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PRACTICA Nº 03: ALTIMETRÍA Y
NIVELACIÓN
I. INTRODUCCIÓN
La altimetría estudia los métodos que sirven para definir las posiciones relativas o absolutas de los puntos sobre la superficie de la tierra, proyectados sobre el plano vertical mediante diferentes procedimientos, que se utilizan para determinar diferencias de elevación entre puntos de la tierra. La altimetría considera las diferencias de nivel existentes entre puntos de un terreno o de una construcción.
Para poder conocer estas diferencias de nivel, hay necesidad de medir las distancias verticales directas o indirectamente, operación que se denomina nivelación en realidad la nivelación ha contribuido en forma muy importante al desarrollo de la civilización.
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.
Nivelar significa determinar la altitud de un punto respecto a un plano horizontal de referencia. Esta concepción ha sido usada desde hace mucho tiempo atrás, prueba de ello son las grandes fortalezas del imperio incaico, las pirámides de Egipto o simplemente las construcciones modernas.
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Hoy en día la construcción de edificios, caminos, canales y las GRANDES OBRAS CIVILES no quedan exoneradas del proceso de nivelación; incluso los albañiles hacen uso del principio de vasos comunicantes para replantear en obra los niveles que indican los planos.
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Nivel de ingeniero
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IV. BRIGADA:
- ALBARRÁN ACOSTA, Frank Carlos.
- CHÁVEZ ALVAREZ, Luis Fernando.
- GRANDEZ POZO, Daniel Andrei.
- MARIN ROJAS, Marisol.
- RAMIREZ CHÁVEZ, Anthony Erick
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2. REFRACCIÓN ATMOSFÉRICA (R)
- Varía con la temperatura, la presión atmosférica y el sitio.
- Es mejor realizar las observaciones hacia el mediodía, pues a esta hora la refracción es menos variable que en las mañanas o en las tardes.
- La refracción atmosférica produce un efecto contrario al anterior y menor que él.
- Llamando r el efecto por refracción atmosférica s tiene r = 0.01 k
- Si h es el efecto combinado de estos dos fenómenos: h = 0.07k
NOTA: h, h` y r están expresados en m, km
- Se tomarán en consideración estos 2 fenómenos en nivelación de alta precisión o en levantamientos geodésicos.
- En las nivelaciones de este curso no se considerarán, ya que por las condiciones de trabajo, los errores introducidos por estos efectos son mínimos.
METODO S PARA
DETERMINAR DIFERENCIAS DE ELEVACION
Las diferencias de elevación se pueden determinar con técnicas modernas en donde se utiliza satélites, también a través de la fotogrametría.
Además tradicionalmente se han determinado diferencias de elevación empleando:
- Cinta
- Por nivelación diferencial
- Nivelación barométrica
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- Nivelación trigonométrica
- Nivelación con eclímetro
- Método de determinación con cinta A veces es posible aplicar una cinta a la línea vertical que une dos puntos. Este método se utiliza para determinar profundidades en pozos de minas, elevaciones del suelo en los levantamientos para condominios y en la construcción de edificios de varios pisos.
- Nivelación geométrica La nivelación diferencial, en su forma básica, se ilustra en la Fig.
Es uno de los métodos más comunes, se determina una línea visual horizontal utilizando un nivel óptico. Se usa un anteojo telescópico con una amplificación adecuada para leer estadales graduados, situados sobre puntos fijos.
El instrumento se sitúa aproximadamente a la mitad de la distancia ente el banco de nivel BN Roca, y el punto X. Supóngase que se conoce la cota o elevación BN Roca, que es de 820 m. Después de nivelar el instrumento, una visual dirigida a un estadal en posición vertical sobre el BN da una lectura de 8.42 pies. Una lectura aditiva (+S), también llamada lectura hacia ATRÁS (LA) es la que se toma sobre un estadal colocado sobre un punto de elevación conocida o supuesta. Esta lectura se utiliza para determinar la ALTURA DEL INSTRUMENTO (AI), que se define como la distancia vertical del plano de referencia a la línea visual del nivel.
- Si se suma la lectura aditiva de 8.42 pie a la cota de BN Roca, 820. se tiene la AI, que resulta 828.42 pie
- Si luego se gira el nivel, de manera que quede en su campo visual el estadal puesto sobre el punto X, se tiene una lectura sustractiva (-S), llamada también lectura HACIA EL FRENTE O HACIA DELANTE (LF). En este ejemplo es de 1.20 pie. Una lectura sustractiva se define como la que se toma sobre un estadal emplazado verticalmente en un punto cuya elevación se va a determinar. Si se resta la lectura sustractiva de 1.20 pie de la AI, 828.42, se consigue la elevación del punto X, o sea, 827.22 pie.
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5. Nivelación referencial
Antes de definir lo que es un eclímetro o nivel de mano, se van a definir unos conceptos básicos, para comprender mejor la función de éste instrumento.
En la topografía, cuando se realiza un trabajo, es primordial el procedimiento de medición de los ángulos, y para ello se utilizan instrumentos de medición que reciben el nombre genérico de goniómetros.
El Eclímetro: es un goniómetro que se utiliza para medir ángulos cenitales. Podemos distinguir dos tipos de eclímetros como son:
- Eclímetros de Plano: cuando el limbo del aparato va fijo.
- (^) Eclímetros de Línea: son aquellos que permiten efectuar la lectura cenital ya corregida, van provistos de un nivel de gran sensibilidad que calamos en cada visual girando el limbo, para hacer coincidir el cero de la graduación en la posición en coincidencia con el cenit.
Actualmente se utilizan eclímetros automáticos que dan la lectura corregida directamente mediante un sistema compensador.
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EQUIPOS PARA NIVELACIÓN
■ Los de tipo fijo o de anteojo corto:
En este tipo de nivel, que aparece en la Fig. el anteojo está rígidamente unido a la regla del nivel y es paralelo a ésta. El nivel de burbuja, unido a la regla del nivel y protegido, permanece siempre en el mismo plano vertical que el anteojo, pero unos tornillos situados en cada extremo permiten ajustarlo verticalmente y cambiar el nivel de burbuja cuando éste se daña.
■
Los de tipo basculante de anteojo fijo:
Se lo utiliza en trabajos de alta precisión, también se emplean en trabajos generales. Llevan un nivel de burbuja circular para nivelarlos aproximadamente empleando tornillos niveladores, o bien, una articulación esférica o de rotula (sin tornillos niveladores) que permite inclinar la base y fijarla en posición casi a nivel. Su nivelación exacta se logra inclinando o basculando el anteojo ligeramente en un plano vertical en torno a un fulcro situado en el eje vertical del instrumento, sin cambiar la altura de éste.
■ Los de tipo Autonivelante (automáticos)
Los niveles automáticos del tipo que se ilustra en la figura cuentan con un dispositivo de auto nivelación. En la mayoría de estos instrumentos se logra una nivelación aproximada usando una base con tres tornillos niveladores que centran una burbuja circular, aunque algunos modelos tienen una articulación esférica o de rótula.
DEFINICIÓN DE TÉRMINOS
- Nivelación.
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Se sueltan los tornillos de las patas del trípode; se colocan las patas juntas tal como se muestra hasta que el nivel de la plataforma coincida aproximadamente con el de la quijada del operador. En esa posición se ajustan los tornillos.
- Se instala el equipo en la plataforma del trípode con ayuda del tornillo de sujeción; este proceso debe realizarse con mucho cuidado para evitar que el equialtímetro caiga al suelo. Se extienden las patas del trípode, teniendo en cuenta las siguientes condiciones:
- La base de las patas del trípode deben formar aproximadamente un triángulo equilátero.
La plataforma del trípode debe estar a la vista del operador en posición horizontal.
- Se realiza el calado del nivel esférico. Para este proceso existen dos posibilidades:
- Cuando el equialtímetro está provisto de tornillos nivelantes.
Se ubica el telescopio paralelo a la línea recta que une dos tornillos nivelantes cualesquiera, luego se giran simultáneamente los dos tornillos, ya sea hacia afuera o hacia adentro según el caso.
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Con ayuda del tercer tornillo se realiza el calado de la burbuja.
- Cuando el equialtímetro no tiene tornillos nivelantes: Se afloja el tornillo de sujeción del instrumento y moviendo éste coordinadamente con el equipo, se realiza el calado del ojo de pollo.
- Se dirige la visual hacia el alineamiento elegido.
- Se realiza el centrado definitivo, para lo cual se presentan dos posibilidades:
Cuando el equipo tiene un nivel tubular: Para calar la burbuja, se hace uso del tornillo nivelante que más se acerque al eje directriz del nivel tubular.
Cuando el equipo tiene un nivel de burbuja partida (parábola): En este caso se realiza el centrado de la burbuja con ayuda del tornillo bascul ante.
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Las cotas de los diferentes puntos tales como A, B, C; etc.; se encuentran restando a la altura del aparato la lectura correspondiente sobre cada punto, así:
▼A = haparato – la ▼B = haparato – lb
Las lecturas sobre puntos tales como la, lb, etc., se denominadas vistas intermedias, éstas restadas de la altura del aparato nos dan la cota de cada punto.
2. Nivelación geométrica compuesta
Es el sistema empleado cuando el terreno es bastante quebrado, o las visuales resultan demasiado largas (> 300m)
El aparato no permanece en el mismo sitio sino que se va trasladando a diversos puntos desde los cuales se toman nivelaciones simples, que van ligándose entre sí por medio de los llamados PUNTOS DE CAMBIO
En la nivelación directa compuesta se efectúan 3 clases de lecturas.
■ Vista atrás.
Es la que se hace sobre el BM para conocer h del aparato
■ Vista intermedia.
Es la que se hace sobre los puntos que se quiere nivelar para conocer la
cota.
■ Vista adelante
Es la que se realiza para hallar la cota del punto de cambio (BN Provisional)
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PROCEDIMIENTO
El Procedimiento a seguir en una nivelación directa compuesta puede resumirse así:
- Se arma y nivela el aparato en un punto favorable (1), desde donde se pueda leer al BN y al máximo número de puntos posible (de acuerdo con la pendiente del terreno y la longitud de la mira de que se disponga)
- Se toma la lectura lo (vista atrás) con la mira sobre el BN para encontrar la
altura del aparato h1 del aparato = ▼ BN + lo
- Se toman lecturas de la mira sobre los diferentes puntos, tales como A, B,… (Vistas intermedias), con las cuales hallaremos sus cotas respectivas, así:
▼A= h aparato – la ; ▼ B = h aparato – lb
- Cuando ya no se puedan hacer más lecturas desde esta primera posición del aparato, se busca un punto de cambio (CNro 1) sobre el cual se lee la mira (vista adelante)
▼C Nro. 1 = h1 aparato – (vista adelante)
- Se lleva el aparato a una segunda posición (2) desde la cual se puede leer CNro 1 y al máximo número de puntos posible. Se arma y nivela el aparato y luego se lee la mira (V atrás), con lo cual se halla la nueva altura del aparato.
h2 aparato = ▼C Nro. 1 + V atrás
- Se prosigue nuevamente como en 3, 4, 5.
MODELO DE LIBRETA
CONTRANIVELACIÓN
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Difer. Nivel = Vistas Adelante - A atrás
Difer. Nivel = Vistas Adelante - A atrás
