UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL

UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL

LISANDRO ALVARADO

DECANATO DE INGENIERA CIVIL

DEPARTAMENTO DE INGENERIA VIAL

AZIMUT SOLAR

Barquisimeto; Junio del 2010

CONTENIDO Introduccin. Planteamiento del Problema. Objetivo General. Objetivos Especficos. Marco Terico:

Azimut Solar. Procedimiento de Campo. Medicin de campo. Clculos. Planilla de Clculos. Conclusiones. Recomendaciones. Bibliografa.INTRODUCCIN

Es importante conocer y manejar ciertos trminos de la astronoma de posicin como por ejemplo:

Azimut: ngulo que con el meridiano forma el crculo vertical que pasa por un punto de la esfera celeste o del globo terrqueo.

Sol: estrellaque,por el efecto gravitacional de su masa, domina el sistema planetario que incluye a la Tierra. Mediante la radiacin de su energa electromagntica, aporta directa o indirectamente toda la energa que mantiene la vida en la Tierra, porque todo el alimento y el combustible proceden en ltima instancia de las plantas que utilizan la energa de la luz del Sol.

Astro: Cada uno de los innumerables cuerpos celestes que pueblan el firmamento

As como mtodos de mediciones e instrumentos utilizados para tales fines; se puede, a travs de los astros, medir y posicionar una lnea en la superficie terrestre con exactitud y precisin.

Los datos obtenidos de una medicin de azimut solar permiten determinar la orientacin de una lnea con una precisin mnima que a su vez resulta importante para la base de cualquier proyecto de infraestructura civil.

Para la realizacin de sta prctica se escoge de referencia el astro solar ya que es durante el da cuando puede obtenerse la direccin del norte verdadero mediante las observaciones al sol. Los mtodos empleados en el rea de trabajo van a permitir extraer datos y anotarlos utilizando diversos clculos para llegar al resultado del azimut de la lnea. Por otro lado, se hace importante mencionar que para una medicin solar acertada esta se debe realizar en una hora adecuada.Planteamiento del ProblemaEl clculo del azimut astronmico es un procedimiento que requiere de ciertos parmetros y exigencias, as como la referencia de algn cuerpo celeste que permita funcionar como punto clave de medicin, es por ello que el sol se ha considerado como el ms idneo, porque su aparicin es perfectamente observable desde cada punto de la Tierra y su duracin es conocida. Entonces, se deben determinar ciertos valores relacionados con la situacin del sol, como la latitud, declinacin y altura, a partir de mediciones de campo y de informacin astronmica, que luego de las correcciones y clculos podrn indicar resultados que estarn orientados respecto al norte y de esa manera, conocer el Azimut de la lnea fin de estudio.Objetivo General

Determinar el azimut de la lnea A B a partir del Azimut del Sol, mediante observaciones frecuentes al sol aplicando los conocimientos adquiridos en el aula de clase.Objetivos Especficos

Probar el uso y manejo de los instrumentos, as como el procedimiento de campo a realizar. Atisbar los ngulos horizontales y verticales de la lnea A-B con respecto al astro solar, tomando en consideracin las condiciones de campo (presin y temperatura) y el tiempo de realizacin. Aplicar los clculos matemticos necesarios con respecto a los datos obtenidos en campo a travs de la planilla destinada para tal fin. Calcular el Azimut Solar que corresponde a la lnea A-B, a travs de observaciones repetidas al sol y una serie de procesos que se explicaran ms adelante. Calcular el Azimut de la Lnea correspondiente a A-B.Marco TericoAzimut Solar:

Es el ngulo de giro del Sol medio sobre el plano horizontal mediante la proyeccin del rayo sobre dicho plano y tomando como origen el Sur si nos encontramos en el hemisferio Norte y el Norte en el caso de estar en el hemisferio Sur.

Adems, por conveniencia, se toma como positivo la direccin hacia el Oeste. Zenit

M.L C.V. Polo Sol h

Horizonte celesteDonde:

AB: Lnea que se desea orientar.

A: Ubicacin del observador.

B: Seal, el otro punto que define la lnea que se desea orientar.

AN: Direccin norte, traza del plano del meridiano local que pasa por el observador "A".

A: Azimut del Sol.

AZAB : Azimut de la lnea AB

: Angulo horizontal entre la lnea que desea orientar (AB), y la visual al Sol.Este mtodo usado para determinar el azimut de una lnea por altura del sol constituye el ms comnmente aplicado en trabajos de topografa, y l consiste en hacer una serie de punteras o bisecciones al Sol y a la seal.Correccin por Refraccin: Se origina cuando un rayo luminoso atraviesa de un medio transparente a otro, experimentando al atravesar la superficie de separacin de los dos medios, un cambio brusco de direccin, siendo ese fenmeno el que se conoce como refraccin. El rayo incidente, forma con la normal a la superficie de separacin, un ngulo llamado (ngulo de incidencia), en el medio, el rayo refractado, en el segundo medio, se desva acercndose a la normal, formando, con esta, un ngulo llamado ngulo de refraccin.

Un astro, emite un rayo luminoso, que incide con la capa ms externa de la atmosfera, haciendo que su trayectoria se desve (refracte), acercndose a la normal y formando con esta un ngulo, cuando ese rayo luminoso incide sobre la otra capa, se produce el mismo efecto, haciendo que el rayo se desve acercndose a la normal y formando con esta un ngulo y as sucesivamente hasta llegar al ojo del observador, quien ve el astro segn la visual.

Refraccin; R = 60,2*Tg ()

Donde : es la distancia zenital (ngulo vertical del instrumento)

Correccin por Paralaje: Se denomina paralaje (P), el ngulo bajo el cual se ve desde el astro (sol), el radio terrestre correspondiente al lugar de la observacin, su valor numrico puede ser obtenido aplicando la ley del seno al triangulo formado por el sol, el centro de la esfera y el punto de observacin.

Altura del Sol (h): La altura del sol determina la posicin del sol en su trayectoria aparente al rededor de la tierra. Est escribido en forma de coordenadas polares por el ngulo entre el sol y el horizonte h (0 - 90) y el azimut az (0 - 360). h corresponde al ngulo de incidencia de los rayos del sol, su intensidad y consecuentemente la temperatura. Cuanto ms inclinado el ngulo, lo menor el rea donde una cierta cantidad de rayos se concentran, lo mayor la intensidad de la radiacin y lo mayor la temperatura. Este ngulo disminuye del ecuador hasta los polos y del solsticio de verano al de invierno.

Declinacin del Sol: La declinacin solar es el ngulo entre la lnea Sol-Tierra y el plano ecuatorial celeste (proyeccin del ecuador terrestre). El valor de la declinacin solar vara a lo largo del ao, de 23,45 (21 de junio),a - 23,45 (21 de diciembre), pasando por cero en los equinoccioes de primavera y de otoo. En el caso de las zonas tropicales, cuando la declinacin solar coincide con la latitud de una determinada zona tropical, la radiacin solar incide perpendicularmente a la superficie terrestre.Hora Verdadera Local o Civil: Es el tiempo transcurrido, o ngulo recorrido por el sol desde su culminacin inferior en el meridiano del lugar, se mide de 0 a 24 hora. Esta hora depende de la posicin geogrfica del lugar donde se est, y as cada lugar tiene su hora. Por otro lado, a diferencia del punto Vernal (Y) que est fijo, el sol va caminando hacia el este aparentemente, y su velocidad angular con que gira diariamente alrededor de la tierra es menor, resultando que al cabo de un ao pierde aproximadamente una revolucin completa, o sea, 24 horas. Adems como la rbita de la tierra alrededor del sol es eclptica, la velocidad angular aparente del sol no es constante, y entonces la duracin de los das es variable. Para poder considerar los das de igual duracin, los astrnomos crearon el sol medio, o sea, un cuerpo ficticio que se imagina caminando a velocidad constante, y que da una vuelta completa en un ao.Procedimiento de Campo

Al llegar a campo, lo primordial fue la ubicacin de los vrtices (cabillas con adhesivo) a observar, luego se procedi de la siguiente manera:

Se coloc el instrumento, nivelado, en la estacin (Nivel esfrico y tubular).

Se coloc un jaln en la otra estacin a visar.

Se hizo una puntera en la seal colocada, y se introdujo una lectura azimutal muy cercana a cero (Representando el ngulo de inicio).

Se tom la lectura de la presin baromtrica y de la temperatura.

Se coloc el prisma y los acodados para ver el sol.

Se visualiz el sol por el anteojo (Con los retculos ntidos). Para las observaciones se us un prisma de cuatro soles y para las punteras las voces de PREPARADO, LISTO, TIC, cuando el sol estuviese centrado en el anteojo, realizando las lecturas de : Tiempo, ng. Azimutal, ng. Vertical.

Se hicieron tres punteras en direccin directa (Con un intervalo recomendado de 1 min. mximo 2 min.), y luego se realizaron tres punteras en posicin inversa (Con un intervalo permitido de 2 min. mximo 3 min. en la vuelta de campana).

Despus, en posicin inversa, y quitndole el prisma al anteojo, se observ de nuevo la seal, en la estacin visada, completando los datos necesarios para el clculo del Azimut de la Lnea

Medicin de CampoPLANILLA DE CALCULO DE OBSERVACIONES SOLARES

OBSERVADOR: Cristian PrezESTACIN: A( ESTACIN: 0952 18

ANOTADOR: Elvia Torres ESTAC. VISADA: BRUMBO MAG: ---------

CALCULISTA: Mariel Utrera TEMPERATURA: 29CLIBRETA N

FECHA OBS.: 07/06/2010PRESIN BAROM: 30,23 pulgHgOBSERV. N:

TANGLECTURA ANGULAR

OBJETODELPOS.HORAAZIMUTALVERTICALOBSERVACIONES

VISADOSOLLENTEHMS

EST. ADIRECTA000015Lectura Azimutal Inicial

DIRECTA101838755304285732

DIRECTA101913754752285029

DIRECTA102009753752283759

INVERSA10214925532593314448

INVERSA10223125528513315919

INVERSA10240725514473320836

EST.1021051800004282533

Diagrama de Compensacin y Correccin para Azimut Solarx = ty = azimutalPosy= vertical

10h 18m 38s10h 19m 13s10h 20m 09s755304

754752

753752D

D

D285732

285029

283759

10h 21m 49s

10h 22m 31s

10h 24m 07s2553259 180 = 753259

2552851 180 = 752851

2551447 180 = 751447I

I

I360 - 3314448 = 281512

360 - 3315919 = 280041

360 - 3310836 = 275124

Clculos Promedio de la Hora:

10h 18m 38s

10h 19m 13s

10h 20m 09s

10h 21m 49s 10h 22m 31s

10h 24m 07s

10h 21m 05s Promedio del ngulo azimutal:

Angulo reducido

6 =1 ngulos azimutales

- (D+I)seal2 [+180] 6755304 + 754752 + 753752 + (2553259180 )+(2552851180)+(2551447-180) 6

Promedio del ngulo Vertical:

Prom= 282533 Altura del sol =90- Prom. Del ngulo vertical

=90 - 282533

=613427 Correccin de refraccin y paralaje

R(ajustada)= 60",2*tgZo*CAP*CAT

T= 84,2 F CAT interpolando= 0,9358P= 30,23 pulg CAP Interpolando=1,021Interpolando segn valores tabuladosR= -0.5185 = 000031.11P= +0.0668 = 00004.01

R(ajustada)= -0.5185 * 1.021 * 0.9358 = -000029.72

C(R-P)= -000029.72 + 00004.01 = -000025.71

Altura del sol (h)= ho + Correccin R-P

Altura del sol (h)= 613427 + (-000025.71)

= 61341.29 Tiempo Civil Local Promedio: 10h 21m 05s Cambio a Tiempo Civil Greenwich: 04h 30m 00s Tiempo Civil Greenwich para Observacin: 14h 51m 05s Declinacin del Sol:

Segn los datos suministrados por el Prof. Freddy Chvez,

Declinacin del sol (o h)Greenwich= +224311 para el da de la observacin (07 de junio del 2010).

Declinacin del sol (o h)Greenwich= +224854.3 para el da siguiente de la observacin (08 de junio del 2010).

Al transformar el tiempo promedio para las observaciones a Tiempo Universal en Greenwich se tiene que:

Tiempo Civil Greenwich para Observacin: 14h 51m 05sDiferencia (da) = 224854.3 - 224311 = 000543.3

Cambio A(14.85)*(3.97x10-3)= + 000332.24

Declinacin del Sol = 224311 + 000332.24 = 224643.24

Determinacin del azimut:

Cos (s)=[sen&/(cosh*cos )]- (tgh*tg )

Datos:

&= 224643.24

=095218

h=61341.29

cos =0.9851942264

sen&=0.3871724947

cosh=0.4761303877

tgh=1.846919914

tg =0.1740184101

Sustituyendo en la formula general del Cos(s)

Cos (s)= 0.5039872499

Como Cos(s) > 0, Rumbo hacia el norte

Como la medicin fue antes de las 12:00 Am, Rumbo al este.

Rumbo del sol = N 59449.07E

Azimut del sol= 59449.07

Ang. Azimutal Promedio = 753545 Croquis:

Se grafica el azimut del sol y el rumbo. Para hallar la lnea AB, se traza el ngulo azimutal promedio en sentido horario desde la lnea azimutal del sol para hallar el azimut de la lnea

Por lo tanto

Azimut de la linea= Azsol + ngulo azimutal promedio

=59449.07 + 753545

=1351954.07 CONCLUSIN

Para las mediciones de ngulos realizadas, se tom una lectura inicial muy cercana a cero para evitar errores de apreciacin e interpretacin del instrumento a la hora del cierre angular.

La obtencin del azimut de la lnea A-B se hizo a travs de la medicin y clculo del azimut solar de dicha lnea, tomando como astro de observacin el Sol. Las condiciones de presin y temperatura se mantuvieron constantes para la observacin, con valores de 30,23pulg y 29C respectivamente. Para la altura del sol (h), fue necesario la correccin de la observacin por Paralaje y Refraccin, estando sta ltima fuera de condiciones normales de presin y temperatura por lo que se procedi a determinar los coeficientes de ajuste de cada uno de los parmetros de acuerdo a los valores tabulados en el Manual de Topografa II del Ing. Freddy Chvez. El tener conocimientos acerca de los mtodos calculistas empleados y ser cuidadosos al llevarlos a cabo, ayudar en los resultados a reducir los errores de las mediciones.RECOMENDACIONES Conocer el pronstico del tiempo para as disminuir riesgos de mal tiempo a la hora de las mediciones. Las mediciones deben hacerse durante un da preferiblemente con el cielo totalmente despejado. Establecer un horario especfico y un lapso de tiempo para cada grupo al momento de ir a realizar las mediciones. Esto agilizar el trabajo de campo, obligando a cada integrante a cumplir ese horario y terminar el mismo a tiempo. Al iniciar el trabajo, verificar la colocacin del prisma, antes de observar al sol. De lo contrario podra verse seriamente afectado el observador. No olvidar tomar lectura de la temperatura y presin baromtrica, antes, y despus de la observacin. No manipular el tornillo reiterador (T-2) una vez iniciada la medicin. Examinar siempre los niveles del instrumento, acimutal y vertical. Coordinar el ritmo a seguir entre el observador y el anotador. Verificar el estado del reloj, adelantado a atrasado, por medio de comparaciones con la hora legal Al finalizar el trabajo, chequear los criterios de tolerancia para determinar si se puede trabajar con los datos o hay que volver a medir.BIBLIOGRAFA

CHAVEZ, Freddy. (2001). Manual de Topografa II. Trabajo de Ascenso para optar a la categora de profesor asistente. Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado. Decanato de Ingeniera Civil. Microsoft Encarta 2008. 1993-2007 Microsoft Corporation. ANEXOS

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