Sistema Internacional De Unidades

Módulo Número 1 ESCALAS, MAGNITUDES Y DIBUJO

Tema 1 EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES.

1. INTRODUCCIÓN

Para unificar e interpretar correctamente las dimensiones expresadas en un plano, se han ensayado diferentes métodos de interpretación de los fenómenos naturales con el fin de definir las unidades de medida asociándolas con fenómenos de acción constante e invariable como por ejemplo la velocidad de la luz en el vacío, o la temperatura de fusión del agua a condiciones controladas.

En la mayoría de actividades que se tratarán en este curso se utilizarán las unidades de longitud, pero es muy común encontrar otro tipo de dimensiones que indiquen volumen, caudal, temperatura, luminosidad etc, sobre todo en los planos de instalaciones técnicas, entonces pueden utilizarse arbitrariamente unidades distintas para cada magnitud, pero solo en la medida que tengan una relación matemática directa con unas unidades base previamente establecidas. Estas unidades base son llamadas “fundamentales”, y todas las demás “derivadas”; un sistema de unidades configurado con estas características es denominado un “sistema coherente” como lo es el Sistema Internacional de Unidades (SI).

2. ALGUNA HISTORIA

Desde el Año de 1790, finalizando la revolución francesa, la Asamblea Nacional Francesa encarga a la academia de ciencias de París la tarea de crear un sistema unificado de medidas.

A mediados de la segunda parte del siglo XVII, en el año de 1875, mediante el tratado de la Convención del metro, se crea la Conferencia General de Pesas y medidas, el comité que la reglamenta y la Oficina de Pesas y Medidas; en ese mismo evento se adoptó universalmente el Sistema Métrico Decimal, que es el origen del SI. La Conferencia General de Pesas y Medidas, es la máxima autoridad de la metrología científica y es la que aprueba la nuevas definiciones del SI y recomienda a los países que lo integren a sus legislaciones.

En el año de 1948 se establece como sistema de estudio y en 1954 como sistema de medición el MKS (metro, kilogramo, segundo), en el cual se incluyó el Kelvin (K) y la Candela (cd), como unidades de temperatura e intensidad luminosa respectivamente, (en competencia con los sistemas CGS, MKSA, MTS) para que a partir del año 1960 se denomina Sistema Internacional de Unidades, basado en 6 unidades fundamentales -metro, kilogramo, segundo, ampere, Kelvin, candela,

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agregándose en 1971 la séptima unidad fundamental, la mol, que mide la cantidad de materia.

En Colombia el sistema internacional de Unidades se hace obligatorio y oficial mediante el decreto No. 1731 de 1967 del Ministerio de Desarrollo Económico El decreto 2153 de 1992 establece entre las funciones de la División de Protección al Consumidor “Divulgar el Sistema Internacional de Unidades en los diferentes sectores industriales.”

El Concejo Nacional de Normas y Calidades a través de la Resolución No. 005 del 3 de abril de 1995 oficializa el uso del SI mediante la Norma Técnica Colombiana - NTC 1000 (Metrología. Sistema Internacional de Unidades - Cuarta revisión , equivalente a la ISO 1000.)

3. UNIDADES DE BASE O FUNDAMENTALES

Las magnitudes de base o fundamentales son cada una de las magnitudes que, en un sistema de unidades, que se aceptan por convención como funcionalmente independientes una respecto de otra. (NTC 2194. Primera revisión). La nomenclatura, definiciones y símbolos de las unidades del Sistema Internacional y las recomendaciones para el uso de los prefijos son recogidas por la Norma Técnica Colombiana 1000.

La unidad de medida es la magnitud particular, definida y adoptada por convención, con la cual se comparan las otras magnitudes de la misma naturaleza para expresar cuantitativamente su relación con esta magnitud inicial.

Las unidades de base del Sistema Internacional de Unidades son 7:

MAGNITUD

UNIDAD

SIMBOLO

Longitud

metro

m

Masa

kilogramo

kg

Tiempo

segundo

s

Intensidad de corriente eléctrica

ampere

A

Temperatura termodinámica

kelvin

K

Intensidad luminosa

candela

cd

Cantidad de sustancia

mol

mol

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3.1 DEFINICIÓN DE LAS UNIDADES BÁSICAS

Cada unidad de magnitud se ha descrito a partir de un fenómeno físico tal como se describe en la siguiente tabla.

MAGNITUD

UNIDAD

SIMBOLO

DEFINICIÓN

Longitud

metro

m

En 1889 se definió el metro patrón como la distancia entre dos finas rayas de una barra de aleación platino-iridio que se encuentra en el Museo de Pesas y Medidas de París. El interés por establecer una definición más precisa e invariable llevó en 1960 a definir el metro como 1,650,763.73 veces la longitud de onda de la radiación rojo naranja (transición entre los niveles 2p10 y 5d5) del átomo de kriptón 86 (86Kr)" A partir de 1983 se define como " la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299,792,458 segundos"

MAGNITUD

UNIDAD

SIMBOLO

DEFINICIÓN

Masa

kilogramo

kg

La primera definición de kilogramo fue considerada como la masa de un litro de agua destilada a la temperatura de 4º C. En 1889 se definió el kilogramo patrón como la masa de un cilindro de una aleación de platino e iridio que se conserva en el Museo de Pesas y Medidas en París. En la actualidad se intenta definir de forma más rigurosa, expresándola en función de las masas moleculares.

MAGNITUD

UNIDAD

SIMBOLO

DEFINICIÓN

Tiempo

segundo

s

Su primera definición fue: "el segundo es la 1/86,400 parte del día solar medio". Pero con el aumento en la precisión de medidas de tiempo se ha detectado que la Tierra gira cada vez más despacio (alrededor de 5m/s por año), y en consecuencia se ha optado por definir el segundo en función de constantes atómicas. Desde 1967 se define como la duración de 9.192.631.770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado natural del átomo de cesio-133.

MAGNITUD

UNIDAD

SIMBOLO

DEFINICIÓN

Corriente eléctrica

ampere

A

La magnitud de la corriente que fluye en dos conductores paralelos, distanciados un metro entre sí, en el vacío, que produce una fuerza entre ambos conductores, a causa de sus campos magnéticos de 2 x 10-7 N/m.

MAGNITUD

UNIDAD

SIMBOLO

DEFINICIÓN

Temperatura

kelvin

K

La fracción 1/273.16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua, donde convergen los tres estados de la materia.

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MAGNITUD

UNIDAD

SIMBOLO

DEFINICIÓN

Intensidad luminosa

candela

cd

La intensidad luminosa, en dirección perpendicular, de una superficie de 1/600,000 m2 de un cuerpo negro a la temperatura de congelamiento del platino (2,042ºK), bajo una presión de 101,325 N/m2.

MAGNITUD

UNIDAD

SIMBOLO

DEFINICIÓN

Cantidad de sustancia

mol

mol

La cantidad de sustancia de un sistema que contiene un número de entidades elementales igual al número de átomos que hay en 0,012 Kg de carbono-12.

3.2 UNIDADES DERIVADAS

Una magnitud derivadas en un sistema de unidades homogéneo, es cada una de las magnitudes definidas en función de las magnitudes básicas de ese sistema. (NTC 2194. Primera revisión).

Por ejemplo las unidades para expresar la velocidad de un cuerpo se derivan de la relación entre las magnitudes de tiempo y velocidad como se puede observar en la siguiente grafica.

m

kg

s

m3

kg·m / s2

m / s

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Tabla de magnitudes derivadas del SI.

MAGNITUD

UNIDAD

SÍMBOLO

EN TÉRMINOS DE OTRAS UNIDADES

Ángulo plano

radián

rad

Ángulo Sólido

esterradián

sr

Superficie

metro cuadrado

m2

Volumen

metro cúbico

m3

Frecuencia

hertz

Hz

Densidad

kilogramo entre metro cúbico

kg/m3

Velocidad

metro por segundo

m/s

Velocidad angular

radián por segundo

rad/s

Aceleración

metro por segundo al cuadrado

m/s2

Aceleración angular

radián por segundo al cuadrado

rad/s2

Fuerza

newton

N

1 N = 1 kg m/s2

Presión (tensión mecánica)

pascal

Pa

1 Pa = 1 N/m2

Viscosidad cinemática

metro cuadrado por segundo

m2/s

(m)(m)

Viscosidad dinámica

newton-segundo por metro 2

N s/m2

Trabajo, energía, cantidad de calor

Joule

J

1 J = 1 N m

Potencia

watt

W

1 W = 1 J/s

Carga eléctrica

coulomb

C

1 C = 1 A s

Tensión eléctrica, diferencia de potencial, fuerza electromotriz

volt

V

1 V = 1 W/A

Intensidad de campo eléctrico

volt por metro

V/m

Resistencia eléctrica

ohm

Ω

1 = 1 V/A

Conductancia eléctrica

siemens

S

1 S = 1

Capacidad eléctrica

farad

F

1

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