martes, 24 de septiembre de 2013

Instrumentos físico matemáticos en Ingeniería Química. Unidades y sistemas de unidades

Publicado por Ciudad Universitaria Virtual de San Isidoro

Las unidades se emplean para la expresión cuantitativa de las magnitudes. Para ello se agrupan en sistemas de unidades que se generan mediante el siguiente procedimiento:

1. Se eligen arbitrariamente determinadas magnitudes, magnitudes que pasamos a denominar fundamentales, siendo el resto magnitudes derivadas puesto que se pueden obtener a partir de las fundamentales a través de las leyes de la Física y la Química.

2. Se elige arbitrariamente el valor de las unidades de las magnitudes fundamentales, calculando las de las derivadas a partir de éstas.

El Sistema Internacional de Unidades (SI) es la forma actual del Sistema Métrico Decimal y establece las unidades que deben ser utilizadas internacionalmente. Fue creado por el Comité Internacional de Pesos y Medidas con sede en Francia.

Así, en el Sistema Internacional, las magnitudes fundamentales son: la longitud (L), la masa (M) y el tiempo (T).

Una dimensión es una unidad generalizada. Todo lo que se puede medir en unidades de masa tiene dimensiones de masa (M). Análogamente la longitud, la superficie y el volumen se miden en función de unidades que tienen la dimensión L. Se puede definir una nueva dimensión si se dispone de la ley física que la forma, por ejemplo se puede definir fuerza (F) en función de la masa y la aceleración a través de la segunda ley de Newton.

Cuando se pasa al campo de la termodinámica es necesario disponer de otras magnitudes fundamentales y de su correspondiente unidad, como la temperatura y para los sistemas ingenieriles, se utiliza como unidad fundamental el calor y sus unidades pueden ser: cal, kcal, BTU.

Normalmente se utilizan siete sistemas de unidades mecánicas, cuatro métricos y tres ingleses. Las  unidades que generalmente se usan como fundamentales son longitud (L), tiempo (θ), masa (M), Fuerza (F) y temperatura (T).

En el caso de la fuerza, ésta se puede descomponer en sus magnitudes fundamentales, descomponiendo su fórmula, según la segunda ley de Newton, en donde dice que la fuerza para acelerar en forma uniformemente acelerada a una masa es proporcional al producto de la masa por la aceleración.:

F = m⋅ a

Las dimensiones serán por tanto: 

[F] = [M]⋅[L]⋅[θ]

En cuanto al tiempo, como magnitud fundamental, en algunas notaciones se emplea [T], pero también se emplea habitualmente [θ], para no confundirlo con la temperatura [T].

La unidad fundamental del tiempo es el  segundo, pero las unidades de otras dimensiones varían de un sistema a otro.

Normalmente se utilizan seis sistemas de unidades mecánicas, cuatro métricos y tres ingleses.

Los sistemas métricos son:

- Sistema Internacional de Unidades: el más utilizado.

- Cegesimal o c.g.s: se basa en el centímetro, el gramo y el segundo.

- M.K.S.: es parecido al Sistema Internacional. Viene de metro, kilogramo y segundo (MKS). Sentó las bases para el Sistema Internacional de Unidades, que ahora sirve como estándar internacional.

- Sistema Técnico o Ingenieril de Unidades: sistema de unidades en el que se toma como magnitudes fundamentales la longitud, la fuerza, el tiempo y la temperatura.

Los sistemas ingleses son:

- Sistema Inglés o Sistema Imperial Británico: se basa en el pie, la libra y el segundo.

- Sistema Ingles Técnico o Ingenieril de Unidades: sistema de unidades en el que se toma como magnitudes fundamentales la longitud, la fuerza, el tiempo y la temperatura, en unidades del sistema inglés.


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