Sistema tcnico de unidades

Introduccin Cualquier observacin directa de la naturaleza, ordinariamente se puede relacionar con la magnitud de la cantidad fsica medida; cuando dicha magnitud depende de las unidades de medidas elegidas, se dice que la cantidad tiene dimensiones: fundamentales o derivadas. Si entre las dimensiones de las magnitudes fsicas-factibles de medirse- algunas se eligen como fundamentales (esto es, independiente de cualquier otra), entonces las restantes se pueden expresar en trminos de estas dimensiones fundamentales y adquieren el nombre de dimensiones derivadas. La longitud y el tiempo son considerados como fundamentales en todos los sistemas dimensionales en la mecnica. En algunos de estos la masa se considera dimensin fundamental y la fuerza como dimensin derivada; en otros aspectos Se adopta lo contrario. Existe en ingeniera una gran variedad de sistemas de unidades de medida, pero los indicados a continuacin son los comnmente ms usados. Las magnitudes fsicas se cuantifican en trminos de las dimensiones fundamentales y, para ello, se utilizan 2 sistemas de unidades de medida: absoluto y gravitatorio. En el primer sistema las dimensiones fundamentales son masa, longitud, tiempo (F, L, T). En lo que sigue se utilizara la notacin ( ) para indicar las dimensiones fundamentales usadas para medir una magnitud fsica. El sistema gravitacional (F L T) - llamado tambin tcnico - es l mas utilizado en los problemas de ingeniera, a pesar de que el peso de un cuerpo representa una fuerza que varia de un lugar a otro de con la aceleracin de la gravedad. Por el contrario, la masa del cuerpo es siempre constante y por esta razn el sistema absoluto (M, L, T) ha sido elegido como el sistema cientfico internacional. Las prcticas de ingeniera en Estados Unidos se basan, en general, en el sistema de unidades de pie-libra-segundo mismas que se utilizan en casi todas las formulas de hidrulica y se dan por sentadas cuando no se indica otra cosa. Con frecuencia, los dimetros de tuberas u orificios se expresan en pulgadas, las presiones en libras por pulgada cuadrada y los volmenes en galones. Antes de aplicar esos datos a problemas ser preciso hacer la conversin al sistema de unidades de pie-libra-segundo. Es esencial tener mucho cuidado al hacer conversiones de unidades.Los errores en los clculos hidrulicos se deben con mayor frecuencia al mal uso de las unidades que a cualquier otra cosa. Como con frecuencia es necesario pasar las unidades mtricas a las del sistema de pie-libra-segundo, estudiaremos brevemente las relaciones entre esos sistemas de unidades. La ecuacin fundamental que relaciona una fuerza M y la aceleracin a, es: F=Kma Donde K es un factor de proporcionalidad. El valor de K se hace igual a 1, mediante 2 distintos sistemas de definicin de unidades: 1-EL SISTEMA GRAVITACIONAL, en el que K se hace igual a 1, mediante la definicin de la unidad de masa. Si un cuerpo de peso unitario cae libremente, la fuerza unitaria actuara y la aceleracin ser g. As, para que la fuerza unitaria produzca una aceleracin unitaria, la unidad de masa consistir en g unidades de peso. A) Sistema pie-libra-segundo: 1 lb. De fuerza = 1 slug de masa X 1 pie por segundo, donde 1 slug de masa = g libras de peso divididas entre g `pies por segundo. Un valor medio, utilizado para g es el de 32.2 pies por seg. B) Sistema mtrico: 1 gramo de fuerza = 1 unidad de masa X 1 cm. por seg. ,donde una unidad de masa = g gramos de peso divididos entre g centmetros por segundo. Un valor promedio de g, utilizado comnmente, es el de cm por seg.}

SISTEMA TCNICO Un sistema tcnico de unidades es cualquier sistema de unidades en el que se toma como magnitudes fundamentales la longitud, la fuerza, el tiempo y la temperatura. No hay un sistema tcnico normalizado de modo formal, pero normalmente se aplica este nombre especficamente al basado en el sistema mtrico decimal que toma el metro o el centmetro como unidad de longitud, el kilopondio como unidad de fuerza, el segundo como unidad de tiempo y la calora o la kilocalora como unidad de cantidad de calor

Magnitud Nombre Definicin Equivalencia (SI)

Longitud metro, centmetro m, cm 1 m, 0.01 m

Tiempo segundo s 1 s

Masa unidad tcnica de masa u.t.m. 1u.t.m. = 9.80665 kg

Fuerza kilopondio o kilogramo-fuerza kp, kgf 1kp = 9.80665 N = 1 daN

Temperatura grado celsius oC T(oC) = T(K) - 273.15

Cantidad de calor calora cal 1cal = 4.18 J

Trabajo, energa kilopondmetro kpm 1kpm = 9.80665 J

Presin atmsfera tcnica 1 at = 1 kgf/cm2 1 at = 98066.5 Pa

En Mecnica tres on los sistemas que por su mayor uso vamos a desarrollar: cegesimal, giorgi y tcnico o terrestre.Las magnitudes fundamentales y unidades de estos sistemas son:magnitudes fundamentalesCegesimal: Longitud Masa TiempoGiorgi: Longitud Masa TiempoTcnico: Longitud Peso o Fuerza Tiempounidades fundamentalesCegesimal: . Centmetro Gramo SegundoGiorgi: Metro Kilogramo SegundoTcnico: Metro Kilogramo-peso SegundoEl sistema cegesimal o sistema absoluto establecido por el Congresode Electricidad celebrado en Pars el ao. 1881, mide todas las magnitudesen centmetros, gramos masa y segundos (cm. g. seg.). Se le representaabreviadamente por C.G.S.El sistema tcnico o terrestre mide las magnitudes en metros, kilogramos-peso y segundos (m. Kgf. seg.). El kilogramo-peso no es una masa(cantidad de materia), sino una fuerza (la fuerza que representa el pesode un kilogramo). Esta vara con el lugar en donde la masa se halle, porquedepende de la gravedad. En la Ciencia no sirve pues, este sistema.Es admisible en la tcnica porque los clculos se efectan dando a gun valor prcticamente inalterable, el de: g = 9,81 m/seg^ g = 9,80m.seg"^, g = 10 m.seg""^. Se le representa abreviadamente por M.K'S. Seemplea principalmente en ingeniera mecnica.El sistema giorgi, propuesto a principios de siglo por el profesor italianoGiorgi, que parece estar destinado a ser sistema nico universal(convenientemente, que parece estar destinado a ser sistema nico universal(convenientemente reformado), de utilizacin tanto en el campo de laC-62 Jos Luis Galn Gardaciencia pura como en el de la tcnica, es mltiplo del cegesimal, midetodas las magnitudes en metros, kilogramos masa y segundos (m. Kk. seg.).Se le representa abreviadamente por M.K.S.Unidades fundamentales.Al ser el segundo comn a los sistemas cegesimal,giorgi y tcnico, y el metro al giorgi y tcnico, las unidades fundamentalesen total son seis para los tres sistemas, cuyas definiciones son:Metro es la distancia que hay a cero grados centgrados entre dostrazos hechos en una regla de platino iridiado (90% de platino y 10% deiridio) que se conserva en la Oficina-Museo Internacional de Pesas y Medidasde Svres (Pars) y que se denomina metro patrn. La copia espaoladel metro patrn se conserva en el Museo de Burgos.Centmetro es la centsima parte de la longitud a cero grados centgradosdel metro patrn.1 1 ^ .Segundo es la = del da solar medio.24 X 60 X 60 86.400Kilogramo es la masa del kilogramo patrn, cilindro de platino iridiado(90 % de platino y 10 % de iridio) que se conserva en. el Museo Internacionalde Pesas y Medidas de Svres (Pars). La copia espaola se conservaen el Museo de Burgos.Gramo es la milsima parte de la masa del kilogramo patrn.Kilogramo-peso es el peso en Pars del kilogramo patrn, o bien es lafuerza con que la gravedad atrae en Pars a la masa del kilogramo patrn.Al kilogramo-peso o kilogramo-fuerza se le llama tambin kilopondio.(Para diferenciar el kilogramo-masa del kilogramo-peso, empleamospara ste la notacin de kgf. y tambin la de kpd. de kilopondio ypara el kilogramo-masa la de kg. simplemente).