Topografía.
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EQUIPO DE NIVELACION

Niveles
Los niveles para ingenieros pueden compararse con los niveles que utilizan los albañiles. La diferencia entre ambos niveles es que el de ingeniero se monta en un tripie (para sostenerlo firmemente) y se visa a través de un anteojo o telescopio con objeto de transferir la linea de nivel a otro punto. Mientras que con el nivel del albañil se puede determinar si dos puntos separados unas cuantas pulgadas entre si están en un plano nivelado, el nivel para ingenieros permite deducir si dos puntos separados entre si unos cientos de pies están en una linea de nivel.
En la misma forma que hay varios tipos de niveles de albañil por ejemplo, niveles de manguera y de regla también hay diversos tipos de niveles para ingenieros. Aunque algunos niveles tienen características diferentes en relación a otros, todos tienen en común ciertos componentes básicos.
La figura 5-1 indica los componentes mas importantes de un nivel para ingenieros.

  • Lente ocular. es el lente ajustable a través del que mira el observador. El ocular se rota para enfocar los hilos cruzados.
  • Telescopio o anteojo. es el tuno que sostiene a todos los lentes y mecanismos de enfocado en su posición correcta.
  • Protección para el sol. extensión de metal o plástico que puede colocarse sobre el lente del objetivo para protegerlo de cualquier daño y reducir el deslumbramiento cuando el nivel este en uso. 
  • Perilla para enfocar. es una perilla de ajuste que enfoca internamente el nivel en el objeto deseado.
  • Circulo horizontal
  • Tornillos niveladores. son tornillos ajustables para nivelar el aparato.
  • Base. se trata de una base de rosca de 3 1/2 por 8 in (89 por 203 mm), la cual asegura el aparato al tripie.
  • Plomada, gancho y cadena. el gancho y la cadena están centrados debajo del nivel y en ellos se inserta la plomada si es necesario girar ángulos. estos artefactos no se muestran en la ilustración.
  • Centro de desplazamiento. Permite ubicarse en forma exacta sobre un punto dado.
  • Placa con nombre y el numero de serie.
  • Tornillo tangencial del movimiento horizontal. es un tornillo de ajuste que permite alinear en forma exacta los hilos cruzados y el objeto visado dentro del plano horizontal.
  • Tornillo de presión del movimiento horizontal. Es un tornillo de ajuste que permite alinear en forma aproximada los hilos cruzados y el objeto visado dentro del plano horizontal.
  • Tubo de nivel. Es un tubo de vidrio graduado, lleno de un liquido, paralelo a la linea de visual del telescopio
*IMAGEN*


Tripies
El tripie sostiene la plataforma o base del nivel y la mantiene estable durante las observaciones.

 Estadales.
Un estadal es, en esencia, una cinta que se sostiene en forma vertical y que sirve para medir una distancia vertical (diferencia en elevación o desnivel) entre una visual y un punto especifico que este abajo o arriba de ella. El punto puede ser una estación permanente, como un banco de nivel o una superficie natural o artificial.
Existen diferentes tipos de estadales. El estadal Florida, el estadal California y el estadal tipo Detroit son algunos de ellos, pero el estadal tipo Filadelfia es, con mucho, el mas utilizado. El estadal tipo Filadelfia estándar es una vara de madera graduada que consta de dos secciones. Puede extenderse de 7.1 a 13.1 ft (2.2 a 4.0 m). Las graduaciones en la regla son en pies, décimos de pie y centésimos de pie. En lugar de utilizar una linea pequeña o alguna señal para marcar los centésimos, los espacios entre pares alternos de graduaciones se pintan de negro sobre un fondo blanco. En esta forma, la marca para cada centésima es la linea entre los colores, correspondiendo valores pares a la parte superior del negro y valores impares a la inferior. Los décimos de pie y los pies están numerados en negro y rojo, respectivamente. Por lo regular el observador lee directamente el estadal mientras mira a través del telescopio. Este estadal puede usarse junto con el nivel, el tránsito, el teodolito y, ocasionalmente, con el nivel de mano, para medir la diferencia en elevaciones.
Miras para el estadal. 
Algunas condiciones que entorpecen las lecturas directas, tales como la baja visibilidad, las distancias largas o las observaciones obstruidas por arbustos u hojas hacen necesario usar miras del estadal. La mira se utiliza también cuando se desea fijar una lectura en el estadal para asignar numerosos puntos con respecto a la misma elevación desde una posición del aparato.
Las miras en el estadal tipo Filadelfia son ovales, generalmente, con el eje largo formando angulo recto con el estadal y los cuadrantes pintados de rojo y blanco en forma alterna. La mira se sujeta en su sitio por medio de un tornillo de mariposa. Tiene una abertura rectangular de ancho aproximadamente igual al del estadal y una altura de 0.15 ft (4.15 cm), a través de la que se puede observar el estadal. Se monta una escala de vernier en la orilla de la abertura, de modo que coincida el cero con la linea horizontal de la mira para lecturas de milésimas de pie.
Niveles de mano
El nivel de mano, como todos los niveles topográficos, es un instrumento que combina un tubo para nivelar y un ocular.
El nivel de mano del localizador debe su nombre a que es sostenido manualmente enfrente del ojo. para obtener mayor estabilidad, el nivel de mano puede apoyarse en un árbol, en una vara, herramienta o en cualquier objeto que este a la mano. El nivel incluye una linea horizontal de referencia. El tubo de nivel esta montado en una ranura en la que se fija un espejo a 45º. Esto permite al observador visar a través del nivel y ver al mismo tiempo el terreno o el objeto, la posición de la burbuja y la linea indice. Las distancias que se observan con nivel de mano son cortas, ya que éste no tiene capacidad de amplificación.
El nivel de mano Abney es mas especializado y contiene un arco graduado que permite la lectura del angulo vertical y los porcentajes de grado. Este nivel topográfico tiene un arco reversible montado en un extremo. El arco esta dividido en grados en un lado y en porcentajes de grado en el otro. El nivel esta unido al eje de rotacion del brazo graduado. La burbuja se centra moviendo el arco y no el tubo del nivel, como en los niveles descritos ates. Asi, la diferencia entre la linea de visual y el eje de la burbuja de nivel puede ser leída en grados o porcentajes de grado a partir de la posicion del indice del brazo de arco. El espejo a 45º y el mecanismo para efectuar observaciones (y que permite observar el terreno, la burbuja y la linea de referencia) son iguales que en los niveles de mano para localización.
Cintas
Las cintas se usan en topografía para medir distancias horizontales, verticales y en pendiente. Por lo común, se usan cintas o bandas de acero. Estas ultimas son las mas precisas entre los diversos tipos de cintas para medir y pueden usarse en trabajos en que se midan distancias con una precisión de hasta un segundo orden.

POLIGONAL (TOPOGRAFIA)

En topografía se da el nombre de poligonal a un polígono o a una linea quebrada de n lados. Tambien se puede definir la poligonal como una sucesión de lineas rectas que conectan una serie de puntos fijos.
Clases de poligonales.
De la definición de poligonal se deduce que las poligonales pueden ser cerradas o abiertas.
POLIGONAL CERRADA es aquella cuyos extremos inicial y final coinciden; es decir, es un polígono.
POLIGONAL ABIERTA es una linea quebrada de n lados o aquellas poligonal cuyos extremos no coinciden.
Existen dos clases de poligonales abiertas: las de enlace y los caminamientos.
POLIGONAL DE ENLACE es una poligonal abierta cuyos extremos son conocidos de antemano y, por tanto, puede comprobarse.
CAMINAMIENTO se denomina a una poligonal abierta, en la cual solo se conoce el punto de partida y por esto no es susceptible de comprobación.

LEVANTAMIENTO

El levantamiento es uno de los mas viejos artes practicados por el hombre, porque desde épocas tempranas ha sido necesario marcar limites y dividir la tierra. Es una operación técnica que consiste en medir directamente el terreno.
Se puede definir el levantamiento como el conjunto de operaciones y medios puestos en practica para determinar las posiciones de puntos del terreno y su representación en un plano.
Clases de levantamientos.
En cuanto a su extensión, los levantamientos pueden ser topográficos o geodésicos.

LEVANTAMIENTOS TOPOGRÁFICOS son los que se extienden sobre una porción relativamente pequeña de la superficie de la Tierra que, sin error apreciable, se considera como si fuera plana.
Las dimensiones máximas de las zonas representadas en los planos topográficos no superan en la practica los 30 km de lado, correspondientes aproximadamente a un circulo de 30 km de diámetro, limites dentro de los cuales se puede hacer abstracción de la curvatura de la superficie terrestre.
LEVANTAMIENTOS GEODÉSICOS son aquellos que abarcan grandes extensiones y obligan a tomar en cuenta la forma de la Tierra, ya sea considerándola como una verdadera esfera, o mas exactamente, como un esferoide de revolución. Estos levantamientos se salen de los limites de la topografía y entran en el dominio de la geodesia.

LEVANTAMIENTOS TOPOGRAFICOS
Los levantamientos topográficos en cuanto a su calidad se dividen como sigue:
PRECISOS, que se ejecutan por medio de triangulaciones o poligonales de precisión. Se emplean para fijar los limites entre naciones o estados, en el trazo de ciudades, etc.
REGULARES, los cuales se realizan por medio de poligonales, levantadas con transito y cinta. Se usan para levantar linderos de propiedades, para el trazo de caminos, vías férreas, canales, ciudades pequeñas, etc., y en obras de saneamiento en las ciudades.
TAQUIMÉTRICOS, en los cuales las distancias se miden por procedimientos indirectos. Generalmente se ejecutan con transito y estadía, y se emplean en trabajos previos al trazo de vias de comunicacion, en trabajos de configuración y de relleno, y también para la formación de planos a pequeña escala.
EXPEDITIVOS, efectuados con aparatos portátiles, poco precisos, como: brújula, sextante, podómetro, telèmetro, estadía de mano, et., y cuando no se dispone de aparatos se ejecutan a ojo o por informes proporcionados por los habitantes de la región. Estos levantamientos se emplean en reconocimientos del terreno o en las exploraciones militares.

DIVISIÓN DE LA TOPOGRAFIA

Para su estudio la topografía se divide en tres partes:
TOPOLOGÍA que estudia las leyes que rigen las formas del terreno.
TOPOMETRÍA que establece los métodos geométricos de medida.
PLANOGRAFÍA que es la representación gráfica de los resultados y constituye el dibujo topográfico.

Para que sea competa la representación gráfica de una porción de la superficie terrestre, deberá contener:
La forma general del terreno, o sea su contorno o perímetro y los detalles interiores (construcciones, caminos, puentes, ríos, etc.).
La diferencia de altura que guardan los puntos del terreno, unos respecto a otros; y
La superficie del terreno.
Por lo antes expuesto, se deduce que la topografía (topometria), según las operaciones que se ejecutan para representar el terreno, se divide en tres partes que son:

PLANIMETRÍA que estudia los instrumentos y métodos para proyectar sobre una superficie plana horizontal, la exacta posición de los puntos mas importantes del terreno y construir de esa manera una figura similar al mismo.
ALTIMETRÍA que determina las alturas de los diferentes puntos del terreno con respecto a una superficie de referencia; generalmente correspondiente al nivel medio del mar.
AGRIMENSURA que comprende los procedimientos empleados para medir la superficie de los terrenos y para fraccionarlos.

GENERALIDADES DE LA TOPOGRAFIA

Se define TOPOGRAFÍA (del griego: topos, lugar y graphein, describir) como la ciencia que trata de los principios y métodos empleados para determinar las posiciones relativas de los puntos de la superficie terrestre, por medio de medidas, y usando los tres elementos del espacio. Estos elementos pueden ser: dos distancias y una elevación, o una distancia, una dirección y una elevación.
La TOPOGRAFÍA, en general, es una aplicación de la geometría y, por tanto, sin el conocimiento de esta ciencia, seria imposible que aquella llenara el cometido que tiene asignado.
La TOPOGRAFÍA define la posición y las formas circunstanciales del suelo; es decir, estudia en detalle la superficie terrestre y los procedimientos por los cuales se pueden representar, todos los accidentes que en ella existe, sean naturales o debidos a la mano del hombre. El medio usual de expresión es el dibujo.
La TOPOGRAFÍA se encuentra directamente relacionada con la Tierra. El estudio de la Tierra como cuerpo en el espacio le corresponde a la Astronomía; y como globo terrestre en lo que concierne a su configuración precisa y a su medida le corresponde a la Geodesia; pero el hombre tiene necesidad de algo mas, de un estudio detallado de un territorio determinado de la tierra, en el cual orientara su existencia diaria.

APLICACIÓN DE LA TOPOGRAFÍA
A la topografía se le puede considerar como una de las herramientas básicas de la ingeniería civil, aunque se le llega a utilizar en otras especialidades. Las materias propedeuticas son la geometría, la trigonometria es una ciencia aplicada.
Ademas del conocimiento de las materias mencionadas, para la realización de los trabajos topográficos se hacen necesarias algunas cualidades personales como: iniciativa, habilidad para manejar los aparatos, habilidad para tratar a las personas y buen criterio.
La topografía tiene un campo de aplicación extenso, lo que la hace sumamente necesaria. Sin su conocimiento no podría el ingeniero por si solo proyectar ninguna obra. Sin un buen plano no podría proyectar debidamente un edificio o trazar un fraccionamiento; sin el levantamiento de secciones transversales no le seria posible proyectar presas, puentes, canales, carreteras, ferrocarriles, etc. Tampoco podría señalar una pendiente determinada como se requiere en un alcantarillado.
Ademas, al ingeniero recién graduado que ingresa a una empresa constructora o institución, generalmente los primeros trabajos que se le encomiendan son sobre topografía. Así que pues, toda recomendación para que se preocupe en el conocimiento de los métodos topográficos es pequeña y el estudiante así debe entenderlo.
Las actividades fundamentales de la topografía son el trazo y el levantamiento.
El trazo es el procedimiento operacional que tiene como finalidad el replanteo sobre el terreno de las condiciones establecidas en un plano; y el levantamiento comprende las operaciones necesarias para la obtención de datos de campo útiles para poder representar un terreno por medio de su figura semejante en un plano.
La topografía tiene una gran variedad de aplicaciones:
Levantamiento de terrenos en general, para localizar y marcar linderos, medida y división de superficies y ubicación de terrenos en planos generales.
Localización, proyecto, trazo y construcción de vías de comunicación; caminos, ferrocarriles, canales, lineas de transmisión, acueductos, etc.
La topografía de minas tiene por objeto fijar y controlar la posición de trabajos subterráneos y relacionarlos con las obras superficiales.
Levantamientos de catastrales hechos con el propósito de localizar limites de propiedad y valorar los inmuebles para la determinación del impuesto correspondiente.
Topografía urbana es la denominación que con frecuencia se da a las operaciones que se realizan para la disposición de lotes, construcción de calles, sistemas de abastecimiento de agua potable y sistemas de drenaje.
La topografía hidrográfica estudia la navegación, suministro de agua o construcción subacuática.
La topografía fotogrametría es la aplicación a la topografía de la ciencia de las mediciones por medio de fotografías. Se usa para levantamientos preliminares de rutas, para fines militares y aun para levantamientos en áreas agrícolas.
La topografía  también es usada para instalar maquinaria y equipo industrial; en la construcción de barcos y aviones; para preparar mapas geológicos y forestales; en la navegación por control electrónico para fijar la situación de puntos determinados sobre los planos empleados; en cuestiones militares (táctica, estrategia, logística, etc.); en la fabricación y montaje de proyectiles dirigidos, etc.
Así pues, la topografia sirve y esta en mayor o menor escala en casi todas las obras que el hombre hace o pretende hacer, desde medir una propiedad hasta para lanzar un cohete al espacio.

NIVELACION (TOPOGRAFÍA)

Una parte fundamental de los trabajos topográficos es la medición de la diferencia de elevación entre puntos de la superficie terrestre. Estas diferencias de elevación pueden determinarse usando diversos métodos de nivelación.
A la operación que consiste en determinar la diferencia de elevación (desnivel) entre puntos de la superficie terrestre se le conoce como nivelación. Se establece un plano de comparación o datum y se le asigna una elevación.  A este valor asignado se le suman o restan las diferencias de elevación con el plano para obtener las elevaciones en los puntos.
Una superficie de nivel es aquella cuyos puntos son perpendiculares a la dirección de la linea de la plomada. Es diferente de una superficie plana, que es perpendicular a la linea de la plomada solo en un punto. Una masa de agua en reposo puede considerarse una superficie de nivel. La superficie oceánica podría considerarse como superficie de nivel si se eliminaran las influencias de las mareas, las corrientes, los vientos, la presión atmosférica y la rotación terrestre.
Para obtener una superficie de nivel del océano se determinan promedios de una serie de observaciones de las alturas de mareas a lo largo de un Ciclo metonico (aproximadamente 19 años de calendario). Este promedio, llamado nivel medio del mar, es el nivel de referencia mas común que se usa en las nivelaciones asignándole normalmente una elevación de cero. Este nivel permanece, en efecto, hasta que, después de realizar observaciones continuas se nota una diferencia significativa y se justifica cambiar a un nuevo nivel. En Estados Unidos esta aun efecto el nivel medio del mar aprobado en 1929.

TIPOS DE NIVELACIÓN
Las operaciones de nivelación se dividen en dos categorías principales. Nivelación directa o topográfica, conocida frecuentemente como nivelación diferencial. En este método se utilizan niveles precisos o semiprecisos y estadales para medir distancias verticales y obtener la diferencia entre una elevación conocida y la altura del aparato y, luego, la diferencia de elevación de la altura del aparato con respecto a un punto cualquiera. Este es el único método que proporciona resultados con precisión de un tercer o mas alto orden.
El segundo método de nivelación, la nivelación indirecta, se subdivide en dos métodos distintos, nivelación trigonométrica y nivelación barométrica. El método de nivelación trigonométrica aplica los principios de la trigonometria para determinar diferencias en elevación; se usa un angulo vertical (hacia arriba o abajo del plano horizontal) y una distancia horizontal o distancia con pendiente (medida o calculada) para obtener la distancia vertical entre dos puntos. Este método se usa generalmente para efectuar nivelaciones de baja precisión, en aquellos terrenos en donde sea prohibitivo ejecutar una nivelación directa.
En la nivelación barométrica, las diferencias en elevación se determinan utilizando las que se observen en la presión atmosférica medida con un barómetro o altímetro. Este es el método que menos se usa y el menos preciso para determinar diferencias en elevación. Debe usarse únicamente en levantamientos que no permitan aplicar alguno de los otros métodos o cuando aquellos sean muy costoso y se tengan plazos de ejecución limitados.
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