INTRODUCCIONDesde hace tiempo se tiene una gran dificultad en el
clculo ms exacto de volmenes irregulares de gran magnitud por la
falta de herramientas que no permite llegar a las exigencias que se
requiere hoy en da, puesto que tenemos una gran prdida de tiempo al
realizar las mediciones y los clculos para demostrar visualmente
para su mejor comprensin y evaluar antes de ser validados para no
llegar a tener prdidas econmicas y de tiempo.La modelacin
tridimensional aparece como un instrumento capaz de hacer evidente
las condiciones de las exigencias frente a los cambios de la
tecnologa, que permite con rapidez y eficiencia la verificacin
inmediata de los instrumentos propuestos frente a esas
dinmicas.Este sistema plantea un mtodo que da pie para ser
utilizado en la generacin y evaluacin de las normativas,
permitiendo atacar por ejemplo, el problema de la obsolescencia y
falta de dinamismo de estas. As, se pueden evaluar espacialmente
los efectos de un volumen, antes de ser validada, o, de manera
inversa, normar a partir de la forma.La ponencia mostrar
particularmente el levantamiento tridimensional de las trabajos
sobre la base predial existente, y los volmenes que proponen en
relacin con la divisin predial y su variacin (fusin predial,
condicin altamente frecuente en la ciudad de los pases en
desarrollo), y evala sus efectos segn los factores de ocupacin de
suelo, ndices de contractibilidad, distanciamientos y rasantes, La
modelacin tridimensional de los volmenes generados por la normativa
vigente se realiza por medio de los programas AutoCAD, Civil3d,
Excel, y sus vinculaciones.Donde surge la pregunta.Cmo mejorar la
modelacin tridimensional del levantamiento y clculo de volmenes
irregulares a gran magnitud para poder llegar a su mayor
aproximacin antes de ser validado?
OBJETIVO GENERAL Mejorar la modelacin tridimensional y clculo de
los volmenes irregulares generados por el movimiento de tierras
para llegar a una mayor exactitud con celeridad antes de ser
validado en la construccin de diques y carretas, por medio de
programas y paquetes informticos.PREGUNTAS CIENTFICAS Cules son los
fundamentos tericos para realizar la modelacin tridimensional de
volmenes? Cul es la situacin actual en la modelacin tridimensional
de volmenes? Cmo mejorar la exactitud y celeridad en el clculo de
volmenes?TAREAS CIENTIFICAS Determinar los fundamentos tericos del
clculo, topografa, la modelacin tridimensional. Diagnstico de la
situacin actual de la modelacin tridimensional de volmenes.
Programar hojas de clculo digitalizados para agilizar el proceso de
clculo.
METODOS DE INVETIGACION MTODO TERICOInductivoEste mtodo se
utilizara en el momento de medicin de tiempo que se emplea para
realizar un levantamiento topogrfico y clculo del volumen, en el
momento se va a observar y describir el proceso del clculo del
elemento.DeductivoEste mtodo se utilizara en la especificacin de
algunos conceptos generales de topografa como tambin conceptos y
mtodos de clculo y modelacin tridimensional, para llegar a
seleccionarlos de manera que esta informacin adquirida de la
revisin bibliogrfica llegue a seleccionarse lo ms importante para
as trabaja en un campo ms especfico.MTODO EMPRICOObservacinSe
utilizara en el momento de obtencin de la base de datos como la
medicin del objeto para ser modelado MedicinSe realizara el
levantamiento topogrfico del volumen y el clculo para legar a su
presentacin final.DescripcinSe detallara minuciosamente la
replantacin de los datos y resultado final. ComparativoSe realizara
la comparacin de la representacin de los volmenes en forma ms
visual. EncuestaCon personas que requieren estos trabajos.
CONTRIBUCIN CIENTFICAEl aporte ser una hoja de clculo, programa en
visual net y el manejo de herramientas para su presentacin del
volumen con una modelacin tridimensional antes de ser
vlido.APLICACIN PRCTICAMejorar la modelacin tridimensional de los
volmenes irregulares generados por el movimiento de tierras para
llegar a una mayor exactitud con celeridad por medio de programas y
paquetes informticos.
CAPITULO IFUNDAMENTOS TERICOS DE MODELACIN TRIDIMENSIONAL DE
VOLUMENES IRREGUALERES ALPICADO EN DIQUE DE COLAS INGENIO MINDES1.1
DEFINICIN Y OBJETO DE LA TOPOGRAFALa topografa es una ciencia
aplicada que se encarga de determinar las posiciones relativas o
absolutas de los puntos sobre la Tierra, as como la representacin
en un plano de una porcin (limitada) de la superficie terrestre. En
otras palabras, la topografa estudia los mtodos y procedimientos
para hacer mediciones sobre el terreno y su representacin grfica o
analtica a una escala determinada. Ejecuta tambin replanteos sobre
el terreno (trazos sobre el terreno) para la realizacin de diversas
obras de ingeniera, a partir de las condiciones del proyecto
establecidas sobre un plano. Realiza tambin trabajos de deslinde,
divisin de tierras (agrodesia), catastro rural y urbano, as como
levantamientos y replanteos o trazos en trabajos
subterrneos.[footnoteRef:1] [1: Casanova Matera Leonardo,
TOPOGRAFIA PLANA ]
Para practicar la topografa es necesario tener conocimientos de
matemticas en general, as como un adiestramiento adecuado sobre el
manejo de instrumentos para hacer mediciones. Para comprender mejor
esta ciencia y para profundizar en ella, es necesario poseer tambin
conocimientos de fsica, cosmografa, astronoma, geologa y otras
ciencias.La topografa est en estrecha relacin con dos ciencias en
especial: la geodesia y la cartografa. La primera se encarga de
determinar la forma y dimensiones de la Tierra y la segunda se
encarga de la representacin grfica, sobre una carta o mapa, de una
parte de la Tierra o de toda ella.La diferencia entre la topografa
y la geodesia est en los mtodos y procedimientos de medicin y
clculo que emplean cada una de estas ciencias, pues la topografa
realiza sus trabajos en porciones relativamente pequeas de la
superficie terrestre, considerndola como plana, mientras que la
geodesia toma en cuenta la curvatura terrestre, pues sus mediciones
son sobre extensiones ms grandes: poblados, estados, pases, 4
continentes o la Tierra misma.La topografa realiza sus actividades
principales en el campo y el gabinete. En el campo se efectan las
mediciones y recopilaciones de datos suficientes para dibujar en el
plano una figura semejante al terreno que se desea representar. A
estas operaciones se les denomina levantamientos topogrficos.Sobre
los planos, se hacen proyectos cuyos datos y especificaciones deben
replantearse sobre el terreno. A esta operacin se le conoce como
trazo.Dentro de las actividades de gabinete se encuentran los
mtodos y procedimientos para el clculo y el dibujo Para su estudio
la topografa se divide en: planimetra y altimetra simultaneas,
triangulacin, trilateracin y fotogrametra.El aprendizaje de la
topografa es de suma importancia, no solo por los conocimientos y
habilidades que pueden adquirir, sino por la influencia didctica de
su estudio. Se destaca lo necesario y conveniente, desde el punto
de vista pedaggico, de esta disciplina: suministra el mtodo y los
procedimientos adecuados para realizar una gran parte de la
educacin cientfica por medio de esta asignatura.El aprendizaje de
la topografa es de suma importancia para todos aquellos que desean
realizar estudios de ingeniera en cualquiera de sus ramas, as como
para los estudiantes de arquitectura, no slo por los conocimientos
y habilidades que puedan adquirir, sino por la influencia didctica
de su estudio.
1.1.1 DEFINICIN DE DIQUE DE COLAS Se puede definir que el dique
de colas es una obra de infraestructura de mina, cuyo principal
objetivo es almacenar los slidos remanentes del tratamiento del
mineral por la planta concentradora.[footnoteRef:2] [2: Ing. Alunni
Jos Luis , Fundamentos de ingeniera .]
Debemos sealar tambin que esta obra fue construida segn los
estndares ms altos a nivel internacional, siguiendo los
lineamientos de la Comisin Internacional en dique de Colas (ICOLD
por su sigla en ingls), con consultores de probada experiencia.
Knight Piesold, una empresa consultora internacional que brinda
servicios de consultora en ingeniera y medio ambiente a los rubros
de minera, de energa, hdricos, de transporte, se ocup de la
construccin en Alumbrera. 1.1.2 DEFINICIN GEOMTRICA DE LA
CARRETERAGeomtricamente, la carretera es uncuerpo
tridimensionaltotalmente irregular, lo que en un principio hace
complicada su representacin. [footnoteRef:3] [3: Espinoza Mellado
Jos, Topografa Obras Civiles, Definicin de la geometra de la
carretera, septiembre 2009]
Sin embargo, posee una serie de particularidades que simplifican
y facilitan su estudio:El predominio de una de
susdimensionesrespecto a las otras dos, la carreteraes una obra
lineal.La posibilidad de reproducir la fielmente mediante el
desplazamiento de una seccin transversalque permanece constante a
lo largo de un eje que define su trayectoria.Estas dos
caractersticas permiten la adopcin de un sistema de representacin
relativamente sencillo, de fcil interpretacin y muy til desde el
punto de vista constructivo. En base a este sistema, la carretera
queda totalmente definida mediante tres tipos de vistas:planta,
perfil longitudinal y perfil transversal,No obstante, pueden
emplearse otros tipos de representacin como la perspectiva cnicade
cara a realizar estudios ms especficos sobre un determinado
aspecto, como la visibilidad o el impacto ambiental.A continuacin
se comentan las tres vistas ms importantes:PlantaEs la vista ms
importante de todas, ya que sobre ella se representa la forma
explcita laproyeccin horizontalde la carretera. Se emplea para la
confeccin de planos que recojan informacin de diversa ndole, til
para la correcta definicin de la va:trazado, replanteo, geologa,
topografa, pluviometra, sealizacin, uso del suelo, etc.Vista
longitudinalEs el desarrollo sobre un plano de la seccin obtenida
empleando como plano de corte una superficie reglada cuya directriz
es el eje longitudinal del objeto, empleando una recta vertical
como generatriz. En esta vista se sintetiza gran parte de la
informacin necesaria para la construccin de la carretera, expresada
tanto de forma grfica como numrica.Corte transversalSe obtiene
seccionando la va mediante un plano perpendicular a la proyeccin
horizontal del eje. En l se definen geomtricamente los diferentes
elementos que conforman la seccin transversal de la va:taludes de
desmonte y terrapln, cunetas, aceras, pendientes o
peraltes.Normalmente suelen tomarse varios perfiles a lo largo del
eje, con un intervalo de separacin constante y que viene
condicionado par las caractersticas topogrficas del terreno. Una
importante aplicacin de estos perfiles es facilitar el clculo del
movimiento de tierras.
1.1.3 MOVIMIENTO DE TIERRAS, definicin y terminologa. El
movimiento de tierra es una ciencia que abarca, tanto los cmputos
mtricos de los volmenes a mover como los principios de ejecucin del
trabajo. Por lo tanto la combinacin de alineamiento y pendiente que
cumpliendo con las normas de trazado, permiten la construccin de
carreteras con el temor movimiento de tierras posible y con el
mejor balance entre los volmenes de excavacin y relleno que se
produzcan.[footnoteRef:4] [4: Ing. Molina Deibys, Movimiento de
Tierras, Instituto Universitario Politcnico Santiago Marino,
febrero 2006]
El trabajo de mayor envergadura radica esencialmente en la
ejecucin de movimiento de tierras, partida que, generalmente, es la
ms abultada dentro del presupuesto y de cuya correcta realizacin y
control depender no solo el xito tcnico de la obra, sino tambin los
beneficios econmicos que de su trabajo derive; al aplicarla en gran
escala exige la experiencia y los conocimientos de un ingeniero
especialista.El tcnico actuante, precisa evaluar el alcance de
estas transformaciones fundamentalmente por una cuestin de una
parte econmica y de otra de tiempos.Es decir se precisa cuantificar
estas, por una parte para actuar en la planificacin de la obra y
poder determinar los tiempos que se emplearan en la realizacin de
la obra y de otra tambin fundamental, porque se precisa determinar
el importe de estas transformaciones.Estas transformaciones
geomtricas, pasan unas veces simplemente por la realizacin de
desmontes o cajeados, otras precisan demoliciones y roturas de
elementos existentes. Pero en definitiva el tcnico aparte de
conocer las caractersticas del terreno para determinar los costes y
rendimientos, precisa conocer los volmenes que desplaza, para una
vez cuantificados proceder a la valoracin de estas
transformaciones.MaquinariasEs importante elegir la maquinaria
idnea para obtener un rendimiento adecuado, precio y tiempo son los
dos factores que ms inciden en la realizacin de cualquier
obra.Fundamentalmente son retroexcavadoras las maquinas ms
utilizadas, pero palas, trallas, buldcer etc., tienen su aplicacin
en cada momento y circunstancia.TerminologaAunque el motivo
fundamental de nuestro estudio, es el anlisis de estas geometras de
transformacin y consecuentemente la determinacin de los volmenes
que afectan, entendemos importante detallar un glosario de
terminologa propia y que afecta a esta materia, as tenemos los
siguientes:Frente de excavacinLateral por el que se inicia y avanza
la excavacinExcavacin en cajeadoExcavacin que se realiza por un
ataque desde el plano superior, no tiene frente de ataque,
predomina la superficie Excavacin en zanjas: excavacin tambin
realizada desde el plano superior, y en la que predomina la
longitudExcavacin en pozosExcavacin realizada desde el plano
superior y en la que predomina la profundidad Excavacin a cielo
abiertoExcavacin sobre superficie en la que al menos tiene un
frente abierto a nivel del ataque de la mquina.
Perfil naturalVolumen que corresponde a la geometra del terreno
que se remueve.Desmonte Excavacin con un frente de ataque, tambin
se denomina excavacin a cielo abierto.Terrapln Aporte y depsito de
tierras rellenando un determinado volumenTongadasCada una de las
capas que constituye un relleno de tierrasTerreno de
transitoTerreno de una mediana dureza.Terrenos durosTerreno cuya
excavacin se realiza con alguna resistencia.Terrenos blandos Limos,
arenas: terreno cuya excavacin se realiza con facilidad.Terreno
esponjadoVolumen que adquiere un terreno tras su excavacin, el
coeficiente de esponjamiento es la cifra por la que se multiplica
el volumen de perfil real o natural, para determinar el volumen en
el cual se transforma al removerlo durante la excavacin, y que es
el que se precisa transportar, este coeficiente es mayor cuanto ms
duro es el terreno, y de forma orientativa se puede tomar 1.25 para
los terrenos blandos, 1.35 para los de trnsito o duros, y 1.50 o
1.60 para las rocas, dependiendo de su mayor dureza y tipo de
fractura.
Compactacin Someter un terreno a una presin, pasadas de rulo,
para que pierda los huecos interiores y alcance un mayor ndice de
densidad, como medida se utiliza el ndice Proctor en %, bien el
normal (PN) o bien el modificado (PM) VolumenQue adquiere un
terreno de relleno, una vez que es compactadoTerreno
removidoTerreno suelto, depositado sobre el terreno, procedente de
excavacin, tambin se denomina Terreno disgregado.Terreno
entumecidoTerreno que ha sufrido una disminucin de volumen, por
alguna accin exterior (compactacin), o a veces el propio
peso.Terreno de rocas blandasTerreno en cuya excavacin es preciso
utilizar en alguna medida martillos rompedores, pico pato,etc., en
alguna proporcin.Terreno de rocas durasTerreno en el que es
imprescindible utilizar martillos rompedores, explosivos u otras
tcnicas para romper las rocas, previamente a la excavacin.Terreno
de prstamo Terreno que se adquiere de otro lugar, para realizar un
relleno o terrapln.Canon de vertido Importe que hay que pagar en un
vertedero por depositar tierras u otro tipo de residuos.
Canon de adquisicin Importe que hay que pagar, como compra de
tierras, en una cantera o desmonte, para realizar algn relleno o
terrapln en otro lugar, caso que suele ocurrir con el terreno de
prstamo.1.2 MTODOS DE CLCULO1.2 .1 MTODOS DE CLCULOPara la
cubicacin o determinacin de los volmenes de tierras que se
manipulan, excavaciones o rellenos, son variados los mtodos que se
emplean. Bsicamente se trata de asimilar estos volmenes a una
geometra que sea fcilmente mesurable, bien por descomposicin en
partes o por integracin en un modelo que lo contenga.Actualmente y
dado la incidencia de la informtica en todos los procesos, es fcil
utilizar modelos digitales y por comparacin, adicin o sustraccin de
los mismos, poder determinar los volmenes que se producen en las
actuaciones.Pero aunque mostraremos algunas de estas aplicaciones,
nos centraremos fundamentalmente en los mtodos clsicos y
elementales para resolver los casos inmediatos, y as tenemos entre
otros los siguientes:Mtodo de los perfiles transversalesMtodo de
las curvas de nivelMtodo de los conos de taludEn otros mtodos
podemos considerar los correspondientes a la modelizacin realizada
con auxilio de soportes informticos y a estos los encuadramos en
los siguientes:Anlisis de modelos digitales:
Mtodo de los perfiles transversalesUn procedimiento tradicional
para obtener los movimientos de tierras en el trazado de los viales
es el llamado "mtodo de los perfiles". Consiste en la determinacin
de una serie de perfiles transversales sucesivos (conjuntos de los
taludes, cuya pendiente imponemos, y el terreno), a partir de los
cuales obtenemos, superponiendo la seccin del vial con los taludes
a la del terreno, los puntos de interseccin con la superficie
topogrfica.MTODO DEL MOMENTO MEDIOSe utiliza en la cubicacin de
explanaciones donde los desmontes y terraplenes tengan poca altura
y por ello, no sean apropiados los perfiles. Es el nico mtodo que
permite cubicar compensando los volmenes de desmonte con los de
terrapln sin conocer a priori las cotas de la rasante.MTODO DE LOS
CONOS DE TALUDEn general reciben el nombre de conos de talud, las
superficies formadas por una tierra suelta vertida desde un punto,
que toma por pendiente constante la correspondiente al talud
natural de las tierras empleadas. El ngulo de inclinacin de la
superficie del cono, que se mantiene constante depende del
coeficiente de rozamiento del material vertido, siendo = tg y se
denomina constante de talud.OTROS MTODOS UTILIZADOS HOY DAGracias a
la ayuda de los ordenadores es factible utilizar mtodos
interactivos, estos consisten fundamentalmente en la superposicin
de modelos digitales, obteniendo por comparacin las diferencias en
sentido positivo (terrapln) o negativo (desmonte).
1.3 IMPORTANCIA DEL DIBUJO EN EL DISEO.Para diseadores de
productos el dibujo tiene que transmitir informacin acerca de
complejas formas tridimensionales, dotando de personalidad y
facilidad de uso a nuevos productos, quiz desconocidos para el
consumidor. Por ello, el dibujo del diseador de productos tiene
tres funciones principales: es un medio para exteriorizar
pensamientos y clasificar problemas multifacticos; es un medio de
persuasin que vende la idea a los clientes y les confirma que sus
instrucciones estn siendo satisfechas; es un mtodo para comunicar
informacin completa e inequvoca a los responsables de fabricacin,
montaje y comercializacin del producto.[footnoteRef:5] [5: Altemir
Grasa Jos M., CAP. 10, DISEO ASISTIDO POR ORDENADOR EN 3D, DIBUJO
INDUSTRIAL ]
Adems, una vez diseado el producto, es posible que el diseador
tenga que presentar nueva informacin grfica, ilustraciones tcnicas
o animaciones, a modo de instrucciones de uso para el usuario o
para el propio marketing de la empresa.El diseo asistido por
ordenador (CAD de las siglas Computer Aided Desing) es un
instrumento ms, aunque sumamente eficaz y polifactico, de que
dispone el diseador, para ser utilizado cuando y como sea
conveniente. El CAD puede integrarse en todas las etapas del
proceso de diseo, como una tecnologa idnea con un enorme potencial
para modificar el oficio del diseador, restituyndole el control y
la amplitud de percepcin sobre los diseos, que le estaba negado
desde que las demandas de la Revolucin Industrial condujeron a la
divisin del trabajo y a la fragmentacin del ciclo
diseo-produccin.Paradjicamente, el CAD resultar un beneficio
contradictorio para el diseador. Por una parte, acelerar, aliviar y
concatenar el proceso, pero simultneamente lo volver ms responsable
de la totalidad del diseo. Con esta herramienta, el diseador tiene
que trabajar arduamente para resolver por adelantado los posibles
problemas de produccin, sin dejarlos para que ms adelante los
herede y resuelva el modelista.
1.3.1 EL CAD Y LA FUNCION CAMBIANTE DEL DISEADOR.Con toda
probabilidad el diseo asistido por ordenador es tan viejo como los
tubos de Neper. Casi todos los sistemas CAD actuales derivan del
Sketchpad, un programa informtico desarrollado en 1963 y basado en
la tesis doctoral de Ivan Sutherland en el Massachustts Institute
of Technology. El Sketchpad tena muchas de las caractersticas
esperadas en los sistemas modernos de dibujo bidimensional.
Sutherland tambin introdujo el concepto de las estructuras de datos
con el fin de que los elementos usados comnmente pudieran
almacenarse en "bibliotecas" y ser llamados cuando fuera necesario
para nuevos dibujos.[footnoteRef:6] [6: Altemir Grasa Jos M., CAP.
10, DISEO ASISTIDO POR ORDENADOR EN 3D, DIBUJO INDUSTRIAL ]
El CAD acelera el ciclo diseo-produccin sacando ms rpido al
mercado productos mejores, dando a las empresas que lo utilizan
ventaja competitiva en los mercados mundiales.Puede usarse para
unificar las variadas etapas del proceso de diseo, allanando en una
ininterrumpida transmisin de ideas, el camino de las en otro tiempo
separadas fases que van del diseo conceptual a los medios visuales,
maquetas, dibujos de piezas. Con la creciente capacidad y un
control ms firme del manejo, las empresas pueden aprovechar la
oportunidad de abrir nuevos mercados y obtener productos ms
diversificados y mejor orientados.Con dibujos ms limpios, legibles
y precisos - en especial si desde el principio de un proyecto se
emplea el modelado slido en tres dimensiones-, el CAD elimina la
ambigedad de los diseos, adems de proporcionar a los diseadores la
confianza de que no estar en juego la totalidad de sus conceptos
mientras recorren la senda decreciente del proceso
diseo-produccin.El CAD significa ms comunicacin entre tcnicos,
diseadores, administrativos, personal de venta y de oficina.Pese a
un recelo comn entre los usuarios, el CAD no parece ahogar la
creatividad; por el contrario, dota al diseador de tiempo para
intentar hipotticas soluciones alternativas. Se lo puede integrar
con programas de anlisis, simulacin y evaluacin para probar la
validez de un diseo y verificar si satisface las expectativas de
rendimiento, lo que permite detectar y eliminar posibles fallos de
diseo sobre la pantalla y no en la fbrica. Tal vez no se elimine la
necesidad de realizar prototipos, pero se requerirn menos y los que
haya que hacer se aproximarn ms al objeto real.Y a medida que se
vuelva ms importante para la industria fabril una legislacin sobre
fiabilidad de productos, han de encontrarse nuevos mtodos para
ayudar a los diseadores a evitar errores, predecir y eludir
escollos en potencia, y controlar la elevada cantidad de datos
complejos relacionada con la fiabilidad y la seguridad del
producto.1.3.2 MODELADO GEOMETRICO.De acuerdo a la definicin de los
especialistas en el dibujo en AutoCAD, Los sistemas CAD que
permiten el diseo de objetos tridimensionales (diseo de piezas
mecnicas, diseos en chapa, en plstico, diseos de obra civil,
arquitectura y urbanismo, etc.).[footnoteRef:7] [7: MODELADO
GOMETRICO TRIDIMENCIONAL, Pag. 1.]
Pueden llegar a ofrecer al usuario las siguientes
prestaciones:a) En un mdulo de pre proceso, se define
interactivamente la forma tridimensional del objeto o conjunto de
objetos a disear. El ordenador almacena un modelo tridimensional
completo del mismo, que permite la generacin de cualquier vista
(didrica, axonomtrica, perspectivas), as como secciones, detalles y
planos. Asimismo, el modelo de representacin tridimensional
contiene la informacin necesaria para el clculo de las propiedades
geomtricas del objeto que se est diseando: superficie, volumen,
peso, centro de gravedad, momentos de inercia, etc.b) En una
segunda fase de proceso, se utiliza el modelo obtenido para
realizar clculos y simulaciones ms complejos, como pueden ser el
clculo de tensiones por elementos finitos, o la simulacin del
comportamiento aerodinmico en el caso del diseo de carroceras,
perfiles de avin, etc.c) En una tercera fase se pueden visualizar
grficamente los principales resultados de los programas de clculo.
Si no son correctos, el usuario incidir sobre la forma del objeto,
modificando el modelo y repitiendo el proceso; si en cambio ya son
aceptables, el sistema podr generar automticamente una cinta de
control numrico para la generacin automtica de un prototipo del
objeto diseado.1.3.3 PROPIEDADES DE LOS MODELOS GEOMETIRCOS El
modelo geomtrico de un cierto objeto real debe cumplir las
propiedades (Brunet`89).No ambigedad: El modelo debe corresponder a
un solo objeto real.Unicidad: A cada objeto real le debe
corresponder un solo modelo.Dominio: Debe permitir representar una
variedad de objetos reales lo ms amplia posible. Validez: Solo debe
permitir representar objetos existentes en la realidad.Adems, es
conveniente optimizar los siguientes aspectos:Concisin: La cantidad
de informacin necesaria para la descripcin del modelo debe ser
mnima.Facilidad del diseo de objetos y formas arbitrarios.Facilidad
de interrogacin para validar el modelo.1.3.4 CLASIFICACION DE
MODELOS Los diferentes mtodos de modelado de solidos pueden ser
clasificados de una forma muy general segn el tipo de elementos
constructivos de que estn formados. En la figura se muestra una
posible clasificacin de este tipo (Brunet`89).
En la casilla negra de la derecha significa que no es posible
representar objetos de dos dimensiones mediante elementos
tridimensionales.EL MODELO DE ALAMBRES.En realidad, slo es posible
obtener todo tipo de proyecciones del objeto diseado si el
ordenador almacena informacin tridimensional. Uno de los sistemas,
sin duda el ms sencillo, es el llamado modelo de alambres. En l, el
ordenador dispone de las coordenadas en el espacio de todos los
vrtices del cuerpo, junto con informacin de qu pares de vrtices se
encuentran unidos mediante aristas. Mediante sencillas
transformaciones geomtricas de proyeccin, se puede obtener
cualquier vista del objeto.[footnoteRef:8] [8: Moran Burgos
Francisco, MODELADO JERARQUICO DE OBJETOS 3D CON SUPERFICIES DE
SUBDIVISION ]
Sin embargo, no permite la produccin de secciones y vistas con
eliminacin de partes ocultas.
EL MODELO DE FRONTERAS.En este sistema se ampla la informacin
que almacena el modelo de alambres, incluyendo datos de las caras
del objeto. El modelo de fronteras contiene toda la informacin
tridimensional y posibilita todo tipo de operaciones y
representaciones realistas del slido.[footnoteRef:9] [9: Moran
Burgos Francisco, MODELADO JERARQUICO DE OBJETOS 3D CON SUPERFICIES
DE SUBDIVISION]
Una de las tcnicas ms utilizadas en los sistemas de modelado
geomtrico para la creacin de nuevos slidos es el llamado mtodo de
barrido (sweep). Con este sistema, el usuario genera el objeto
tridimensional mediante traslaciones o rotaciones de caras planas
que dibuja en pantalla.REPRESENTACION MEDIANTE OCTTREES.Aparte del
modelo de fronteras, existe otra gran familia de esquemas de
representacin en los que se divide el espacio en una serie de
celdas, y para cada una de ellas se guarda informacin de si es
interior o exterior al objeto.Una mejora que reduce
considerablemente la memoria necesaria consiste en la codificacin
mediante "octtrees" (o rboles octales). El espacio se divide en
cubos, pero no todos son del mismo tamao. El espacio cbico inicial
que contiene el objeto a disear se divide en 8 octantes, y para
cada uno de ellos se analiza si es blanco (exterior al objeto),
negro (interior) o gris (en parte interior y en parte exterior). Se
vuelven a dividir en 8 octantes slo estos ltimos nodos grises,
hasta llegar a nodos blancos o negros o bien alcanzar la mnima
divisin. La ocupacin de memoria es generalmente mucho ms alta que
en el modelo de fronteras, y todava se tiene el problema de una
representacin escalonada en la superficie del objeto.REPRESENTACION
MEDIANTE MODELADO SOLIDO.En los sistemas que usan el modelo de
geometra constructiva de slidos (CSG), en vez de generar volmenes a
partir de caras, el usuario puede combinar slidos elementales
(prismas, cilindros, conos y esferas), moldeando con ellos la forma
del cuerpo final.[footnoteRef:10] [10: Chacon Moreno, D. 2000,
Estudio y anlisis de la teora de la multiresolucion en el modela do
solido ]
Las operaciones que puede realizar con estos slidos primitivos
son: 1) Traslacin, escalado y rotacin, para situar las primitivas
en la posicin adecuada; 2) unin; 3) interseccin; 4)
diferencias.Estos sistemas almacenan nicamente las primitivas
utilizadas y el conjunto de operaciones que se ha realizado con
ellas. As, en la generacin del objeto, el usuario ha empezado
uniendo un paraleleppedo y un cilindro; restando de este conjunto
otro cilindro concntrico al primero consigue practicar un agujero;
finalmente, la parte central puede desaparecer si restamos un
paraleleppedo de dimensin adecuada. La informacin que guarda el
sistema es nicamente:- Las dimensiones de las primitivas
utilizadas.- La localizacin espacial de las mismas.- Un rbol con
las operaciones realizadas: unin, diferencia, interseccin.La
representacin interna es mucho ms compacta que cuando se utiliza el
modelo de fronteras o los octtrees. Existen algoritmos para el
clculo de propiedades volumtricas, al igual que en los mtodos de
enumeracin espacial: nicamente es necesario combinar las
propiedades de los slidos primitivos. Por otra parte, las
operaciones booleanas entre objetos se reducen a combinar los dos
rboles CSG para producir el rbol final. Ahora bien, en la
actualidad slo existen algoritmos aproximados para la visualizacin
directa de rboles CSG en tiempo real.CLONCUSIONES DEL PRIMER
CAPITULOLos volmenes de masa extrada se determinan a partir de los
resultados del levantamiento topogrfico con el objetivo de
controlar el cumplimiento del plan del control del movimiento de
las reservas industriales, prdidas y empobrecimiento.El
levantamiento empleado para la determinacin del volumen de los
trabajos realizados sirve de base para el control de las prdidas y
el empobrecimiento, debe realizarse con la mayor precisin posible.
Los errores de clculo en estos volmenes pueden conllevar grandes
prdidas inadmisibles tanto para la empresa como para los obreros.
En consideracin con lo planteado, el topgrafo del volumen debe
determinar no solamente el volumen de los trabajos realizados, sino
tambin valorar los errores de su clculo.Muchos de los factores que
influyen en la diferencia de volumen que se obtiene entre el
mineral que se extrae de los frentes de excavacin y el que se
alimenta a las plantas metalrgicas investigados por diferentes
autores no resaltan con claridad la esencia del fenmeno, por lo que
el problema no llega a resolverse.Como el volumen que se calcula en
estos volmenes se fundamenta en los resultados del levantamiento
topogrfico, se analizan aqu los errores que en l estn presentes y
su influencia en el clculo de volumen.
CAPITULO IIDIAGNSTICO SITUACIONAL, MODELACIN TRIDIMENSIONAL Y
CLCULO DE VOLUMENES IRREGULARES ALPICADO EN DIQUE DE COLAS INGENIO
MINDESDurante la ejecucin del levantamiento para calcular volumen,
el topgrafo se limita solamente a la realizacin de los clculos sin
considerar la valoracin de la exactitud, hecho que conduce en este
trabajo a elevar la efectividad de la utilizacin de los mtodos
topogrficos y programas empleados para calcular volumen
(considerando los errores del levantamiento topogrfico) y de la
determinacin operativa de la masa volumtrica en estos movimientos
sobre la base de su perfeccionamiento, teniendo en cuenta las
exigencias que son presentadas para su validacin final.En la
actualidad existen programas ampliamente usados para el desarrollo
de modelacin, pero muchos de ellos obligan al desarrollador a
mezclar aspectos conceptuales y de presentacin. Esto sucede
principalmente con aquellas aplicaciones no basadas en objetos.La
eleccin de programas complejos demora el proceso e incrementa los
costos, pero en ocasiones permite adecuarse a un diseo ms
fcilmente. Tal es el caso de los lenguajes orientados a objetos,
los cuales tienden a demorar el desarrollo en etapas tempranas.Los
sistemas CAD que permiten el diseo de objetos tridimensionales
(diseo de piezas mecnicas, diseos en chapa, en plstico, diseos de
obra civil, arquitectura y urbanismo, etc.) facilitan el desarrollo
de la modelacin para su presentacinDel anlisis del estado y control
del clculo de volumen irregular, se deduce que durante la
determinacin de este parmetro ocurren errores que alteran los
resultados.No existe un modelo de determinacin de la masa
volumtrica que refleje la variabilidad del ndice, hecho que provoca
grandes fluctuaciones del parmetro.La realizacin del levantamiento
taquimtrico de los bordes superior e inferior de los contornos de
los frentes de extraccin siempre se lleva a cabo desde una
superficie irregular y en ocasiones con derrumbes, por ello los
puntos taquimtricos se sitan generalmente entre 20 y 40 m
aproximadamente, lo que conlleva la irregularidad de los contornos
de los bordes y por consiguiente errores de las reas de las
secciones.Las configuraciones regulares del perfil del escaln son
limitadas por la porcin del contorno en los bordes superior e
inferior, suficiente para la representacin grfica en la proyeccin
en el plano horizontal y vertical, con la cual se determina el
volumen de la masa extrada. Sin embargo, en diferentes mtodos de
extraccin y estabilidad de la rocas en el macizo, los ngulos y
perfiles de los taludes de los escalones son distintos e inclusive,
ms complejos, diferenciando as el clculo de volumen.En la
actualidad, los bordes de los taludes de los escalones se
determinan en dos posiciones, borde superior y borde inferior, con
cuyas representaciones grficas se calculan los volmenes.De acuerdo
a las investigaciones realizadas se aplic una metodologa para la
filtracin de los datos iniciales a los valores de los volmenes
irregulares.De aqu se deduce que la ley de distribucin debe ser
determinada despus de realizada la filtracin de los datos. En base
al mtodo elegido fueron determinados:- Valores generalizados y de
clculo del volumen.- Valoracin de la exactitud del clculo.
2.1 PROPUESTA DE METODOLOGIA PARA LA OBTENCION DE LOS DATOS
INICIALES Y MODELACION.2.1.1 GENERACIN DE MODELOS DIGITALES DE
TERRENO.Dado que una superficie est formada por infinitos puntos,
no ser posible su modelizacin a menos que se haga una generalizacin
y la informacin se convierta en un conjunto limitado de cotas, de
modo que estos datos se estructuren de tal forma que sean:- Fciles
de manejar- Dar una descripcin realista del relieveLa informacin a
tomar deber consistir tanto en observaciones de elevaciones o cotas
del terreno como de informacin adicional sobre caractersticas que
determinen las formas del terreno, como por ejemplo rupturas de
pendiente, lneas de drenaje, etc.2.1.2 TRABAJO DE CAMPO, MEDIANTE
ESTACIONES TOPOGRFICAS.Normalmente, este tipo de mtodos se emplean
en casos particulares en que se requiere una alta precisin, en
superficies pequeas, o para complementar otros mtodos de adquisicin
como los levantamientos topogrficos.La informacin adquirida puede
ser grabada directamente en formato digital, y despus transferida a
un ordenador para procesarla.2.1.3 TRABAJO DE GABINETE, MEDIANTE EL
ORDENADOR.DIGITALIZACIN DE CURVAS DE NIVEL DE TERRENO LEVANTADO. La
precisin que se podr alcanzar en los modelados generados por estos
procedimientos es limitada, y depende en gran medida de la calidad
de los datos originales del levantamiento topogrfico, as como
tambin del mtodo de interpolacin aplicado.Operaciones bsicas.Las
operaciones bsicas de anlisis incluyen: Visualizacin en 3D del
modelo aplicado en AutoCAD Civil 3D. Obtencin de perfiles
transversales. Clculo de volmenes por el mtodo de perfiles
transversales. Visualizacin en 3D del modelo aplicado en AutoCAD
Civil 3D. OBTENCIN DE PERFILES TOPOGRFICOS.Los perfiles
topogrficos, al igual que los obtenidos a partir de mapas
topogrficos de curvas de nivel, permiten observar la variacin de la
altitud a lo largo de un trayecto definido por el
usuario.Aplicaciones: Una de las aplicaciones ms habituales es el
anlisis de las formas del terreno y del apoyo a la descripcin de
las unidades de relieve CLCULO DE VOLMENES.Una extensin de este
anlisis de cambios a partir de modelacin de diferentes fechas es la
cuantificacin volumtrica de los cambios ocurridos.Esto se hace
mediante una operacin de diferencia (resta) entre los modelos, que
produce para cada celda la diferencia de alturas ocurrida entre las
dos situacionesEsto puede llevar a la identificacin de reas con
prdida o ganancia de materiales, ya sea por procesos naturales
ocurridos, como la erosin o movimientos en masa, o por acciones
antrpicas, como rellenos y extracciones.
MTODO DE PERFILES TRANSVERSALES.Se basa este mtodo Antigua
frmula para calcular el volumen de un tronco de pirmide El
prismatoide es un cuerpo comprendido entre dos bases planas
paralelas, y su volumen es:
Estas bases planas paralelas son los perfiles transversales, que
al ser previamente superficiados nos sirven para el clculo de los
sucesivos prismatoides en los que dividimos la obra. A la hora de
obtener los perfiles deben tenerse en cuenta la seccin-tipo de la
obra a realizar y saber que cubicamos slo la excavacin y el
relleno, ya que otras capas como sub-base, base, capa de rodadura,
etc... Forman unidades de obra distintas y en consecuencia tienen
otro precio.DETERMINACN DEL MOVIMIENTO DE TIERRA ENTRE PERFILES.
REALIZACION PRCTICACon objeto de llevar la cubicacin de una forma
ordenada, los datos de reas y distancias entre perfiles se colocan
en un estadillo de cubicacin como el que sigue, en el cual vamos a
cubicar el volumen de tierras necesario para ejecutar la obra
comprendida entre los perfiles del perfil longitudinal dibujado
como ejemplo.
2.2 REALIZACION PRCTICA PARA LA OBTENCION DE LOS DATOS INICIALES
Y MODELACION PARA CALCULAR EL VOLUMEN.2.2.1 TOMA DE LOS DATOS
INICIALES PARA LA MODELACION.1 El levantamiento debe realizarse
desde el punto ms alto del frente de extraccin para asegurar la
mayor visibilidad posible.2 Realizar las mediciones en forma radial
de manera tal que abarque la mayor parte del sector a levantar, en
forma de estaciones totales (Ver anexo N1)3 Lograr la
perpendicularidad entre la superficie del objeto que se levanta
(superficie del talud) y el de la visual del instrumento, ello
posibilitara mayor precisin en la determinacin de las coordenadas
de los puntos.4 Realizar el levantamiento de la informacin antes y
despus de la construccin.5 Introducir las coordenadas del punto
donde se ubica el instrumento.6 Realizar el procesamiento de la
informacin con la utilizacin de algn software especializado.
Fuente: programa de estacin total Topcom 3000
2.2.2 GENERACIN DE LAS CURVAS DE NIVEL Y LOS PERFILES
TRANSVERSALES.IMPORTACIN DE PUNTOS INICIALES 1 En Toolspace, en la
etiqueta del Buscador, los Puntos pulse el botn derecho. Pulse el
botn Create. 2 En el Create Points dialog box, el clic. Extienda el
parmetro de la Capa Predefinido, entonces cambie el valor al
V-NODO. 3 En el Create Points dialog box, pulse el botn los Puntos
de Importacin. 4 En la lista del Formato, seleccione el Banco de
datos de Punto de Proyecto Externo. 5 El clic. Hojee al plegador
tutelar. Points.mdb selecto. Pulse el botn Abierto. 6 En la
Importacin Puntos dilogo caja, aclare las Opciones Avanzadas
verifican las cajas. 7 Pulse el botn OK. 8 Los puntos se importan.
En Toolspace, en la etiqueta del Buscador, los _All Points
derecho-pulsan el botn el grupo del punto. Pulse el botn el Zoom.
Los puntos se despliegan los dos en el dibujo y en la forma tabular
en la Toolspace lista vista. En la ventana del dibujo, si usted
mueve el cursor encima de un punto, un tooltip despliega los datos
bsicos sobre el punto. El aviso que los dos stormwater apuntan los
grupos parece estar vaco. Esto es porque ellos no se han puesto al
da con su nuevo volumen.Fuente: AutoCAD civil 3DGENERACION DE
CURVAS DE NIVEL 1 En Toolspace, en la etiqueta del Buscador, en
surface pulse el botn derecho, pulse Create Surface2 En la caja de
dilogo de Create Surface, para el Tipo, la superficie selecta.
Note, una nueva Capa de la Superficie se crear C-TOPO nombrado -
seguido por el nombre en que usted entra en la clula del Nombre.
Usted tambin puede pulsar el botn para especificar una capa
existente para la superficie. 3 En la tabla de Propiedades,
especifique los parmetros siguientes: Name: TERRENO Description:
Description Style: Contours 1m and 5m (Backgroud) Render Material:
ByLayer4 Pulse el botn OK. 5 Para importar la base de datos:6 Pulse
en surface que se cre.7 Pulse en Definition.8 Pulse botn dercho en
Point groups. El despus pulse Add9 En la tabla de dialogo Point
groups seleccionar All Points.10 Pulse el botn OK. Y se creara la
superficie con las curvas de nivel. Ver anexo N2Fuente: AutoCAD
civil 3DGENERACION SECCIONES TRANSVERSAL 1 Primero debemos crear
una polilinia para un alineamiento en el sector donde se hiso en
movimiento de tierras. 2 En la caja de dilogo de Alignment, pulse
Crate Alignment from Polyline.3 Seleccionar la polilinia. 4 En la
caja de dialogo de Section, seleccionar Create Sample Lines
Fuente: AutoCAD civil 3D5 Seleccionar de nuevo la polilinia para
trabajar en ella.6 En la caja de dialogo de Section, seleccionar
Create Multiple Section Views
7 En Create Multiple Section Views, seleccionar Create section
Views
Fuente: AutoCAD civil 3D8 ubicar un punto en la pantalla para
graficar las secciones Ver anexo N4
Fuente: AutoCAD civil 3DGENERACION DEL MODELO EN 3D1 Seleccionar
la superciecies de las curvas de nivel.2 Pulse el boton derecho,
seleccionar Object Viewer3 En el cuadro de dialogo Object Viewer
podras seleccionar el tipo y la forma en que puedas ver el objeto a
modelar
Fuente: AutoCAD civil 3DHacer el mismo procedimiento para el
levantamiento inicial y para el levantamiento final.
2.2.3 SOBRE EL CLCULO DEL VOLUMEN.OBTENCIN DE REAS DE LAS
SECCIONES 1 En la secciones del levantamiento final sobreponer la
secciones del levantamiento inicial donde quedara un espacio entre
la base del terreno original y el terreno concluido.2 Hacer en cada
seccin un Hachs para su mejor visualizacin.3 Seleccionar el relleno
de la seccin y escribir el comando List. Donde mostrara todo los
datos del objeto seleccionado.
Fuente: AutoCAD civil 3D
4 Copiar el rea del objeto a la base de datos del programa para
el clculo del volumen en sus respectivas progresivas AMPLIACION
DIQUE DE COLAS MINDES
DEPOSITO DE MATERIAL ESCAVADO
StationDIST. PARCIALAREAS
CORTE RELLENO
Area (m2)Area (m2)
0+000.0002.50
0+002.5002.52.5
0+005.0002.522.16
0+007.5002.536.62
0+010.0002.547.62
0+012.5002.554.64
0+015.0002.570.49
0+017.5002.571.76
0+020.0002.573.44
0+022.5002.577.19
Fuente: Elaboracin propiaObtencin del volumen final.1 Introducir
de la base de datos al programa.2 Introducir la longitud del eje
para el clculo. 3 Introducir la distancia entre las secciones.4
Pulsar Clculo del volumen total 5 introducir la progresiva para ver
la seccin en el grafico
Fuente: Elaboracin propia7 Pulsar Imprimir tabla de resultados
Ver anexo N4
LOGICA DEL SISTEMA LECTURA DE DATOS
SALIDA DE RESULTADOS
CALCULO DE AREAS DE SECCIONES
VISUALIZACION DEL OBJETO MODELACION DEL OBJETO GENERAR SECCIONES
TRANSVERSALES GENERAR CUEVAS DE NIVEL (AUTOCAD 3D) CARGAR DATOS
(X,Y,Z) AL ORDENADOR
DIGITALIZAR OTRO OBJETO?
CONCLUSIONES 1.- Fue investigada la valoracin y control del
volumen y masa volumtrica en los lugares estudiados reflejando de
manera crtica el estado de los trabajos topogrficos y el
comportamiento de la masa volumtrica. Se pudo establecer que el
clculo de volumen exceder de su valor permisible.2.- De acuerdo a
las investigaciones realizadas se aplic una metodologa para la
filtracin de los datos iniciales a los valores de la masa
volumtrica y de las cotas altimtricas de los puntos en las cuales
quedan excluidos los valores extremos. De aqu se deduce que la ley
de distribucin debe ser determinada despus de realizada la
filtracin de los datos. En base al mtodo elegido fueron
determinados:- Valores generalizados y de clculo de la masa
volumtrica.- Valoracin de la exactitud del clculo obtenido
comparado con los datos empricos. 3.- Se perfecciona el clculo de
volumen y el levantamiento topogrfico con la aplicacin de nuevas
tcnicas y tecnologas.4.- La aplicacin del modelo digital del
terreno a la determinacin de los errores del levantamiento
topogrfico permiti elevar la precisin del clculo de volumen extrado
de los frentes de arranque estudiados.
RECOMENDACIONES
1. Determinar la masa volumtrica a los distintos tipos de
horizontes por separado.2. Considerar el ndice de exactitud para
determinar la cantidad necesaria de observaciones de la masa
volumtrica.3. Aplicar las metodologas propuestas para disminuir los
errores que influyen en la determinacin de la masa volumtrica y
clculo de volumen.4. Aplicar las medidas de perfeccionamiento antes
propuestas para la disminucin de los errores.
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Pardal CONCEPTOS GENERALES SOBRE MOVIMIENTO DE TIERRAS
5