¿Cómo se calcula el volumen de movimiento de tierras en carreteras?
Hoy nos gustaría abordar un tema relacionado con nuestro servicio de topografía que seguro nuestros lectores conocen bien: el cálculo del volumen de la tierra que se mueve en proyectos de construcción de carreteras.
Y nos gustaría hacerlo no solo para recordar los diferentes procedimientos de cálculo volumétrico realizados a partir de modelos digitales del terreno. También para poner en valor la importancia que tiene realizarlo con exactitud para evitar problemas futuros.
En este sentido, la capacidad de anticipación que aporta un equipo de topógrafos expertos que efectúen este cálculo con rigor será clave para iniciar posteriormente un correcto replanteo y reducir los márgenes de error.
El volumen de movimiento de tierras en la construcción de carreteras
El cálculo del volumen de las tierras que se van a mover durante la construcción de carreteras implica comparar volumétricamente un mismo terreno en dos fases: primero, el terreno original y después, el terreno modificado tras una excavación o un relleno.
Antiguamente, el cálculo del volumen de movimiento de tierras se realizaba de forma manual pero ahora, gracias a las nuevas tecnologías, se realiza mediante modelos digitales procedentes siempre de planos topográficos que deben estar alzados con la máxima exactitud para conocer:
- El desmonte o volumen de tierra extraída.
- El terraplén o volumen de tierra aportada.
- La diferencia entre ambos.
Para conocer el volumen de tierras que se va a mover en estos proyectos de ingeniería se pueden seguir diferentes métodos de cálculo que se clasifican en cálculos aproximados y cálculos exactos (teniendo en cuenta que siempre existirá un error relativo (R) generalmente despreciable en proyectos de esta envergadura).
A continuación haremos un pequeño recordatorio de los más utilizados:
1.- Métodos de cálculo aproximado:
Utilizados en las primeras etapas del proyecto, los más habituales son:
1.1.- Método del compás:
Determina el área de las bases siguiendo este método gráfico.
1.2.- Método de la cota roja:
Consiste en determinar los volúmenes de cada tramo en corte y cada tramo en relleno para, multiplicando el área de la sección transversal media de dichos tramos por sus longitudes, obtener los volúmenes correspondientes que habría que sumar.
2.- Métodos de cálculo exacto:
Empleados en las fases más avanzadas o ejecutivas de un proyecto, destacan:
2.1.- Método de asignación de figuras geométricas
Se asignan figuras geométricas (triángulos, rectángulos, trapecios…) a las áreas de las secciones transversales de las bases para calcular el volumen al multiplicar la distancia que las separa por el área de las mismas.
2.2.- Método del planímetro
Se usa este instrumento para determinar las áreas de las secciones representadas a escala y, finalmente, calcular el volumen multiplicando por la distancia que las separa.
2.3.- Método por la media de secciones extremas
Los cálculos hechos por el método de la media de las secciones extremas tendrán suficiente exactitud siempre y cuando la diferencia entre las áreas de las secciones extremas no sea muy grande. Si es así, se produce una compensación parcial de los errores cometidos por exceso y por defecto, lo cual contribuye a lograr la adecuada exactitud y a la obtención de magnitudes pequeñas del error relativo a niveles que son aceptables en estos cálculos.
¿Por qué es importante calcular el volumen de movimiento de tierras cuando se construye una carretera?
La anticipación que permiten unos cálculos lo más exactos posibles realizados por un equipo de topografía es de gran importancia en este tipo de proyectos. Solo así es posible adelantarse a cualquier inconveniente que pueda surgir antes de iniciar las labores de replanteo, minimizando así posibles errores y riesgos en el desarrollo y la ejecución posterior de la obra.
En términos generales, calcular el volumen de movimiento de tierras cuando se va a construir una carretera es clave para garantizar la viabilidad técnica y organizativa, económica y ambiental del proyecto:
1.- Obviamente, desde el punto de vista económico, conocer el volumen de tierras a mover también permite estimar de manera más precisa los recursos materiales, humanos y técnicos que serán necesarios para la construcción y hacer un mejor aprovechamiento de los mismos.
2.- Tampoco podemos olvidar que, desde el punto de vista organizativo, calcular el volumen de movimientos de tierra de forma certera y sin errores es clave para planificar las fases de la obra y poder organizar la logística del transporte de esas tierras movidas.
3.- Por último, desde el punto de vista de la previsión, un cálculo preciso del volumen de movimiento de tierras cuando se construye una carretera permite detectar zonas de especial complejidad como áreas con suelos inestables, presencia de roca o necesidad de tratamientos geotécnicos específicos. De esta forma, el estudio volumétrico es esencial para su correcta previsión, planificación, sostenibilidad y seguridad estructural.
Este cálculo permite estimar con total precisión la cantidad de terreno que se debe excavar o rellenar, transportar y compactar para lograr la geometría vial proyectada, teniendo en cuenta factores como el perfil longitudinal, las rasantes y las secciones transversales. Una buena compensación y equilibrado del desmonte y terraplén, si las tierras son aptas, puede suponer un ahorro importante en el capítulo que nos ocupa.
¿Se utilizan los mismos métodos para calcular el volumen de movimiento de tierras cuando se trata de otras obras de construcción como, por ejemplo, de una edificación?
Aunque el principio general del cálculo de volúmenes de tierras es común en todas las obras de construcción e ingeniería civil, sí es verdad que en función del tipo de obra que se va a realizar pueden ser más recomendables el uso de unos métodos de cálculo u otros.
En el caso de la construcción de edificaciones, por ejemplo, los movimientos de tierras suelen estar más localizados y limitados (se realizan para hacer zanjas, cimentaciones, sótanos, vaciados de parcela…) y requieren cálculos con modelos tridimensionales más complejos del terreno natural y del terreno modificado. En la actualidad se suele recurrir al modelado digital del terreno (DTM) y a softwares como CAD con cálculo automático de volúmenes mediante la comparación de superficies topográficas antes y después del movimiento de tierras.
Por tanto, aunque el objetivo y la importancia de calcular el volumen de los movimientos de tierra en cualquier tipo de obra, -sea la construcción de una carretera, sea la construcción de una nueva edificación-, son los mismos, los métodos pueden variar según la morfología del proyecto y el nivel de precisión requerido. Las obras lineales como carreteras tienden a utilizar métodos seccionales, mientras que las edificaciones y proyectos puntuales se benefician más del modelado 3D con superficies trianguladas o mallas digitales.
En Grupo Trato realizamos este servicio con la solvencia que nos aporta nuestra dilatada trayectoria y el uso de la tecnología más puntera del momento en el campo de la obtención de datos topográficos. Puedes consultarnos si como promotor o constructor vas a realizar un proyecto de estas características y necesitas un servicio topográfico de máxima calidad.
