Introducción al Nivel de Topografía

La determinación de la diferencia de altura entre dos puntos de un terreno es una de las mediciones topográficas más usadas. Dicha determinación recibe el nombre de nivelación y puede llevarse a cabo de distintas maneras. Una de ellas es la nivelación directa o topográfica que, como su nombre lo implica, efectúa la medición directa de las distancias verticales entre dos puntos de interés mediante el uso de un nivel topográfico o equialtímetro y una regla de campo denominada estadal, estadía o mira topográfica.

Para comprender el principio básico de la nivelación directa podemos compararla con la situación que muestra la siguiente imagen:

Principio de Nivelación Directa

Las esferas «A» y «B» están sobre el piso (que se toma como referencia) y deseamos saber qué diferencia de altura existe entre ambas esferas. Asumiendo que podamos “suspender” un nivel de burbuja a la altura del ojo del observador, por ejemplo, 1,60 m, y que extendiéramos horizontalmente el plano del nivel a ambos lados, dicho plano pasaría por una regla ubicada encima de cada esfera. Supongamos que medimos esas distancias y resultan 0,75 m para la esfera «A» y 1,10 m para la esfera «B». Luego, restando una de otra, tendríamos la diferencia de altura entre ambas esferas, es decir: 1,10 – 0,75 m = 0,35 m.

Ahora traslademos este sencillo ejemplo a una situación real de campo, como la esquematizada en la siguiente figura, donde el nivel de burbuja se sustituye por un nivel topográfico montado en un trípode y las reglas de medición se sustituyen por estadales.

Medición con Nivel Topográfico

Siguiendo un razonamiento similar al del ejemplo, podemos conocer la diferencia de altura entre los sitios señalados con los estadales «A» y «C» tomando como referencia el plano horizontal que pasa por la parte superior del estadal «B». En la práctica, este plano imaginario recibe el nombre de visual o línea/eje de colimación. Por lo tanto, “A” se encuentra a (3,10 – 1,60 m) = 1,50 m de altura, “C” se encuentra a (3,10 – 2,80 m) = 0,30 m de altura y la diferencia de altura entre ambos es (1,50 – 0,30 m) = 1,20 m.

De lo expuesto se deduce que a los fines de efectuar lecturas precisas debe garantizarse la perfecta horizontalidad de la línea de colimación. La manera en que los distintos niveles disponibles en el mercado logran esta horizontalidad da lugar a los diferentes tipos de nivel, aunque la gran mayoría cuenta con un anteojo y un nivel de burbuja como sus componentes fundamentales.

Estos niveles de anteojo se subdividen, a su vez, en varias categorías, dependiendo de la forma en que se usan.

1) Niveles de plano

Fueron los primeros instrumentos utilizados en las mediciones topográficas para la diferencia de altura y hoy han caído prácticamente en desuso. Se basan simplemente en un nivel de burbuja adosado a un telescopio o anteojo topográfico y un sistema de tornillos nivelantes, todo el conjunto formando una sola pieza perpendicular a su eje vertical. La línea de colimación describe un giro en un plano (de allí su nombre) horizontal. Sin embargo, la dificultad para el calado de la burbuja en radios de curvatura muy grandes resta precisión a las mediciones efectuadas con este tipo de aparatos, los cuales con el tiempo han sido reemplazados por otros con distintos mecanismos.

2) Niveles de línea

a) De inclinación

A diferencia de los anteriores, en estos niveles el anteojo no está sujeto a la plataforma nivelante y la horizontalidad se logra independientemente para cada línea de colimación. Cuentan con un nivel de burbuja esférico para la nivelación grosera del aparato con ayuda de tornillos y de un nivel de burbuja de mayor precisión, que se desplaza con el anteojo y cuyo eje debe ser paralelo, por construcción, al eje de colimación. Este nivel de burbuja posee un tornillo basculante fino, que permite que el conjunto anteojo-nivel de burbuja efectúe pequeños giros verticales, posibilitando el calado de la burbuja. El inconveniente que presentan es que el calado de esta burbuja debe efectuarse con la colimación de cada punto, proceso que consume mucho tiempo.

b) Automáticos o auto-nivelantes

Como en los niveles de inclinación, los niveles automáticos también efectúan una nivelación grosera al estacionar el instrumento, pero no hay necesidad de nuevas manipulaciones. Esto es posible porque la línea de colimación queda automáticamente horizontal con gran exactitud en cualquier punto gracias a un mecanismo compensador (activado mediante espejos compensadores, sistemas de péndulos y otros) de modo que la nivelación definitiva se realiza automáticamente.  Si bien se trata de niveles de una precisión limitada, tienen la gran ventaja de su sencillez de uso y su rapidez, por lo que son muy empleados en nivelaciones poco precisas. Los niveles automáticos se clasifican en dos tipos:

i) Ópticos: son los más comunes y emplean estadales convencionales.

ii) Digitales o electrónicos: pueden leer estadales con código de barras, obteniendo la lectura en pantalla y pudiendo almacenarla en una memoria.

3) Niveles láser

Es el tipo más sofisticado de niveles, que proyectan un rayo láser, tanto vertical como horizontal. Se dividen en niveles de plano y niveles de línea y su uso depende de la aplicación. Los niveles láser de plano generan planos verticales, horizontales u oblicuos mediante un sistema giratorio de la emisión del rayo láser y se utilizan principalmente para la nivelación de terrenos agrícolas. Los niveles láser de línea emiten un rayo fijo horizontal o vertical que permite efectuar una alineación y destacan su mayor aplicación en el control de alineaciones y pendientes.

De todos los tipos de niveles topográficos vistos, los niveles de línea automáticos ópticos son los más usados hoy en día por su sencillez, rapidez y relación costo-beneficio, con aplicaciones que van desde la edificación de viviendas, jardinería y nivelación de terrazas hasta excavaciones, construcción de cimientos y paisajismo.

TIPOS-DE-NIVELES-TOPOGRAFICOS

El video educativo que sigue a continuación describe detalladamente los componentes y un ejemplo sencillo de uso de un nivel de línea automático óptico.