Sistemas de unidades y su uso en los procesos industriales:
El Sistema Internacional de Unidades 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.
El Sistema Internacional de Unidades consta de siete unidades básicas. Son las
que se utilizan para expresar las magnitudes físicas consideradas básicas a partir
de las cuales se determinan las demás
Sistemas de Unidades:
Una magnitud física es una propiedad o cualidad medible de un sistema
físico, es decir, a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de
una medición. Las magnitudes físicas se miden usando un patrón que tenga bien
definida esa magnitud, y tomando como unidad la cantidad de esa propiedad que
posea el objeto patrón. Por ejemplo, se considera que el patrón principal de
longitud es el metro en el Sistema Internacional de Unidades.
Considerando los múltiplos y submúltiplos, por ejemplo, la expresión «kilo» indica
‘mil’. Por lo tanto, 1 km equivale a 1000 m, del mismo modo que «mili» significa
‘milésima’ (parte de) y Por ejemplo, 1 mA es 0,001 A
Factores de conversión:
Este método se utiliza para convertir valores entre diferentes unidades del
mismo tipo. Consiste en multiplicar la cantidad original por una fracción en la que
el numerador y el denominador contengan una misma cantidad, pero expresada
en distintas unidades (recordemos que si ambas partes de una fracción son
iguales el resultado es uno y por lo tanto al multiplicar por uno no alteramos el
valor).
El metro es la unidad básica del Sistema Internacional de Unidades
Múltiplos del metro:
Yottametro (Ym): 1024 metros
Gigámetro (Gm): 109 metros
Zettametro (Zm): 1021 metros
Megámetro (Mm): 106 metros
Exámetro (Em): 1018 metros
Miriámetro (Mam): 104 metros
Petámetro (Pm): 1015 metros
Kilómetro (km): 103 metros
Terámetro (Tm): 1012 metros
Hectómetro (hm): 102 metros
Decámetro (dam): 101 metros
Sistema inglés de medidas:
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 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. Algunos
instrumentos como los medidores de presión para neumáticos automotrices y
otros tipos de manómetros frecuentemente emplean escalas en el sistema inglés.
Sistema náutico:
Para medir o indicar las distancias, se utilizan por lo general la milla náutica,
el cable náutico y la yarda.
La milla náutica es la medida lineal de un minuto de arco de círculo máximo de la
superficie terrestre y equivale aproximadamente a 1.852 metros. El Ecuador y los
Meridianos son círculos máximos.
El cable náutico equivale a la décima parte de la milla náutica o sea l85,2 metros.
La Yarda equivale a 0,914 metros. La milla equivale a 2.000 yardas.
Energía:
Al mirar a nuestro alrededor se observa que las plantas crecen, los
animales se trasladan y que las máquinas y herramientas realizan las más
variadas áreas. Todas estas actividades tienen en común que precisan del
concurso de la energía. La energía es una propiedad asociada a los objetos y
sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza.
La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto,
transportarlo, deformarlo o calentarlo. La energía está presente también en los
cambios químicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposición de
agua mediante la corriente eléctrica.
La energía es una magnitud cuya unidad de medida en el S.I. es el julio (J)
Energía Mecánica:
La Energía mecánica es la producida por fuerzas de tipo mecánico, como la
elasticidad, la gravitación, etc., y la poseen los cuerpos por el hecho de moverse o
de encontrarse desplazados de su posición de equilibrio. Puede ser de dos tipos:
Energía cinética y energía potencial (gravitatoria y elástica) .
Energía cinética:
La Energía cinética es la energía asociada a los cuerpos que se encuentran
en movimiento, depende de la masa y de la velocidad del cuerpo. Ej.: El viento al
mover las aspas de un molino.
Energía potencial:
La Energía potencial es la energía que tiene un cuerpo situado a una
determinada altura sobre el suelo. Ej.: El agua embalsada, que se manifiesta al
caer y mover la hélice de una turbina.
Energía Térmica:
La Energía térmica se debe al movimiento de las partículas que constituyen
la materia. Un cuerpo a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro
que esté a mayor temperatura.
Energía Eléctrica:
La Energía eléctrica es causada por el movimiento de las cargas eléctricas
en
el
interior
de
los
materiales
conductores.
Esta
energía
produce,
fundamentalmente, 3 efectos: luminoso, térmico y magnético. Ej.: La transportada
por la corriente eléctrica
en nuestras casas y que se manifiesta al encender una bombilla.
Energía Radiante:
La Energía radiante es la que poseen las ondas electromagnéticas como la
luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioletas (UV), los rayos infrarrojos
(IR), etc. La característica principal de esta energía es que se puede propagar en
el vacío, sin necesidad de soporte material alguno. Ej.: La energía que proporciona
el Sol y que nos llega a la Tierra en forma de luz y calor.
Energía Química:
La Energía química es la que se produce en las reacciones químicas. Una
pila o una batería poseen este tipo de energía. Ej.: La que posee el carbón y que
se manifiesta al quemarlo.
Unidades convencionales de energía y sus factores de conversión:
La energía es una magnitud que se puede cuantificar y para ello se han
definido una serie de unidades de medida. Por lo tanto, tal como podemos
determinar con cierta precisión la distancia entre dos ciudades, podemos calcular
la energía necesaria para hervir un litro de agua.
Las unidades para medir la energía se utilizan dependiendo de la fuente o la forma
de generación. A continuación, se presentan las principales:
Julio o Joule (J)
En el Sistema Internacional de unidades (SI) la energía se mide en joule (J),
nombre otorgado en honor al físico inglés James Prescott Joule (1818-1889). Un
joule se define como la cantidad de trabajo realizado por la fuerza constante de un
newton (N) al desplazar un cuerpo de un kilogramo una distancia de un metro, en
la misma dirección de la fuerza.
Caloría (cal)
La caloría corresponde a una unidad del Sistema Técnico de Unidades que
representa la energía necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua
en un grado Celsius. Esta unidad es muy utilizada para expresar el aporte
energético de los alimentos. Se debe distinguir entre la llamada “caloría chica”
(cal) y la “caloría grande” (Cal), ya que esta última corresponde a la energía
necesaria para elevar en un grado Celsius un kilogramo de agua. La equivalencia
entre caloría y joule es la siguiente:
Teracaloría (Tcal)
La Tera caloría (Tcal) corresponde a la unidad de energía utilizada por la
Agencia Internacional de Energía para establecer equivalencias, realizar informes
y balances. Esta unidad corresponde a un trillón de calorías, es decir:
British Thermal Unit (BTU)
El BTU es una unidad de energía utilizada principalmente en Estados
Unidos, que corresponde a la necesaria para elevar en un grado Fahrenheit una
libra de agua. Su equivalencia con la caloría y el joule es la siguiente:
Tonelada equivalente de petróleo (tep)
Esta unidad es utilizada habitualmente en la producción de energía
termoeléctrica y corresponde a la suministrada por una tonelada de petróleo. Se
han establecido de forma convencional las siguientes equivalencias:
Tonelada equivalente de carbón (tec)
Corresponde a la energía que puede suministrar una tonelada de carbón.
Su equivalencia es la siguiente:
El Watt por hora (Wh)
Corresponde a la energía necesaria para sustentar o producir cierta potencia por
un tiempo determinado. Esta unidad se emplea habitualmente para cuantificar la
energía eléctrica. Generalmente se utilizan múltiplos del Wh, los principales son:
¿Cómo transformar la energía de una unidad a otra?
Para expresar cierta cantidad de energía en las diferentes unidades solo
debemos conocer sus respectivas equivalencias, con una unidad fundamental
como el joule (J) o la caloría (cal). Por ejemplo: ¿a cuántos Wh corresponden 1000
BTU?
Clasificación de la materia:
La materia la podemos encontrar en la naturaleza en forma de sustancias
puras y de mezclas.
Las sustancias puras son aquéllas cuya naturaleza y composición no varían sea
cual sea su estado. Se dividen en dos grandes grupos: Elementos y Compuestos.
Elementos:
Son sustancias puras que no pueden descomponerse en otras sustancias
puras más sencillas por ningún procedimiento. Ejemplo: Todos los elementos de la
tabla periódica: Oxígeno, hierro, carbono, sodio, cloro, cobre, etc. Se representan
mediante su símbolo químico y se conocen 115 en la actualidad.
Compuestos:
Son sustancias puras que están constituidas por 2 o más elementos
combinados en proporciones fijas. Los compuestos se pueden descomponer
mediante procedimientos químicos en los elementos que los constituyen. Ejemplo
Agua, de fórmula H2O, está constituida por los elementos hidrógeno (H) y oxígeno
(O) y se puede descomponer en ellos mediante la acción de una corriente eléctrica
(electrólisis). Los compuestos se representan mediante fórmulas químicas en las
que se especifican los elementos que forman el compuesto y el número de átomos
de cada uno de ellos que compone la molécula. Ejemplo: En el agua hay 2 átomos
del elemento hidrógeno y 1 átomo del elemento oxígeno formando la molécula
H2O.
Las mezclas se encuentran formadas por 2 o más sustancias puras. Su
composición es variable. Se distinguen dos grandes grupos: Mezclas homogéneas
y Mezclas heterogéneas.
Mezclas homogéneas:
También llamadas Disoluciones. Son mezclas en las que no se pueden
distinguir sus componentes a simple vista. Ejemplo: Disolución de sal en agua, el
aire, una aleación de oro y cobre, etc.
Mezclas heterogéneas:
Son mezclas en las que se pueden distinguir a los componentes a simple
vista. Ejemplo: Agua con aceite, granito, arena en agua, etc.
Concentración de disolución:
Las disoluciones pueden clasificarse en concentradas o diluidas según la
cantidad de soluto sea grande o pequeña con respecto a la cantidad de disolvente.
Pero estos términos son cualitativos, no dan una cantidad exacta medible. Para
ello, se emplea el término concentración.
La concentración de una disolución es la cantidad de soluto que hay disuelto en
una determinada cantidad de disolvente o en una determinada cantidad de
disolución.
Existen distintas formas de expresar la concentración de una disolución:
1) Tanto por ciento en masa
Es la masa de soluto (en gramos) que hay en 100 gramos de disolución.
% en masa del soluto = (masa de soluto / masa de disolución) x 100
Ejemplo: Preparamos una disolución que contiene 2 g de cloruro de sodio (NaCl) y
3 g de cloruro de potasio (KCl) en 100 g de agua destilada. Calcula el tanto por
ciento en masa de cada soluto en la disolución obtenida.
Primeramente, se trata de identificar a los solutos y al disolvente. En este caso, el
disolvente es el agua, pues es la sustancia que se encuentra en mayor proporción
y los solutos serán NaCl y KCl. La masa de soluto será la que hay para cada uno
de ellos; la masa de disolución es la suma de todas las masas de sustancias
presentes en la mezcla: 2 g + 3 g + 100 g = 105 g. Por tanto:
% en masa de NaCl = (2 g / 105 g) · 100 = 1,9 % de NaCl en la disolución.
% en masa de KCl = (3 g / 105 g) · 100 = 2,8 % de KCl en la disolución.
Esto indica que, si tuviésemos 100 g de disolución, 1,9 g serían de cloruro sódico,
2,8 g serían de cloruro potásico y el resto, hasta 100 g, serían de agua.
Referencias:

sin autor. (julio 2016). Mi ingeniería industrial. 05 agosto 2019, de sin
asociación Sitio web: http://todoingenieriapage.blogspot.com/p/2.html

desconocido. (desconocido). La energía. 08 Agosto 2019, de desconocido
Sitio web:
http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/aulaenergia.pdf

Desconocido. (Desconocido). Unidades de la energía. 05 Agosto 2019, de
Fundación Chile Sitio web: https://www.aprendeconenergia.cl/unidades-de-laenergia/

Mariola Fernández García, Antonio Moriel Espinosa, Joaquín Recio Miñarro.
(Desconocido). Clasificacion de la materia. 05 Agosto 2019, de Desconocido
Sitio web: http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema3/index3.htm

Joaquin Recio Miñarro. (Desconocido). Sustancias puras y mezclas. 05 Agosto
2019, de Desconocido Sitio web:
http://recursostic.educacion.es/newton/web/materiales_didacticos/sustancias_
puras_y_mezclas/concentracion.html