861771919 NIVELACION BAROALTIMETRICa 1

NIVELACION BAROALTIMETRICA
por P. Bortolotti y M. C. Alderete - 2000 -

NIVELACION

Introducción

El objetivo principal de este tema es de efectuar trabajos de campos necesarios y suficientes para determinar, la posición altimétrica de puntos del terreno, respecto al nivel medio del mar.

Es importante proporcionar, mediante el uso de altímetros, el apoyo necesario para los Levantamientos Topográficos.

Conceptos y Definiciones (según I.G.M.):

1.- Punto fijo altimétrico (P.F.)

Llamado también, punto de nivelación, es el punto materializado por una marca en el terreno, fijada sobre un objeto estable natural o artificial y al que se refieren las altitudes respecto al nivel medio del mar.

2.- Línea de nivelación

Esta constituida por una serie sucesiva de puntos fijos altimétricos, entre los cuales se efectúan mediciones de desniveles.

3.- Tiro o sección

Se denomina al tramo comprendido entre dos puntos fijos (P.F.) sucesivos.

4.- Red de Nivelación

Sistema de líneas de nivelación vinculadas entre si, que conforman un conjunto de polígonos o "mallas" extendidas sobre la superficie del territorio nacional, constituyendo una estructura homogénea de puntos fijos altimétricos.

5.- Orden de las líneas y redes de nivelación

El orden de la línea de nivelación se corresponde con la red a la cual pertenece y ellas son:

Red de alta precisión (I Orden) o fundamental
Red de precisión (II Orden)
Red topográfica (III y IV Orden)

C1 - Líneas topográficas (III Orden)
C2 - Líneas auxiliares (IV Orden)


6.- Los ramales de nivelación que unen a la red altimétrica las bases geodésicas, lados bases y puntos de Laplace, son de precisión.

7.- Categoría de la red de puntos fijos altimétricos

De acuerdo a la finalidad y características de las marcas, existen las siguientes clases de puntos fijos:

Punto altimétrico de Referencia Normal (PARN)

Constituye el punto altimétrico fundamental o Datum Altimétrico de referencia para la red de nivelación general del país. Mediante su vinculación con el mareógrafo de Mar del Plata, se ha determinado su altitud sobre el nivel medio del mar.

Se lo considera el punto fijo altimétrico de mayor estabilidad, por su situación geográfica y las características de su construcción.

Está ubicado en el Parque Independencia de Tandil (Provincia de Buenos Aires) y su marca principal se ha emplazado sobre el manto granítico cristalino, que se presenta a 16,40 metros de profundidad.

Tiene 6 marcas próximas como referencia y 8 marcas de 1era. Categoría distantes entre 100 y 500 metros, para control de estabilidad.

De 1era. Categoría o Nodales

Marcan el principio o fin de una línea de la red de alta precisión. También están marcados por nodales los extremos de las líneas de alta precisión que ligan los mareógrafos con la red.

Estos puntos están constituidos por una marca principal y en general por cuatro o cinco marcas de referencias.

De 2da. Categoría

Se los utiliza en los itinerarios de las líneas de alta precisión, precisión y topográficas.

Están constituidos por una marca principal y dos secundarias como referencia y excepcionalmente con una marca de referencia.

De 3era. Categoría

Principalmente se los utiliza para intercalarlos entre los P.F. de 2da. Categoría, con o sin marcas secundarias de referencia.

Se los ha usado como marcación normal de líneas topográficas y en estos casos se colocaba una marca secundaria o Punto Fijo de Relacionamiento (P.F.R.).

De 4ª. Categoría

Se los utiliza como Puntos Fijos Auxiliares (P.F.A.) de carácter transitorio sin marcas secundarias, como simple referencia altimétrica topográfica.

8.- Nomenclatura

Red Fundamental
Puntos Fijos Altimétricos

Concepto general de nivelación barométrica

Presión

La medición de altura se hace mediante la adquisición del valor de la presión, es decir, mediante un elemento variable con el tiempo.

La presión atmosférica varía a medida que varía la altitud.

La presión atmosférica media al nivel del mar es de 1.013 mb o de 760 mm Hg. A medida que se asciende, esta presión diminuye y las variaciones producidas son registradas por los Altímetros.

La presión depende también de las condiciones atmosféricas, por lo que estas constituyen una fuente de error en la medida de la altura.

Es conveniente recalibrar el Altímetro cada vez que se encuentre un punto de altura conocido.

Compensacion de la temperatura

Ciertos altímetros no están bien compensados con respecto a la temperatura, por lo que pueden indicar una altitud errónea, cuando esta sufre variaciones.

Descripción

La presión atmosférica varía en forma inversamente proporcional a la altura sobre el nivel del mar; así, en función de la presión en un determinado lugar se puede determinar su altura; por lo tanto, si se conoce la diferencia de presión entre dos puntos, se puede determinar la diferencia de nivel existente.

En este principio se basa la nivelación "barométrica", llamada así por ser el barómetro el aparato usado en la determinación de la presión atmosférica.

Existen dos clases de barómetros: a) el barómetro de mercurio, que da la presión según la altura de la columna de mercurio en un tubo al vacío y b) el aneroide, que mide la deformación experimentada por una cápsula, parcialmente al vació, al ser sometida a la presión atmosférica; esta deformación es transformada por medios mecánicos en el movimiento de una aguja que marca directamente sobre un tablero circular graduado, la presión existente y la altura correspondiente.

Debido a que el barómetro de mercurio es muy delicado para su transporte y a que una lectura toma bastante tiempo (mientras llega a su posición definitiva la columna de mercurio), el aneroide, que es, además, más liviano y pequeño, lo ha reemplazado, tanto más cuanto que día a día se perfeccionan la medición de la deformación experimentada por el diafragma de la cápsula y los mecanismos que convierten esta deformación en movimiento de la aguja indicadora.

Los últimos modelos de aneroides, llamados altímetros, son los que actualmente se utilizan en esta clase de nivelaciones y con ellos se obtienen alturas que solo presentan errores promedios de un metro aproximadamente.

Como en la presión atmosférica varía además con la temperatura y con la humedad elativa, se deben hacer las correcciones necesarias para lo cual existen tablas y gráficos, que generalmente se suministran con el instrumento.

Los instrumentos de medición no son totalmente exactos, las alturas que se, las alturas que se determinan por medio de la nivelación barométrica no son muy precisas utilizándose esta clase de nivelación sólo para determinaciones a "grosso modo" de diferencias de nivel entre puntos de terrenos montañosos.

Método cuando se dispone de un solo altímetro:

Se parte del punto de altura conocida (o del punto que se toma como base para determinar las diferencias de nivel); se lee la altura en el altímetro y se anota la hora en que se hizo la observación y la temperatura que indica el termómetro se lleva luego el instrumento a los otros puntos cuya cota se desea conocer y en cada uno de ellos se anota la altura, la hora y la temperatura.

Se regresa inmediatamente al punto inicial y de nuevo se lee la altura, el tiempo y la temperatura.

Debido a cambios en las condiciones atmosféricas, la altura leída inicialmente no concuerda, por lo general, con la lectura del altímetro luego de tomar los otros puntos.

Si suponemos que las condiciones atmosféricas variaron gradualmente durante el lapso de de tiempo comprendido entre la lectura inicial y la final, podemos conocer la corrección que le corresponde a cada lectura intermedia, pues se tiene la hora en que se hizo cada observación.

Como el altímetro viene calibrado para una determinada temperatura es necesario hacerle la corrección a cada lectura según la temperatura observada. Si se trabaja en una zona donde se presenta alta humedad se debe hacer la corrección correspondiente, para lo cual es necesario tomar lecturas con termómetros con bulbo seco y con bulbo húmedo.

Método cuando se dispone de dos altímetros:

Sean los altímetros N° 1 y N° 2; el N° 1 permanece fijo en la estación inicial mientras que el N° 2 se utiliza para tomar lecturas en los otros puntos.

El No. 1 es leído frecuentemente (cada 10 minutos, por ejemplo), para así determinar la curva de la variación de la altura (y, por consiguiente, de la presión) durante el tiempo en que se hizo la nivelación.

En cada lectura se toma la altura que la aguja indica, la hora en que se hizo la observación y la temperatura correspondiente.

El altímetro N° 2 se lee primeramente (en forma simultánea con el N° 1) en la estación inicial.

La diferencia entre la lectura del N° 1 y la del N° 2 se debe exclusivamente a la calibración de cada aparato; esta diferencia se toma como un error índice y se aplica luego a todas las lecturas tomadas con el N° 2 para reducirlas a las lecturas del N° 1.

Luego se lleva el N° 2 a cada uno de los puntos de la nivelación, anotándose la altura, el tiempo y la temperatura correspondientes.

Se debe procurar que el tiempo de recorrido entre una y otra estación sea mínimo. Si por alguna razón hay alguna demora en una estación se debe tomar una lectura tan pronto se llega y otra inmediatamente antes de partir; esto ayuda a verificar la curva de variación determinada por el N° 1.

Se regresa, finalmente, al punto inicial y se toman nuevamente las tres lecturas.

En la curva de variación de la altura debida a cambios en las condiciones atmosféricas (obtenida de las observaciones del N° 1), podemos interpolar para cada instante en que se hicieron observaciones en los otros puntos.

La diferencia entre la lectura encontrada de la curva y la lectura observada (corregida ya por el error índice), es la diferencia de nivel entre los dos puntos.

Esta diferencia debe corregirse luego por temperatura (según la temperatura de observación y aquélla para la cual viene calibrado el altímetro).

Si se regresa por el mismo camino es conveniente hacer otra lectura en cada estación; así se tienen dos determinaciones de la diferencia de nivel y su promedio es un mejor estimativo de la verdadera diferencia existente.

Haciendo observaciones cuando las condiciones atmosféricas son más o menos estables durante el día y aprovechando las horas en las cuales la temperatura no toma valores extremos, se obtienen resultados mejores.

Las lecturas se deben hacer al aire libre y con el altímetro preferiblemente en posición horizontal.

Si la nivelación es muy larga, se puede subdividir en tramos y en cada uno de ellos aplicar uno de los dos métodos expuestos.

El último punto de cada tramo sirve de base para el siguiente.

INSTRUMENTAL

ALTIMETROS

Altímetros THOMMEN (Suizz)

Los altímetros, en este caso los THOMMEN, se basan en los principios enunciados. Por consiguiente, el barómetro permite determinar la altura sobre el nivel medio del mar.

En las Figuras que se adjuntan, muestran dos tipos de altímetros, los cuales difieren en el tipo de observaciones, no en la escala de altitud, si en lo que respecta a escala barométrica, pero no así en su construcción.

3D1 3D21


Descripción de altímetros Thommen

El principio de medición consta de fuelle en forma de cápsula, en cuyo interior se ha hecho un vacío (caja aneroide), la cual se comprime al aumentar la presión de aire a su alrededor y se dilata al reducirse dicha presión de aire.

Esta variación se trasmite a la aguja indicadora, con cierta multiplicación, que permite la lectura en la esfera.

La caja aneroide, consta de dos membranas, soldadas bajo vacío, formando un fuelle.

Los movimientos que se producen por las variaciones de presión del aire se transmiten a la aguja indicadora por medio de un mecanismo de alta precisión.

La lectura es muy sencilla y se realiza por medio de una aguja indicadora y un disco contador.




En la figura se puede apreciar lo indicado.

La aguja da una vuelta cada 1.000 metros de diferencia de altura y el disco, llamado rueda kilométrica, indica la cantidad de vueltas de la aguja.

La escala de lectura esta subdividida de 10 en 10 metros, es decir, la amplitud o precisión, es de 10 metros, para los modelos 3D1 y 3D21.

En caso de poseerse de un modelo 3D21 la presión atmosférica, que puede estar expresada en milímetros de mercurio o milibares, (estado barométrico), es indicada en una escala triple por medio del mismo puntero que indica la altura.

Estas tres escalas, en distintos colores, corresponden a una escala continua y permiten una medición directa de la presión atmosférica hasta una altura de 2.600 metros sobre el nivel del mar.

El cristal de protección esta marcado con una línea roja que puede ser sobrepuesta a la aguja, girando el aro plástico del instrumento.

Si entonces la aguja, por diferencias en la presión atmosférica, cambia su posición original, la escala de presión indica en cuantas unidades ha subido o bajado la presión atmosférica

Manejo

Antes de comenzar las mediciones hay que partir de un punto cuya altura sea conocida.

Se abre el estuche de cuero y se da vuelta el aro de plástico hasta que la aguja quede encima de la correspondiente altura en la escala.

Se cierra y se comienza el recorrido. La aguja ira marcando la altura de cualquier otro punto.

Esta medición es tanto más exacta cuanto más rápidamente se haga la observación y cuanto más cerca se encuentre del punto de partida.

La influencia de temperatura sobre la exactitud de indicación del instrumento esta muy bien compensada entre - 20º y + 30º C y es, por lo tanto, insignificante.

Las influencias de temperatura sobre la presión atmosférica no pueden ser compensadas por el instrumento.

Es conveniente, que antes de realizar la lectura, suavemente, se le dé tres pequeños golpes al vidrio. Esto permitirá que la aguja se coloque en posición.






ALTIMETRO ALTIPLUS

El modelo de Altiplus N1 posee dos teclas en su cara superior:


TECLA M: ENCENDIDO – APAGADO

Esta tecla permite encender y apagar el aparato. También se utiliza para la calibración.

TECLA F: FUNCIONES

Presionando esta tecla van apareciendo las diferentes funciones en la pantalla, en el siguiente orden: altitud, desnivel, temperatura, presión, etc..
- ALTITUD: apreciación: 1 m, va desde - 256 a + 9.999 m.s.n.m.

2 - DESNIVEL

3 - TEMPERATURA

4 - PRESIÓN

y luego la calibración

5 - PRESIÓN A NIVEL DEL MAR

6 - TENDENCIA BAROMÉTRICA

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

- RESOLUCIÓN: 1 m

- PESO: 130 gr. (mas la pila)

- ESCALA DE ALTITUD: posee una única escala desde -256 hasta +9999 m.

- DIMENSIONES: 98 X 63 X 24 mm.

- AUTONOMÍA: aproximadamente un año (dependerá de su utilización).

- ALIMENTACIÓN: pila alcalina de 9 V, Tipo 522.

- CONSUMO: 15 mA en marcha, 02 mA mientras esta encendido.

- RANGO DE TEMPERATURA: - 30o a 65o C

- APAGADO, PUESTA EN MARCHA AUTOMÁTICA: luego de 20 seg. de lectura

- SENSOR DE PRESIÓN

La adquisición de la presión en un tiempo máximo de 1/40 segundos por un SENSOR electrónico y la compensación de la presión y de la temperatura están dadas por un microprocesador especifico.

OBSERVACIONES:

La medición de la altura se hace mediante la adquisición del valor de la presión, es decir, mediante un elemento variable en el tiempo.

COMPENSACIÓN DE LA TEMPERATURA

Ciertos altímetros están bien compensados con respecto a la temperatura, por lo que pueden indicar una altitud errónea, cuando esta sufre variaciones.

No es este el caso de Altiplus, en donde la compensación de temperatura esta particularmente atendida. Cada Altiplus esta probado individualmente para variaciones de entre - 30o a + 60o C.

ATENCIÓN

Si Ud. somete a Altiplus a una variación de temperatura importante (por ejemplo 15 a 25o C, en algunos segundos), los componentes electrónicos internos necesitaran, por lo menos, 10 minutos para estabilizarse y brindar la altura correspondiente.

TEMPERATURA

La temperatura que indica Altiplus es la temperatura interna del aparato.

La resolución de 1/10o C permite apreciar la evolución de la temperatura y saber por ejemplo, si esta estabilizado.

La precisión es del orden del grado, como en la mayoría de los buenos termómetros

CAMBIO DE LA PILA

Altiplus lo previene del desgaste de la pila con los siguientes mensajes:

- BAT +++ pila cargada

- BAT ++ pila a observar

- BAT 0 + pila a renovar rápidamente, sobre todo si se va a utilizar el aparato en condiciones de bajas temperaturas.

- BAT 00 pila a cambiar inmediatamente.

Si se lo usa normalmente, lo que representa más de 4000 lecturas anuales para Altiplus N1, la pila debe durar más de un año. Estas cifras están dadas en base a lecturas de 20 segundos y no para lecturas continuas de 30 minutos.

MODO DE EMPLEO

ENCENDIDO:

Al presionar M aparecerá en la pantalla fugitivamente, el estado de la pila, seguido de la primera función: la altitud.

Esta variara entre 3 y 4 metros, durante unos 10 seg., es el tiempo que requieren los componentes internos para alcanzar una temperatura estable.

Presionando M 2 o 3 veces, Ud. disminuirá este tiempo y obtendrá instantáneamente la altitud estabilizada.

OBTENCIÓN DE LAS DEMÁS FUNCIONES

Cuando Ud. presione F aparecerá la segunda función: el desnivel.

En cada presión sobre F usted ira obteniendo las diferentes funciones en el siguiente orden: altitud, desnivel, temperatura, presión, etc..

Cada función aparece en el tablero durante 20 seg. Aproximadamente y luego se apagara en forma automática. Esto es una medida de seguridad ya que de esta forma la pila no corre el riesgo de gastarse si Ud. se olvida de apagar el aparato.

MARCHA CONTINUA

Presione M hasta que en la pantalla aparezca M = 30 mín. A partir de entonces, Altiplus estará en marcha durante media hora aprox..

Para apagarlo presione M nuevamente.

CALIBRACIÓN

Cuando Ud. Se encuentra en un lugar de altitud conocida, debe calibrar su Altiplus, debido a que la presión --------- puede haber variado y por lo tanto la altura señalada por el aparato puede ser errónea.

Para calibrar el aparato, presione simultanea y continuamente M y F hasta que en la pantalla aparezca alternativamente R++++ (para aumentar la altura de) R ---- (para disminuirla).

COMO AUMENTAR LA ALTURA

Cuando R++++ aparezca en la pantalla suelte la tecla F, mientras continúa presionando M, obtendrá entonces la altitud.

Si ahora Ud. presiona F, la altura aumentara de a 1 metro, en cada presión hasta llegar a la altura deseada.

Si suelta simultáneamente las teclas M y F Ud. tendrá la presión correspondiente al nivel del mar, es decir, alrededor de 1.013 mb., lo que le permitirá saber si Ud. Se encuentra en un régimen de alta o baja presión.

Cuando Ud. presione F tendrá la tendencia barométrica. Aparecerán una serie de flechas que indican si la tendencia esta en alza o en baja, con respecto a la ultima calibración.

La importancia de la evolución es proporcional al número de flechas verticales.

COMO DISMINUIR LA ALTURA

Siga el mismo procedimiento descripto anteriormente, pero a partir de R -----.

DESNIVEL

Luego de la calibración, el desnivel que aparece en la pantalla debe variar entre 0, 1 y 2 m. A partir de ese momento, la función desnivel indica la altura por encima o por debajo de la altura de calibración.

Para volver el desnivel a cero metro, efectúe una calibración mínima de 1 metro.

ATENCIÓN

Utilice únicamente pilas alcalinas de 9v.

Cuando Ud. renueva las baterías, los datos conservados en la memoria se borran: calibración, funciones y velocidad.

La presión llevada al nivel del mar y la tendencia barométrica solo son exactas después de la calibración.-




































































































































































MARCAS GEODESICAS ARGENTINAS


Tapa de caja para Nodal



Marca altimétrica para Nodal






Bibliografía:

Manual de Fabrica (para el Altímetro Altiplus, la traducción del Francés realizada por la Srta. García, María G.).-

Folletos varios

Experiencia adquirida por los Autores en el uso del instrumental y técnicas.-