Fundamentos de la Nivelación Topográfica: Conceptos, Métodos y Estándares de Precisión

Definición Fundamental de Nivelación

Se denomina nivelación al conjunto de operaciones por medio de las cuales se determina la elevación de uno o más puntos respecto a una superficie horizontal de referencia dada o imaginaria, la cual es conocida como superficie o plano de comparación.

Aplicaciones Fundamentales de la Nivelación

• En proyectos de carreteras y canales que deben tener pendientes determinadas.
• Situar obras de construcción de acuerdo con una elevación planeada.
• Calcular volúmenes de terracería (volumen de tierra).
• Investigar características de drenaje y escurrimiento superficial.
• Establecer puntos de control mediante el conocimiento de una cota.

Conceptos Geométricos Clave

Plano Horizontal

Es un plano paralelo al plano horizontal de proyección; por lo tanto, se traza vertical y es perpendicular a la línea de tierra.

Superficie de Nivel

Es una superficie curva donde cada uno de los puntos es perpendicular a la dirección de las plomadas. El desnivel entre dos puntos es la distancia que existe entre la superficie de nivel de dichos puntos.

Curva de Nivel

Es aquella línea que en un mapa une a todos los puntos que tienen igual condición de altura o de cota.

Cota

Distancia vertical medida desde un plano de referencia.

Nivel Medio del Mar (NMM)

Altura media de la superficie del mar, calculada según todas las etapas de la marea en un período de 19 años.

Altitud

Es la elevación o cota de un punto cuando el plano de referencia es el Nivel Medio del Mar.

Banco de Nivel (BM o Banco Maestro)

Es un punto permanente en el terreno, de origen natural o artificial, cuya elevación es conocida.

Pendiente

Es el grado de inclinación de un terreno. Se puede expresar de dos formas:

1. Porcentaje: $P = \frac{\text{Altura}}{\text{Distancia}} \times 100$
2. En grados: $\text{Arctangente} \left( \frac{\text{Altura}}{\text{Distancia}} \right)$ (Usando la función $\text{tan}^{-1}$)

Equipos Esenciales de Nivelación

• Teodolito
• Estación Total
• Niveles de Ingenieros: Utilizados para nivelar grandes distancias.
• Nivel Tradicional: Utilizado para nivelar pequeñas distancias.

Clasificación y Métodos de Nivelación

Métodos Directos

Nivelación Geométrica

Este método consiste en medir la distancia horizontal y la vertical de manera directa. Puede ser de dos tipos: simple o compuesta.

Métodos Indirectos

Nivelación Trigonométrica

Tiene por objeto determinar la diferencia de altura entre dos puntos midiendo la distancia horizontal o inclinada y el ángulo vertical que los une con el plano vertical, permitiendo determinar las alturas con la ayuda de la trigonometría.

Nivelación Barométrica

Este tipo de nivelación es para usos exploratorios y de reconocimiento en zonas montañosas. Se realiza con el uso del barómetro (instrumento que considera la presión atmosférica).

Precisión y Tipos de Trabajos de Nivelación

Precisión en la Nivelación

Es la tolerancia requerida en los trabajos de nivelación, la cual está en función del tipo de proyecto a realizarse.

Tipos de Nivelación según la Precisión

Nivelación Aproximada

Se realiza en trabajos de reconocimiento y anteproyectos.

• Visual: 300 metros de longitud (si el terreno lo permite).
• Lectura de Mira: En centímetros (cm).
• Error Máximo Aproximado: Menor a 0.08 km.

Nivelación Ordinaria

Es la más usada en la mayor parte de los trabajos (ej. carreteras, vías férreas y obras de construcción).

• Visual: 190 metros.
• Lectura de Mira: En milímetros (mm).
• Error Máximo: 0.024 km.

Nivelación de Alta Precisión

Usada en trabajos de mayor precisión, como la localización de bancos de nivel geodésico.

• Visual: 910 metros.
• Lectura de Mira: 90 milímetros (mm).
• Error Máximo: 0.004 km.

Nivelación de Precisión

Usada en trabajos de planos poblacionales o para establecer puntos de referencia.

• Visual: 90 metros de longitud.
• Lectura de Mira: En milímetros (mm).
• Error Máximo: 0.01 km.