NIVELES DE PRECISION
Nivel tipo americano.- descansa sobre dos soportes de forma de “y” y sus características principales son las siguientes: a) El anteojo puede girarse sobre su propio eje independientemente de los soportes. b) El anteojo es desmontable y puede invertirse su posición sacándolo de los soportes. El objeto de esta construcción es el de facilitar el ajuste o corrección del instrumento. c) El nivel de burbuja esta unido al anteojo. d) Los soportes son ajustables.
Nivel tipo ingles.- a) Tiene el anteojo fijo a la barra, lo cual no permite que pueda quitarse de sus soportes y por lo mismo no puede girar sobre su propio eje. b) Este instrumento es más simple y compacto que el anterior y aunque es menos fácil de ajustar, su ajustamiento dura más. c) El nivel va fijo a la barra de sostén de los soportes. d) Los soportes son fijos, unidos rígidamente a la barra y sin ajuste.
NIVELES DUMPY
Este tipo de niveles utilizado 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 que permite inclinar la base y fijarla en posición casi a nivel
Los niveles láser fueron y continúan siendo una novedad creyendo alguna personas que son mas precisos, pero la realidad es otra, existen los que solo proyectan una linea en una pared, su nombre correcto es crossliner se usan principalmente en interiores, ya que en exteriores con la luz del sol resulta difícil ver la linea que proyecta en una pared por ejemplo, línea que por cierto tiene entre 1 y 2 milímetros de ancho, así que si precisión. En un kilometro será de 1 centímetro comparando con un nivel óptico, hay también niveles láser que poseen un sensor, este se puede usar en exteriores y a mayores distancias, ya que no depende del ojo humano, si no de un sensor especializado en ver la luz láser, hay equipos de diferentes precios y precisiones, si adquiere un nivel asegúrese que este sea de calidad y que este correctamente calibrado, de lo contrario le recomiendo mejor un nivel de manguera.
No todo es malo en los niveles láser, una de sus ventajas es que lo puede usar una sola persona: pone el nivel en un punto céntrico y va a medir directamente en los puntos que requiere, también si tiene varios instaladores (de marcos por ejemplo) trabajando al mismo tiempo, cada uno puede tener un sensor y estar usando la misma referencia al mismo tiempo. También son muy prácticos montados en maquinaria de excavación o aplanado, eliminando la necesidad de detener la maquinaria para poner un estadal y hacer la medición, con un nivel láser el operador de la maquina puede saber instantáneamente si esta por arriba o por abajo del nivel deseado.
El nivel mas sencillo es el nivel de manguera, es una manguera trasparente, se le introduce agua y se levantan ambos extremos, por simple equilibrio, el agua estará al mismo nivel en ambos extremos.
NIVELES DE MANO
El nivel de mano, es un instrumento de mirar que se caracteriza por su manejo sencillo y la rapidez con que se pueden determinar los ángulos de elevación y de depresión. Se utiliza para mediciones preliminares, construcciones de carreteras y líneas ferrocarriles, secciones transversales, gradientes e exploraciones de pendientes, para mediciones geológicas y forestales, etc. Los niveles de mano, son instrumentos que se utilizan con una sola mano y se usan en trabajos de poca precisión y para fines de verificación. Los niveles de mano tienen dos características básicas; una línea de vista o colimación y un nivel de burbuja para poner la línea horizontal. Con un nivel de mano podremos lanzar visuales, determinar pendientes o ángulos horizontales.
El nivel de mano es un instrumento también sencillo, la referencia de horizontalidad es una burbuja de vidrio o gota, el clisímetro es una versión mejorada del nivel de mano incorporando un transportador metálico permitiendo hacer mediciones de inclinación y no solo desnivel.
El nivel fijo es la versión sofisticada del nivel de mano, este en lugar de sostenerse con la mano se coloca sobre un tripie, la óptica tiene mas aumentos y la gota es mucho mas sensible.
Este nivel presenta una problemática, y es que conforme se opera el aparato hay que estar verificando continuamente y sobretodo cuando se gira, que la gota siga centrada, esto se hace con los 4 tornillos niveladores los cuales se mueven en pares, y siempre manteniendo tensión para que el aparato no se mueva..
* NIVEL ABNEY
El nivel Abney consta de un nivel tórico de doble curvatura [A] sujeto a un nonio [B], el cual puede girar alrededor del centro de un semicírculo graduado [C] fijo al ocular. Al igual que el nivel Locke, la imagen de la burbuja del nivel tórico se refleja mediante un prisma sobre el campo visual del ocular [D]. Con el nivel Abney se pueden determinar desniveles, horizontal izar la cinta, medir ángulos verticales y pendientes, calcular alturas y lanzar visuales con una pendiente dada.
NIVEL LOCKE
Nivel de mano (nivel Locke). Es un pequeño nivel tórico, sujeto a un ocular de unos 12 cm de longitud, a través del cual se pueden observar simultáneamente el reflejo de la imagen de la burbuja del nivel y la señal que se esté colimando. El nivel de mano se utiliza para horizontal izar la cinta métrica y para medir desniveles. Retículo de colimación Línea de Refracción Nivel Tórico de la burbuja Reflejo de la burbuja Ocular Línea de visual Prisma.
Correcciones en las superficies y líneas de nivel.
Corrección por esfericidad y por refracción
Es evidente que al estar trazando superficies y líneas de nivel totalmente planas, nos estamos alejando en cuanto al trazado del nivel verdadero, pero como ocurre que el instrumental al uso depende de la fuerza de la gravedad para su posicionamiento, el hecho de menudear los cambios de posicionamiento durante nuestras observaciones, nos mantendrá dentro del campo del nivel verdadero.
Por el contrario si nuestras observaciones y determinaciones comportan líneas de un solo trazo de cierta entidad (mayor de 60 m.) Es preciso proceder a una corrección para adaptarnos a la curvatura del nivel verdadero. Otra corrección precisa es contrarrestar la curvatura que se produce en una visual como consecuencia de su paso por capas de distinta densidad, o de densidad variable, refracción.
Corrección ortométrica.
Aparte de la corrección por esfericidad y refracción en una visual, cuando analizamos el geoide, determinante de la superficie de nivel equipotencial sobre la tierra, y lo comparamos con el elipsoide de referencia, se advierte la falta de paralelismo entre la superficie definida para dos zonas, fundamentalmente del ecuador a los polos. Ésta convergencia precisa de una corrección denominada corrección ortométrica, siendo la altitud ortométrica la altitud así modificada. En el ámbito ordinario de la ingeniería ésta corrección no es usual, dado que la convergencia de 100 metros de desnivel entre el ecuador y los polos es del orden de 50 cm.
Fórmulas o coeficientes de corrección por esfericidad y refracción
Para proceder a las correcciones por esfericidad y refracción, la primera como consecuencia evidente de la esfericidad de la tierra, y la segunda debido a la refracción que se produce por un rayo visual al cruzar la atmósfera, tenemos que:
La corrección por esfericidad es ce = D2/2R R= radio de la tierra, 6.370 km.
La corrección por refracción es cr = D2K/R K= coeficiente de refracción
Dado que estas correcciones tienen tendencia o sentido distinto, al unirlas y dar valores alcanzamos la siguiente formulación en su aplicación conjunta:
ce - cr = 0.0659 (D x 0.001)2 Las unidades de D (distancia) en metros
Así tendremos para una visual de 100 m, una corrección de 0.7 mm. y para 1000 m. una corrección de 66 mm.
LA TAQUIMETRIA
Es la disciplina que determina la posición de puntos en el espacio, relacionándolos a un sistema de referencia, bien de coordenadas cartográficas o bien en un sistema autónomo, y siempre a efectos de intervención en obras de ingeniería civil o arquitectura. Por lo que concierne a los levantamientos, habrá de ponerse buena cuenta en cuanto a la relación entre el modelo, el reflejo en los croquis correspondientes y la identidad de los puntos que se toman, es decir que los puntos que se tomen correspondan a los realmente reflejado en los croquis, ya que sucede bastante a menudo que los puntos son confundidos sin advertirlo. Cada punto que se toma lleva de referencia un numero y a su vez además de los parámetros que definen al numero, pueden asociársele atributos (árbol, cerca, bordillo, arqueta etc.), de ello la importancia que indicábamos antes en no confundir alguno de estos, pues si los parámetros los toma automáticamente el aparato y lo procesa a la memoria (hablamos de las estaciones actuales), los datos del numero y el atributo los introduce el operador, aunque ambos se generen de forma automática. El numero nos permitirá identificarlo y el atributo puede ser útil a la hora de utilizar alguna utilidad informática para realizar alguna operación, unir todos los que tengan el atributo cercado, asociar un bloque de arqueta, árbol etc.
El modo operativo que recomiendo, corresponde a un equipo de tres personas, una porta el jalón o prisma, otra realiza el croquis e indica al portador del prima la posición en la cual se coloca, y cuyo numero el anotará en el croquis y a continuación una vez reseñado en este, contrastará por radio con la tercera persona, el operador de la estación total, cerciorándose de si ese numero que el está anotando, es el mismo que está introducido en la estación como código del punto, si no es así o bien se cambia antes de su lectura o el que realiza el croquis cambia y anota el que tiene ya asignado por la estación, así mismo el que realiza el croquis debe ir auxiliado de un fluxómetro y puede ir realizando notas marginales y medidas tales como de altura de bordillo, ancho de un hueco, dimensiones de una arqueta, diámetro de una farola etc. etc. que serán muy útiles a la hora de realizar en gabinete el montaje de un
plano.
TAQUIMETRIA. Por medio de la taquimetría se pueden medir indirectamente distancias horizontales y diferencias de nivel. Se emplea este sistema cuando no se requiere gran precisión o cuando las condiciones del terreno hacen difícil y poco preciso el empleo de la cinta. Para poder usar este método se requiere de un teodolito en cuyo retículo podemos leer el hilo superior (s), el hilo medio (m) y el hilo inferior (i).
Para hacer un levantamiento empleando este sistema se procede al igual que en los diferentes métodos de levantamiento de un terreno con teodolito y cinta, tan solo que, en lugar de medir distancias, se toman las tres lecturas s, m e i, y el valor de ángulo vertical. FORMULAS PARA EL CALCULO DE LAS DISTANCIAS HORIZONTALES (DH) Y VERTICALES (DV).
CALCULO DE COTAS. Para el cálculo de cotas, una vez conocida la DV, hay que tener en cuenta si el ángulo vertical es positivo o negativo. Se conoce la cota A y se quiere determinar la cota B (ver figuras). La altura del aparato (h) se puede determinar dando una "vista atrás" a un punto de cota conocida o midiendo directamente la longitud "a", distancia del eje del anteojo al punto A.
ESTUDIO DEL TRAZADO. Entre dos o más puntos que van a unirse con una carretera pueden trazarse numerosas líneas. El problema radica en seleccionar la que mejor satisfaga las especificaciones técnicas que se hayan establecido. Por eso, en esta fase, las características topográficas de la zona a explorar, la naturaleza de los suelos y el drenaje son determinantes. Como quiera que el método de estudio variará según se trate de terreno plano o accidentado, se van a considerar por separado estas distintas topografías.
TRAZADO POR TERRENO PLANO. Se conceptúan como terreno plano aquel cuya pendiente general, en el sentido de avance de la vía, es considerablemente inferior a la pendiente máxima estipulada para la vía y en donde el trazo de la línea recta puede constituir la solución de enlace entre dos puntos. Al trazar carreteras en terrenos planos, una vez determinados los puntos de control t estacados en el terreno, el trabajo se reduce a enlazarlos con el mejor alineamiento posible. Si bien la línea recta aparenta ser la mejor solución para unir dos puntos en terrenos planos, las exigencias de seguridad y de estética de la carretera desaconsejan seriamente el uso de tangentes demasiado largas y modernamente aún en zonas planas se utilizan los trazados curvilíneos y semicurvilíneos.
TRAZADO POR TERRENO MONTAÑOSO. En los terrenos montañosos, el unir dos puntos con una línea de pendiente uniforme o de varios tramos de distintas pendientes uniformes es más interesante que el enlace de ellos mediante una línea recta. De esta manera se obtiene un trazado que ofrecerá mayores ventajas a los conductores de vehículos, siempre que no se sobrepasen determinados valores en las pendientes
DEFINICIONES
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Nivel tipo americano.- descansa sobre dos soportes de forma de “y” y sus características principales son las siguientes: a) El anteojo puede girarse sobre su propio eje independientemente de los soportes. b) El anteojo es desmontable y puede invertirse su posición sacándolo de los soportes. El objeto de esta construcción es el de facilitar el ajuste o corrección del instrumento. c) El nivel de burbuja esta unido al anteojo. d) Los soportes son ajustables.
Nivel tipo ingles.- a) Tiene el anteojo fijo a la barra, lo cual no permite que pueda quitarse de sus soportes y por lo mismo no puede girar sobre su propio eje. b) Este instrumento es más simple y compacto que el anterior y aunque es menos fácil de ajustar, su ajustamiento dura más. c) El nivel va fijo a la barra de sostén de los soportes. d) Los soportes son fijos, unidos rígidamente a la barra y sin ajuste.
NIVELES DUMPY
Este tipo de niveles utilizado 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 que permite inclinar la base y fijarla en posición casi a nivel
Los niveles láser fueron y continúan siendo una novedad creyendo alguna personas que son mas precisos, pero la realidad es otra, existen los que solo proyectan una linea en una pared, su nombre correcto es crossliner se usan principalmente en interiores, ya que en exteriores con la luz del sol resulta difícil ver la linea que proyecta en una pared por ejemplo, línea que por cierto tiene entre 1 y 2 milímetros de ancho, así que si precisión. En un kilometro será de 1 centímetro comparando con un nivel óptico, hay también niveles láser que poseen un sensor, este se puede usar en exteriores y a mayores distancias, ya que no depende del ojo humano, si no de un sensor especializado en ver la luz láser, hay equipos de diferentes precios y precisiones, si adquiere un nivel asegúrese que este sea de calidad y que este correctamente calibrado, de lo contrario le recomiendo mejor un nivel de manguera.
No todo es malo en los niveles láser, una de sus ventajas es que lo puede usar una sola persona: pone el nivel en un punto céntrico y va a medir directamente en los puntos que requiere, también si tiene varios instaladores (de marcos por ejemplo) trabajando al mismo tiempo, cada uno puede tener un sensor y estar usando la misma referencia al mismo tiempo. También son muy prácticos montados en maquinaria de excavación o aplanado, eliminando la necesidad de detener la maquinaria para poner un estadal y hacer la medición, con un nivel láser el operador de la maquina puede saber instantáneamente si esta por arriba o por abajo del nivel deseado.
El nivel mas sencillo es el nivel de manguera, es una manguera trasparente, se le introduce agua y se levantan ambos extremos, por simple equilibrio, el agua estará al mismo nivel en ambos extremos.
NIVELES DE MANO
El nivel de mano, es un instrumento de mirar que se caracteriza por su manejo sencillo y la rapidez con que se pueden determinar los ángulos de elevación y de depresión. Se utiliza para mediciones preliminares, construcciones de carreteras y líneas ferrocarriles, secciones transversales, gradientes e exploraciones de pendientes, para mediciones geológicas y forestales, etc. Los niveles de mano, son instrumentos que se utilizan con una sola mano y se usan en trabajos de poca precisión y para fines de verificación. Los niveles de mano tienen dos características básicas; una línea de vista o colimación y un nivel de burbuja para poner la línea horizontal. Con un nivel de mano podremos lanzar visuales, determinar pendientes o ángulos horizontales.
El nivel de mano es un instrumento también sencillo, la referencia de horizontalidad es una burbuja de vidrio o gota, el clisímetro es una versión mejorada del nivel de mano incorporando un transportador metálico permitiendo hacer mediciones de inclinación y no solo desnivel.
El nivel fijo es la versión sofisticada del nivel de mano, este en lugar de sostenerse con la mano se coloca sobre un tripie, la óptica tiene mas aumentos y la gota es mucho mas sensible.
Este nivel presenta una problemática, y es que conforme se opera el aparato hay que estar verificando continuamente y sobretodo cuando se gira, que la gota siga centrada, esto se hace con los 4 tornillos niveladores los cuales se mueven en pares, y siempre manteniendo tensión para que el aparato no se mueva..
* NIVEL ABNEY
El nivel Abney consta de un nivel tórico de doble curvatura [A] sujeto a un nonio [B], el cual puede girar alrededor del centro de un semicírculo graduado [C] fijo al ocular. Al igual que el nivel Locke, la imagen de la burbuja del nivel tórico se refleja mediante un prisma sobre el campo visual del ocular [D]. Con el nivel Abney se pueden determinar desniveles, horizontal izar la cinta, medir ángulos verticales y pendientes, calcular alturas y lanzar visuales con una pendiente dada.
NIVEL LOCKE
Nivel de mano (nivel Locke). Es un pequeño nivel tórico, sujeto a un ocular de unos 12 cm de longitud, a través del cual se pueden observar simultáneamente el reflejo de la imagen de la burbuja del nivel y la señal que se esté colimando. El nivel de mano se utiliza para horizontal izar la cinta métrica y para medir desniveles. Retículo de colimación Línea de Refracción Nivel Tórico de la burbuja Reflejo de la burbuja Ocular Línea de visual Prisma.
Correcciones en las superficies y líneas de nivel.
Corrección por esfericidad y por refracción
Es evidente que al estar trazando superficies y líneas de nivel totalmente planas, nos estamos alejando en cuanto al trazado del nivel verdadero, pero como ocurre que el instrumental al uso depende de la fuerza de la gravedad para su posicionamiento, el hecho de menudear los cambios de posicionamiento durante nuestras observaciones, nos mantendrá dentro del campo del nivel verdadero.
Por el contrario si nuestras observaciones y determinaciones comportan líneas de un solo trazo de cierta entidad (mayor de 60 m.) Es preciso proceder a una corrección para adaptarnos a la curvatura del nivel verdadero. Otra corrección precisa es contrarrestar la curvatura que se produce en una visual como consecuencia de su paso por capas de distinta densidad, o de densidad variable, refracción.
Corrección ortométrica.
Aparte de la corrección por esfericidad y refracción en una visual, cuando analizamos el geoide, determinante de la superficie de nivel equipotencial sobre la tierra, y lo comparamos con el elipsoide de referencia, se advierte la falta de paralelismo entre la superficie definida para dos zonas, fundamentalmente del ecuador a los polos. Ésta convergencia precisa de una corrección denominada corrección ortométrica, siendo la altitud ortométrica la altitud así modificada. En el ámbito ordinario de la ingeniería ésta corrección no es usual, dado que la convergencia de 100 metros de desnivel entre el ecuador y los polos es del orden de 50 cm.
Fórmulas o coeficientes de corrección por esfericidad y refracción
Para proceder a las correcciones por esfericidad y refracción, la primera como consecuencia evidente de la esfericidad de la tierra, y la segunda debido a la refracción que se produce por un rayo visual al cruzar la atmósfera, tenemos que:
La corrección por esfericidad es ce = D2/2R R= radio de la tierra, 6.370 km.
La corrección por refracción es cr = D2K/R K= coeficiente de refracción
Dado que estas correcciones tienen tendencia o sentido distinto, al unirlas y dar valores alcanzamos la siguiente formulación en su aplicación conjunta:
ce - cr = 0.0659 (D x 0.001)2 Las unidades de D (distancia) en metros
Así tendremos para una visual de 100 m, una corrección de 0.7 mm. y para 1000 m. una corrección de 66 mm.
LA TAQUIMETRIA
Es la disciplina que determina la posición de puntos en el espacio, relacionándolos a un sistema de referencia, bien de coordenadas cartográficas o bien en un sistema autónomo, y siempre a efectos de intervención en obras de ingeniería civil o arquitectura. Por lo que concierne a los levantamientos, habrá de ponerse buena cuenta en cuanto a la relación entre el modelo, el reflejo en los croquis correspondientes y la identidad de los puntos que se toman, es decir que los puntos que se tomen correspondan a los realmente reflejado en los croquis, ya que sucede bastante a menudo que los puntos son confundidos sin advertirlo. Cada punto que se toma lleva de referencia un numero y a su vez además de los parámetros que definen al numero, pueden asociársele atributos (árbol, cerca, bordillo, arqueta etc.), de ello la importancia que indicábamos antes en no confundir alguno de estos, pues si los parámetros los toma automáticamente el aparato y lo procesa a la memoria (hablamos de las estaciones actuales), los datos del numero y el atributo los introduce el operador, aunque ambos se generen de forma automática. El numero nos permitirá identificarlo y el atributo puede ser útil a la hora de utilizar alguna utilidad informática para realizar alguna operación, unir todos los que tengan el atributo cercado, asociar un bloque de arqueta, árbol etc.
El modo operativo que recomiendo, corresponde a un equipo de tres personas, una porta el jalón o prisma, otra realiza el croquis e indica al portador del prima la posición en la cual se coloca, y cuyo numero el anotará en el croquis y a continuación una vez reseñado en este, contrastará por radio con la tercera persona, el operador de la estación total, cerciorándose de si ese numero que el está anotando, es el mismo que está introducido en la estación como código del punto, si no es así o bien se cambia antes de su lectura o el que realiza el croquis cambia y anota el que tiene ya asignado por la estación, así mismo el que realiza el croquis debe ir auxiliado de un fluxómetro y puede ir realizando notas marginales y medidas tales como de altura de bordillo, ancho de un hueco, dimensiones de una arqueta, diámetro de una farola etc. etc. que serán muy útiles a la hora de realizar en gabinete el montaje de un
plano.
TAQUIMETRIA. Por medio de la taquimetría se pueden medir indirectamente distancias horizontales y diferencias de nivel. Se emplea este sistema cuando no se requiere gran precisión o cuando las condiciones del terreno hacen difícil y poco preciso el empleo de la cinta. Para poder usar este método se requiere de un teodolito en cuyo retículo podemos leer el hilo superior (s), el hilo medio (m) y el hilo inferior (i).
Para hacer un levantamiento empleando este sistema se procede al igual que en los diferentes métodos de levantamiento de un terreno con teodolito y cinta, tan solo que, en lugar de medir distancias, se toman las tres lecturas s, m e i, y el valor de ángulo vertical. FORMULAS PARA EL CALCULO DE LAS DISTANCIAS HORIZONTALES (DH) Y VERTICALES (DV).
CALCULO DE COTAS. Para el cálculo de cotas, una vez conocida la DV, hay que tener en cuenta si el ángulo vertical es positivo o negativo. Se conoce la cota A y se quiere determinar la cota B (ver figuras). La altura del aparato (h) se puede determinar dando una "vista atrás" a un punto de cota conocida o midiendo directamente la longitud "a", distancia del eje del anteojo al punto A.
ESTUDIO DEL TRAZADO. Entre dos o más puntos que van a unirse con una carretera pueden trazarse numerosas líneas. El problema radica en seleccionar la que mejor satisfaga las especificaciones técnicas que se hayan establecido. Por eso, en esta fase, las características topográficas de la zona a explorar, la naturaleza de los suelos y el drenaje son determinantes. Como quiera que el método de estudio variará según se trate de terreno plano o accidentado, se van a considerar por separado estas distintas topografías.
TRAZADO POR TERRENO PLANO. Se conceptúan como terreno plano aquel cuya pendiente general, en el sentido de avance de la vía, es considerablemente inferior a la pendiente máxima estipulada para la vía y en donde el trazo de la línea recta puede constituir la solución de enlace entre dos puntos. Al trazar carreteras en terrenos planos, una vez determinados los puntos de control t estacados en el terreno, el trabajo se reduce a enlazarlos con el mejor alineamiento posible. Si bien la línea recta aparenta ser la mejor solución para unir dos puntos en terrenos planos, las exigencias de seguridad y de estética de la carretera desaconsejan seriamente el uso de tangentes demasiado largas y modernamente aún en zonas planas se utilizan los trazados curvilíneos y semicurvilíneos.
TRAZADO POR TERRENO MONTAÑOSO. En los terrenos montañosos, el unir dos puntos con una línea de pendiente uniforme o de varios tramos de distintas pendientes uniformes es más interesante que el enlace de ellos mediante una línea recta. De esta manera se obtiene un trazado que ofrecerá mayores ventajas a los conductores de vehículos, siempre que no se sobrepasen determinados valores en las pendientes
DEFINICIONES
<>
MACHUPICHU
