Un nivel de burbuja , nivel de burbuja o simplemente nivel , es un instrumento diseñado para indicar si una superficie está horizontal (nivel) o vertical ( plomada ). Existen dos diseños básicos: tubular (o lineal ) y de ojo de buey (o circular ). Los carpinteros , albañiles , albañiles , otros trabajadores de la construcción, topógrafos , constructores de molinos y otros trabajadores metalúrgicos pueden utilizar diferentes tipos de niveles de burbuja , y en algunos trabajos fotográficos o videográficos .
La historia del nivel de burbuja se analizó brevemente en un artículo de 1887 que apareció en Scientific American . [1] Melchisédech Thévenot , un científico francés, inventó el instrumento algún tiempo antes del 2 de febrero de 1661. [ cita necesaria ] Esta fecha se puede establecer a partir de la correspondencia de Thevenot con el científico Christiaan Huygens . Un año después de esta fecha, el inventor hizo circular detalles de su invento a otros, incluidos Robert Hooke en Londres y Vincenzo Viviani en Florencia . [ cita necesaria ] Ocasionalmente se argumenta que estos "niveles de burbuja" no se generalizaron hasta principios del siglo XVIII, siendo los primeros ejemplos supervivientes de esa época, pero Adrien Auzout había recomendado que la Académie Royale des Sciences tomara " Niveles del tipo Thevenot" en su expedición a Madagascar en 1666. [ cita necesaria ] Es muy probable que estos niveles estuvieran en uso en Francia y en otros lugares mucho antes del cambio de siglo. [ cita necesaria ]
El nivel de precisión Fell All-Way, uno de los primeros niveles de ojo de buey fabricados en Estados Unidos con éxito para uso en máquinas herramienta, fue inventado por William B. Fell de Rockford, Illinois en 1939. [2] El dispositivo era único porque podía colocarse en una plataforma de máquina y muestran la inclinación en los ejes xy simultáneamente, eliminando la necesidad de girar el nivel 90 grados. [ cita necesaria ] El nivel era tan preciso que su exportación se restringió durante la Segunda Guerra Mundial . [ cita necesaria ] El dispositivo estableció un nuevo estándar de resolución de 0,0005 pulgadas por pie (cinco diez mil por pie o cinco segundos de arco de inclinación). [ cita necesaria ] La producción del nivel se detuvo alrededor de 1970 y fue reiniciada en la década de 1980 por Thomas Butler Technology, también de Rockford, Illinois, pero finalmente terminó a mediados de la década de 1990. Sin embargo, todavía existen cientos de dispositivos. [ cita necesaria ]
Los primeros niveles de burbuja tubulares tenían viales de vidrio ligeramente curvados con un diámetro interior constante en cada punto de observación. Estos viales no se llenan completamente con un líquido, generalmente un licor coloreado o alcohol , dejando una burbuja en el tubo. Tienen una ligera curvatura hacia arriba, de modo que la burbuja se apoya naturalmente en el centro, el punto más alto. Con ligeras inclinaciones la burbuja se aleja de la posición central marcada. Cuando un nivel de burbuja también debe poder utilizarse boca abajo o de lado, el tubo curvado de diámetro constante se sustituye por un tubo no curvado en forma de barril con un diámetro ligeramente mayor en el centro.
A menudo se utilizan alcoholes como el etanol en lugar de agua. Los alcoholes tienen baja viscosidad y tensión superficial , lo que permite que la burbuja recorra el tubo rápidamente y se asiente con precisión con una mínima interferencia de la superficie del vidrio. Los alcoholes también tienen un rango de temperatura del líquido mucho más amplio y no romperán el vial como podría hacerlo el agua debido a la expansión del hielo. Se puede agregar un colorante como la fluoresceína , generalmente amarillo o verde, para aumentar la visibilidad de la burbuja.
Una variante del nivel de burbuja lineal es el nivel de ojo de buey : un dispositivo circular de fondo plano con el líquido debajo de una cara de vidrio ligeramente convexa con un círculo en el centro. Sirve para nivelar una superficie a través de un plano, mientras que el nivel tubular sólo lo hace en la dirección del tubo.
Para comprobar la precisión de un nivel tipo carpintero, no se necesita una superficie perfectamente horizontal. El nivel se coloca sobre una superficie plana y aproximadamente nivelada y se anota la lectura en el tubo de burbuja. Esta lectura indica hasta qué punto la superficie es paralela al plano horizontal, según el nivel, cuya precisión en este momento se desconoce. Luego se gira el nivel de burbuja 180 grados en el plano horizontal y se anota otra lectura. Si el nivel es preciso indicará la misma orientación respecto al plano horizontal. Una diferencia implica que el nivel es inexacto.
El ajuste del nivel de burbuja se realiza girando sucesivamente el nivel y moviendo el tubo de burbuja dentro de su alojamiento para compensar aproximadamente la mitad de la discrepancia, hasta que la magnitud de la lectura permanezca constante cuando se voltea el nivel.
Se aplica un procedimiento similar a instrumentos más sofisticados, como un nivel óptico de topógrafo o un teodolito , y es algo natural cada vez que se instala el instrumento. En este último caso, se nivela el plano de rotación del instrumento y el nivel de burbuja. Esto se hace en dos direcciones horizontales perpendiculares .
La sensibilidad es una especificación importante para un nivel de burbuja, ya que de su sensibilidad depende la precisión del dispositivo. La sensibilidad de un nivel viene dada como el cambio de ángulo o gradiente necesario para mover la burbuja por unidad de distancia. Si la carcasa de la burbuja tiene divisiones graduadas, entonces la sensibilidad es el cambio de ángulo o gradiente que mueve la burbuja en una de estas divisiones. 2 mm (0,079 pulgadas) es el espacio habitual para las graduaciones; en un nivel de topógrafo, la burbuja se moverá 2 mm (0,079 pulgadas) cuando el vial se incline aproximadamente 0,005 grados. Para un nivel de maquinista de precisión con divisiones de 2 mm (0,079 pulgadas), cuando el vial se inclina una división, el nivel cambiará 0,04 mm (0,0016 pulgadas) a un metro del punto de pivote, lo que los maquinistas denominan 5 décimas por pie. Esta terminología es exclusiva de los maquinistas e indica una longitud de 5 décimas de 1 milésima de pulgada. [3] [4]
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Existen diferentes tipos de niveles de burbuja para diferentes usos:
Generalmente se encuentra un nivel de burbuja en la cabeza de los cuadrados combinados .
El nivel de burbuja de un carpintero tradicional parece una tabla corta de madera y, a menudo, tiene un cuerpo ancho para garantizar la estabilidad y que la superficie se mida correctamente. En el centro del nivel de burbuja hay una pequeña ventana donde se montan la burbuja y el tubo. Dos muescas (o anillos) indican dónde debe estar la burbuja si la superficie está nivelada. A menudo se incluye un indicador de inclinación de 45 grados. [ cita necesaria ]
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Un nivel de línea es un nivel diseñado para colgar de una cuerda de construcción. El cuerpo del nivel incorpora pequeños ganchos para permitir fijarlo y colgarlo de la cuerda. El cuerpo es liviano, para no pesar la línea de cuerda, también es de tamaño pequeño ya que la línea de cuerda se convierte en el cuerpo; cuando el nivel se cuelga en el centro de la cuerda, cada "pata" de la línea de cuerda extiende el plano del nivel. [ cita necesaria ]
El nivel de precisión de un ingeniero permite nivelar elementos con mayor precisión que un nivel de burbuja simple. Se utilizan para nivelar los cimientos o las bases de las máquinas para garantizar que la máquina pueda producir piezas de trabajo con la precisión preconstruida en la máquina. [ cita necesaria ]
La combinación de un nivel de burbuja con un telescopio óptico da como resultado un nivel basculante o un nivel rechoncho . [5] Estos instrumentos de nivelación se utilizan en topografía para medir diferencias de altura en distancias más grandes. El instrumento de nivelación de un topógrafo tiene un nivel de burbuja montado en un telescopio (quizás de 30 potencias) con un punto de mira, a su vez montado en un trípode . El observador lee los valores de altura en dos barras verticales graduadas, una "detrás" y otra "delante", para obtener la diferencia de altura entre los puntos del suelo sobre los que descansan las barras. Comenzando desde un punto con una elevación conocida y atravesando el campo (los puntos sucesivos están quizás separados por 100 metros (328 pies)), las diferencias de altura se pueden medir de forma acumulativa a lo largo de largas distancias y se pueden calcular las elevaciones. Se supone que una nivelación precisa proporciona la diferencia de elevación entre dos puntos separados por un kilómetro (0,62 millas) con una precisión de unos pocos milímetros. [ cita necesaria ]
Las alternativas incluyen:
Las herramientas de nivel actual están disponibles en la mayoría de los teléfonos inteligentes mediante el uso del acelerómetro del dispositivo . Estas aplicaciones móviles vienen con varias funciones y diseños sencillos. [6] Además, los nuevos estándares web permiten que los sitios web obtengan la orientación de los dispositivos.
Los niveles de burbuja digitales son cada vez más comunes para reemplazar los niveles de burbuja convencionales, particularmente en aplicaciones de ingeniería civil, como la construcción de edificios tradicionales y el montaje de estructuras de acero, para tareas de alineación y nivelación de ángulos en sitio. Los profesionales de la industria a menudo se refieren a esas herramientas de nivelación como "nivel de construcción", "nivel de servicio pesado", "inclinómetro" o "transportador". Estos niveles electrónicos modernos son capaces de mostrar ángulos numéricos precisos dentro de 360° con una precisión de 0,1° a 0,05°, se pueden leer desde la distancia con claridad y tienen un precio asequible debido a su adopción masiva. Proporcionan características que los niveles tradicionales no pueden igualar. Normalmente, estas características permiten que los marcos de vigas de acero en construcción se alineen y nivelen con precisión con la orientación requerida, lo cual es vital para garantizar la estabilidad, resistencia y rigidez de las estructuras de acero en las obras. Los niveles digitales, integrados con tecnología MEMS angular, mejoran efectivamente la productividad y la calidad de muchas estructuras civiles modernas. Algunos modelos recientes cuentan con IP65 a prueba de agua y características de resistencia al impacto para entornos de trabajo hostiles. [ cita necesaria ]
