¿Sabías que…?Número 21

…en ciertos campos siguen utilizándose unidades de medida fuera del Sistema Internacional?

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Dr. Emilio Prieto
Comité de Metrología del Instituto de la Ingeniería de España

El sistema internacional de unidades, SI, sucesor del sistema métrico decimal, con origen en la época de la Revolución Francesa, es el utilizado en la mayor parte del mundo como lenguaje básico para la ciencia, la tecnología, la industria y el comercio, desde su establecimiento formal con tal nombre en 1960, por resolución de la XI Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM).

El SI consta de un conjunto de unidades básicas y derivadas, algunas de estas últimas, de mayor utilización, con nombres y símbolos especiales, dentro de un conjunto ilimitado de magnitudes posibles.

Las unidades derivadas se definen como productos de potencias de las siete unidades básicas. Cuando el factor numérico de este producto es uno, las unidades derivadas se llaman unidades derivadas coherentes, donde coherente significa que las ecuaciones entre los valores numéricos de las magnitudes toman exactamente la misma forma que las ecuaciones entre las magnitudes propiamente dichas. Esto aporta al SI un valor práctico fundamental y, de ahí, su afianzamiento histórico frente a otros sistemas de unidades del pasado.

En noviembre de 2018, la XXVI CGPM, aprobó el SI revisado, que liga explícitamente las definiciones de las unidades en general, y de las siete unidades básicas en particular, a los valores numéricos de siete constantes “definitorias”:

  • El segundo, a la frecuencia de la transición hiperfina del estado fundamental no perturbado del átomo de cesio 133, ΔνCs, 9 192 631 770 Hz,
  • El metro, a la velocidad de la luz en el vacío, c, 299 792 458 m/s,
  • El kilogramo, a la constante de Planck, h, 6,626 070 15 × 10−34 J s,
  • El amperio, a la carga elemental, e, 1,602 176 634 × 10−19 C,
  • El kelvin, a la constante de Boltzmann, k, 1,380 649 × 10−23 J/K,
  • El mol, a la constante de Avogadro, NA, 6,022 140 76 × 1023 mol−1, y
  • La candela, a la eficacia luminosa de la radiación monocromática de frecuencia 540 × 1012 Hz, Kcd, 683 lm/W,

Las nuevas definiciones de las unidades explicitan la comprensión actual de las leyes de la física y, por primera vez en la historia, no se basan en patrones materiales o propiedades de materiales, permitiendo utilizar cualquier ecuación válida de la física que relacione las constantes definitorias anteriores con una unidad, para realizar dicha unidad, abriendo así el camino a la innovación y realización de las unidades, en cualquier parte y con exactitud creciente, a medida que avance la tecnología.

El SI revisado entró en vigor el 20 de mayo de 2019, Día Mundial de la Metrología, que conmemora la firma de la Convención del Metro en 1875.

El SI es el sistema legal de unidades de medida vigente en España y en la Unión Europea, y el único reconocido universalmente, por lo que tiene una clara ventaja en el ámbito internacional, recomendándose el uso de unidades SI en todos los campos de la ciencia y la tecnología. Otras unidades no SI, generalmente se definen en función de unidades SI mediante factores de conversión.

No obstante, en el mundo todavía se usan ampliamente algunas unidades que no son SI. Algunas, como el minuto, la hora y el día, unidades de tiempo, siempre se utilizarán, porque ya forman parte intrínseca de la cultura universal, y no tendría sentido establecer a estas alturas unas nuevas con subdivisión decimal. Prácticamente lo mismo sucede con las unidades angulares, aunque estas conviven con la unidad SI radián. Otras se utilizan por razones históricas, para satisfacer las necesidades de grupos con intereses especiales o porque no existe una alternativa conveniente en el SI. Aunque siempre seguirá siendo una prerrogativa del científico utilizar las unidades que considere más adecuadas para su propósito, cuando se usen unidades no SI, debe citarse la equivalencia con las SI.

De estas unidades no SI, hay algunas aceptadas por el Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) para su utilización conjunta con las del SI, aun a sabiendas de que se pierden algunas de las ventajas del SI, principalmente la coherencia comentada anteriormente. Entre estas unidades están las siguientes:

Pero hay muchas más unidades no SI, no aceptadas, que siguen utilizándose en campos específicos, ya sea por costumbre, por desconocimiento de las del SI, o porque el SI no cubre ese campo.

Los artículos de la sección “Sabías que …” de la revista e-medida no tienen gran número de páginas, por su propia filosofía, ya que pretenden llamar la atención sobre algo puntual, una curiosidad, el mal uso de un término, un error común, etc., por lo que no podemos incluir aquí una descripción amplia de todos los campos y unidades fuera del SI que se utilizan habitualmente, ya que necesitaríamos muchas páginas. Por ello, en este caso, una vez avisado el lector, puede resultar más útil redirigirlo a la publicación “Unidades fuera del SI utilizadas en la vida diaria”, publicada conjuntamente por el Centro Español de Metrología (CEM) y el Comité de Metrología, del Instituto de la Ingeniería de España, y a la que puede accederse desde la página web del CEM, en el enlace https://www.cem.es/sites/default/files/2022-09/193025_UnidadesFueraDeSiUtilizadasEnLaVidaDiaria_EDITABLE.PDF.

En dicha publicación se recogen y describen unidades no SI, utilizadas en 30 campos variados: desde los neumáticos a la joyería o las grapas, pasando por la presión, las roscas, la navegación, la astronomía, la energía, la salud o las tallas de ropa.

A modo de muestra, incluimos a continuación algunos comentarios sobre algunas de estas unidades y sus campos de aplicación:

  • en la medida de la presión de los neumáticos, los manómetros de las gasolineras suelen estar graduados en kg/cm2, unidad muy similar al bar (1 bar = 1,02 kg/cm2), del antiguo “sistema técnico”. La escala debería venir en graduaciones de 105 Pa, o en décimas de MPa, unidades de presión, nunca en unidades de masa.
  • En roscas, las métricas ISO no ofrecen problemas, ya que el paso está en milímetros. En las demás, las pulgadas mandan.
  • En tuberías, el tema es más complejo ya que aunque las roscas de las piezas se miden normalmente en pulgadas, las de los tubos (menos el de hierro) se miden en milímetros, pero el valor depende del material y no surge de multiplicar por 25,4 mm/pulgada el valor real en pulgadas, sino que se refiere al diámetro de rosca del tubo de conexión.
  • En rodamientos, los hay normalizados ISO en milímetros, salvo el tamaño del agujero, que viene dado por un código, que en realidad es el radio en pulgadas. El hablar de “código” salva la ilegalidad del uso de la pulgada, como pasa con el diámetro de la llanta en los neumáticos.
  • En el campo de la navegación no ha calado el SI: braza (182,88 cm), cable (182,88 m), milla náutica o marina (1852 m ~ longitud de arco de 1’ de latitud terrestre) y nudo, son las unidades utilizadas.
  • En astronomía se utilizan unidades específicas muy grandes, pero relacionadas con las del SI (año luz, unidad astronómica, parsec):
    • unidad astronómica (au) = 149 597 870,7 km = 8,32 minutos luz
    • parsec (pc) = 30,86 × 1012 km = 3,262 años luz
    • año luz (al) = 9,460 730 472 5808 × 1012 km
  • En el mundo del petróleo y los hidrocarburos, la unidad utilizada es el barril USA (159 litros), dividido en galones, cuartos, pintas, gills y onzas líquidas.
    No obstante, a nivel mundial el petróleo se mide en toneladas, aunque sigue utilizándose el barril como referencia para determinar el precio del petróleo. Una tonelada de petróleo equivale aproximadamente a 7,6 barriles.
  • En el campo de la potencia y la energía, se observa que:
    • En los motores de combustión, se combinan CV, HP y kW, cuando debería ser esta última unidad SI la utilizada. Esperemos que el paso a los automóviles híbridos y sobre todo, eléctricos, contribuya a ello.
    • En electricidad, el SI se utiliza correctamente, salvo en el caso de la potencia/energía reactiva, donde se utiliza el VAr (en potencia) y el VArh (en energía). Las unidades deberían ser iguales a las de la energía activa (VA o mejor W, y VAh o mejor Wh), llevando el sufijo r al símbolo de la magnitud y quitándolo del de la unidad.
      Este es un uso contrario al SI, admitido excepcional y temporalmente por el BIPM, por estar contemplado en las normas internacionales sobre unidades eléctricas, y por su uso extendido en el ámbito eléctrico.
  • En climatización, en los sistemas de refrigeración, aún se utiliza la frigoría, unidad de energía fuera de cualquier sistema de unidades, y equivalente a una kilocaloría negativa (4,18 kJ en el SI).
  • En la medida de la tensión arterial, sigue admitiéndose el mm Hg, para evitar problemas en el ámbito de la salud, ya que la población está muy habituada al uso de dicha unidad. Sin embargo, en el habla, se utiliza el cm Hg, sin especificar la unidad. Habría que ir pasando al kPa del SI, multiplicando por el factor 0,133 32.
  • En informática, se utilizan indebidamente los prefijos del SI tanto en la capacidad de almacenamiento de los dispositivos, como en la velocidad de transmisión de los datos, no siguiendo la norma IEC 60027-2 aplicable.
  • En cuanto a tallas de ropa y de calzado, no es fácil resumir la situación. La evolución histórica, el comercio global y los distintos tipos de constitución de las personas, han conducido a una situación compleja, en la que hay una combinación de unidades y equivalencias inciertas.
  • Dentro de la joyería, en gemología, en el pesaje de piedras preciosas y perlas se utiliza el quilate, equivalente a 0,2 gramos, por lo que existe relación exacta con esta unidad del SI, que debería utilizarse.
    Sin embargo en orfebrería, el quilate mide la proporción de oro de las joyas, siendo en realidad adimensional y no requiriendo unidad SI.
  • En cuanto a la denominación de las grapas, de la pareja de números que las definen, X/Y, el primero se refiere al grosor del alambre y está ligado a la pulgada, mientras que el segundo indica la longitud de la pata en milímetros, aunque no figura el símbolo de la unidad.

Hemos dejado algunos otros campos y unidades fuera de estos comentarios, por problemas de espacio, pero lo anterior da una idea de la situación.

Todo cambio de unidades lleva mucho tiempo, a veces generaciones, como pasó con el sistema métrico, ya que cada persona o gremio, en su campo de actividad o especialidad, se resiste a cambiar. Esto es lógico hasta cierto punto, pero es necesario insistir en el uso del sistema internacional de unidades, SI, establecido por consenso mundial amplio, dadas las ventajas que de ello se derivan. De ahí la motivación para escribir este pequeño artículo.

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…es la digitalización en metrología?

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