Nivelación geométrica o por alturas

La nivelación geométrica o por alturas es una de las más usadas gracias a la gran precisión que ofrece. Se realiza con equialtímetros o niveles mediante visuales horizontales.

Este tipo de nivelaciones pueden ser simples cuando los puntos son visibles entre ellos y no están muy alejados, o compuesta, cuando necesitamos una serie de nivelaciones simples, al estar los puntos demasiado alejados o bien no ser visibles entre si. A continuación vamos a repasar cada uno de los tipos de nivelación geométrica y desgranar los tipos de nivelaciones que existen dentro de cada uno de ellos.

Nivelación geométrica simple

Existen hasta 5 métodos diferentes de nivelación geométrica simple, también conocidas como nivelación por alturas simple;

• Punto extremo
• Punto medio
• Estaciones recíprocas
• Estaciones equidistantes
• Estaciones exteriores

Ahora vamos a ver en detalle cada uno de estos métodos de nivelación geométrica simple;

Punto extremo

En este tipo de nivelación geométrica deberemos de colocar el nivel en uno de los puntos y la mira en el otro. Tendremos que medir la altura del nivel (hA)y leeremos el valor de B y el desnivel entre ambos puntos será;

Z(AB)= hA - B

Este método no es recomendable por los siguientes motivos;

• Nos obliga a medir la altura del nivel (hA) con el consiguiente error topográfico que se puede producir.
• Si la visual no es plenamente horizontal, por no estar correctamente corregido el aparato, se cometerá el error "e".
• No se eliminan los errores de esfericidad y refracción, por lo que a distancias que superen los 100 metros no debería de utilizarse ya que el error en la medida podría ser considerar como importante.

Punto medio

Consiste en colocar dos miras en los puntos A y B en los que queremos medir el desnivel y estacionar el nivel en un punto C que debe ser intermedio entre los dos puntos. Este punto se suele hacer por aproximación midiendo con pasos ya que no es necesario que sea el punto medio exacto. Tampoco es necesario que este punto esté totalmente alineado con A y B ya que el error que se puede producir es totalmente despreciable.

Para realizar esta nivelación por el método del punto medio deberemos de medir la altura

Z(AB)= Altura de A al nivel - Altura de B al nivel

Z(AB) = desnivel entre A y B

Altura de A al nivel - Altura de B al nivel = medidas en A y B

Este es uno de los métodos más recomendados por los siguientes motivos;

• Si la visual no es plenamente horizontal, por no estar corregido el aparato, se corrigen los errores "e", dado que se comete en ambas medidas y se elimina al restarlas.
• Se eliminan por los mismos motivos que hemos visto en el punto anterior, los errores de esfericidad y refracción.
• Al colocar el nivel topográfico en el medio, la distancia de medida es la mitad de la distancia que hay entre los puntos cuyo desnivel queremos medir, lo que nos permite ir a mayores distancias entre puntos con un menor error.
• No necesitamos medir la altura del nivel, con lo que conseguimos el posible error que produce a la hora de realizar esta medida.

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Estaciones recíprocas

Este método de nivelación geométrica se basa en el método del punto extremo, con la única salvedad de que lo repetimos cambiando el nivel y la mira de puntos. Explicado de una forma sencilla se basa en realizar una medida con el nivel en A y la mira en B, y repetir la medida con el nivel en B y la mira en el punto A.

Con este método eliminamos los errores sistemáticos del nivel, algo realmente importante en cualquier trabajo topográfico.

Tal y como vimos en el método del punto extremo la medida desde A será; Z(AB)= hA - B y la medida desde B será; Z(BA)= hB - A donde hA y hB serán las medidas de altura del nivel, y A y B la altura. Si estamos cometiendo un error sistemático, algo totalmente posible, esté será el mismo cuando estacionamos en A y apuntamos a B, que cuando lo hacemos en B y apuntamos al punto A.

El único inconveniente que presenta el método de las estaciones recíprocas, es el mismo que tenía el método del punto extremo y es que debemos de medir las alturas del nivel, con el consiguiente error que se puede producir.

Estaciones equidistantes

En este método de las estaciones equidistantes se trata de poner las miras en los puntos A y B en los que queremos medir el desnivel y poner el nivel en dos puntos "1" y "2", de tal forma que las distancias 1A=2B y 1B=2A.

Los puntos "1" y "2" pueden ser tanto interiores (entre A y B) como exteriores, tal y como podemos ver en la imagen explicativa.

Suponiendo que el nivel está descorregido, algo extraño, pero que puede darse perfectamente, y que las medidas que tomamos llevan los errores t1 y t2. Estos errores son iguales en los dos casos de estacionamiento en 1 y 2, al ser iguales las distancias desde el nivel a las miras y utilizar el mismo nivel.

Con este método conseguimos eliminar los errores instrumentales, y además tampoco necesitamos medir las alturas del nivel, eliminando de esta manera los posibles errores de lectura.

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Estaciones exteriores

El método de las estaciones exteriores es similar al del caso de las estaciones equidistantes, con dos puntos de medida de desnivel en A y B y con dos estacionamientos para el nivel "1" y "2, pero eliminan la condición de que estén equidistantes.

Con este método de nivelación por alturas eliminamos los errores instrumentales al utilizar el mismo nivel y no será necesario medir las alturas del nivel, con lo que también eliminamos el error correspondiente.

Nivelación geométrica compuesta

Una nivelación geométrica compuesta es aquella en la que los puntos para los cuales queremos calcular el desnivel están alejados o directamente no son visibles entre sí, ni tan siquiera desde un punto medio entre ambos. Por tanto necesitamos añadir puntos adicionales sobre el terreno para poder realizar las mediciones.

El proceso se basará de una nivelación geométrica compuesta se basará en trazar un itinerario que nos lleve desde el punto de partida hasta el punto final. Este itinerario puede ser;

• Itinerario cerrado. Se da cuando empezamos y acabamos estacionando el equipo en el mismo punto.
• Itinerario abierto. En este caso los puntos de inicio y de final de estacionamiento son diferentes. En este caso puede ser;
  • Abierto-encuadrado. Conocemos las cotas de tanto del estacionamiento inicial como final.
  • Abierto-colgado. En este caso no conocemos alguna de las cotas inicial, final o incluso ambas. No se podría compensar y siempre tendríamos que volver al de inicio para cerrarlo.

Para utilizar el itinerario abierto-encuadrado, las cotas de los dos puntos inicial y final deben de estar referidas a un mismo trabajo, es decir, debemos de estar seguros que la diferencia de corta entre esos puntos es correcta y se ha calculado a partir de unas mismas bases de referencia.

Siempre será recomendable, si es posible, realizar el itinerario cerrado, dado que las diferencias de cotas deben de ser cero al ser el mismo punto el inicial y el final. En algunos casos puede que nos interese incluso realizar el mismo itinerario de vuelta para cerrarlo.

¿Has entendido y comprendido las nivelaciones geométricas tanto simples como compuestas así como los diferentes métodos existentes?