TEMA 4 Nivelación GEOMÉTRI CA

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1 TEMA 4 Nivelación GEOMÉTRI CA 4.1 Tipos de Nivelación Llamamos NI VELACI ÓN a la det er minación de alt it udes de punt os y de desniveles ent r e punt os. Se podría decir que hay t ant os mét odos de nivelación como mét odos de det er minación de Z s y, por lo t ant o podríamos hablar, por ej emplo, de nivelación fotogramétrica; No obst ant e, act ualment e, al hablar de nivelación nos solemos r ef er ir a algún mét odo/ instrumento que nos pr opor cione los niveles de maner a rápida, y con frecuencia directamente en el campo. Consideraremos los siguientes tipos de nivelación: 1) Nivelación baromét rica: Se usan alt ímetros barométricos. Es un mét odo expedit o ya que depende de la pr esión at mosf ér ica. La pr ecisión es del or den 5 o 10 m si se ha calibr ado poco ant es de la medición con un punt o de cot a conocida. Puede ser vir par a r econocimient o, 2) Nivelación con manguera de agua: No es r ealment e un método de det er minación de desniveles, sino de marcación de iguales niveles., ya se basa en el pr incipio f ísico de los vasos comunicant es. Es un sist ema t an sencillo como pr eciso, siempr e que se t omen las pr ecauciones adecuadas de que no exist an f ugas de agua, dobleces en la manguer a ni bur buj as de air e. Es el mét odo mas ut ilizado por los albañiles, aunque sólo hast a dist ancias máximas de unos 20m. 3) Nivelación t rigonomét rica: Se ut ilizan t aquímet r os o est aciones t ot ales con la f ór mula que ya conocemos dz=t +i-m. Es un mét odo pr eciso, sobr et odo si la dist ancia se mide con dist anciómet r o, en cuyo caso podemos hablar de pocos centímetros por kilómetro. La precisión de este tipo de nivelación viene limitada por: - la precisión de angular del aparato. - La medida de m (alt ura de mir a), per o sobr e t odo de i (altura de instrumento) - El efecto de la esfericidad, y sobretodo de la refracción Por ello se utilizaron métodos especiales de observación, como el de Nivelación Trigonomét r ica por obser vaciones r ecípr ocas y simult áneas 4) Nivelación Geomét rica: Es el mét odo mas pr eciso de t odos y el que ver emos con det alle en est e t ema. Se ut ilizan NI VELES de línea y la pr ecisión puede ser de menos de 1 mm/ Km a varios

2 mm/km. Es el mét odo mas adecuado par a la mayor par t e de los trabajos en obra de edificación. 5) Nivelación GPS: Es la que nos pr opor cionan los equipos GNSS. La pr ecisión puede llegar a pocos milímet ros y se puede llegar a dist ancias de 10 o 20 kilómet r os sin per dida de pr ecisión. La gr an dif er encia r espect o a los mét odos ant er ior es es que nos pr opor ciona la cot a elipsoidal en vez de la cot a or t omét r ica. Est a dif er encia puede ser un inconveniente cuando se r equier en Z s absolutas, es decir referidas al nivel del mar. La Altura ortométrica (H) es la alt ur a sobr e el nivel medio del mar. La Altura elipsoidal (h) es la alt ur a de un punt o sobr e el elipsoide de r ef er encia y es la que pr opor ciona el GPS, act ualment e r ef er ida al elipsoide WGS84. La dif er encia ent r e ambas se llama Ondulación del geoide, o alt ur a Geoidal (N). Siendo H=h-N 4.2 Nivel de línea La nivelación GEOMÉTRI CA se r ealiza con el Nivel de Alturas o equialtimétrico. Act ualment e casi t odos los niveles son del t ipo AUTOMATI CO, es decir que una vez nivelado el nivel esf ér ico (con una pr ecisión de unos 2 ) un sist ema de f lej es, imanes, acaba de nivelar el Nivel con una gr an pr ecisión. En r ealidad lo que hace es nivelar la visual no el inst r ument o. Est os niveles suelen aut o-bloquear el mecanismo de nivelación aut omát ica por lo que suelen llevar un bot ón par a el desbloqueo, que debe pulsar el operador una vez nivelado. También exist en niveles del t ipo MANUAL, que llevan un t or nillo que ajusta un segundo nivel tubular, que debe calarse en cada visual y no sólo al est acionar. Par a mayor pr ecisión, a veces el nivel t ubular se obser va a través de un ocular mediant e una imagen par t ida cuyos extremos de burbuja debemos alinear.

3 Cada vez mas se utilizan niveles aut omát icos y de LECTURA AUTOMATI CA. Con ellos en vez de ut ilizar una mir a dividida en milímetros o dobles milímet r os, se ut iliza una con una especie de código de bar r as, que es capaz de int er pr et ar el sensor de imagen incor por ado en el nivel, y por t ant o r ealizar una lect ur a aut omát ica (almacenar la en t ar j et a, ) con lo que se evit an er r or es y se aument a la productividad. También exist en los NI VELES LASER. Suelen ser niveles aut omát icos, per o el oper ador no mir a a través de ellos, sino que est os emit en un r ayo láser visible o no. Los de r ayo visible se suelen ut ilizar par a mar car niveles sobr e una par ed, mur o, a dist ancias que pueden llegar a los 800 m. El r ayo láser se emit e hor izont al o verticalmente (incluso en escuadr a) y suele ir mont ado en un disposit ivo gir at or io que def ine un plano hor izont al o ver t ical, respectivamente. También es posible nivelar si el oper ador (un único oper ador ) lleva una mir a con un sensor láser que detecta, dent r o de un mar gen, la alt ur a de la señal y avisa si se debe subir o baj ar el nivel. Est e t ipo de niveles se puede acoplar a vehículos o máquinas de nivelación para un guiado automático.

4 Por ot r a par t e los niveles pueden llevar o no LI MBO HORI ZONTAL, aunque en cualquier caso son de escasa pr ecisión, per o suf icient es par a mar car escuadr as y alineaciones. Ot r as características de est os instrumentos son las que se ven en el folleto siguiente: Una de las características mas importantes, porque indica la precisión del nivel es el ERROR KI LOMÉTRI CO, que indica el er r or que se puede comet er al det er minar un nivel ent r e dos punt os separ ados ent r e si 1Km. Est e valor suele r ef er ir se a niveladas de unos 30m de longitud y a una doble nivelación que mejora el resultado / 2 ACCESORIOS: - Con los niveles ópt icos se lee sobr e una mir a que puede llegar a los 4m de alt ur a y suele est ar dividida en doble milímet r os o en milímet r os. Sólo par a t r abaj os muy poco pr ecisos se puede t oler ar mir as de 1c. Aunque el ocular suele most r ar hilos est adimét r icos, par a nivelar sólo leemos el hilo central. - Basada de mir a, Sapo, o plat af or ma de gir o que sir ve par a apoyar la mir a en los puntos int er medios de un itinerario donde se va a gir ar la mir a par a pasar de espalda a f r ent e, según se explica mas adelante.

5 - Para señalizar los puntos importantes de cota, se utilizan clavos especiales con cabeza esférica. - No llevan plomada óptica, ya que no se estaciona sobre un punto (no medimos i, y de ahí parte de la precisión). A veces llevan una plomada de gravedad para trabajos muy expeditos - Placa Plano Par alela (caso del par que de las est aciones, ) y miras INVAR 4.3 Trabajo de Campo Estacionamiento: - punto medio: Se pone el nivel aproximadamente en el punto medio entre las dos mira (basta hacerlo a pasos). De esta manera el posible error sistematico de falta de horizontalidad del instrumento se compensa puesto tiene el mismo valor sobre las dos miras. Las niveladas serán de unos 20m. - Se estaciona en un punto cualquiera no materializado y NO el punto que se va a nivelar!!! - Se cala el nivel esférico - Si es automático: ya esta, basta leer la mira - Si es manual calar la burbuja EN CADA VISUAL!! Mira: - Poner la mira en el punto a obtener cota: o de 2mm de graduación o aplomar la mira con nivel de mira o distancias max. 20m. Cuaderno de Campo: - Se utiliza un estadillo con las siguientes columnas: - Punto Espalda Intermedia Frente Desniv. COTA Prov. Corr.Unit. Corr.Acum. COTA comp. Lect ur as de espalda: las que se r ealizan sobr e mir as que están en puntos que ya tienen cota (aunque no se haya calculado) Lect ur a de f r ent e: a las que se r ealizan sobr e mir as a las que se quier e dar cot a y además van a ser vir par a hacer cambio de estación como se explica mas adelante.

6 Lect ur as int er medias: a la s que se r ealizan sobr e mir as a las que quer emos dar cot a, per o que no van a ser vir par a hacer cambio de estación (a diferencia de las lecturas de frente) - Nivelación Simple y Compuesta o Itinerario - Cerrada, Abierta-encuadrada, abierta-colgada - Doble nivelación, anillos

7 4.4 Cálculo y compensación - A partir de la formula dz=l Espalda -L Frente - Cálculo del desnivel total y del cierre de la nivelación - Cálculo de cotas intermedias - Error de cierre - Tolerancia. Error kilométrico. Ek * K Ek<7mm, K=dist. En Kilómetros - Compensación Se reparte a partes iguales entre todas las niveladas, independientemente de la longitud de las niveladas. Cota Roja = Cota de Proyecto Cota Estaca (es una corrección = exacto(proyecto) errónea (estaca))