Nivelacion

NIVELACIÓN

INTRODUCCION

La nivelación ha contribuido en forma muy importante al desarrollo de la civilización, ya que las construcciones de caminos, conductos de agua o canales, las grandes obras de arquitectura, entre otras, tanto de la era moderna como de la antigüedad, son una prueba palpable de éste, sorprendente descubrimiento. No se sabe con exactitud el origen de esta rama de la topografía, pero se piensa que desde que el hombre quiso ponerse a cubierto, tanto del clima como de las bestias, se tuvo una idea de la nivelación; desde apilar materiales y dar cierta estabilidad a ésta, como el hecho de cursar las aguas para los cultivos, pensando incluso ya en las pendientes. Lo cual condujo a la fabricación de ingeniosos instrumentos, desarrollándose las técnicas, los estudio, lo que originó las nuevas teorías, desarrollo tecnológico y científico, originando los nombres que utilizamos cotidianamente en estos días. Siendo muestras de belleza y admiración lo logrado en las pirámides de Egipto, los caminos y canales hechos por los Griegos y Romanos, el Canal de Suez, los túneles del Mont-Cenis en Panamá, y tantas otras obras que sin la nivelación, jamás estarían de pie para admirarlas en estos años, quedando muy en nuestra mentes la existencia de las practicas de la nivelación, desarrollándose diversos tipos, de entre los que se encuentra la nivelación: trigonométrica, geométrica y barométrica método que nos permite encontrar directamente la elevación de los terrenos, mediante la referencia de puntos o cotas, en relación a superficies cuya altura ya se conoce referencialmente.

Altimetría: es la parte de la topografía que tiene por objeto el estudio de los métodos y procedimientos que sirven para la representación del relieve del terreno mediante perfiles transversales del mismo.

Este relieve se determina mediante la nivelación, que es la operación mediante la cual se estima la diferencia del nivel entre dos o más puntos del terreno.

La exactitud de estas mediciones depende del objetivo que se persigue y de los medios disponibles (instrumentos).

Los instrumentos empleados en nivelación son:

• Niveles para dirigir visuales

• Miras para medir distancias

Los niveles los hay de precisión y de mano.

Aunque el teodolito y el barómetro no son aparatos propiamente para nivelación, también se emplean para calcular las diferencias de nivel.

Para determinar las alturas de puntos sobre la superficie terrestre es necesario utilizar algún punto o superficie como referencia o datum.

MARCO TEORICO

Nivelación.

La nivelación tiene como fundamento medir distancias verticales directas o indirectas para hallar diferencia de nivel entre un punto de terreno o de construcciones.

Tipo de nivelación.

Hay tres métodos generales de nivelación:

• Trigonométrica

• Barométrica

• Geométrica

Nivelación Trigonométrica

Es la nivelación que se realiza a partir de la medición de ángulos cenitales, de altura o depresión, y de distancias que luego se usarán para la resolución de triángulos rectángulos, donde la incógnita será el cateto opuesto del ángulo a resolver, que en estos casos son el desnivel existente entre el punto estación y un, otro, punto cualquiera.

Se puede determinar con una cinta y un clisímetro o bien, un teodolito, al basar sus resoluciones en un triangulo rectángulo situado en un plano vertical, por lo que se toman medidas de distancias horizontales y ángulos verticales.

El ejemplo mas simple es cuando con un teodolito medimos un ángulo y con un E.D.M. adosado al mismo, la distancia inclinada existente entre la estación y un punto cualquiera.

Aquí hm y hi son respectivamente altura de la lectura en mira y altura del instrumento; para evitar estos dos términos de la ecuación simplemente medimos la altura del instrumento y elevamos los espejos a esa misma altura con lo que estos se anulan entre sí al resultar hm = hi

Cálculo de alturas inaccesibles

En el caso de no ser posible acceder al lugar donde colocar los espejos (o la mira), es decir al lugar cuya altura queremos averiguar, deberemos valernos de un recurso llamado base trigonométrica, a partir de ella mediremos desde sus extremos ciertos ángulos que nos permitirán calcular la altura de cualquier hecho físico circundante.

En el caso del gráfico a partir de ABP’, obtendremos AP' y BP' ya que AB se puede medir, al igual que los ángulos, conociendo estas distancias podemos calcular luego PP' a partir de APP' y de BPP' , estos valores no serán iguales (seguramente por errores accidentales en la medición o vicios del cálculo mediante valores naturales), por lo que será necesario hacer un promedio para obtener el mas preciso.

Una vez obtenido PP', que es la altura del pararrayo hasta la altura del teodolito, se le debe sumar la altura del instrumento para obtener la altura total, y si lo que se desea obtener es la cota, se le deberá sumar la cota de A o de B a la altura total.

Desarrollo del cálculo:

Supongamos que AB = 10 mst , a= 89° 20' 10", g= 88° 10' 30", b= 24° 5' 15" y e= 24° 05' 10".

Por lo tanto d= 180° - ( a + g ) = 02° 29' 20"

Si el promedio de estos valores es PP' = 93,954 mts y la altura del teodolito hubiera sido 1,53 mts. Entonces P tendría una altura total de 95,484 .mts y si la cota de A hubiera sido 293,4528 m.s.n.m.m. la cota de P hubiera sido de 388,9368 m.s.n.m.m.

Nivelación barométrica

Son nivelaciones expeditivas con las cuales no se puede obtener una precisión muy grande, aunque si la necesaria para realizar levantamientos de áreas extensas o trabajos donde el costo de una nivelación geométrica no permitiría una nivelación de ese tipo o para relevar puntos muy alejados que luego serían utilizados para trabajos independientes. El método de obtención de cotas es mediante la colocación del instrumento sobre el punto o plano a relevar; mientras que para obtener desniveles entre distintos puntos se necesitarán al menos dos instrumentos uno permanecerá fijo sobre el punto elegido como punto de referencia, y el otro se desplazará de uno a otro de los demás puntos objetos de la nivelación (se deberá tener especial cuidado en que la obtención de los valores se haga en el menor tiempo posible para evitar los posibles cambios bruscos de presión atmosférica en la zona del relevamiento)

Se realizan mediante el uso de un barómetro o baroaltímetro (la diferencia entre ambos es que mientras el primero está graduado en unidades de presión, milibares, hectopascales u otros, el baroaltímetro da los valores en m.s.n.m.m). Estos instrumentos pueden ser de Mercurio o aneroides (de vacío); a los primeros (mas antiguos y que ya no se usan) había que calcular varias correcciones antes de obtener la cota buscada, como por ejemplo: corrección por temperatura, corrección por humedad, corrección por latitud aproximada, presión, etc.; todas ellas tabuladas y que daban sustento a engorrosas fórmulas donde había variables como logaritmos Neperianos, derivadas, etc. Estos instrumentos fueron reemplazados con gran ventaja por los barómetros aneroides; los cuales tienen un espacio vacío en su interior y una aguja o medidor de movimientos electrónico conectado a una membrana que se deforma según la presión externa y no son afectados por factores externos.

Estos aparatos son similares aunque algo mas precisos que los usados en aviación o andinismo; manuables y livianos solo hay que tomar la precaución de tanto en tanto de situarse sobre un punto de cota conocida para chequear su exactitud.

La nivelación gravimétrica es el método geofísico que mide la variación de la atracción de la gravedad en la superficie del terreno se realiza mediante un aparato llamado gravímetro, y el método de trabajo es similar al de la nivelación barométrica.

Nivelación geométrica

Es el mas preciso y utilizado de todos, se lleva a cabo mediante la utilización de un nivel óptico o electrónico, existen cuatro tipos de nivelación geométrica definidos según su precisión: 1° y 2° orden (utilizados en geodesia), 3° y 4° orden (utilizados en topografía), el procedimiento es igual en todos ellos, solo cambian los instrumentos utilizados para medir y las precisiones que se deben respetar.

También podríamos diferenciar dos tipos mas según el trabajo a realizar: nivelación geométrica lineal, si se nivela desde un punto hasta otro siguiendo una trayectoria que une a ambos o nivelación geométrica de superficie, cuando nivelamos un sector o una línea desde una misma estación referida a un mismo plano de referencia.

Se realiza mediante lecturas efectuadas con el Hilo Medio del retículo del nivel, sobre una mira graduada que se coloca a una distancia en general, no mayor de 60 o 70 mts., estas lecturas se restan convenientemente entre sí obteniéndose de esta manera el desnivel existente entre los dos puntos donde estuvo apoyada la mira.

Método de nivelación Geométrica

Este es el procedimiento en el caso en el que solo debamos obtener

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