Practica 2 Niveles modernos

CURSO DE TOPOGRAFÍA APLICADA
Práctica No. 2: Manejo de Niveles
PRÁCTICA No. 2: MANEJO DE NIVELES MODERNOS
1. Introducción
La nivelación, es la operación cuyo objetivo fundamental es determinar la diferencia de alturas entre
puntos del terreno, y puede ser de tres clases: directa o topográfica, barométrica y trigonométrica.
La nivelación directa, se efectúa midiendo las distancias verticales con la ayuda de un nivel topográfico
y un estadal. La nivelación barométrica, se efectúa midiendo la variación de presiones atmosféricas en
las diferentes estaciones, por medio de un barómetro. La nivelación trigonométrica, se efectúa midiendo
los ángulos verticales y las inclinadas u horizontales, calculándose los desniveles usando las funciones
trigonométricas.
Un nivel topográfico, en esencia, no es más que un instrumento cuya función básica es medir
distancias verticales (desniveles), al permitir generar una línea de referencia horizontal y hacer
lecturas en una regla graduada colocada en forma vertical sobre los puntos de interés.
Los niveles que existen en el mercado actualmente pueden clasificarse en algunas de las categorías
mostradas en forma sinóptica (cuadro 2.1).
Tipo Y (americano)
Tradicionales
Tipo Dumpy (inglés)
Niveles
Modernos
Automáticos
Basculantes
De alta precisión
Electrónicos digitales
De rayo láser
Cuadro 2.1 Clasificación de los niveles existentes en el mercado
2. Objetivos
Conocer las partes fundamentales y las funciones básicas de algunos niveles modernos.
Adquirir habilidad en el manejo de los niveles más importantes.
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3. Equipo y materiales necesarios
Niveles automáticos NA24 y NA28
Nivel de precisión N3
Clavos o estacas
Martillo
Cinta adhesiva
Marcador
Estadales
4. Desarrollo de la Práctica
4.1. Niveles automáticos
Los niveles automáticos reciben también el nombre de autonivelantes, por tener la característica de
autonivelación. La mayoría de los niveles automáticos tienen tres tornillos niveladores mediante los
cuales se puede centrar rápidamente la burbuja de un nivel circular. Inmediatamente después de que
el nivel circular ha sido centrado, entra en acción un mecanismo compensador automático, que se
encarga de mantener la línea de colimación perfectamente nivelada, independientemente de los
pequeños movimientos que ocurren "normalmente" con la operación del instrumento.
El compensador autonivelador es un sistema de prismas suspendido sobre alambres finos, que
funcionan bajo el principio del péndulo, bajo la acción de la gravedad. Las longitudes de los
alambres y las posiciones de los puntos de suspensión, están definidos de tal forma que los rayos de
luz que el sistema de prismas envía a los hilos de la retícula son rayos horizontales. Por lo tanto, en
la medida en que el sistema de prismas pueda girar libremente, la línea de colimación permanecerá
horizontal, aún cuando el telescopio no esté exactamente horizontal.
Un mecanismo amortiguador obliga al péndulo a pararse rápidamente, de tal forma que el operador
no tiene que esperar hasta que el péndulo deje de girar por sí mismo.
Los niveles automáticos tienen la ventaja de permitir mayor rapidez en el emplazamiento, eliminan
errores accidentales en el centrado de la burbuja y es particularmente útil en condiciones adversas
de suelo inestable y vientos fuertes.
El nivel automático Wild (Leica) modelo NA28 que se muestra en la figura 2.2, que tiene una lente
de 28X, hilos estadimétricos, círculo horizontal para medición de ángulos o replanteo, pulsador de
control para verificar el funcionamiento del compensador antes de cada medición, tornillos de
movimiento horizontal sin fin a ambos lados, es compacto, ligero y totalmente estanco al agua.
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Figura 2.2. Nivel automático Wild (Leica), modelo NA28 (Cortesía de Leica
Heerbrugg).
4.2. Nivel de Precisión N3
4.2.1. Instrumento (Fig. 2.3.)
El instrumento posee una placa base en forma circular (1) que lleva un paso de rosca estándar la cual
hace posible el empleo del N3 sobre cualquier trípode Wild (Leica).
El telescopio puede fijarse en cualquier dirección horizontal con el tornillo de sujeción (12), y ser
dirigido exactamente a la dirección deseada con el tornillo de movimiento fino (13), estando el tornillo
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de sujeción cerrado.
Para obtener una imagen nítida de la visual hay un botón de enfoque (7), con movimiento grueso/fino.
El telescopio tiene una distancia de enfoque extremadamente corta de 45 cm. Es panfocal, es decir, su
aumento disminuye en cortas distancias a favor de un aumento del campo visual. Por estas
características, entonces, el telescopio no es analático.
Para la puesta en coincidencia de los dos extremos de la burbuja en el ocular (5), se utiliza el botón para
basculamiento (11). Si los dos extremos de la burbuja están fuera del campo visual, una flecha indica
con toda claridad en que sentido debe girarse este botón para poner la burbuja en coincidencia.
El botón para basculamiento tiene una graduación con 50 intervalos por giro total. Un giro completo
corresponde a un cambio de inclinación del telescopio de alrededor de 0.50 mm por m (103"). En una
escala (6) a la derecha del ocular del telescopio se ve el número de vueltas completas.
4.2.1.1. Micrómetro de Placas Planoparalelas
El micrómetro está constituido por una placa planoparalela de cristal, colocado delante del objetivo y
protegido contra el polvo por un vidrio de protección (14). Girando el botón (10) del micrómetro, la
lámina de caras planoparalelas colocada en su montura báscula sobre su eje horizontal y se obtiene un
desplazamiento paralelo de la línea de colimación hacia arriba o abajo.
La amplitud del desplazamiento es de 10 mm para el modelo estándar en división métrica, y
corresponde al intervalo de la división del estadal invar de nivelación Wild. El valor de este
desplazamiento es leído directamente a 0.1 mm y estimado a 0.01 mm, en una escala gravada en vidrio
que es observada en el ocular (5).
La lectura 0 corresponde a la posición vertical de la placa planoparalela y por consiguiente, a una línea
de colimación directa, sin desplazarse. La lectura en el estadal es siempre superior en 5 mm al horizonte
verdadero del instrumento, lo que no tiene ninguna importancia ya que estos 5 mm se encuentran tanto
para la visual hacia atrás como para la visual de frente.
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Figura 2.3. Nivel de precisión Wild (Leica) modelo N3.
4.2.1.2. Resumen de Características técnicas
- Desviación estándar para 1 km doble nivelación:
± 0.2 mm
- Anteojo con óptica panfocal:
Imagen real directa
- Campo visual en 100 m:
180 cm
en 1 m:
5 cm
- Enfoque mínimo:
0.45 m
- Largo:
297 m
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- Sensibilidad del nivel tubular:
10"/2 mm
- Precisión del centrado:
± 0.25"
- Sensibilidad del nivel esférico:
Tornillo de basculamiento con graduación: 8 giros
Alcance de basculamiento:
± 4.00 mm por m (824")
Alcance del basculamiento/giro del tambor: 0.50 mm por m (103")
Intervalo del tambor:
0.01 mm por m (2")
- Micrómetro de placa planoparalela con lectura óptica
Alcance:
10 mm
Intervalo:
0.1 mm
Estimación:
0.01 mm
4.2.2. Trípode
Para aprovechar toda la precisión del instrumento, se aconseja particularmente el trípode GST 40 de
patas fijas debido a su gran estabilidad. Este trípode, que ha sido hecho especialmente para el N3, no
ofrece como la mayoría de los otros trípodes Wild (Leica), la posibilidad de desplazar el instrumento
sobre su plataforma, ya que el centraje del N3 sobre un punto del terreno no es necesario. Al trípode va
fijada una bolsa conteniendo una plomada y una llave Allen.
4.2.3. Desembalaje y puesta en estación
a) Poner en estación el trípode y sacar del estuche el instrumento tomándolo por su asa.
b) Fijar el instrumento fuertemente sobre el trípode.
c) Con los tornillos nivelantes (2) colocar la burbuja del nivel esférico en el centro del círculo de
referencia.
4.2.4. Enfoque del telescopio y de la línea de colimación
a) Para que la retícula aparezca nítida y bien negra es necesario dirigir el telescopio hacia un plano
de fondo claro y girar el ocular (4) del anteojo hasta lograr lo planteado.
b) Abrir el tornillo de sujeción (12) y dirigir el telescopio hacia el estadal apuntando a través del
visor (15).
c) Colocar el trazo vertical de la retícula aproximadamente sobre el centro del estadal girando el
botón de movimiento fino (13).
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d) Girar el botón de enfoque (17) hasta que la imagen de la división del estadal aparezca nítida.
4.2.5. Puesta en horizontal de la línea de colimación
A la izquierda del ocular se encuentra el ocular de observación del nivel tubular y de la escala del
micrómetro (5). Proceda como se indica a continuación:
a) Enfocar dicho ocular hasta que la imagen de la burbuja y de la escala aparezca nítida.
b) Girar el tornillo de basculamiento para colocar en coincidencia los extremos de las dos mitades
de la burbuja, es decir, que queden de manera que formen un solo arco (Fig. 2.4.).
Figura 2.4. Sentido de rotación del botón para basculamiento y puesta en coincidencia de los
extremos de la burbuja.
4.2.6. Lecturas sobre el estadal
a) Con el botón de micrómetro (10) colocar exactamente simétrico, entre los trazos cuneiformes de
la retícula uno de los trazos de la graduación del estadal (Fig. 2.5.).
b) Anotar el número de los centímetros de dicho trazo y añadirle como parte decimal la lectura
efectuada en el ocular del micrómetro. A la derecha de la Fig. 2.6 se observa el campo visual del
N3 con lectura del estadal con los trazos cuneiformes de la retícula con una lectura de 77 cm, y a
la izquierda, se observa el micrómetro, con lectura de 0.556 cm; la lectura completa es entonces
de 77.556 cm.
c) Después de tomar la lectura del estadal, controlar que la burbuja se encuentre siempre
exactamente en coincidencia.
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Figura 2.5. Posición de simetría del trazo del estadal entre los
trazos cuneiformes de la retícula
Figura 2.6. Lectura del estadal y del micrómetro.
4.2.7. Estimación de distancias horizontales
a) Leer sobre el estadal la posición de los trazos cortos estadimétricos horizontales visibles en el
campo del anteojo.
b) Colocar con el botón del micrómetro, primeramente el trazo estadimétrico superior simétrico al
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trazo centimétrico de la graduación izquierda del estadal y anotar la lectura del estadal y del
micrómetro L1.
c) Repetir la misma operación para el trazo estadimétrico inferior y se efectúa una lectura L2.
La diferencia de las dos lecturas (L1 - L2) expresada en centímetros, es decir la porción interceptada del
estadal (I) se lleva al diagrama (Fig. 2.7), de donde se obtiene el valor de k en metros (que puede ser
positivo o negativo). Finalmente, la distancia (D) se obtiene mediante:
D = KI + k ;
donde: K = 100
k
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Fig. 2.6. Diagrama de Distancias
Ejemplo:
L1 = 126.645 ; L2 = 101.882
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I = L1 - L2 = 24.763 cm; Por lo que k = - 0.7 m (Fig. 2.6)
D = 24.763 m - 0.7 m = 24.063 m
4.2.8. Cuidados y mantenimiento del N3
El N3 es un instrumento de precisión. Debe ser manipulado con cuidado y protegerlo contra choques
violentos, así como contra sacudidas.
Mantener el instrumento siempre limpio. Antes de limpiar con un trapo limpio y suave, o un papel
especial las partes manchadas, debe quitarse todo el polvo con un pincel fino.
Las partes ópticas no deben tocarse con los dedos y para la limpieza no debe usarse ningún líquido.
Al igual que todos los instrumentos topográficos, si llegara a mojarse, debe secarse sobre el terreno
antes de ser encerrado en su estuche. En cuanto sea posible, abrir el estuche y secar por completo el
instrumento. Jamás debe almacenarse un instrumento húmedo en su estuche cerrado.
En climas muy húmedos debe ponerse el instrumento de forma que el aire circule a su alrededor.
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