INTRODUCCION
Con la siguiente práctica buscamos adquirir habilidades para realizar una nivelación geométrica compuesta, la cual es de más frecuente uso y es utilizada cuando el terreno es demasiado quebradizo. En esta tipo de nivelación se toman varias nivelaciones simples, por lo tanto el aparato no se encuentra estable en un solo lugar sino que es trasladado a diferentes puntos los cuales se relacionan con los llamados puntos de liga Estos puntos de liga deben ser de fácil identificación para así lograr una buena precisión en el trabajo y aquí se ejecutan las lecturas al frente y atrás que son las que permiten calcular la nueva altura del instrumento y a la vez el enlace de las nivelaciones simple.
OBJETIVOS Objetivos generales: Aplicación de los métodos de nivelación geométrica en la determinación de alturas y desniveles.
Objetivos específicos:
Aprender e identificar el procedimiento de una nivelación geométrica. Adquirir la habilidad en el manejo de un nivel de precisión para una nivelación geométrica correcta. Obtener por medio de unas mediciones, las diferencias de altura de los respectivos puntos de un terreno. Lograr un alto grado de precisión en el proceso para así tener certeza de los datos tomados en campo. Establecer las aplicaciones prácticas, de esta actividad, en el desarrollo o ejercicio profesional.
MATERIALES UTILIZADOS
Estadía Nivel geométrico Trípode Cinta métrica Estaca de madera
MARCO TEORICO ALTIMETRÍA Se da el nombre de nivelación al conjunto de operaciones por medio de las cuales se determina la elevación de uno o más punto respecto a una superficie horizontal de referencia dada o imaginaria la cual es conocida como superficie o plano de comparación. El objetivo primordial de la nivelación es referir una serie de puntos a un mismo plano de comparación para poder deducir los desniveles entre los puntos observados. Se dice que dos o más puntos están a nivel cuando se encuentran a la misma cota o elevación respecto al mismo plano de referencia, en caso contrario se dice que existe un desnivel entre estos. La nivelación es una operación fundamental para el ingeniero, tanto para confeccionar un proyecto, como para lograr replantear el mismo. Las aplicaciones más comunes de la nivelación son los trabajos que requieren una idea de desniveles y pendientes. Los resultados de la Nivelación se utilizan:
En proyectos de carreteras, vías férreas, canales, obras de drenaje y sistemas de suministro de agua cuyas pendientes se adaptan en forma óptima a la topografía existente. En el trazo de construcciones de acuerdo con elevaciones planeadas. En el cálculo de volumen de terracerías y otros materiales. En la investigación de características de escurrimiento o drenaje de una región y/o superficie. En la elaboración de mapas y planos que muestren la configuración general del terreno. En el estudio del movimiento de las placas de la corteza terrestre y el asentamiento de las mismas.
En trabajos de gran envergadura y que abarcan grandes extensiones se utiliza el (NMM) como plano de comparación. En trabajos pequeños de relativa importancia donde no se tiene referencia cercana del NMM, se utilizan planos de referencia asumidos. Como en el caso de esta práctica. Algunos términos usados en la nivelación son: es un plano tangente a una superficie de nivel. Plano horizontal: Superficie de nivel: es una superficie curva en donde cada uno de los puntos es
perpendicular a la dirección de la plomada; así el desnivel entre dos puntos es la distancia que existe entre la superficie de nivel de dichos puntos.
es el ángulo entre dos líneas que se cortan en un plano vertical. Ang ulo vertical: En topografía se supone una de estas líneas de manera horizontal. Elevación o cota: Distancia vertical medida desde un plano de referencia. Nivel medio del mar: altura media de la superficie del mar media de la superficie
del mar según todas las etapas de la marea en un periodo de 19 años. es un punto permanente en el terreno Banco d e nivel (BM) o banco maestro: de origen natural o artificial cuya elevación es conocida. El BM puede estar referenciado al NMM o ser asumido para ciertos trabajos de campo. Existen BM de cota fija los que son colocados por el INETER los que constituyen una red Curv atura y refracción
En algunos trabajos de nivelación precisa tales como los establecimientos de bancos de cota fija es necesario considerar el efecto de la curvatura de la tierra y la refracción atmosférica. De manera general la corrección por curvatura, considerando un radio de 6341 Km., puede ser calculada por la siguiente ecuación: C = 0.0785 K2 (Km.) Donde k es la distancia vertical existente entre una línea horizontal y la línea de nivel expresada en km. Es decir que para una distancia de 1un Km. la corrección será 7.85 cm. El fenómeno de refracción atmosférica se presenta cuando los rayos de luz se doblan ligeramente hacia abajo lo que tiende a disminuir la curvatura terrestre en un 14 %. La corrección por refracción puede calcularse por la siguiente ecuación: C = 0.0675 K2 (Km.) Casi todas las líneas de visual son cortas (0-30 m) y en rara ocasión la visual se encuentra por encima de los 2 m sobre el terreno. En consecuencia rara vez es necesaria hacer la corrección por estos efectos.
Mé to do s de ni vel aci ón:
Existen dos métodos: Indirectos: Nivelación trigonométrica y Nivelación Barométrica. Directos: Nivelación Diferencial o Geométrica.
Niv elac ión tr ig o no m é tr ic a
Tiene por objeto determinar la diferencia de altura entre dos puntos midiendo la distancia horizontal o inclinada y el ángulo vertical que los une con el plano vertical para poder determinar los desniveles con ayuda de la trigonometría. En la topografía ordinaria este tipo de nivelación proporciona un medio rápido para la determinación de elevaciones de puntos en terrenos bastante accidentados. Los ángulos se miden con el teodolito y las distancias con la mira. Niv elac ión B aro m é tr ica
Este tipo de nivelación es para usos exploratorios y de reconocimientos en zonas montañosas con el uso del barómetro; instrumento que considera la presión atmosférica, la cual varía durante el día e incluso durante la noche, lo que hace que este tipo de nivelación no sea exacta. Niv elac ión di fere nc ial o geo m é tr ica
Consiste en medir las distancias verticales y elevaciones de manera directa. Su objetivo es establecer puntos de control mediante el corrimiento de una cota, entendiéndose como tal las operaciones encaminada a la obtención de la elevación de un punto determinado partiendo de otro conocido. La nivelación geométrica o diferencial se clasifica en simple o compuesta. Nivelación sim ple: Es aquella en la cual desde un punto o una sola posición del
aparato se puede conocer las cotas o elevaciones de los diferentes puntos que se desean nivelar. En este se sitúa el nivel en el punto más conveniente el cual ofrezca mejores condiciones de visibilidad. La primera lectura se hace sobre la mira colocada en el punto estable y fijo que se toma como un BM el cual podrá ser conocido o asumido. Esta nivelación es igual a la simple con la única Nivelación co mp uesta: diferencia que el aparato se plantara más de una vez y por consiguiente la altura de instrumento será diferente cada vez que se cambie. Este tipo de nivelación se realiza cuando os terrenos son bastantes accidentados y exceden visuales de 200 m. En otras palabras la nivelación compuesta es una serie de nivelaciones simples amarradas entre sí por puntos de cambio. Con cep tos Básic os Es la lectura efectuada sobre la mira Lec tur a de esp alda o vis ta atrás (LE o V+):
situada en el punto inicial de cota conocida (BM). También es conocida como lectura aditiva pues siempre se suma. Es la elevación de la línea de vista del Nivel Altura de instru mento (HI o AI):
cuando el equipo esta nivelado medido a partir de una superficie de referencia. La elevación de un punto conocido más la vista atrás es la altura de instrumento buscada. Es La lectura de hilo central sobre la mira en puntos de Vista interm edia (VI): detalle cuyas elevaciones se necesitan saber. Las vistas intermedias son muy usadas para dejar referencias en el desarrollo del trabajo de campo. Toda lectura entre los puntos de cambio es intermedia. Las vistas intermedias son deductivas y con lecturas de mira sobre puntos de elevación desconocidos.
INSTRUMENTOS NIVEL Tam bi é n llam ado Niv el Ópt ico o Equ ialt ím etr o . Es el instrumento que
tiene como finalidad la medición de desniveles entre los puntos o el traslado de cotas de un punto conocido a otro desconocido. MIRA: En Latinoamérica se le llama también Estadal. Es una regla graduada que
sirve para indicar la localización de los puntos visados con la línea de mira del Nivel y así registrar en la hoja de campo la vista medida (mide desniveles – diferencias de altura), siendo puesta en posición vertical, nivelada con ayuda del nivelador. Hay diferentes modelos de mira: - Las más comunes son de aluminio, telescópicas, de 4 o 5 metros; son generalmente rígidas. - De madera (pintadas) las cuales son más flexibles. - Para obtener medidas más precisas, hay miras en fibra de vidrio con piezas desmontables para minimizar las diferencias debido a errores inevitables de equilibrio. - Para una mayor precisión, hay miras de Invar, para ser utilizadas con los niveles de precisión con micrómetro placa paralela: son de una sola pieza, disponible en diferentes longitudes, por ejemplo, 3 metros para usos corrientes, o de un metro para mediciones bajo tierra. La mira utilizada en esta práctica, es de aluminio, es telescópica, tiene fajas alternadas rojas y negras (cada 10 cm), divida en cm en su cara frontal y mm por detrás, obteniendo así aproximaciones hasta el mm; de longitud 4 o 5 m.
NIVELA DOR DE MIRA: Se ubica en la parte baja de la mira. Éste sirve para
ayudar en la nivelación de la mira y corroborar su posición vertical; y así evitar la toma de malas medidas en la correspondiente altura visada. CARTERA: Es la hoja donde se escriben los datos, notas o medidas del
levantamiento topográfico, como registro permanente del trabajo de campo. Es fundamental que las anotaciones sean claras y legibles para cualquier persona enterada sin tener que recurrir a explicaciones verbales. El cuidado que se tenga al registrar las medidas dependerá la exactitud del dibujo del levantamiento. Llamada también hoja de campo. TR ÍPO DE: Proporciona adecuado apoyo al Nivel, que exige firmeza, nivelación y
estabilidad. Se compone por una plataforma y sus patas. La plataforma es metálica, tiene al medio una perforación que permite el centrado del Nivel sobre el lugar escogido. En el extremo las patas terminan en punta y tienen un pedal, sobre el cual se hace presión para enterrar la pata en el suelo. Deben ser estables y permitir que el aparato quede a la altura de la vista del operador 1,40 m - 1,50 m.
PROCEDIMIENTO El procedimiento utilizado en esta práctica es el siguiente: - Se coloca la mira sobre el punto inicial de cota conocida o supuesta (BM). En esta práctica se tomó el punto BM en un lámpara de metal el cual estaba colocada arriba de un concreto de cemento, con una de sus caras - Se estaciona el nivel en un punto delante de la mira, desde donde se puede leer (medir) sobre ella. El nivel se estacionó siguiendo la dirección hacia el BM2. -Se tomó el valor (Vista +) de lectura sobre la mira (Distancia Vertical del punto en el terreno hasta la posición aparente del hilo horizontal de retículo sobre la mira). Dato que se lleva a la libreta de campo. -El valor que se registró en el segundo punto, da la altura del instrumento (AI) que corresponde a la altura del plano horizontal que contiene la visual. -Se tomaron lecturas de mira sobre los puntos cuya cota fue necesaria para la práctica y que sirven para hallar las cotas respectivas de los puntos. (Vista Intermedia = VI). -Luego que ya no se pudo y no se necesitó hacer más lecturas, se buscó un punto para seguir la nivelación (Punto de cambio). Sobre éste se colocó la mira y se hizo una lectura (V-). El nivel se deja fijo en este punto. -Se movió el Nivel a un nuevo punto siguiendo el recorrido, desde donde se pueda leer la mira con el Nivel que quedó en el punto fijo, se hace la lectura para una
nueva cota del instrumento. -Se hacen las lecturas de VI (si son necesarias). -Se eligió un nuevo punto de cambio para continuar el trabajo, haciendo sobre éste la lectura (V-) para obtener su cota. -Se continúa en la misma forma hasta llegar al punto final (BM2), sobre el cual se colocó la mira y se hizo una lectura de (V-) para obtener la cota final. -El resultado final de la nivelación fue la cota de los puntos de cambio, de VI y del punto final, referidas al mismo dato del punto inicial. FUENTES DE ERRORES SISTEMÁTICOS EN L AS NIVEL ACIONES.
Todas las medidas para nivelar están sujetas a tres fuentes de error: 1. Instrumentales 2. Naturales 3. Personales. 1. INSTRUMENTAL ES A) Instrumento Desajustado:
El ajuste más importante del nivel es el que sitúa la línea de colimación paralela al tubo del nivel de manera que al girar el telescopio genere un plano horizontal. Se producen errores de importancia cuando el instrumento no está ajustado. B) Mira de Longitud Incorrecta:
Las longitudes incorrectas de las divisiones en una mira producen errores semejantes a los que resultan de las graduaciones incorrectas en una cinta. El desgaste uniforme del regatón que va al pie de la mira hace incorrecto los valores de la altura del instrumento, pero el efecto se anula cuando se hacen lecturas más y lecturas menos. Se deben comprobar las graduaciones de la mira confrontándolas con una cinta comparada. 2. NATURAL ES: A) Curvatura de la Tierra:
El efecto que hace la curvatura de la tierra es aumentar la lectura de la mira, igualando las distancias a las que se hacen las lecturas más o menos se anulan los errores por esta causa. B) Por Refracción:
Igualando las longitudes a que se hacen las lecturas más y menos se eliminan generalmente los errores debidos a la refracción que en las nivelaciones ordinarias son despreciables.
C) Variaciones de Temperatura:
El calor hace que las miras se dilaten, pero el efecto no es importante en las nivelaciones ordinarias. Las ondas de calor que se producen en el aire, cerca de la superficie de la tierra o en las proximidades de objetos calientes, hacen que la mira parezca que ondea e impiden efectuar lecturas precisas. Estos efectos se reducen elevando la línea de colimación, evitando que las visuales pasen cerca de las fuentes de calor, como edificios y chimeneas. Otras partes del Instrumento se tuercen por efecto de un calentamiento desigual, y esta deformación afecta los ajustes. Dándole sombra al nivel cubriéndolo con un cobertor cuando se carga y un paraguas cuando se instala, se reducen o eliminan los efectos del calor. D) Viento
los vientos fuertes hacen vibrar el instrumento y no se puede mantener inmóvil la mira. Las revelaciones de precisión no deben hacerse en días que sopla el viento. E) Asentamientos de instrumento:
El asentamiento del instrumento después de que se ha tomado una lectura más, hacen muy corta la lectura menos, y, por lo tanto, que sea muy grande la elevación registrada del siguiente punto.El error es acumulativo, cuando hay una serie de cambios del nivel en un terreno muy blando, debe tenerse especial cuidado al instalar el nivel sobre un terreno esponjoso, en caso de hacerlo se deben tomar las lecturas rápidamente, usando dos miras y sin caminar alrededor del instrumento. F) Asentamiento de la mira: Sucede lo mismo que en el asentamiento del
instrumento, esto se evita eligiendo puntos de liga sólidos o, si no se encuentra alguna, se usan de fierro.
3.- PERSONA LES
A) Centrado incorrecto de la burbuja:
El error que se produce porque la burbuja no está exactamente centrada, es el más importante de todos, especialmente si se hacen visuales largas. Esto se evita revisando la burbuja del instrumento antes y después de hacer cada visual. B) Enfoque Incorrecto.
El enfoque incorrecto del objetivo o del ocular, producen lecturas incorrectas en la mira, esto se evita enfocando correctamente. C) Lecturas Incorrectas de la Mira:
Las causas que originan este error son: enfoque incorrecto, malas condiciones del tiempo, visuales largas, en las que se incluyen las equivocaciones como una interpolación descuidada y a la transposición de números. Esto se evita haciendo visuales cortas, para adaptarse a las condiciones del tiempo y del Instrumento. COMO REDUCIR ERRORES Y ELIMINAR EQUIVOCA CIONES.
Las siguientes operaciones eliminan los errores mayores o descubren rápidamente las equivocaciones: A) Revisar el centrado de la burbuja antes y después de cada lectura. B) Usar un nivel de mira C) Hacer las comprobaciones aritméticas en la libreta de campo. D) Estar en buenas condiciones tanto físicas como mentalmente para un buen desenvolvimiento de campo. En esta práctica se usó el método de altimetría, método que proyecta los puntos sobre la superficie terrestre en el plano vertical mediante un proceso conocido como nivelación y que fundamentalmente sirve para fijar las diferencias de elevación entre los puntos de la superficie terrestre. En este método se dio uso a nuevos equipos, los cuales no brindaron certeza en cuanto a la precisión de las medidas de las distancias verticales. La Vista Intermedia (2) se tomó para hallar la altura de ese punto no a nivel del terreno si no del dintel de uno de los accesos al Bloque M5, por ello en el plano se puede observar el cambio abrupto en un solo punto del perfil del terreno.
CONCLUSION
En topografía es muy común que siempre se hallen valores que no cuadren o coincidan con los datos teóricos, el error humano e instrumental, entre otros, alteraran la medición de datos en el campo. Para la nivelación geométrica compuesta de un terreno grande que no permite levantar todo el terreno desde un mismo punto de estación con el nivel, se hace necesario mover el estadal más de una vez para tener visión a los demás puntos. Para tomar medida de distancias verticales se utilizan las miras, tomando en cuenta que se debe tomar la medida con menos error posible, observando que la mira este bien posicionado (completamente vertical). Con estos datos y comparando con los nuevos adelantos tecnológicos, es más viable tomar medidas con aparatos eléctricos, pues poseen un margen de error menor comparado con las herramientas comunes.
BIBLIOGRAFIA
WIRSHING, James R.; WIRSHING, Roy H. Introducción a la topografía. México: McGraw-Hill Professional Publishing, 1987. p 152. Número de clasificación de la Biblioteca Del Congreso: GA102.3 -- W798 1987eb. MAZA VÁSQUEZ, Francisco. Introducción a la topografía y a la cartografía aplicada. España: Servicio de Publicaciones. Universidad de Alcalá, 2009. 68 p. RUSSELL C. BRINKER/ PAÚL R. WOLF; Topografía Moderna; 6a Edición; HARLA S. A D de C.V; 1982.
INFORME PRÁCTICA TOPOGRAFIA II NIVELACION GEOMETRICA
PRESENTADO POR: LORAINE BELTRAN CRESPO IBIS DE LA HOZ SINDY OROZCO OSPINO NASLY ZULUAGA BARRIOS GRUPO: 0
PRESENTADO A: EBERTO ORTEGA
FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGIAS UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR VALLEDUPAR-CESAR I SEMESTRE-2014
ANEXOS
