Nivelacion

Medida de Distancias Verticales o Desniveles

Aspectos Generales. Se llama Cota o Elevación de un punto, a su distancia a una superficie de nivel de referencia. La superficie de referencia adoptada podrá corresponder a un plano o a una superficie curva, los cuales pueden ser reales o imaginarios. Se denomina Superficie de Nivel a aquélla caracterizada porque todos sus puntos tienen igual cota o elevación. La cota de una superficie de nivel corresponde a la cota de cualquiera de sus puntos.

La Distancia Vertical entre dos puntos es la diferencia de cotas, o desnivel, entre las superficies de nivel que pasan por ellos.

Nivelar es determinar o medir la distancia vertical o diferencia de cotas entre dos puntos del terreno.

La superficie de referencia que se adopta es la del nivel medio del mar; sólo en casos justificados se puede permitir otra.

Cuando en los procedimientos de nivelación se usen métodos basados en visuales, hay que tener presente el efecto de curvatura de la tierra y el efecto de la refracción atmosférica.

Las medidas directas de distancias verticales, según el caso, se pueden hacer de varias maneras. Cuando se trate de altura de edificios, profundidad de pozos u otros casos semejantes, se puede usar una cinta métrica; pero para puntos ubicados sobre la superficie del terreno, como sucede en caminos, los métodos prácticos de nivelación que corresponda usar serán: nivelación geométrica, nivelación trigonométrica y eventualmente nivelación barométrica.

Métodos Precisos para Determinar Desniveles.

La metodología precisa para determinar desniveles consiste en medir directamente distancias verticales. Se le denomina nivelación directa, geométrica o por alturas, y es el método más empleado y es en la que se usa el nivel topográfico.

Métodos de Mediana Precisión para Determinar Desniveles. Para determinar desniveles con mediana precisión se puede recurrir a la medida de ángulos verticales y distancias horizontales, obteniendo indirectamente el valor buscado. A este procedimiento se le designa nivelación trigonométrica o por pendientes. La nivelación trigonométrica implica una determinación de distancias horizontales con mayor precisión que la que se logra mediante el método estadimétrico. La precisión requerida se expresará en centímetros en función de la distancia. Como, por lo general, la nivelación trigonométrica se utiliza para determinar desniveles entre puntos distantes, se debe tener especial cuidado en considerar, cuando corresponda, los efectos de la refracción y de la curvatura terrestre para corregir los resultados.

Métodos de Baja Precisión para Determinar Desniveles. Etapa de Reconocimiento y Estudio Preliminar.

En trabajos de exploración o reconocimientos o estudio preliminar en que los desniveles son muy grandes, como es el caso de lugares montañosos o en lugares ausentes de información, puede resultar conveniente usar métodos que, siendo de baja precisión, proporcionan antecedentes que resultan satisfactorios para esa etapa del estudio. Tal vez el método más representativo sea el de nivelación barométrica que, mediante lecturas de la presión atmosférica en los puntos de interés, permite determinar sus diferencias de cota, en virtud de que la presión atmosférica varía en razón inversa de la altura. En condiciones normales, las determinaciones efectuadas con barómetro o altímetro están afectadas a errores del orden de metros.

Existen dos tipos de barómetros: barómetros de mercurio y aneroides o barómetros metálicos, llamados

también altímetros. Los barómetros de mercurio permiten medir las presiones atmosféricas de un lugar a través de las alturas de una columna de mercurio dentro de un tubo, y los aneroides miden las presiones de la atmósfera a través de las deformaciones de la tapa de una caja metálica al vacío, transmitidas a una aguja indicadora. En general estos instrumentos son voluminosos y delicados. Hoy en día existen altímetros electrónicos de bolsillo, compactos y resistentes, que entregan directamente lecturas de altura y presión atmosférica, los que pueden ser calibrados fácilmente en un punto de cota conocida.

En general la precisión de estos instrumentos puede estar comprendida entre uno y tres metros, en tanto la presión atmosférica se mantenga invariable a lo largo del recorrido.

Nivelación Directa

Es la en que se usa el nivel topográfico como instrumento para medir la diferencia de altura entre dos puntos. Esta medición se basa en la diferencia de altura que existe entre los dos planos que contienen a dichos puntos.

En este tipo de nivelación se desprecia la curvatura de la tierra, pues las distancias medidas son muy pequeñas con relación al radio de la tierra, por lo que se desprecia el error que se puede generar.

Punto B

H = Desnivel

Punto A

CB = CA + ( LA – LB )

CA = Cota punto A ( conocida )

CB = Cota punto B ( por conocer )

LA = Lectura de mira en punto A

LB = Lectura de mira en punto B

Al despreciar el efecto de curvatura de la tierra, el desnivel entre los puntos viene dado por la diferencia de lectura entre las miras, por lo tanto la formula valida para el calculo de cota de un punto será la expresión anterior CB = CA + ( LA – LB )

Al igual que cuando necesitábamos medir distancias horizontales mayores a la longitud de la huincha se hacia por escalones, para medir distancias verticales mayores al largo de la mira se hace un procedimiento similar, trasladando las cotas de un punto a otro sucesivamente. Se divide el trabajo por partes, intercalando una serie de puntos intermedios cuyas diferencias sucesivas de cotas se determinan de acuerdo a la formula anterior.

Ln

L2 L3

L1 LB

L A L1´ L2´ L3´ Ln´

A 1 2 3 n B

C1 = CA+ LA- L1´

C2 = C1 + L1 – L2´

C3 = C2 + L2- L3

……

CB = Cn + Ln- LB´

CB = CA + ( ∑ L - ∑ L´ )

Donde:

Las lecturas L se llamaran “Lecturas de Atrás”

Las lecturas L´ se llamaran “Lecturas de Adelante”

Se entiende por lecturas “Atrás “ la que se efectúa sobre una mira que se coloca en un punto cuya cota se ha determinado y lectura “ Adelante” la que se hace sobre un punto cuya cota es desconocida, entonces se tiene:

CB = CA + ∑ L Atrás - ∑ L Adelante

Como recomendación general se debiera colocar el nivel a la misma distancia Atrás que Adelante, aparte de evitar el error por curvatura ( el que se va ha despreciar ), se evita algún error de tipo instrumental.

Las aplicaciones de la nivelación directa:

- Apoyar las cotas de las estaciones de un levantamiento, las que se obtienen en forma trigonométrica.

- Obtener las cotas a lo largo de una linea determinada, tales como eje de caminos, ferrocarriles, acueductos, etc. Lo que constituye la determinación del perfil longitudinal

- Para la determinación de una sección transversal.

- En la construcción de viviendas para determinar los diferentes desniveles y en general para todo tipo de obra en construcción.

Instrumentos para la nivelación directa.

- Los instrumentos que se emplean en la nivelación directa deben dirigir visuales horizontales ( se parte de esta base). El instrumento principal es el nivel topográfico.

- El nivel de mano ( o de carpintero) es el nivel más simple, pero para determinaciones groseras de nivel.

- Ocasionalmente se usa el Teodolito para nivelar geométricamente, con el ángulo vertical en 100 grados.

- Las diferencias de nivel las se obtienen leyendo el Hilo Medio del retículo, sobre una mira estadimétrica.

- El nivel topográfico esta compuesto de un anteojo y de una ampolleta de nivel

Anteojo: Esta compuesto por tres tubos cilíndricos que se pueden deslizar uno dentro del otro; el porta ocular, el porta objetivo, el porta retículo.

Ampolleta de nivel: Es un tubo de vidrio, al cual se le a dado una curvatura en el sentido longitudinal. Se tienen ampolletas simples y dobles que se usan en los niveles reversibles.

El tubo se cierra en uno de sus extremos después de haberlo llenado casi totalmente con algún líquido muy fluido, generalmente se usa alcohol o éter sulfúrico. El espacio que queda se ocupa por una burbuja de aire que toma posición en el punto mas alto

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