Sistema Internacional de Unidades

El Sistema Internacional de Unidades es el nombre que recibe el sistema de unidades que se usa en todos los países y es la forma actual del sistema métrico decimal. Se fundamenta en siete unidades de base correspondientes a las magnitudes de longitud, masa, tiempo, corriente eléctrica, temperatura, cantidad de materia, e intensidad luminosa. Estas unidades son conocidas como el metro, el kilogramo, el segundo, el ampere, el kelvin, elmol y la candela, respectivamente. A partir de estas siete unidades de base se establecen las demás unidades de uso práctico, conocidas como unidades derivadas, asociadas a magnitudes tales como velocidad, aceleración, fuerza, presión, energía, tensión, resistencia eléctrica, etc. 

MAGNITUD	UNIDAD
	Nombre	Símbolo
Longitud	metro	m
Masa	kilogramo	Kg
Tiempo	segundo	s
Intensidad de Corriente Eléctrica	ampere	A
Temperatura Termodinámica	kelvin	K
Cantidad de Sustancia	mol	Mol
Intensidad Lumínica	candela	Cd

 

Las definiciones de las unidades de base adoptadas por la Conferencia General de Pesas y Medidas, son las siguientes:

El metro (m): se define como la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío en un lapso de 1 / 299 792 458 de segundo (17ª Conferencia General de Pesas y Medidas de 1983). 

El kilogramo (kg): se define como la masa igual a la del prototipo internacional del kilogramo (1ª y 3ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1889 y 1901). 

El segundo (s): 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 base del átomo de cesio 133 (13ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1967). 

El ampere (A): se define como la intensidad de una corriente constante, que mantenida en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable, colocados a un metro de distancia entre sí en el vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2 X 10-7 newton por metro de longitud (9ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1948). 

El kelvin (K): se define como la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua (13ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1967). 

El mol (mol): se define como la cantidad de materia que contiene tantas unidades elementales como átomos existen en 0,012 kilogramos de carbono 12 (12C) (14ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1971). 

La candela (cd): se define como la intensidad luminosa, en una dirección dada de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 x 1012 Hz y cuya intensidad energética en esa dirección es de 1/683 wat por esterradián (16ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1979).   La Ley Federal sobre Metrología y Normalización establece que el Sistema Internacional es el sistema de unidades oficial en México, el cual está definido por la Norma Oficial Mexicana NOM-008-SCFI-2002, “Sistema General de Unidades de Medida”.  

Sistema Inglés de Unidades

El sistema inglés de unidades o sistema imperial, es aún usado ampliamente en los Estados Unidos de América y, cada vez en menor medida, en algunos países del Caribe, Centro y Sudamérica con tradición británica. Debido a la intensa relación comercial que tiene nuestro país con los EUA, existen aún en México muchos productos fabricados con especificaciones en este sistema. Ejemplos de ello son los productos de madera, tornillería, cables conductores y perfiles metálicos.

El CENAM promueve el empleo del Sistema Internacional en todas las mediciones en el país. No obstante, reconociendo la presencia del sistema inglés en nuestro medio es conveniente ofrecer referencias sobre los factores de conversión de estas unidades al Sistema Internacional.

A diferencia de este último, no existe una autoridad única en el mundo que tome decisiones sobre los valores de las unidades en el sistema inglés. Sin embargo, en julio de 1959, los laboratorios nacionales del Reino Unido, Estados Unidos, Canadá, Australia y Sudáfrica acordaron unificar la definición de sus unidades de longitud y de masa, aceptando las siguientes relaciones exactas:

1 yarda = 0,914 4 metros
1 libra = 0,453 592 37 kilogramos.

De esta manera, dado que las otras cinco unidades de base del Sistema Internacional son las mismas en el sistema inglés, estas equivalencias son suficientes para establecer la relación entre todas las unidades derivadas de los dos sistemas.

TABLAS DE UNIDADES:

Unidades de Base	UNIDAD	SÍMBOLO
	metro	m
	kilogramo	kg
	segundo	s
	ampere	A
	kelvin	K
	mol	mol
	candela	cd

Unidades Derivadas Adimensionales	UNIDAD	SÍMBOLO
	radián	rad
	estereorradián	sr

Unidades Derivadas con Nombre Propio
UNIDAD	SÍMBOLO	UNIDAD	SÍMBOLO
hertz	Hz	weber	Wb
newton	N	tesla	T
pascal	Pa	henry	H
joule	J	grado Celsius	ºC
watt	W	lumen	lm
coulomb	C	lux	lx
volt	V	farad	F
siemens	S	gray	Gy
becquerel	Bq	sievert	Sv

DEFINICIÓN DE UNIDADES DE BASDE DEL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES:

1. Definiciones Generales:

metro: El metro es la longitud del trayecto recorrido en el vacío por un rayo de luz en un tiempo de 1/299 792 458 segundos [17 CGP (1983). Resolución 1].

kilogramo: Es la unidad de masa (y no de peso ni de fuerza) igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo (ver nota 1) [adoptada en la 1ª CGPM(1889), y confirmada en la 3ª CGPM (1901)].

segundo: Es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133 [13ª CGPM (1967). Resolución 1].

ampere: Es la intensidad de una corriente eléctrica constante que, mantenida en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable, en el vacío y a una distancia de un metro el uno del otro, produce entre estos dos conductores una fuerza igual a 2 x10-7 newton por metro de longitud [CIPM (1946). Resolución 2; aprobada por la 9ª CGPM (1948)].

kelvin: El kelvin, unidad de temperatura termodinámica, es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua (ver nota 2) [13ª CGPM (1967)). Resolución 4].

candela: Es la intensidad luminosa, es una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 x 1012 hertz y de la cual la intensidad radiante en esa dirección es de 1/683 watt por esterorradián [16ª CGPM (1979). Resolución 3].

mol: Es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kg de carbono 12 (ver nota 3) [14ª CGPM (1971). Resolución 3].

Notas:
Con el objeto de acabar con la ambigüedad que existía en el uso común de la palabra “peso” la 3ª CGPM declaró: “El kilogramo es la unidad de masa” (y no de peso ni de fuerza); el kilogramo es igual a la masa del prototipo internacional de platino-iridio del kilogramo conservado por el BIPM en Sevres, Francia, bajo las condiciones fijadas por la 1ª CGPM en 1889.

La 13ª CGPM (1967, Resolución 3) decidió que la unidad de medida kelvin y su símbolo K se utilizarán también para expresar intervalos o diferencias de temperatura.

Además de la temperatura termodinámica (símbolo T) expresada en kelvin, se utiliza también la temperatura Celsius (símbolo t), definida por la ecuación: t=T – To, donde To = 273,15 K por definición. La temperatura Celsius se expresa en grados Celsius (símbolo : °C).

La unidad “grado Celsius” es igual a la unidad “kelvin” y un intervalo o una diferencia de temperatura Celsius puede expresarse tanto en kelvins como en grados Celsius .

La temperatura termodinámica del punto triple del agua pura es de 273,16 K; la temperatura del mismo punto expresada en temperatura Celsius es de 0,01 °C.

Cuando se usa el mol, las entidades elementales deber ser especificadas y pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones, otras partículas o grupos especificados de tales partículas.

2. Unidades Suplementarias del sistema Internacional de Unidades:

Las unidades suplementarias no estaban clasificadas por la CGPM ni como unidades de base SI ni como unidades derivadas SI, aunque en los cálculos se las podía utilizar como unidades de base o como unidades derivadas.

En octubre de 1980 el CIPM decidió interpretar las unidades SI, clasificadas con el nombre de suplementarias, como una clase de unidades de medida adimensionales. Para ello, la CGPM dejó abierta la posibilidad de utilizar o no estas unidades en las expresiones de unidades derivadas SI. Este grupo de unidades no contiene más que dos unidades puramente geométricas: la unidad SI de ángulo plano – el radián – y la unidad SI de ángulo sólido.

Sin embargo, en la 20ª CGPM (1995) se decidió interpretar las unidades suplementarias radián y estereorradián como unidades derivadas adimensionales y consecuentemente, eliminar la clase de unidades suplementarias como una clase separada del SI.

3. Definición del Radian y Estereorradian:

radián: Es el ángulo plano entre dos radios de un círculo que cortan sobre la circunferencia un arco de longitud igual al radio (ISO 31/1-1992).

estereorradián: Es el ángulo sólido que, teniendo su vértice en el centro de una esfera, determina un área en la superficie de éstá igual a la de un cuadrado de lados iguales al radio de la esfera (ISO 31/1-1992).

El ángulo plano expresado en radianes se determina matemáticamente:
a = L/r
r: radio
L: longitud de arco

Esto significa que el radián no se deriva de ninguna otra unidad de medida. El uso de esta unidad de medida es muy conveniente en los cálculos teóricos por la comodidad de su manejo, pero en las mediciones prácticas no se utiliza porque tiene una relación irracional con el ángulo plano completo (360°) y no existe ningún instrumento que esté graduado en radianes para medir ángulos planos. Tampoco existe patrón alguno para la reproducción del valor del radián.

En el campo práctico, los ángulos se miden en grados (unidad de medida del ángulo plano). La relación entre el valor de un ángulo plano expresado en radianes y aquel expresado en grados (angulares) es la siguiente:

1 rad=180°/p (grados angulares)
El valor de un radián es aproximadamente 57° 17’ 44’’.
El estereorradián puede expresarse matemáticamente como:
sr=2 p (1 – cos a/2)
Donde a= ángulo plano en el vértice del cono del ángulo sólido.

El estereorradián se utiliza en cálculos teóricos, pero no para mediciones en el campo práctico, porque en este caso tiene las mismas limitaciones que el radián.

4. Unidades Derivadas del Sistema Internacional de Unidades.

Las unidades SI se forman al combinar las unidades de base SI y las suplementarias SI de acuerdo con la relación algebraica de las magnitudes físicas correspondientes. Por ejemplo, la velocidad está definida como el cociente de la longitud dividida por el tiempo. La unidad de medida de longitud es el metro (m), y la del tiempo es el segundo (s); por lo tanto la unidad de medida de la velocidad del SI será 1 m/1 s = m/s. La fuerza está definida como el producto de la masa multiplicada por la aceleración. La unidad de medida de masa es el kilogramo (kg), y la unidad de medida de aceleración es el metro por segundo al cuadrado (m/s2); por lo tanto, la unidad de medida de fuerza del SI – a la cual se da el nombre especial de newton (N)– será 1 N = 1 kg · 1 (m/s2) ; N = m · kg · s-2 .

Algunas unidades derivadas SI -como el newton (N), por ejemplo- tienen nombres y símbolos propios y pueden ser utilizadas para expresar otras unidades derivadas. Por ejemplo, la unidad de medida del momento de fuerza es el newton metro (N · m).

Como se ha podido observar en los ejemplos anteriores, el coeficiente o factor de relación entre las unidades de medida del SI es uno (1). Esto hace que el SI sea un sistema coherente.

GLOSARIO DE TÉRMINOS SOBRE METROLOGÍA Y CALIBRACIÓN:

Acreditación: Procedimiento mediante el cual la autoridad competente, reconoce formalmente que un organismo o una persona está preparado para realizar tareas específicas.

Calibración: Se entiende por calibración al conjunto de operaciones que tiene por objeto determinar el valor de los errores de un patrón, instrumento o equipo de medida, procediendo a su ajuste o expresando aquellos errores mediante tablas o curvas de corrección. Se llama también calibración a ciertos controles indirectos que muestran que el instrumento en cuestión está dentro de especificaciones.

Notas: El resultado de una calibración permite atribuir a las indicaciones, los valores correspondientes del mesurando o bien determinar las correcciones a aplicar en las indicaciones.
Una calibración también puede servir para determinar otras propiedades metrológicas, tales como los efectos de las magnitudes de influencia.
Los resultados de una calibración pueden consignarse en un documento denominado, a veces, Certificado de Calibración o Informe de Calibración.

Métodos de calibración: Procedimiento técnico definido para realizar una calibración.

Patrón: Medida materializada, instrumento de medición, material de referencia o sistema de medición destinado a definir, realizar, conversar o reproducir una unidad o uno o varios valores de una magnitud, para que sirvan de referencia.

EJEMPLOS:

Patrón de masa de 1 kg; resistencia patrón de 100 W; amperímetro patrón; patrón de frecuencia de cesio.

Patrón primario: Patrón que es designado o ampliamente reconocido como poseedor de las más altas cualidades metrológicas y cuyo valor se acepta sin referirse a otros patrones de la misma magnitud.
Nota: El concepto de patrón primario es válido tanto para las magnitudes básicas como para las derivadas.

Patrón de referencia:
Patrón, en general, de la más alta calidad metrológica disponible en un lugar dado o en una organización determinada, del cual se derivan las mediciones efectuadas en dicho lugar.


Patrón de trabajo: Patrón que se utiliza corrientemente para calibrar o controlar medidas materializadas, instrumentos de medición o materiales de referencia.

Notas:
Un patrón de trabajo es habitualmente calibrado con un patrón de referencia.
Un patrón de trabajo utilizado corrientemente para asegurar que las medidas están realizadas correctamente se denomina patrón de control.

Trazabilidad: Propiedad del resultado de una medición o de un patrón tal que pueda relacionarse con referencias determinadas, generalmente a patrones nacionales o internacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones, teniendo todas las incertidumbres determinadas.