TEMA 4

Nivelación GEOMÉTRI CA

4.1 Tipos de NivelaciónLlamamos NI VELACI ÓN a la determinación de altitudes de puntos y de desniveles entre puntos. Se podría decir que hay tantos métodos de nivelación como métodos de determinación de Zs y , por lo tanto podríamos hablar, por ejemplo, de nivelación fotogramétrica; No obstante, actualmente, al hablar de nivelación nos solemos ref erir a algún método/ instrumento que nos proporcione los niveles de manera rápida, y con frecuencia directamente en el campo.

Consideraremos los siguientes tipos de nivelación: 1) Nivelación barométrica: Se usan altímetros barométricos. Es un

método expedito ya que depende de la presión at mosf érica. La precisión es del orden 5 o 10 m si se ha calibrado poco antes de la medición con un punto de cota conocida. Puede servir para reconocimiento,

2) Nivelación con manguera de agua: No es realmente un método de determinación de desniveles, sino de marcación de iguales niveles., ya se basa en el principio f ísico de los vasos comunicantes. Es un sistema t an sencillo como preciso, siempre que se tomen las precauciones adecuadas de que no existan f ugas de agua, dobleces en la manguera ni burbujas de aire . Es el método mas utilizado por los albañiles, aunque sólo hasta dist ancias máximas de unos 20m.

3) Nivelación trigonométrica: Se utilizan taquímetros o estaciones totales con la f órmula que ya conocemos dZ=t+i-m. Es un método preciso, sobretodo si la distancia se mide con dist anciómetro, 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 (altura de mira), pero sobre todo 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 Trigonométrica por observaciones recíprocas y

simultáneas 4) Nivelación Geométrica: Es el método mas preciso de todos y el que

veremos con detalle en este tema. Se utilizan NI VELES de línea y la

precisión puede ser de menos de 1 mm/ Km a varios mm/Km. Es el método mas adecuado para la mayor parte de los

trabajos en obra de edificación. 5) Nivelación GPS: Es la que nos proporcionan los equipos GNSS. La

precisión puede llegar a pocos milímetros y se puede llegar a distancias de 10 o 20 kilómetros sin perdida de precisión. La gran dif erencia respecto a los métodos anteriores es que nos proporciona la cot a elipsoidal en vez de la cota ort ométrica. Esta dif erencia puede ser un inconveniente cuando se requieren Zs absolutas, es decir referidas al nivel del mar. La Altura ortométrica (H) es la altura sobre el nivel medio del mar. La Altura elipsoidal (h) es la altura de un punto sobre el elipsoide de ref erencia y es la que proporciona el GPS, actualmente ref erida al elipsoide WGS84. La dif erencia entre ambas se llama Ondulación del geoide, o altura Geoidal (N). Siendo H=h-N

4.2 Nivel de líneaLa nivelación GEOMÉTRI CA se realiza con el Nivel de Alturas o equialtimétrico. Actualmente casi todos los niveles son del tipo AUTOMATI CO, es decir que una vez nivelado el nivel esf érico (con una precisión de unos 2) un

sist ema de f lejes, imanes, acaba de nivelar el Nivel con una gran precisión. En realidad lo que hace es nivelar la visual no el instrumento. Estos niveles suelen auto-bloquear el mecanismo de nivelación automática por lo que suelen llevar un botón para el desbloqueo, que debe pulsar el operador una vez nivelado.

También existen niveles del tipo MANUAL, que llevan un tornillo que ajusta un segundo nivel tubular, que debe calarse en cada visual y no sólo al est acionar. Para mayor precisión, a veces el nivel tubular se observa a través de un ocular mediante una imagen partida cuyos extremos de burbuja debemos alinear.

Cada vez mas se utilizan niveles automáticos y de LECTURA AUTOMATI CA. Con ellos en vez de utilizar una mira dividida en milímetros o dobles milímetros, se utiliza una con una especie de código de barras, que es capaz de interpretar el sensor de imagen incorporado en el nivel, y por tanto realizar una lectura automática

También existen los NI VELES LASER. Suelen ser niveles automáticos, pero el operador no mira a través de ellos, sino que estos emiten un rayo láser visible o no. Los de rayo visible se suelen utilizar para marcar niveles sobre una pared, muro, a distancias que pueden llegar a los 800 m. El rayo láser se emite horizontal o verticalmente (incluso en escuadra) y suele ir montado en un dispositivo giratorio que def ine un plano horizontal o vertical, respectivamente. También es posible nivelar si el operador (un único operador) lleva una mira con un sensor láser que detecta, dentro de un margen, la altura de la señal y avisa si se debe subir o bajar

la productividad.a an errores y se aument con lo que se evit)a, arjetalmacenarla en t(

el nivel. Este tipo de niveles se puede acoplar a vehículos o máquinas de nivelación para un guiado automático.

Por otra parte los niveles pueden llevar o no LI MBO HORI ZONTAL, aunque en cualquier caso son de escasa precisión, pero suf icientes para marcar escuadras y alineaciones. Otras características de estos 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 error que se puede cometer al determinar un nivel entre dos puntos separados entre si 1Km. Este valor suele ref erirse a niveladas de unos 30m de longitud y a una doble nivelación que mejora el resultado / 2

ACCESORIOS: - Con los niveles ópticos se lee sobre una mira que puede llegar

a los 4m de altura y suele estar dividida en doble milímetros o en milímetros. Sólo para t rabajos muy poco precisos se puede tolerar miras de 1c. Aunque el ocular suele mostrar hilos estadimétricos, para nivelar sólo leemos el hilo central.

- Basada de mira, Sapo, o plataf orma de giro que sirve para apoyar la mira en los puntos intermedios de un itinerario donde se va a girar la mira para pasar de espalda a f rente, según se explica mas adelante.

- 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 Paralela (caso del parque de las estaciones, ) y miras INVAR

4.3 Trabajo de CampoEstacionamiento:

- 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.

Lecturas de espalda: las que se realizan sobre miras que están en puntos que ya tienen cota (aunque no se haya calculado) Lectura de f rente: a las que se realizan sobre miras a las que se quiere dar cot a y además van a servir para hacer cambio de estación como se explica mas adelante. Lecturas intermedias: a la s que se realizan sobre miras a las que queremos dar cota, pero que no van a servir para 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 4.4 Cálculo y compensación

- A partir de la formula dZ=LEspalda-LFrente

- Cálculo del desnivel total y del cierre de la nivelación - Cálculo de cotas intermedias

- Error de cierre - Tolerancia. Error kilométrico.

Ek * KEk<7mm, K=dist. En Kilómetros

- Compensación Se reparte a partes iguales entre todas las niveladas,

Cota Roja = Cota de Proyecto Cota Estaca (es una corrección = exacto(proyecto) errónea (estaca))

independientemente de la longitud de las niveladas.