Capítulo 2 Nivelación de precisión

Presentación del tema: "Capítulo 2 Nivelación de precisión"— Transcripción de la presentación:

1 Capítulo 2 Nivelación de precisión
Diseño geodésico II Capítulo 2 Nivelación de precisión Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

2 Concepto Para ubicar un punto de forma univoca en el espacio topográfico, se necesita conocer tres coordenadas. La altimetría es la parte de la Topografía que se encarga de ubicar puntos a partir de superficies de nivel para conocer su altura con respecto a esta superficie de nivel Línea vertical: línea paralela a la dirección del vector de aceleración de la gravedad. Superficie de nivel: superficie con elevación constante. Es perpendicular a la línea de plomada en todos sus puntos. Altura: es la distancia vertical que existe entre una superficie de nivel y el punto de interés. A veces también se les dice “Cota” Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

3 Concepto Nivel medio del mar: es el promedio de la altura de las mareas Horizonte instrumental: es la altura que corresponde a la visual del observador Delta altura (H): es la diferencia de altura entre dos puntos que están referidos a una misma superficie de nivel. H = H2 – H1, donde H2 = altura del punto 2 H1 = altura del punto 1 H = diferencia de alturas o delta H Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

4 Nivelación de precisión
Objetivo de la nivelación: determinar diferencias de altura (nivel) entre dos o mas puntos. Según la metodología aplicada y el equipo utilizado: Nivelación barométrica. Nivelación trigonométrica (y sus variantes). Nivelación geométrica (diferencial). Nivelación geométrica de precisión. Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

5 Nivelación de precisión
Es común que los equipos utilizados para este tipo de nivelación ofrezcan exactitudes sub-milimétricas Lograr estos valores requiere de consideraciones adicionales: Estabilidad de las miras Proteger el equipo del Sol (uso de sombrillas) Efectuar las observaciones de noche Uso de miras invar con dos escalas Uso de placa plano-paralela Otras Actualmente es común el uso de niveles digitales, los cuales dan resultados comparables a los logrados con niveles ópticos. Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

6 Nivelación de precisión, aplicaciones.
Geodesia Monitoreo de la deformación de la corteza terrestre Redes geodésicas de primer orden Ingeniería civil Auscultación de presas, puentes, diques, etc. Monitoreo del hundimiento de edificios, cimientos, etc. Obras hidráulicas con pendientes muy pequeñas. Pruebas de carga (puentes). Industria y laboratorios Montaje de turbinas en centrales hidroeléctricas. Control del movimiento de hornos en fabricas de cemento. Control de rieles en maquinaria. Determinación de la deformación en soportes, superficies de apoyo. Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

7 Nivelación de precisión, aplicaciones.
Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C Fuente: cabeceras.eldiariomontanes.es

8 Nivelación de precisión, aplicaciones.
Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C Fuente:

9 Nivelación de precisión, aplicaciones.
“Nivel de precisión con micrómetro Pruebas de carga realizadas con nivel geométrico de alta precisión, con micrómetro y mira invar. Resolución 0,01 mm. Mediante la reiteración de mediciones en el proceso de carga, descarga y recuperación, obtenemos unas graficas en las que se muestra el comportamiento elástico de las estructuras.” “La carga del tablero se realiza mediante la introducción progresiva de camiones, repitiéndose las observaciones periódicamente. Observaciones en vacío Observaciones en proceso de carga Observaciones en proceso de descarga Observaciones en proceso de recuperación” Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C Fuente:

10 2.1 Equipo y exactitudes Niveles ópticos Nivel de precisión
Miras invar con dos escalas De preferencia, las miras con soportes para colocarlas en posición vertical y mantener esta posición Placa plano-paralela (algunos niveles ya la tienen integrada) Sombrillas Soporte para las miras Se debe considerar el suelo sobre el cual se apoyará la mira Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

11 2.1 Equipo y exactitudes NA2 (Leica) Profesor: Diseño Geodésico II
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12 2.1 Equipo y exactitudes Ni1 (Zeiss)
Accuracy The telescope has a magnification power of 32 times and an objective diameter of 40 millimetres. The cross-hairs form a straight cross with stadia hairs on the vertical hair. The reticle has stadia hairs with a constant of 100. The compensator allows to level a one kilometre double run with an accuracy of 0,7 mm, while the parallel plate micrometer improves this to 0,3 mm/km Ni1 (Zeiss) Fuente: Profesor: José Francisco Valverde C

13 The NI 002 was presented to the surveying community in 1973.
2.1 Equipo y exactitudes Ni002A (Zeiss) The NI 002 was presented to the surveying community in 1973. The instrument's well-proven accuracy of 0.2 mm/km is achieved by its design concept, which includes the unique reversing mirror compensator Fuente:

14 Placa plano-paralela Profesor: Diseño Geodésico II
II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

15 Primero de efectúa la lectura en la mira, leyendo hasta el cm
Placa plano-paralela Primero de efectúa la lectura en la mira, leyendo hasta el cm Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

16 Placa plano-paralela Cuando se hace la coincidencia para efectuar la lectura en el micrómetro, las visuales se mantienen paralelas Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

17 Uso de la estadia Las estadias o miras de nivelación son reglas fabricadas de madera, fibra de vidrio o metal (aluminio), graduada metros y decimales Las hay de una sola pieza, de dos o tres secciones, otras son deslizantes o de bisagra con el fin de facilitar su transporte. Cuidados de las miras: Nunca debe arrastrarse sobre el terreno Nunca debe permitirse que su base metálica golpee contra rocas, pavimento u otros objetos duros No se debe emplear la mira para mover o quitar hierbas o arbustos. La mira no debe cargarse sobre los hombros cuando está extendido, ni se le debe recargar contra árboles ni muros Debe colocarse en posición horizontal sobre el terreno con los números hacia arriba. Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

18 Ejemplos de miras Profesor: Diseño Geodésico II
II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

19 Ejemplos de miras Profesor: Diseño Geodésico II
II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

20 Ejemplos de miras Profesor: Diseño Geodésico II
II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

21 Uso de la estadia Profesor: Diseño Geodésico II
II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

22 Controles necesarios para medir con estadía
Se debe garantizar la verticalidad de la mira; esto se logra con el centrado del nivel de burbuja en el nivel Colocar en un sitio firme el “sapo” (errores por el hundimiento del mismo, por el peso de la mira) Es necesario mantener la equidistancia de las distancias de “frente” y “espalda” de la estadia con el nivel (error del eje de colimación del nivel) Se deben realizar las tres lecturas para efectos de controlar la lectura intermedia Se deben seguir las recomendaciones del fabricante en cuanto a uso y almacenamiento de las miras Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

23 Sprinter (Leica) Niveles electrónicos Profesor: Diseño Geodésico II
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24 Niveles electrónicos Leica DNA 03 Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017

25 Trimble DiNi 0.3 Niveles electrónicos Diseño Geodésico II
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26 Apoyo para miras Profesor: Diseño Geodésico II
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27 Apoyo para miras

28 Nivelación motorizada
Fuente:

29 Nivelación motorizada
Fuente:

30 Nivelación motorizada
Fuente:

31 Nivelación trigonométrica motorizada
Fuente:

32 2.2 Aspectos metodológicos
Lectura y controles en nivelación de precisión Se realiza lectura superior, media e inferior en la escala derecha. Se realiza lectura de hilo medio en escala izquierda. En cada lectura, con ayuda de la placa plano paralela se debe hacer coincidir el hilo superior, medio e inferior en una división fija de la mira invar, siempre arriba o siempre debajo del índice en la mira. Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

33 2.2 Aspectos metodológicos
Anotación de los datos de campo Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

34 2.2 Aspectos metodológicos
Control del eje vertical. El eje vertical del aparato debe ser verdaderamente vertical, o sea que el eje del nivel del plato debe ser perpendicular al eje vertical del aparato. COMPROBACIÓN: Se nivela cuidadosamente el aparato y si al girarlo 180° sobre el eje vertical permanece nivelado, esta correcto. CORRECCIÓN: Si al girar 180° la burbuja se sale, hay que corregir. Esta operación se efectúa la mitad con los tornillos de corrección de la burbuja y la otra mitad con los tornillos de nivelar. Se debe revisar varias veces hasta que quede completamente corregida. Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

35 2.2 Aspectos metodológicos
Control del hilo horizontal. El hilo horizontal del retículo debe ser verdaderamente horizontal, o sea que, cuando el aparato este nivelado, al girar el anteojo el hilo horizontal se desplace sobre un plano perpendicular al eje vertical. COMPROBACIÓN: Se sitúa y nivela el aparato a unos 25 m de un muro sobre el cual se marca un punto por medio de una tachuela o de dos líneas que se cortar, de modo que este quede en un extremo del hilo horizontal (Figura parte A); en seguida, con el tornillo de movimiento lento, se gira el anteojo; si el punto se mantiene sobre el hilo horizontal, esta correcto (Figura parte B). CORRECCIÓN: Si sucede como en la Figura parte C, hay que corregirlo aflojando dos tornillos consecutivos del retículo y haciéndolo girar hasta que quede correcto. Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

36 2.2 Aspectos metodológicos
Control de la verticalidad de las miras. Las miras deben estar perfectamente verticales. COMPROBACIÓN: Nivelar una a una las miras y con ayuda de un plomo o retícula de la estación total perfectamente nivelada y controlada, recorrer la mira para detectar doblamientos. CORRECCIÓN: Se debe llevar a un taller especializado. Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

37 2.2 Aspectos metodológicos
Efecto del error del eje de colimación Tomado de: NOAA Manual NOS 3_Geodetic Levelling, 1981 Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

38 El efecto se cancela cuando SB = SF
2.2 Aspectos metodológicos El efecto se cancela cuando SB = SF Tomado de: NOAA Manual NOS 3_Geodetic Levelling, 1981 Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

39 2.2 Aspectos metodológicos
Cálculo del error del eje de colimación. Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

40 Error por refracción, NO se cancela con SB = SF
2.2 Aspectos metodológicos Error por refracción, NO se cancela con SB = SF Tomado de: NOAA Manual NOS 3_Geodetic Levelling, 1981 Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C

41 2.2 Aspectos metodológicos
Error por curvatura c, donde la línea de visual no es paralela a la superficie equipotencial. Se cancela si SB = SF Tomado de: NOAA Manual NOS 3_Geodetic Levelling, 1981 Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

42 2.2 Aspectos metodológicos
Efecto provocado por la NO verticalidad de la mira. Tomado de: NOAA Manual NOS 3_Geodetic Levelling, 1981 Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C

43 Efecto sistemático provocado por la NO verticalidad de la mira
2.2 Aspectos metodológicos Efecto sistemático provocado por la NO verticalidad de la mira Tomado de: NOAA Manual NOS 3_Geodetic Levelling, 1981 Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

44 2.2 Aspectos metodológicos Control de la verticalidad de las miras
Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

45 2.2 Aspectos metodológicos Control de la verticalidad de las miras
Tomado de: Instrucciones de uso de las miras Leica PLE2N / GPLE3N GPCL2 / GPCL3 Profesor: José Francisco Valverde C

46 2.2 Aspectos metodológicos
Recomendaciones en la nivelación de precisión Hundimiento del instrumento: se corrige al estacionar en un lugar estable, hundir bien las patas del trípode La falta de verticalidad de las miras, hay que tener chequeado el nivel esférico de la mira. hay que trabajar con jalones* Calentamiento unilateral del trípode o del instrumento: se recomienda hacer la nivelación con sombrilla, la cual es para el instrumento. No se deben hacer visuales menores a 0,500 m, sobre todo en pendiente. Hay que nivelar rápido y en los dos sentidos**. Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

47 2.2 Aspectos metodológicos
Recomendaciones en la nivelación de precisión Buscar hasta donde sea posible los lugares más estables para realizar las estaciones y colocar las miras. Verificar siempre la verticalidad de las miras Marcar con un crayón (clavo) el lugar donde se hacen las estaciones y se colocan las miras con el objetivo de poder realizar la nivelación de regreso por el mismo camino. Al estacionar el instrumento, colocarlo sobre la base del trípode y esperar un par de segundos antes de nivelarlo. Utilizar la metodología de medición desde el centro y distancias máximas entre el instrumento y las miras de 30 m Utilizar siempre los conos de seguridad Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

48 2.2 Aspectos metodológicos
Recomendaciones en la nivelación de precisión Siempre utilizar la sombrilla, procurando de que la sombra cubra las patas del trípode. Siempre utilizar los jalones como apoyo a las miras. No mover la mira de atrás hasta que las lecturas en la mira de adelante no se hayan verificado. Tratar de rotar la mira sobre la cabeza del sapo al hacer el cambio de espalda a frente. El observador se dedicará exclusivamente a medir y el anotador será el que lleve el control de nivelaciones, verificando en cada estación y en cada lectura de espalda y frente que se cumplan las condiciones dadas. El anotador es el que da la orden de cambio de estación. Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C

49 2.2 Aspectos metodológicos
Recomendaciones en la nivelación de precisión Realizar las lecturas en las miras llevando el hilo del retículo hacia arriba o hacia abajo hasta hacerlo coincidir con una de las marcas de las miras. Para evitar el efecto asimétrico de la refracción atmosférica, no realizar lecturas por debajo de 0,5 m. Realizar un número par de estaciones para evitar el efecto del desgaste de las miras. Diseño Geodésico II II Ciclo, 2017 Profesor: José Francisco Valverde C