Nivel de burbuja

Un nivel de burbuja , o simplemente nivel , es un instrumento diseñado para indicar si una superficie es horizontal (nivelada) o vertical ( plomada ). Se llama "nivel de burbuja" porque el líquido dentro de su vial suele ser alcohol. El nombre hace referencia a esta solución a base de alcohol, que, junto con una burbuja de aire, indica si una superficie es horizontal o vertical. Históricamente, se prefería el alcohol al agua porque tiene un rango de temperatura más amplio, no se congela y proporciona menos fricción a la burbuja, lo que garantiza una mayor precisión y durabilidad de la herramienta. Existen dos diseños básicos: tubular ( o lineal ) y circular (o de ojo de buey ). Los diferentes tipos de niveles de burbuja pueden ser utilizados por carpinteros , canteros , albañiles , otros trabajadores de la construcción, topógrafos , mecánicos de molinos y otros metalúrgicos, así como en algunos trabajos fotográficos y de vídeo .

La historia del nivel de burbuja se trató brevemente en un artículo de 1887 publicado en Scientific American . ^{[ 1 ]} Melchisédech Thévenot , un científico francés, inventó el instrumento algún tiempo antes del 2 de febrero de 1661. Esta fecha se puede establecer a partir de la correspondencia de Thévenot con el científico Christiaan Huygens . Un año después de esta fecha, el inventor difundió detalles de su invento a otros, incluidos Robert Hooke en Londres y Vincenzo Viviani en Florencia . En ocasiones se argumenta que estos "niveles de burbuja" no se generalizaron hasta principios del siglo XVIII —los primeros ejemplos que se conservan son de esa época— , pero Adrien Auzout había recomendado que la Académie Royale des Sciences llevara "niveles del tipo Thévenot" en su expedición a Madagascar en 1666. Es muy probable que estos niveles se utilizaran en Francia y otros lugares mucho antes del cambio de siglo.

El nivel de precisión Fell All-Way, uno de los primeros niveles de ojo de buey estadounidenses exitosos para uso en máquinas herramienta, fue inventado por William B. Fell de Rockford, Illinois , en 1939. ^{[ 2 ]} El dispositivo era único porque podía colocarse sobre la bancada de una máquina y mostrar la inclinación en los ejes xy simultáneamente, eliminando la necesidad de girar el nivel 90 grados. El nivel era tan preciso que se restringió su exportación durante la Segunda Guerra Mundial . El dispositivo estableció un nuevo estándar de resolución de 0,0005 pulgadas por pie (cinco diezmilésimas por pie o cinco segundos de arco de inclinación). La producción del nivel se detuvo alrededor de 1970 y se reinició 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 estos dispositivos.

Los primeros niveles de burbuja tubulares tenían viales de vidrio ligeramente curvados con un diámetro interior constante en cada punto de observación. Estos viales se llenaban parcialmente con un líquido —generalmente alcohol o licor de color— dejando una burbuja en el tubo. Presentaban una ligera curvatura hacia arriba, de modo que la burbuja se situaba naturalmente en el centro, el punto más alto. Con una ligera inclinación, la burbuja se desplazaba alejándose de la posición central marcada. Cuando un nivel de burbuja debía poder utilizarse boca abajo o de lado, el tubo curvo de diámetro constante se sustituía por un tubo recto en forma de barril con un diámetro ligeramente mayor en su parte central.

En lugar de agua, se suelen utilizar alcoholes como el etanol . Estos tienen baja viscosidad y tensión superficial , lo que permite que la burbuja se desplace rápidamente por el tubo y se asiente con precisión, minimizando la interferencia de la superficie de vidrio. Además, los alcoholes tienen un rango de temperatura mucho más amplio y no rompen el vial como podría ocurrir con el agua debido a la expansión del hielo. Se puede añadir un colorante , como la fluoresceína (generalmente amarilla 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 bajo una superficie de vidrio ligeramente convexa con un círculo en el centro. Sirve para nivelar una superficie transversalmente a un plano, mientras que el nivel tubular solo lo hace en la dirección del tubo.

Para comprobar la precisión de un nivel de burbuja de carpintero, no es necesaria una superficie perfectamente horizontal. El nivel se coloca sobre una superficie plana y aproximadamente nivelada, y se anota la lectura del nivel. Esta lectura indica hasta qué punto la superficie es paralela al plano horizontal, según el nivel, cuya precisión se desconoce en esta etapa. A continuación, se gira el nivel 180 grados sobre el plano horizontal y se anota otra lectura. Si el nivel es preciso, indicará la misma orientación con respecto al plano horizontal. Una diferencia implica que el nivel es impreciso.

El ajuste del nivel de burbuja se realiza girándolo sucesivamente 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 invierte el nivel.

Se aplica un procedimiento similar a instrumentos más sofisticados, como un nivel óptico de topografía o un teodolito , y se realiza de forma rutinaria cada vez que se instala el instrumento. En este último caso, se nivela el plano de rotación del instrumento, junto con el nivel de burbuja. Esto se realiza en dos direcciones horizontales perpendiculares .

La sensibilidad es una especificación importante para un nivel de burbuja, ya que la precisión del dispositivo depende de ella. La sensibilidad de un nivel se define como el cambio de ángulo o pendiente necesario para mover la burbuja una unidad de distancia. Si la carcasa de la burbuja tiene divisiones graduadas, la sensibilidad es el cambio de ángulo o pendiente que mueve la burbuja una de estas divisiones. El espaciado habitual para las graduaciones es de 2 mm (0,079 pulg.) ; en un nivel de topógrafo, la burbuja se moverá 2 mm (0,079 pulg.) cuando la burbuja se incline aproximadamente 0,005 grados. Para un nivel de precisión para maquinistas con divisiones de 2 mm (0,079 pulg.) , cuando la burbuja se inclina una división, el nivel cambiará 0,04 mm (0,0016 pulg.) a un metro del punto de pivote, lo que los maquinistas denominan 5 décimas por pie. Esta terminología es propia de los maquinistas e indica una longitud de 5 décimas de una milésima de pulgada. ^{[ 3 ] [ 4 ]}        

Existen diferentes tipos de niveles de burbuja para diferentes usos:

• Nivel de carpintero (de madera, aluminio o materiales compuestos)
• Nivel de Mason
• Nivel de torpedo : un nivel con un marco en forma de torpedo con niveles de tubo verticales, horizontales y, a veces, de 45°.
• Nivel de publicación
• Nivel de línea
• Nivel de precisión del ingeniero
• Nivel electrónico
• Clinómetro
• Indicador de deslizamiento o derrape
• Nivel de la diana

Normalmente, en la cabeza de las escuadras combinadas se encuentra un nivel de burbuja .

Nivel de carpintero

Un nivel de burbuja tradicional para carpinteros parece una tabla corta de madera y suele tener un cuerpo ancho para garantizar la estabilidad y una medición precisa de la superficie. En el centro del nivel hay una pequeña ventana donde se montan la burbuja y el tubo. Dos muescas (o anillos) indican la posición de la burbuja cuando la superficie está nivelada. A menudo incluye un indicador para una inclinación de 45 grados.

Nivel de línea

Un nivel lineal es un nivel diseñado para colgarse de una cuerda de albañilería. El cuerpo del nivel incorpora pequeños ganchos que permiten sujetarlo y colgarlo de la cuerda. Su cuerpo es ligero, para no sobrecargar la cuerda, y de tamaño reducido, ya que la cuerda se convierte, en efecto, en su cuerpo; cuando el nivel se cuelga en el centro de la cuerda, cada rama de la cuerda extiende el plano del nivel.

Nivel de torpedo

Un nivel de torpedo es un nivel encerrado dentro de un marco con forma aproximadamente de torpedo , con pequeñas marcas verticales, horizontales y, a veces, de 45°. Los niveles de torpedo son especialmente útiles en espacios reducidos. Los marcos suelen ser de plástico o metal. ^{[ 5 ]}

La combinación de un nivel de burbuja con un telescopio óptico da como resultado un nivel basculante o nivel de burbuja . ^{[ 6 ]} Estos instrumentos de nivelación se utilizan en topografía para medir diferencias de altura en distancias mayores. El instrumento de nivelación de un topógrafo tiene un nivel de burbuja montado en un telescopio (quizás de 30 aumentos) con retícula, que a su vez está montado sobre un trípode . El observador lee los valores de altura en dos varillas verticales graduadas, una "detrás" y otra "delante", para obtener la diferencia de altura entre los puntos del terreno sobre los que descansan las varillas. Partiendo de un punto con una elevación conocida y avanzando a través del terreno (puntos sucesivos separados quizás por 100 metros (328 pies) ), las diferencias de altura se pueden medir acumulativamente en 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. 

Las alternativas incluyen:

• Nivel láser de cruz o nivel láser de línea , un tipo de nivel láser electrónico moderno comúnmente utilizado en proyectos de construcción y del hogar.
• Nivel láser rotativo , con un potente punto láser giratorio, apto para uso en exteriores.
• Nivel de caña
• Nivel del agua

Hoy en día, la mayoría de los teléfonos inteligentes cuentan con herramientas de nivel disponibles mediante el uso del acelerómetro del dispositivo . Estas aplicaciones móviles ofrecen diversas funciones y diseños sencillos. ^{[ 7 ]} 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, especialmente en aplicaciones de ingeniería civil como la construcción tradicional de edificios y el montaje de estructuras de acero, para tareas de alineación y nivelación de ángulos en obra. Los profesionales del sector suelen referirse a estas herramientas de nivelación como "nivel de construcción", "nivel de alta resistencia", "inclinómetro" o "transportador". Estos modernos niveles electrónicos son capaces de mostrar ángulos numéricos precisos en 360° con una exactitud de 0,1° a 0,05°, se pueden leer con claridad a distancia y tienen un precio asequible debido a su adopción masiva. Ofrecen características que los niveles tradicionales no pueden igualar. Normalmente, estas características permiten alinear y nivelar con precisión las estructuras de vigas de acero en construcción según la orientación requerida, lo cual es vital para garantizar la estabilidad, la resistencia y la rigidez de las estructuras de acero en obra. Los niveles digitales, con tecnología MEMS angular integrada, mejoran eficazmente la productividad y la calidad de muchas estructuras civiles modernas. Algunos modelos recientes cuentan con protección IP65 contra el agua y resistencia a los impactos para entornos de trabajo exigentes.

• Glosario de términos de nivelación
• Horizontal y vertical
• Clinómetro
• Plomada
• Teodolito
• Indicador de giro y alabeo