Livella sferica: cos’è? A cosa serve? Caratteristiche ed utilizzo

La livella sferica è un attrezzo che consente di rilevare, in tempo reale, l’inclinazione di una superficie, rispetto al piano di riferimento. E’ poco ingombrante anche se non assicura rilevazioni particolarmente precise. Vediamone le caratteristiche e gli utilizzi.

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Che cos’è la livella sferica?

La livella sferica è uno strumento di misura con cui è possibile verificare se un piano è perfettamente orizzontale. Volendo essere più dettagliati essa è una delle due possibili tipologie di livelle a bolla. Queste sono livelle che si avvalgono, per le loro misurazioni, di una ampolla di vetro sigillata di forma variabile che contiene un liquido volatile e quindi poco viscoso in cui è inglobata una bolla d’aria.

Approfondisci le caratteristiche della livella a bolla.

Come già si è accennato la livella sferica serve a valutare se un piano è perfettamente orizzontale. Infatti, in virtù delle sue particolari caratteristiche (che derivano dalla sua struttura) essa consente, contrariamente a quanto accade per le altre tipologie di livelle, di poter valutare contemporaneamente il livello di una superficie in tutte le direzioni e quindi di stabilire se la superficie stessa è perfettamente orizzontale con una sola misura. Se detta superficie è mobile sarà perciò possibile, sollevandola ed abbassandola opportunamente secondo determinate direzioni, livellarla in maniera ineccepibile ossia renderla strettamente parallela ad un piano orizzontale di riferimento.

La livella sferica se montata in maniera idonea può anche servire a riportare un asse alla perfetta ortogonalità. Per poter effettuare questa operazione la struttura della livella sferica deve essere lavorata in maniera tale da poter essere fissata solidalmente all’asse da rendere verticale.

Come è fatta questa livella?

Il cuore di una livella sferica è una ampolla in vetro o materiale plastico riempita quasi totalmente di un liquido poco viscoso come può essere alcool o etere solforico colorato. All’interno del liquido prima di sigillare la fiala viene rilasciata una bolla d’aria.

La forma dell’ampolla è di un cilindro abbastanza tozzo con una delle due basi a forma di calotta sferica. Calotta sferica con l’asse coincidente con l’asse del cilindro (come mostrato nella figura che segue). In queste condizioni il piano tangente al vertice della calotta risulterà ortogonale all’asse del cilindro. L’ampolla è poi montata dentro una struttura metallica avente la base rettificata in maniera che asse della struttura ed asse del cilindro si sovrappongono.

Una ghiera metallica bloccherà superiormente l’ampolla lasciando visibile solo la calotta sferica. Questa recherà nel suo apice superiore, centrato rispetto all’asse, un cerchietto inciso sul vetro che conterrà la bolla d’aria quando la livella è disposta su un piano orizzontale. Naturalmente posando la livella su di una superficie qualsivoglia la disposizione della bolla d’aria in maniera analoga a quella descritta sarà indicativa della sua orizzontalità.

Sulla ghiera che blocca superiormente l’ampolla sono disposte ai vertici di un triangolo equilatero tre viti di registro che avvitandosi e svitandosi consentiranno all’ampolla di muoversi all’interno della struttura metallica. In questa maniera disponendo la livella su di un piano orizzontale campione si potrà “ rettificare” la bolla ossia rendere il piano tangente alla calotta parallelo alla base ed al piano campione. La rettifica sarà terminata quando la bolla d’aria sarà centrata nella marca.

Come funziona una livella sferica?

La bolla d’aria, che è immersa nel liquido contenuto nell’ampolla, per effetto della forza di Archimede tenderà a disporsi in maniera che il suo centro coincida col punto più in alto della calotta sferica. Se la bolla è rettificata ed è poggiata su di un piano orizzontale detto punto coinciderà col centro della marca e col punto di tangenza di un piano parallelo alla base. Se invece la superficie di appoggio non è orizzontale il punto più in alto della calotta (punto di tangenza del piano parallelo alla base) non coinciderà con il centro della marca e la bolla d’aria si posizionerà all’esterno di questa.

Caratteristiche della livella sferica e suo utilizzo.

La caratteristica peculiare della livella sferica è la possibilità di poter livellare una superficie effettuando una sola misura senza dover spostare lo strumento.

Supponiamo, infatti, di dover livellare un piano dotato di tre viti di registro poste ai vertici di un triangolo equilatero. Per effettuare l’operazione basta posizionare sul piano la livella sferica e agendo sulle viti di registro si porta la bolla d’aria al centro della marca.

Se si vuole effettuare la stessa operazione con una livella torica occorrerà disporre la livella torica lungo la direttrice della retta che congiunge le prime due viti di registro ed ad agendo su di esse la si livella. Fatto ciò si deve disporre la livella lungo la direttrice della retta che congiunge prima e terza vite ed operando su esse la si livella. Una volta livellate le due rette anche il piano sarà a livello perché si sono rese orizzontali due rette non parallele che gli appartengono.

La livella sferica però è meno precisa di una torica e pertanto il suo utilizzo più comune è il livellamento in prima approssimazione di piattaforme di treppiedi su cui andranno strumenti di puntamento per cartografia come il teodolite o telecamere o fotocamere per riprese video o fotografiche.

Il costo medio di una buona livella sferica si aggira intorno ai 20 €.

Informazioni Sugli Autori: Supervisore: Giuseppe Travaglione

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