(Clase 5)Nivelacion
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ALTIMETRIA
DOCENTE: ING. LUIS FRANCISCO MANCO CESPEDES
Llamado también control vertical, tiene por objeto determinar la
diferencia de altura entre puntos del terreno ya sea para usarlo
directamente o referenciarlo en un plano.
Para conocer estas diferencias de alturas necesitamos medir distancias
verticales directa o indirectamente, a esta operación se le denomina
NIVELACION.
CONCEPTOS FUNDAMENTALES
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LINEA VERTICAL: Es una línea que va cualquier punto de la superficie
terrestre al centro de la tierra, esta determinada físicamente por la línea de
la plomada.
LINEA HORIZONTAL: Es una línea recta perpendicular a la línea vertical.
PLANO HORIZONTAL: Es un plano perpendicular a la dirección de la línea
vertical y tangente a una superficie de nivel en un punto.
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SUPERFICIE DE NIVEL: Es una superficie curva que todos sus puntos son
perpendiculares a la línea vertical (Dirección de la plomada). Ej. La superficie
del mar en calma.
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NIVEL MEDIO DEL MAR (n.m.m.) Es el nivel ± 0.00 m. adoptado
convencionalmente y viene hacer el promedio de la máxima elevación
del mar ( PLEAMAR) y su máximo descenso ( BAJAMAR).
El nivel medio del mar en un punto es la medida de las observaciones
registradas en dicho punto por un mareógrafo en un periodo de 15 a 20 años.
En el Perú existen 5 mareógrafos: Matarani, San Juan, La Punta, Chimbote y
Talara.
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ALTURA o COTA: De un punto es su distancia vertical a un plano de
comparación. Si este plano de comparación es el n.m.m., entonces de
denomina COTA ABSOLUTA o ALTURA ORTOMETRICA y si este plano es
arbitrario entonces es una COTA RELATIVA.
DIFERENCIA DE ALTURA o DESNIVEL: Es la distancia vertical entre dos
superficies de nivel que pasan por dos puntos.
COTA ABSOLUTA DE A = 150.00 m
COTA ABSOLUTA DE B = 250.00 m
COTA RELATIVA DE B = 100.00 (Con respecto a A)
DIFERENCIA DE ALTURA O DESNIVEL (A , B) = 100.00 m.
nivel medio del mar
SUPERFICIE DE NIVEL B
SUPERFICIE DE NIVEL A
A
B
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BM (BENCH MARK):
Es la altitud permanente de un punto respecto al N.M.M.
Están ubicados a lo largo y ancho de todo el globo terrestre y son
establecidos por instituciones especializadas en cada país, en el Perú es el
Instituto Geográfico Nacional (IGN ), la entidad que se ocupa de la colocación
y mantenimiento de estas marcas permanentes.
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¿Como saber el valor del B.M.?
La información de dicho dato
corresponde al IGN, el cual lo efectúa
a pedido del interesado mediante un
documento similar al que se muestra
a continuación, previo pago por los
derechos respectivos
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INSTRUMENTOS BASICOS DE ALTIMETRIA
El Nivel Esférico.
El Nivel Tubular.
El Nivel de Burbuja Partida .
El Nivel de Ingeniero.
La Mira.
NIVEL ESFÉRICO
Llamado también OJO DE POLLO; viene a estar constituido por un casquete
de vidrio en cuyo interior contiene generalmente alcohol; el conjunto
engloba una burbuja de aire la cual por diferencia de densidades se ubicará
siempre en la parte superior.
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EL NIVEL TUBULAR (nivel tórico)
Consiste en un tubo cilíndrico hueco de vidrio cerrado en ambos extremos, en
cuyo interior contiene en casi su totalidad de volumen un líquido de baja
viscosidad como bencina, éter, alcohol; como quiera que el fluido no llena el
100% del volumen interno, se forma una burbuja de aire.
Este aparato tiene la propiedad generar un eje o directriz horizontal (tangente
al arco externo) cuando la burbuja se encuentra centrada.
En topografía se utiliza este dispositivo para colocar en un plano horizontal, ya
sea un plato, un limbo o un anteojo.
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NIVEL DE BURBUJA PARTIDA (PARÁBOLA)
En varios equipos el nivel tubular esta a la vista, por lo tanto estará expuesto
a la influencia de agentes externos como rayos de sol lo que influye en la
sensibilidad del nivel.
Para obtener una precisión aproximadamente 8 veces superior al anterior el
nivel tubular esta oculto y para centrarlo se consigue mediante el conocido
dispositivo de COINCIDENCIA DE WILD.
Con un sistema de prismas, presenta la mitad superior izquierda, frente
a la mitad inferior derecha de la burbuja.
Como consecuencia óptica de este acoplamiento se apreciarán las mitades
extremas de la burbuja en posición invertida.
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EL NIVEL DE INGENIERO (EQUIALTÍMETRO)
El nivel de ingeniero, es aquel instrumento topográfico, constituido
básicamente de un telescopio unido a un nivel circular más otro tubular o
similar; el conjunto va montado generalmente a un trípode.
El objetivo de este aparato es obtener planos horizontales; consiguiendo de
este modo conocer el desnivel entre dos puntos.
En la actualidad existen muchos tipos de nivel los más importantes son:
. Nivel óptico mecánico simple
. Nivel óptico mecánico automático.
. Nivel óptico mecánico de alta precisión.
. Nivel electrónico
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NIVEL OPTICO MECANICO SIMPLE
Es aquel en el cual tiene como componentes principales al telescopio, el nivel
circular y el tubular o parábola.
.
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NIVEL ÓPTICO MECÁNICO AUTOMÁTICO
Los Niveles automáticos se caracterizan por la particularidad principal de
obtener una línea de colimación horizontal con solo calar la burbuja del nivel
esférico, obviando de este modo el proceso de nivelación con el nivel tubular o
de burbuja partida.
Para incrementar la precisión de la línea de colimación se hace uso de un
compensador automático que puede ser de péndulo, de prismas, de espejos o
electromagnéticos..
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A diferencia de los niveles
anteriormente estudiados, estos
poseen en cada equipo un micrómetro
de placa plano paralela con el cual se
puede dar lectura de hasta el décimo
de milímetro convirtiéndose así en
aparatos precisos, dado que los
convencionales obtienen lecturas hasta
el centésimo de metro.
Con estos niveles se usa la mira invar.
NIVEL ÓPTICO MECÁNICO DE ALTA PRECISIÓN
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Es un nivel de precisión, utiliza miras con códigos de barra.
NIVEL ELECTRONICO
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Es una regla de madera o de aluminio. Esta graduada al cm y se puede leer
con precisión al milímetro.
LA MIRA
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Entonces la diferencia de altura o la determinación de cotas de puntos del
terreno se obtienen mediante la NIVELACION, que puede ser:
INDIRECTA:
N. BAROMETRICA
N. TRIGONOMETRICA
DIRECTA:
N. GEOMETRICA
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NIVELACION BAROMETRICA
Esta basada en la medición de la Presión Atmosférica, que cambia según la
altura de los lugares. Al Nivel del mar la presión es de 76.2 cm. de
columna de Mercurio.
La presión Atmosférica es razón inversa a la altura, se emplea el
BAROMETRO DE MERCURIO.
Este método se usa principalmente en trabajos de explotación o
reconocimiento y en donde los desniveles son muy grandes, generalmente
para estaciones fijas.
.
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NIVELACION TRIGONOMETRICA
Los desniveles se obtienen mediante
resolviendo un triangulo rectángulo,
cuya incógnita es el cateto que
representa la diferencia de altura entre
dos puntos.
En este método hay dos fuentes de
error, en la medida del ángulo vertical y
en la medida de la distancia, es por esta
razón que sus resultados están dentro
de ciertos limites de precisión.
La nivelación trigonométrica
generalmente se utiliza cuando:
- Los puntos están demasiados lejos.
- El terreno es muy accidentado.
- No se requiere de mucha precisión.
.
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NIVELACION GEOMETRICA
Es aquella que nos permiten determinar la diferencia de altura entre puntos,
midiendo directamente las distancias verticales sobre una regla llamada
MIRA y un instrumentos denominados “NlVEL DE INGENIERO”; este método
es de gran precisión.
NIVELES
Son aquellos equipos con los que podemos determinar una línea o un plano
orizontal, perfectamente perpendicular a la vertical en un punto.
Un nivel esta compuesto de un anteojo
cuyo eje de mira es una línea que se
mantiene horizontal por medio de un
nivel tubular
Tanto eL anteojo como el nivel en
si se encuentran montados sobre un
eje vertical que les permiten girar, la
verticalidad de este eje se consigue
gracias a tres tornillos nivelantes.
El centrado definitivo del Nivel Tubular se logra de dos formas:
Cuando el equipo tiene un Nivel Tubular visible, 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
basculante.
Este paso se repite para cada visual .
Tornillo
. En niveles automáticos, este paso se realiza en forma automática
.
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TECNICAS DE NIVELACION
En la figura se desea encontrar el desnivel entre los puntos A y B
•Se coloca el equipo
aproximadamente en el
centro.
•Se toma las lecturas de
altura sobre las miras
colocadas en “A” y “B” (La,
Lb ).
•La línea de la visual es una
horizontal , cuya distancia
al N.M.M. se conoce como
ALTURA INSTRUMENTAL
)
De la figura: ∆ℎ = 𝐿𝑎 − 𝐿𝑏 Cota de A es cota conocida. Altura Instrumental = Cota Conocida + La Cota por conocer (B) = Alt. Inst. - Lb
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Esto nos lleva a las siguientes
definiciones:
VISTA ATRÁS L( + )
Es la lectura efectuada sobre la
mira colocada sobre un punto de
cota conocida, en la figura: La
VISTA ADELANTE L( - )
Es la lectura efectuada sobre la
mira colocada esta sobre un
punto de cota conocer, en la
figura: Lb
ALTURA INSTRUMENTAL ( )
Es la distancia vertical comprendida
entre el eje del anteojo y la superficie
de referencia (N.M.M.)
= hA + m
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TIPOS DE NIVELACION GEOMETRICA
• NIVELACION DIFERENCIAL
• NIVELACION COMPUESTA
NIVELACION DIFERENCIAL
Es aquella nivelación geométrica que sirve para hallar la diferencia de altura
de solamente dos puntos del terreno.
Pasos a seguir:
. Se coloca la mira en el punto de cota conocida (A)
. Se ubica el punto de cota por conocer (B).
. Se instala el nivel en un punto equidistante a los antes mencionados.
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. Con ayuda del nivel se visa la
mira colocada en el punto de
cota conocida: L(+) y se
anota en la libreta de campo.
. Se coloca la mira en el punto
de cota por conocer y con
ayuda del nivel se visa la mira
: L(-) y se anota en la libreta
de campo.
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MODELO DE LIBRETA DE CAMPO
.
PUNTO
L(+)
L(─)
COTA
A
1.85
100.00
B
0.72
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DETERMINANDO LA COTA DE “B”
PUNTO
L(+)
L(─)
COTA
A
1.85
101.85
100.00
B
0.72
101.13
En general:
= L(+) + Cota conocida
Cota por conocer = ─ L(─)
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NIVELACION COMPUESTA
Cuando los puntos cuyos desnivel se quiere conocer no son visibles desde algún
punto intermedio, ya sea porque:
El desnivel es muy grande
Por obstáculos que se encuentran entre estos puntos
Cuando las distancias son muy grandes que imposibilita leer sobre la mira.
Cuando hay puntos intermedios de los cuales se desea obtener su cota.
Entonces en este casos habrá que repetir una nivelación diferencial tantas
veces como sea necesario hasta llegar al otro punto, a esta repetición se
conoce como NIVELACIÓN COMPUESTA.
.
En el croquis se muestran dos
puntos, “A” , tiene como cota:
+100,00 m; el problema consiste en
determinar la cota del punto B.
Es difícil realizar una nivelación
simple, por lo cual se elige la
nivelación compuesta
Pasos a seguir
Se elige un punto: 1 (punto de cambio), con la condición de acercarnos al punto B
Se realiza una nivelación simple entre A y 1 como si B no existiese, calculando cota
del punto 1.
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PUNTO
L(+)
L(─)
COTA
A
2.54
100.00
1
0.56
1.42
2
1.44
2.53
3
2.56
0.54
B
1.82
MODELO DE LIBRETA DE CAMPO:.
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EN GABINETE:
PUNTO
L(+)
L(─)
COTA
A
2.54
102.54
100.00
1
0.56
101.68
1.42
101.12
2
1.44
100.59
2.53
99.15
3
2.56
102.61
0.54
100.05
B
1.82
100.79
