ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA

ESCUELA MILITAR DE INGENIERIAMCAL. ANTONIO JOSE DE SUCRE BOLIVIA

PERFIL DE TRABAJO DE GRADO

METODOLOGIA PARA LA EVALUACION Y VERIFICACION DE LA INCERTIDUMBRE EN LOS INSTRUMENTOS TOPOGRAFICOS (NIVEL Y ESTACION TOTAL) DE ACUERDO A LA NORMA ISO 17123-2 Y 17123-3

CAP. CAB. CHRISTIAN OMAR ROCABADO VILLEGAS

LA PAZ, FEBRERO 2015

ESCUELA MILITAR DE INGENIERIAMCAL. ANTONIO JOSE DE SUCRE BOLIVIA

PERFIL DE TRABAJO DE GRADO

METODOLOGIA PARA LA EVALUACION Y VERIFICACION DE LA INCERTIDUMBRE EN LOS INSTRUMENTOS TOPOGRAFICOS (NIVEL Y ESTACION TOTAL) DE ACUERDO A LA NORMA ISO 17123-2 Y 17123-3

CAP. CAB. CHRISTIAN OMAR ROCABADO VILLEGAS

Perfil del trabajo de Grado presentado como requisito parcial para optar al ttulo de licenciatura en Ingeniera Geogrfica

TUTOR: ING. MIGUEL ANGEL VERA MADERA

LA PAZ, FEBRERO 2015

NDICE

1.INTRODUCCIN42.ANTECEDENTES53.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA93.1Identificacin del problema93.2Formulacin del problema104.OBJETIVOS104.1Objetivo General104.2Objetivos Especficos105.JUSTIFICACIN115.1Justificacin Tcnica116.ALCANCES116.1Alcances del Proyecto116.2Alcance Geogrfico116.3Alcance Temporal117.FUNDAMENTACIN TERICA118.METODOLOGA118.1Tipo de investigacin118.2Tcnicas de Recoleccin118.3Tcnicas de procesamiento de datos118.4Fases metodolgicas119.TEMARIO TENTATIVO1110.CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES1311.BIBLIOGRAFA14

METODOLOGIA PARA LA EVALUACION Y VERIFICACION DE LA INCERTIDUMBRE EN LOS INSTRUMENTOS TOPOGRAFICOS (NIVEL Y ESTACION TOTAL) DE ACUERDO A LA NORMA ISO 17123-2 Y 17123-3

1. INTRODUCCIN

Las tecnologas para realizar distintas mediciones geogrficas muestran que cada vez son ms precisas y que con el transcurrir del tiempo estn no lleguen a tener ningn error, sin embargo podemos ver que dentro las caractersticas o especificaciones tcnicas de cada instrumento, este cuenta con una determinada precisin, dependiendo el tipo de instrumento y la calidad del mismo.

Se ve indispensable el uso de estos instrumentos topogrficos, mismos que son herramientas fundamentales de trabajo para Instituciones y profesionales independientes, instrumentos que permiten realizar las distintas mediciones de forma cmoda y rpida en el trabajo de campo, con resultados aproximados a los reales.

Las nivelaciones, mediciones de ngulos, y distancias, forman parte de mtodos de obtencin de informacin o datos, que se ejecutan en los diferentes proyectos topogrficos en donde la precisin de las mediciones es de gran importancia, por lo que conocer las causas del error o su variabilidad y las formas de minimizarlas es vital para satisfacer las exigencias propias de cada proyecto, la evaluacin y verificacin son puntos fundamentales que se deben tomar en cuenta para inicio de cada proyecto, esta evaluacin y verificacin realizarlas a todos los instrumentos que participen del trabajo de campo permitiendo garantizar el producto final a lo que se quiere llegar en cada proyecto encarado.

Siendo fundamental este problema y la inquietud de poder tratar de solucionar el mismo es que surge la idea de realizar este proyecto para establecer una metodologa de verificacin y evaluacin de los instrumentos topogrficos de acuerdo a la norma ISO 17123-2 (ptica e instrumentos pticos - Procedimientos de campo para pruebas de instrumentos topogrficos y geodsicos Parte 2 Niveles), y la 17123-3 (ptica e instrumentos pticos - Procedimiento de campo para pruebas geodsicas de instrumentos de medicin Parte 3 Teodolitos.) que regula los procedimientos para realizar dicha verificacin.

2. ANTECEDENTES

La metrologa es la ciencia de la medida cuyos objetivos ms importantes son el resultado de la medicin y la variabilidad de medida.

La Geomtica aglutina un conjunto de ciencias (Topografa, Cartografa, Geodesia y Fotogrametra) en las cuales se integran, entre otros, los medios de captura, tratamiento y anlisis de la informacin geoespacial. Por tanto, todos los conceptos sobre medicin y evaluacin de la incertidumbre de medida en el mbito de la metrologa son de aplicacin directa al campo de la Geomtica. (Garca Balboa et al, 2010).

Toda informacin o dato obtenido por procedimientos topogrficos se debera corregir para evitar la proliferacin de un error, mejorando la calidad de los datos y lectura de los mismos.

El parmetro, la variabilidad, es el objeto principal de la Gua para la Expresin de la Incertidumbre de Medida, comnmente denominada GUM (ISO, 2008), elaborada conjuntamente por diversas organizaciones internacionales como la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM), la Organizacin Internacional de Metrologa (OIML), la Organizacin Internacional de Normalizacin (ISO), entre otras prestigiosas entidades internacionales y adoptada, en la actualidad, por un gran nmero de prestigiosas sociedades cientficas internacionales. La GUM, publicada en 1993 y revisada en 1995 y 2008, representa la referencia ms completa y aceptada actualmente sobre cmo expresar y evaluar los errores de medida. De aplicacin fundamental en metrologa, est pensada para que se pueda aplicar a todo tipo de mediciones. (Garcia Balboa et al, 2011).

La normativa que dio origen al resto se la llego a conocer como DIN 18723 asociado con declaraciones de precisin de teodolitos, esta aparece desde la introduccin de teodolitos electrnicos. DIN significa Deutsches Institut fr Normung, que se traduce libremente como Instituto Alemn de Normalizacin. En el momento en que el estndar fue citado por primera vez (1983) por los fabricantes en su mayora procedentes de Europa continental, como una especificacin de precisin, en realidad era un proyecto. Sin embargo, fue rpida y ampliamente aceptada por los fabricantes de todo el mundo para la especificacin de la exactitud de los teodolitos.

La Normativa DIN 18723 (ISO 12857) surgi por la necesidad de evaluar en forma fidedigna las exactitudes reales de los equipos electrnicos sobre todo, por la alta resolucin que los mismos ofrecan, a veces de dcimas de segundo, que confundan al usuario en cuanto a la verdadera precisin del instrumento. Es justamente en el periodo de transicin entre los teodolitos pticos tradicionales y los nuevos teodolitos electrnicos en que aparece esta norma.

El estndar es igualmente aplicable a teodolitos pticos mecnicos. Pero ms all del hecho, que el teodolito sea ptico o electrnico, los usuarios asumen que 5, 3 o 2 (segundos), es la precisin de una medicin angular cualquiera. Esto no suele ser as (excepto por coincidencia). La especificacin es til para comparar los teodolitos sin embargo, no todos los teodolitos clasificados con una exactitud DIN de segundos, sern iguales en trminos de rendimiento de medicin de ngulos. (Professional Surveyor Magazine, 2002).

Cuando una estacin total o teodolito electrnico, se especifica que segn la normativa DIN 18723 su precisin angular es de 5 (cinco segundos) esto implica que una sola medicin realizada en el crculo directo e inverso de la misma, puede diferir con un error mximo de cinco segundos, sin perjuicio alguno de que el instrumento pueda tener una resolucin o lectura mnima muy por debajo de ste valor. El mtodo de determinacin de la exactitud de teodolitos utilizando la normativa DIN 18723 es en realidad lo que mide la precisin. En resumen, los valores de exactitud DIN indicados para los instrumentos no son valores que se deban asumir, que se puedan obtener en la medicin de ngulos. Dependiendo de cmo se utiliza el instrumento, la exactitud del ngulo puede ser mayor o menor que el valor especificado. Para garantizar la fiabilidad de la normativa, los fabricantes deben someter sus equipos a pruebas reconocidas que evalan el cumplimiento de la norma en todos los casos, y bajo cualquier circunstancia de trabajo.

Actualmente la estandarizacin de los instrumentos pticos est regida por el comit ISO/TC 172. definiendo los trminos de referencia de la siguiente manera: "La estandarizacin de terminologa, requisitos, interfaces y mtodos de ensayo en el campo de la ptica". (Zeiske, 2001). El TC 172 se compone en la actualidad con siete subcomits de los cuales el que nos concierne es el SC 6 Instrumentos Geodsicos y de Topografa, entre cuyos miembros figuran Estados Unidos, Japn, Suecia, Alemania, y otros pases que son productores de estos tipos de equipos. Entre los estndares publicados por el Subcomit SC6 figuran los siguientes:ISO 9849 Terminologa y Vocabulario. ISO 12858-1 Accesorios para instrumentos geodsicosISO 12858-2 Trpodes y otros accesoriosISO 12857 Procedimientos de campo para determinacin de exactitud en:Parte 1: NivelesParte 2: Teodolitos Parte 3: DistancimetrosSiendo esta ultima la equivalente a la DIN 18723, con sus correspondientes repasos y mejoras. Por lo que los fabricantes para garantizar la fiabilidad de la normativa, deben someter sus equipos a pruebas reconocidas que evalan el cumplimiento de la norma en todos los casos, y bajo cualquier circunstancia de trabajo.

La serie de normas ISO 17123 especifica los procedimientos de campo a adoptar para determinar y evaluar la precisin de los instrumentos topogrficos y su equipamiento auxiliar. Los ensayos de estas normas son verificaciones de campo de la adaptabilidad de un determinado instrumento para el trabajo a realizar. Estos ensayos tambin satisfacen los requisitos de otras normas.

Estas Normas pueden entenderse como uno de los primeros pasos en el proceso de evaluacin y verificacin de la variabilidad de medida. La variabilidad del resultado de una medida depende de un cierto nmero de factores, entre los cuales se encuentran, la repetitividad, la reproducibilidad, la trazabilidad y una detallada valoracin de todas las posibles fuentes de error segn lo detallado por la Gua para la Expresin de la Incertidumbre de Medida (GUM) publicada por la ISO en 1995.

La Norma ISO 17123 no pretende estudiar cada uno de los factores que influyen sobre la calidad de medida un instrumento, sino conocer el efecto final producido por todos ellos, evaluando la desviacin tpica de la medida.

Las distintas partes de la Norma 17123 describen los procedimientos necesarios para evaluar el error de medida de un instrumento topogrfico y geodsico, comprobar que los instrumentos se encuentren en perfectas condiciones de uso. Se trata de procedimientos para el chequeo en campo por el usuario. No se trata de una calibracin del instrumento que debe realizarse si se considera pertinente en los laboratorios acreditados para ello, aproximadamente cada 1 2 aos, es decir, con menos frecuencia que el chequeo del instrumento por el usuario. (Garcia Balboa et al, 2013).

La existencia de trabajos plasmados a nivel internacional, pero no as a nivel nacional muestra claramente que es un tema nuevo que se viene aplicando en distintas Universidades e Instituciones, puesto que el costo elevado de la calibracin no permite que los equipos sean evaluados antes de cada proyecto, trabajos similares existentes en Argentina, Espaa, abren los ojos y muestran la necesidad de contar con un documento que regule el procedimiento de evaluacin y verificacin de los equipos topogrficos que cada Institucin, tiene a su disponibilidad, procedimientos que puedan ser aplicados ya sea por profesionales integrantes activos de Instituciones, Universidades o por estudiantes en periodo de formacin pregrado.

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En la actualidad no existe un documento que establezca los diferentes procedimientos para la evaluacin y verificacin de instrumentos topogrficos como los niveles y estacin total conocido antiguamente como teodolito, procedimientos que son necesarios para el inicio de cualquier proyecto que se tiene por realizar, si bien los equipos requieren de una calibracin cada cierto tiempo siendo el recomendado entre uno a dos aos, no todas las empresas e Instituciones cuentan con los recursos econmicos necesarios para realizarlos es a partir de esa necesidad que surge el problema de la evaluacin y verificacin, sobre la variabilidad de estos instrumentos. . 3.1 Identificacin del problema

La carencia de una metodologa que permita evaluar y verificar la variabilidad de los instrumentos topogrficos al inicio de un proyecto, realizados de forma rigurosa, ayudando de esta forma a la toma de decisiones sobre el instrumento y los mtodos topogrficos ms adecuados a emplear para cada trabajo.

3.2 Formulacin del problema

Qu procedimientos permitir la evaluacin y verificacin de la variabilidad en los instrumentos topogrficos Nivel y Estacin Total?

4. OBJETIVOS

4.1 Objetivo General

Plantear una metodologa para la evaluacin y verificacin de la variabilidad de los instrumentos topogrficos basados en la norma ISO 17123-2 (ptica e instrumentos pticos - Procedimientos de campo para pruebas de instrumentos topogrficos y geodsicos Parte 2 Niveles), y la ISO 17123-3 (ptica e instrumentos pticos - Procedimiento de campo para pruebas geodsicas de instrumentos de medicin Parte 3 Teodolitos.)

4.2 Objetivos Especficos

Definir que procedimientos debemos utilizar para la evaluacin y verificacin de los instrumentos topogrficos.

Recabar la informacin y datos para la evaluacin y verificacin de los niveles digitales.

Recabar la informacin y datos para la evaluacin y verificacin de las Estaciones Totales.

Establecer lineamientos claros para identificar e implementar los mecanismos necesarios para proporcionar evidencia de la conformidad de los instrumentos topogrficos.

5. JUSTIFICACIN 5.1 Justificacin Tcnica

Las mediciones y los clculos topogrficos han sido y sern parte esencial de la ingeniera geogrfica, sin importar el avance tecnolgico, estas estn ligadas con cualquier proyecto y sus mediciones que pueden ser afectados por algunos factores antes de iniciar cualquier proyecto, el presente trabajo pretende establecer procedimientos para la evaluacin y verificacin de la variabilidad de los instrumentos topogrficos antes de comenzar cada proyecto permitiendo de esta forma realizar las diferentes correcciones, utilizando los parmetros obtenidos en campo, as mismo dotar de una herramienta fundamental a cualquier profesional para realizar dicha evaluacin con conocimientos tericos y tcnicos plasmados en una metodologa en su desarrollo, basndose en las normas actuales que regulan esta normativa, facilitando la toma de decisiones y poder establecer cual Instrumento topogrfico es el ms adecuado para encarar los proyectos obteniendo datos de mayor calidad.

5.2Justificacin Econmica.

Todo instrumento requiere de una calibracin llegado un tiempo de funcionamiento o depende al trabajo realizado, este trabajo se justifica econmicamente por que no se requiere de que los equipos realicen una calibracin en Instituciones especializadas que si bien son prestigiosas tambin son de elevado costo, gastos tal vez un poco innecesarios cuando se puede contar con una herramienta y metodologa que permita que el Ingeniero o el operador pueda determinar la calidad del equipo con el que da inicio a su proyecto reduciendo sus gastos y mejorando sus ingresos.

6. ALCANCES

6.1 Alcances del Proyecto

El presente trabajo se centrara en la elaboracin de una metodologa que permitir la evaluacin y verificacin de la variabilidad de los instrumentos topogrficos aplicable a los niveles digitales y estaciones totales basndose en la normativa ISO 17123 -2 y la ISO 17123 3.

Se definir en primera instancia que procedimientos son los ms adecuados para la evaluacin y verificacin de estos instrumentos y determinar su metodologa de aplicacin.

Durante los meses de marzo y abril se realizara la obtencin de datos y se ejecutaran diferentes mediciones, que se utilizaran en la estructuracin de la metodologa a emplearse con los equipos disponibles dentro de cada Institucin analizndolos con las herramientas establecidas dentro las normativas ISO, y la aplicacin de Estadstica y Calculo de compensacin.

6.2 Alcance Geogrfico

La metodologa realizada podr ser aplicada en la Escuela Militar de Ingeniera en las carreras que cuenten con instrumentacin topogrfica, as mismo podr ser implementada en cualquier otra Institucin que cuente con estos instrumentos.

6.3 Alcance Temporal

Debido a que las normativas ISO tienen un periodo de verificacin de sus caractersticas cada cinco aos este proyecto podr ser actualizado y mejorado de acuerdo a los cambios existentes dentro de la normativa ISO 17123-2 (ptica e instrumentos pticos - Procedimientos de campo para pruebas de instrumentos topogrficos y geodsicos Parte 2 Niveles), y la ISO 17123-3 (ptica e instrumentos pticos - Procedimiento de campo para pruebas geodsicas de instrumentos de medicin Parte 3 Teodolitos.), existiendo la ltima versin 2001 revisada en el ao 2011 sin modificaciones.

7. FUNDAMENTACIN TERICA

En esta parte del trabajo se realiza un compendio de una serie de elementos conceptuales que sirven para dar una referencia general del tema a desarrollarse, y de base para cumplir los objetivos trazados.

SOLICITO EN ESTA PARTE ME GUIE CON RELACION A LOS FUNDAMENTOS TEORICOS QUE DEBEMOS PLASMARLOS CON TANTA INFORMACION EXISTENTE NO SE POR DONDE EMPEZAR SOLICITO SE ROMPA EL COCO PARA DARME UNA GUIA DE QUE DEBE ENTRAR

8. METODOLOGA

8.1 Tipo de investigacin

La investigacin que se llevar a cabo en el presente trabajo es de tipo no experimental ya que se utilizaran los datos sin ningn tipo de manipulacin. Ser explicativa porque se analizar el comportamiento de la variabilidad de los Instrumentos, y de campo y laboratorio, por el tipo de recoleccin de datos y el posterior procesamiento y anlisis en gabinete.8.2 Tcnicas de Recoleccin

Para el presente trabajo los datos obtenidos se los realizara en campo con la ejecucin de distintas mediciones en diferentes condiciones climticas y geogrficas, tanto para nivel digital como para la estacin total.

8.3 Tcnicas de procesamiento de datos

Para los niveles digitales se utiliz el procedimiento simplificado de la Norma ISO 17123-2 (ptica e instrumentos pticos-Procedimientos de campo para pruebas de instrumentos topogrficos y geodsicos Parte 2 Niveles).

En base a la norma ISO17123-3 se aplic el procedimiento simplificado y completo (una sola vez) para cada equipo con el fin de obtener las desviaciones tpicas correspondientes, horizontales y verticales y realizar un anlisis para ver si el comportamiento de los diferentes equipos era similar, en otras palabras, si las muestras obtenidas pertenecan a la misma poblacin.

8.4 Fases metodolgicas

NO ENTIENDO A QUE SE REFIERE SOLICITO ME ACLARE ESTE PUNTO

9. TEMARIO TENTATIVO

CAPTULO 1 MARCO INTRODUCTIVO (GENERALIDADES)

1.1. INTRODUCCIN1.2. ANTECEDENTES1.3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA1.3.1. Identificacin del Problema1.3.2. Formulacin del Problema1.4. OBJETIVOS1.4.1. Objetivo General1.4.2. Objetivos Especficos1.5. JUSTIFICACIN1.5.1. Justificacin Tcnica.1.5.2. Justificacin Econmica.1.6. ALCANCES1.6.1. Alcances del Proyecto1.6.2. Alcance Geogrfico1.6.3. Alcance Temporal.

CAPTULO 2 MARCO TERICOPOR COMPLETARCAPTULO 3 MARCO METODOLGICO

3.1.Tipo de Investigacin3.2.Tcnicas de Recoleccin de Datos3.3.Tcnicas de Procesamiento de Datos3.4.Fases Metodolgicas

CAPTULO 4 MARCO PRCTICO

CAPTULO 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1.Conclusiones5.2.Recomendaciones

BIBLIOGRAFA

ANEXOS

10. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

11. BIBLIOGRAFA

GARCA-BALBOA, J.L.; RUIZ-ARMENTEROS, A.M.; MESA-MIGNORANCE, J.L. (2010). Error, incertidumbre, precisin y exactitud, trminos asociados a la calidad espacial del dato geogrfico. En: I Congreso Internacional sobre Catastro Unificado Multipropsito (CICUM). Universidad de Jan. Jan, Espaa.

GARCA-BALBOA, J.L.; RUIZ-ARMENTEROS, A.M.; MESA-MIGNORANCE, J.L. (2011). Evaluacin de la incertidumbre de medida de ngulos, distancias y desniveles medidos con instrumentacin topogrfica. En: Mapping Interactivo Revista Internacional de Ciencias de la Tierra, ISSN: 1131-9100, Nm.149, pp. 6-27

ISO (2001). International Standard ISO 17123-3.2001(E). Optics and optical instruments - Field procedures for testing geodetic and surveying instruments- Part 3: Theodolites. International Standardization Organization.

Mrquez A. (2010). La Normativa DIN 18723 y su aplicacin en la Certificacin de estaciones Totales, Teodolitos y Niveles. BSEE Columbia University. N.Y. - MSEE UCV Caracas MECINCA-Caracas Venezuela.

Zeiske K. (2001). Current Status of the ISO Standardization of Accuracy Determination Procedures for Surveying Instruments. En: FIG Working, Seoul Korea.

IGLESIAS, Marcelo; PIOTTO Flavio; STELLA Jorge Apunte: Incertidumbre de Medicin, Instituto Nacional de Tecnologa Industrial (INTI).

MRQUEZ A; La NORMATIVA DIN 18723 y su aplicacin en la Certificacin de Estaciones Totales, Teodolitos y Niveles; BSEE Columbia University.N.Y. - MSEE UCV Caracas. www.mecinca.net/papers/paperDIN.doc