E.P.E.T N° 2 - Centenario

6° Año Construcciones

Unidad N° 6 - Nivelación

6.1 Generalidades: planos de referencia, cotas, puntos fijos.6.2Nivelación geométrica: Nivel óptico o equialtímetro, miras, accesorios, distancia Mira-nivel, nivelación lineal o de superficie, métodos de control, errores.6.3 Nivelación trigonométrica: descripción.6.4 Nivelación barométrica: descripción. Apéndice.

Generalidades

Nivelación es el procedimiento mediante el cual se busca determinar:

A) El desnivel existente entre dos (o mas), hechos físicos existentes entre sí.

o

B) La relación entre uno (o mas), hechos físicos y un plano de referencia.

El primer caso constituye la forma mas común de nivelación, en este caso comparamos dos (o varios) puntos (o planos) entre sí y determinamos el desnivel en metros o centímetros existente entre cada uno de ellos individualmente. En el segundo caso establecemos un nuevo "valor" llamado COTA que relaciona colectivamente a cada uno de los hechos físicos aludidos con el que se toma como referencia.(en el dibujo el nivel del mar)

Concepto de PUNTO (topográfico)

Es el lugar físico -dentro de un plano- que es objeto de un trabajo topográfico. Debe ser un objeto individual, de existencia física o virtual, de una cierta estabilidad temporal y con capacidad de ser posicionado mediante coordenadas (x, y, z).

Son ejemplos de punto: una piedra, una estaca, un mojón, un clavo o ménsula adherido a una pared, incluso un lugar puntual cualquiera sobre la superficie terrestre.

Casos especiales de puntos son los Puntos Fijos (PF) que son puntos de gran estabilidad física a los que algún ente se ha encargado de nivelar y se ha calculado su cota; y Puntos Trigonométricos iguales al caso anterior pero que además se les ha dado coordenadas de posición dentro de un plano (x e y, o N, S, E, O).

Concepto de PLANO (topográfico)

Es el lugar físico definido por dos o mas puntos (reales o ficticios), que se encuentran a una misma cota.

Son ejemplos de plano (para la topografía) la superficie de un reservorio de agua, una base de cemento, el cordón de una vereda, una superficie de tierra previamente horizontalizada, o incluso el plano visual de un nivel o teodolito, etc.

Un caso especial del plano son los llamados planos de referencia o comparación, estos son planos reales o ficticios, con una cota conocida o asignada, natural o arbitraria, de gran estabilidad física y que se los puede tomar como referencia real para posicionar puntos o planos con respecto a ellos, son ejemplos de planos de referencia el nivel del mar, o el plano definido por los puntos de igual presión atmosférica en un instante determinado, o el definido por los puntos de igual gravedad.

Concepto de COTA (topográfico)

Es el valor numérico del desnivel existente entre un punto o un plano cualquiera, y el plano de referencia elegido para un trabajo.

Podemos utilizar distintos tipos de cotas:

- Absolutas: cuando están definidas con respecto a un plano de referencia aceptado como real y válido para una región, un país o un conjunto de países; que la respetan por tener un sustento técnico que las hace valederas. El sistema de referencia vertical de Argentina fue materializado a través de una serie corta de observaciones en el mareógrafo de Mar del Plata en 1924. En la década del cuarenta, la marca de referencia del mareógrafo fue conectada por nivelación de alta precisión a una marca mucho más estable en Tandil, localidad ubicada aproximadamente unos 200 Km. de la línea de costa. Este punto permanece hoy como el origen del sistema de nivelación nacional. Este marco de referencia fue extendido a todo el país a través de nivelaciones de alta precisión.

   La red de nivelación de primer orden fue completada por el IGM en el año 2001 y consiste de unos 16000 puntos distribuidos a lo largo de varias decenas de miles de kilómetros de líneas de nivelación geodésicas de alta precisión.

En Centenario encontramos como ejemplo de lo anterior dos Puntos Fijos referidos al nivel del mar que forman parte de la aquella red, construida por el I.G.M. como base para los trabajos topográficos y de ingeniería necesarios para la construcción de grandes obras de infraestructura; estos son el PF 76N que se encuentra en el lote agrícola N° 150 (Cancha "El Vendaval", Nueva España) cuya cota es 281,412 m.s.n.m.m. y el PF 75N que se encuentra en el lote agrícola N° 174 (Chacra de Vallejos, a 300 mts del C.P.E.M. Nro 1) cuya cota es de 285,155 m.s.n.m.m. Los puntos fijos del I.G.M. se reconocen por estar constituidos por un disco de bronce de unos 15 cm. de diámetro empotrados en pilotes de H° A° enterrados en inmediaciones de las rutas nacionales, esta red verdadera obra básica de todas las obras de infraestructura nacional se comenzó a construir en 1.934, año en que se sanciona la “Ley de la carta” principio de la cartografía nacional, fue este un trabajo ciclópeo que tuvo como protagonistas a generaciones de Ingenieros Geógrafos, Técnicos Geógrafos Matemáticos y personal de maestranza del Instituto Geográfico Militar por décadas.

- Arbitrarias: Cuando están definidas sin ninguna base o razón mas que la voluntad de quien lleva a cabo el trabajo de nivelación, este tipo de cota se utiliza en los casos de trabajos que no tendrán conexión con otros y que su situación no afecte obras o trabajos concatenadas con el mismo a los efectos de no encarecer la obra con una nivelación adicional para obtener una cota que no es necesaria.

- Ficticias: Cuando no están definidas por ningún elemento físico, existen solo en los planos de proyecto de una obra y deben ser materializadas mediante replanteos, para darle existencia real.

Distintos tipos de nivelación

Existen tres métodos de nivelación utilizados en los trabajos topográficos: nivelación geométrica, nivelación trigonométrica y nivelación satelital el cual utiliza el sistema de posicionamiento global; dos métodos mas que solo son utilizados por la geodesia, el método gravimétrico y el barométrico; y uno utilizado en cartografía mediante la restitución fotogramétrica.

Nivelación geométrica

Es el mas preciso y utilizado de todos, se lleva a cabo mediante la utilización de un nivel óptico o electrónico, existen cuatro tipos de nivelación geométrica definidos según su precisión: 1° y 2° orden (utilizados en geodesia), 3° y 4° orden (utilizados en topografía), el procedimiento es igual en todos ellos, solo cambian los instrumentos utilizados para medir y las precisiones que se deben respetar.

También podríamos diferenciar dos tipos mas según el trabajo a realizar: nivelación geométrica lineal, si se nivela desde un punto hasta otro siguiendo una trayectoria que une a ambos o nivelación geométrica de superficie, cuando nivelamos un sector o una línea desde una misma estación referida a un mismo plano de referencia.

Se realiza mediante lecturas efectuadas con el Hilo Medio del retículo del nivel, sobre una mira graduada que se coloca a una distancia en general, no mayor de 60 o 70 mts., estas lecturas se restan convenientemente entre sí obteniéndose de esta manera el desnivel existente entre los dos puntos donde estuvo apoyada la mira.

Método de nivelación Geométrica

Este es el procedimiento en el caso en el que solo debamos obtener el desnivel existente entre dos puntos, pero en el caso en que es necesario el replanteo o la obtención de una o mas cotas, el cálculo se complica ya que debemos agregar dos nuevos elementos al cálculo: la cota y el plano Visual (PV) o cota del eje óptico del anteojo del nivel, paso intermedio que debemos calcular antes de calcular la cota de los demás puntos.

Para el trabajo con cotas debemos tener al menos uno de los puntos, objetos del trabajo, con cota conocida o un PF en sus inmediaciones a los efectos de tomarlo como plano de referencia, de no ser así se deberá hacer una nivelación, llamada de "enlace" hasta un PF cercano para obtener una referencia, de no ser posible o económicamente conveniente siempre queda la opción de nivelar uno de los puntos mediante la colocación sobre él de un baroaltímetro (instrumento que a través de la medición de la presión barométrica nos da una altura sobre el nivel del mar bastante aproximada) o simplemente darle una cota arbitraria.