figura 18 Labor subterránea horizontal: Cortado II. Data obtenida Universidad Nacional del centro del Perú (2014)
  • 61. 8.2.1 Labores de exploración Porque mediante el avance que se realice en su construcción se pueden ir reconociendo la estructura mineralizada en forma horizontal y mediante los muestreos que se va realizando a medida que avanza su construcción saber en qué zonas hay mayor y menor concentración de mineral. 8.2.2Labores de desarrollo Porque cumplen la función de ser labores planificadas que permiten la extracción de mineral. La desventaja es que, si se utiliza como una labor principal de acceso, tiene que estar completamente sostenida mediante cuadros de madera u otro tino de sostenimiento, debido a que al estar construido sobre el mineral esta tiende a generar altas presiones en las paredes y techo de la labor, teniendo que estar constantemente supervisándose las zonas críticas para el cambio y reforzamiento del sostenimiento. Sus funciones son: - Delimitar el block mineralizado - Labor de acceso al depósito mineral Figura 20 Labor subterránea horizontal: Galería. Data obtenida Universidad Nacional del centro del Perú (2014)
  • 62. - Acceso para personal, herramientas, materiales, equipos, maquinarias y otros. 8.2.3 Características Topográficas de las Galerías: a) Se construyen siguiendo la mineralización es decir en la dirección que se orientan las estructuras mineralizadas es por ello que no tienen una dirección proyectada, por lo tanto, son generalmente labores irregulares. b) El ancho de labor según el uso y dimensión de la maquinaria que se utilice para la c) excavación si es proyectado (Control Horizontal). d) Se construyen con una altura y gradiente o pendiente de labor proyectada (control vertical), con la finalidad de drenaje de aguas subterráneas y desplazamiento de equipos de transporte. Figura 21 Labor subterránea horizontal: Galería I. Data obtenida Universidad Nacional de Piura Minas-Minas. (2015)
  • 63. 8.3 Chimeneas Se considera una chimenea aquella labor vertical donde se aprovecha la extracción de mineral o desmonte por gravedad (Inclinación entre 30° a 90°). En minería se considera chimenea a la labor subterránea de avance vertical, construida desde una labor horizontal de un nivel inferior, a otra labor horizontal de un nivel superior. (Serra, M. E., & Gómez, A. T. 2003). Según el uso que se les dará también se les puede definir como labores indistintas, debido a que pueden ser construidas en zonas mineralizadas como en rocas estériles y pueden cumplir como labores de exploración, desarrollo y preparación. Figura V. Labor subterránea horizontal: Galería II. Data obtenida Universidad Nacional de Piura Minas-Minas. (2015) Figura 22 Labor subterránea Vertical: Chimenea I. Data obtenida Universidad Nacional del Centro del Perú. (2014).
  • 64. 8.3.1 Labores de exploración Porque al construirse en forma vertical, siguiendo las estructuras mineralizadas mediante el avance que se realice en su construcción se pueden ir reconociendo las zonas de mayor y menor concentración de mineral valioso mediante los muestreos que se va realizando a medida que avanza su construcción saber en qué zonas hay mayor y menor concentración de mineral. 8.3.2 Labores de desarrollo Una chimenea de exploración se puede convertir en una labor de desarrollo, al cumplir lo siguiente: Delimita bloques mineralizados y sirve como labores de acceso y de extracción. En el caso que la chimenea sea de forma irregular, al ser construida, siguiendo la estructura mineralizada, se puede construir otra chimenea en roca estéril paralela a esta. Una chimenea paralela en forma vertical, pero siguiendo un control topográfico de dirección y gradiente, a este tipo de chimenea se le denomina también chimenea de servicios, por la razón que sirve como labor de acceso, de materiales y equipos desmontados para ser armados en los niveles superiores a si como labor donde se van a colocar las instalaciones de servicios auxiliares, como son las tuberías de agua, aire y el cableado eléctrico. También una chimenea construida en estéril sirve como labor de extracción de mineral, por ser las rocas estériles más competentes, el sostenimiento de estas chimeneas es más permanentes y seguros. 8.3.3 Labores de Preparación Al construirse una chimenea ya sea en mineral o estéril, se colocan buzones o tolvas de almacenamiento de escombros.
  • 65. Estos buzones nos permiten el control de extracción de mineral o desmonte de labores que se han construido en niveles superiores al nivel principal de extracción. Al empezar la construcción de labores horizontales a partir de una chimenea (subniveles) se comienza la preparación de los tajeos para dar inicio a la producción de mineral. Al estar la chimenea involucrada en el conjunto de operaciones preliminares para explotar las reservas de mineral, también se le considera a la chimenea una labor de preparación. Sus funciones son: - Como ducto de ventilación - Acceso de personal, material, herramientas, insumos a los tajeos de explotación - Para delimitar y cubicar los blocks mineralizados - Van canalizados los cables eléctricos, tuberías de conducción de agua y aire comprimido, tubería de relleno hidráulico. - Como camino, izaje y buzones. Figura 23 Labor subterránea Vertical: Chimenea I. Data obtenida Universidad Nacional del Centro del Perú. (2014).
  • 66. 8.3.4 Características Topográficas de las Chimeneas 8.3.4.1 Para las chimeneas de Exploración a) Se construyen en la dirección y buzamiento de las estructuras mineralizadas, por lo tanto, son generalmente labores irregulares. b) El ancho de labor según el uso y la dimensión de la maquinaria que se utilice para la excavación si es proyectado (Control Horizontal). c) La altura de labor según el uso y dimensión de la maquinaria que se utilice para la excavación si es proyectado (Control Vertical). 8.3.4.2 Para las chimeneas de Desarrollo Para el estudio, las chimeneas de desarrollo se construyen con una sección (Ancho x Altura), con una dirección y gradiente proyectadas, construyéndose en rocas estériles. Por lo tanto, tienen Control Horizontal y vertical Topográfico. 8.4 Tajeos Son labores subterráneas de producción, construidas en mineral. Las tajeos tiene la función específica de ser labores de explotación de mineral. Figura 24 Labor subterránea Vertical: Chimenea III. Data obtenida Universidad Nacional del Centro del Perú. (2014)
  • 67. 8.4.1 Características Topográficas de las Tajeos: a) Se construyen siguiendo la mineralización es decir en la dirección que se orientan las estructuras mineralizadas es por ello que no tienen una dirección proyectada, por lo tanto, son generalmente labores irregulares. b) El ancho de labor según tipo de roca, el ancho de la estructura y dimensión de la maquinaria que se utilice para la excavación si es proyectado (Control Horizontal). c) La altura de labor según el uso y dimensión de la maquinaria que se utilice para la excavación si es proyectado (Control Vertical). d) Se construyen con una gradiente de labor proyectada (control vertical), con la finalidad de no afectar el siguiente corte que se realice de acuerdo con el método de explotación utilizado.
  • 68. 9 Dibujo de levantamiento topográfico minero subterráneo 9.1 Planos y escalas:  Plano general: El plano general proporciona una vista general de la mina subterránea y su ubicación en relación con el entorno circundante. Puede incluir elementos como carreteras, ríos, pueblos cercanos y otras características geográficas relevantes. Este plano ayuda a tener una comprensión visual de la ubicación y contexto de la mina.  Escala: En el dibujo, se utiliza una escala para indicar la relación entre las dimensiones del dibujo y las distancias reales en el terreno. Por ejemplo, se puede indicar que 1 centímetro en el dibujo equivale a 100 metros en el terreno. La escala es importante para tener una representación precisa y proporcional de las distancias y tamaño en el dibujo. Figura 24 PLANO DE MINA SUBTERRÁNEA
  • 69. 9.2 Planos de diseño En un dibujo de levantamiento topográfico minero subterráneo, los planos de diseño representan las características específicas de la mina y su infraestructura subterránea. Estos planos proporcionan información detallada sobre la disposición de los túneles, galerías, accesorios, ventilación, equipos y otros elementos relevantes. Algunos de los elementos que podrían incluirse en los planos de diseño son:  Túneles y galerías: Los planos muestran las rutas de los túneles y galerías subterráneas, así como sus dimensiones, como longitud, anchura y altura. También pueden representar la pendiente y la dirección de los túneles, y pueden incluir detalles sobre los sistemas de drenaje y el soporte utilizado en las excavaciones.  Accesos: Los planos indican las condiciones y dimensiones de los puntos de acceso a la mina, como pozos de acceso, túneles de ventilación y salidas de emergencia. También pueden mostrar las rutas de los caminos subterráneos y las escaleras utilizadas para acceder a diferentes niveles de la mina.  Ventilación: Los planos pueden representar los conductos y sistemas de ventilación utilizados en la mina para asegurar una circulación adecuada del aire y la eliminación de gases nocivos. Pueden mostrar la ubicación de los ventiladores, los conductos principales y las salidas de aire.  Equipos y maquinaria: Los planos pueden indicar la ubicación y disposición de los equipos y maquinaria utilizados en la mina subterránea, como perforadoras, cargadoras y transportadores. Esto ayuda a planificar la distribución eficiente de los equipos y optimizar el flujo de trabajo en la mina.
  • 70. 9.3 Plano de consulta Es una representación detallada de elementos específicos de la mina subterránea en un dibujo de levantamiento topográfico minero. Este plano está diseñado para facilitar la búsqueda y consulta rápida de información relevante. En el plano de consulta, se utilizan leyendas y símbolos para identificar y representar diferentes características y elementos presentes en la mina, como túneles, galerías, equipos, sistemas de ventilación, entre otros. Estos símbolos permiten una comprensión visual clara y rápida de la información Figura 25 SECCIONES DE TÚNEL
  • 71. Además, el plano de consulta puede incluir nomenclatura específica que ayude a identificar y etiquetar áreas clave de la mina, como salidas de emergencia, puntos de acceso, salas de equipos, entre otros. Esta nomenclatura proporciona una referencia clara y concisa para ubicar y comprender la información relevante en el plano. Figura 26: LEYENDA DE PLANO MINERO
  • 72. Figura 27 Proyecto de Túnel de Chimalpa
  • 73. VI CONCLUSIONES: - En conclusión, se desarrolló de manera efectiva el desarrollo e interpretación de la información brindada por el docente, así como la búsqueda de fuentes bibliográficas, con el fin de aumentar y modificar el tema presentado en el informe anterior. - Es una herramienta muy importante para la realización de cualquier trabajo de edificación. El levantamiento topográfico permite elaborar con precisión un mapa del terreno. Y en él situar los puntos y marcas que sirven como guía a la construcción. - Es de gran importancia y relevancia la utilización de los planos topográficos en la elaboración de cualquier proyecto minero subterráneo con la finalidad de poder controlar, construir, dimensionar, presupuestar y planificar el proyecto.
  • 74. VII BIBLIOGRAFÍA  Moffitt, FH y Bossler, JD (2016). Levantamiento topográfico. En Topografía (págs. 101-146). Springer, Cham.  Zamarrita Medina, M. (2016). Apuntes de Topografía. México: Facultad de Estudios Superiores ACATLÁN  Pearson, C. (2012). Instrumentos y tecnología topográfica. John Wiley & Sons.  Sanova Matera, L. (2002). TOPOGRAFIA PLANA. Obtenido de http://www.serbi.ula.ve/serbiula/libros- electronicos/Libros/topografia_plana/pdf/topografia.pdf  Zamarripa Medina, M. (2010). APUNTES DE TOPOGRAFÍA. Obtenido de http://www.bibliotecacpa.org.ar/greenstone/collect/facagr/index/assoc/HAS/doc. pdf  Serra, M. E., & Gómez, A. T. (2003). Topografía subterránea para minería y obras (Vol. 142). Univ. Politèc. de Catalunya. https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=YUsbzGmMEogC&oi=fnd&pg=P A7&dq=labores+subterr%C3%A1neas+mineras&ots=Nag1tl3918&sig=ONES- Rcijf7rES10VHvD1KD0mE0  Gómez, A. T. (2005). Topografía subterránea (Vol. 105). Univ. Politèc. de Catalunya. https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=- dE07EDCStkC&oi=fnd&pg=PA13&dq=topografia+minera&ots=zQAEVE7z2g &sig=uBaM70DKsVBBDtBkixp55IwZ9xg  Alfonzo, Y., & Completo, V. mi P. (s/f). SISTEMA DE PROYECCION. Blogspot.com. Recuperado el 21 de mayo de 2023, de http://yoel- ingeniero-minas.blogspot.com/p/sistemas-de-proyeccion.html
  • 75.  De Ingenieria -Unicen, F. (s/f). TOPOGRAFÍA II (G4.0)-APUNTES -INGENIERIA EN AGRIMENSURA. Org.ar. Recuperado el 21 de mayo de 2023, de http://www.bibliotecacpa.org.ar/greenstone/collect/facagr/index/a ssoc/HASH53d6.dir/doc.pdf  ¿Qué son las coordenadas UTM? (2022, octubre 2). Topografia2. https://topografia2.com/coordenadas-utm/