Sistema Internacional de Unidades

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El Sistema Internacional de Unidades (abreviado SI del francés: Le Système International d'Unités), también denominado Sistema Internacional de Medidas, es el nombre que recibe el sistema de unidades que se usa en la mayoría de los países y es la forma actual del sistema métrico decimal. El SI también es conocido como «sistema métrico», especialmente en las naciones en las que aún no se ha implantado para su uso cotidiano. Fue creado en 1960 por la Conferencia General de Pesos y Medidas, que inicialmente definió seis unidades físicas básicas. En 1971 se añadió la séptima unidad básica, el mol.

Una de las principales características, que constituye la gran ventaja del SI, es que sus unidades están basadas en fenómenos físicos fundamentales. La única excepción es la unidad de la magnitud masa, el kilogramo, que está definida como «la masa del prototipo internacional del kilogramo» o aquel cilindro de platino e iridio almacenado en una caja fuerte de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas.

Las unidades del SI son la referencia internacional de las indicaciones de los instrumentos de medida y a las que están referidas a través de una cadena ininterrumpida de calibraciones o comparaciones. Esto permite alcanzar la equivalencia de las medidas realizadas por instrumentos similares, utilizados y calibrados en lugares apartados y por ende asegurar, sin la necesidad de ensayos y mediciones duplicadas, el cumplimiento de las características de los objetos que circulan en el comercio internacional y su intercambiabilidad.

Desde el 2006 se está unificando el SI con la norma ISO 31 para formar el Sistema Internacional de Magnitudes (ISO/IEC 80000). Hasta mayo del 2008 ya se habían publicado 7 de las 14 partes de las que consta.

Contenido

Unidades básicas

Artículo principal: Unidades básicas del SI

El Sistema Internacional de Unidades consta de siete unidades básicas (este es el nombre dado en la norma, aunque a veces también se las denomina inapropiadamente «unidades fundamentales»). Son las unidades utilizadas para expresar las magnitudes físicas definidas como básicas, a partir de las cuales se definen las demás:

Magnitud física básica Unidad básica Símbolo Observaciones
Longitud metro m Se define en función de la velocidad de la luz
Tiempo segundo s Se define en función del tiempo atómico
Masa kilogramo kg Es la masa del «cilindro patrón» custodiado en Sevres (Francia).
Intensidad de corriente eléctrica amperio o ampere A Se define a partir de la fuerza magnética
Temperatura kelvin K Se define a partir de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.
Cantidad de sustancia mol mol Véase también número de Avogadro
Intensidad luminosa candela cd Véase también conceptos relacionados: lumen, lux e iluminación física

Las unidades básicas tienen múltiplos y submúltiplos, que se expresan mediante prefijos. Así, por ejemplo, la expresión «kilo» indica ‘mil’ y, por lo tanto, 1 km son 1000 m, del mismo modo que «mili» indica ‘milésima’ y, por ejemplo, 1 mA es 0,001 A.

Nota sobre el kilogramo

Véase también: Kilogramo

Es la única unidad básica con un prefijo multiplicativo, lo que induce a error, pues se puede interpretar que la unidad básica es el gramo. Es también la única unidad que se sigue definiendo en términos de un objeto patrón, por las dificultades que presenta definirlo mediante un experimento, de modo semejante a como se hace en las demás, aunque se han propuesto varios métodos.

Definiciones de las unidades básicas

Definición: un kelvin es la temperatura termodinámica correspondiente a la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.
Definición: el 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.
Definición: un metro es la longitud de trayecto recorrido en el vacío por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo.
Definición: un kilogramo es una masa igual a la almacenada en un prototipo.
Definición: un amperio es la intensidad de una corriente constante que manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría una fuerza igual a 2•10-7 newton por metro de longitud.
Definición: un mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kilogramos de carbono 12. Cuando se emplea el mol, es necesario especificar las unidades elementales, que pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas o grupos especificados de tales partículas.
Definición: una candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540•1012 hercios y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 vatios por estereorradián.

Unidades derivadas

Artículo principal: Unidades derivadas del SI

Con esta denominación se hace referencia a las unidades utilizadas para expresar magnitudes físicas que son resultado de combinar magnitudes físicas tomadas como básicas.

El concepto no debe confundirse con los múltiplos y submúltiplos, los que son utilizados tanto en las unidades básicas como en las unidades derivadas, sino que debe relacionarse siempre a las magnitudes que se expresan. Si estas son longitud, masa, tiempo, intensidad de corriente eléctrica, temperatura, cantidad de sustancia o intensidad luminosa, se trata de una magnitud básica, y todas las demás son derivadas.

Ejemplos de unidades derivadas

  • Unidad de volumen o metro cúbico, resultado de combinar tres veces la longitud, una de las magnitudes básicas.
  • Unidad de densidad o cantidad de masa por unidad de volumen, resultado de combinar la masa (magnitud básica) con el volumen (magnitud derivada). Se expresa en kilogramos por metro cúbico y no tiene nombre especial.
  • Unidad de fuerza, magnitud que se define a partir de la segunda ley de Newton (fuerza=masa × aceleración). La masa es una de las magnitudes básicas pero la aceleración es derivada. Por tanto, la unidad resultante (kg • m • s-2) es derivada. Esta unidad derivada tiene nombre especial, newton.[1]
  • Unidad de energía, que por definición es la fuerza necesaria para mover un objeto en una distancia de un metro, es decir fuerza por distancia. Su nombre es el julio (unidad) (joule en inglés) y su símbolo es J. Por tanto, J=N • m.

En cualquier caso, siempre es posible establecer una relación entre las unidades derivadas y las básicas mediante las correspondientes ecuaciones dimensionales.

Definiciones de las unidades derivadas

Unidades con nombre especial

Definición: un hercio es un ciclo por cada segundo.
\mathrm{Hz=\frac{1}{s}}
Definición: un newton es la fuerza necesaria para proporcionar una aceleración de 1 m/s2 a un objeto cuya masa es de 1 kg.
\mathrm{N=\frac{m\cdot kg}{s^2}}
Definición: un pascal es la presión que ejerce una fuerza de 1 newton sobre una superficie de 1 metro cuadrado normal a la misma.
\mathrm{Pa=\frac{N}{m^2}}
Definición: un julio es el trabajo producido por una fuerza de 1 newton, cuyo punto de aplicación se desplaza 1 metro en la dirección de la fuerza. En términos eléctricos, un julio es el trabajo realizado por una diferencia de potencial de 1 voltio y con una intensidad de 1 amperio durante un tiempo de 1 segundo.
\mathrm{J=N\cdot m=\frac{kg\cdot m^2}{s^2}}
Definición: un vatio es la potencia que da lugar a una producción de energía igual a 1 julio por segundo. En términos eléctricos, un vatio es la potencia producida por una diferencia de potencial de 1 voltio y una corriente eléctrica de 1 amperio.
\mathrm{W=\frac{J}{s}=V\cdot A=\frac{m^2\cdot kg}{s^3}}
Definición: un culombio es la cantidad de electricidad transportada en un segundo por una corriente de un amperio de intensidad.
\mathrm{C=A\cdot s=F\cdot V}
Definición: la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente con una intensidad de un amperio utiliza un vatio de potencia.
\mathrm{V=\frac{J}{C}=\frac{m^2\cdot kg}{s^3\cdot A}}
Definición: un ohmio es la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de 1 voltio aplicada entre estos dos puntos produce, en dicho conductor, una corriente de intensidad 1 amperio, cuando no haya fuerza electromotriz en el conductor.
\Omega=\dfrac{\mbox{V}}{\mbox{A}}=\dfrac{\mbox{m}^2 \cdot \mbox{kg}}{\mbox{s}^{3} \cdot \mbox{A}^2}
Definición: un siemens es la conductancia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor que tiene un ohmio de resistencia.
S=\frac{1}{\Omega}
Definición: un faradio es la capacidad de un conductor con una diferencia de potencial de un voltio tiene como resultado una carga estática de un culombio.
\mbox{F} =\,\mathrm \frac{A \cdot s}{V} =\dfrac{\mbox{C}}{\mbox{V}} =\dfrac{\mbox{C}^2}{\mbox{J}} =\dfrac{\mbox{C}^2}{\mbox{N} \cdot \mbox{m}} =\dfrac{\mbox{s}^2 \cdot \mbox{C}^2}{\mbox{m}^{2} \cdot \mbox{kg}} =\dfrac{\mbox{s}^4 \cdot \mbox{A}^2}{\mbox{m}^{2} \cdot \mbox{kg}}
Definición: un tesla es una inducción magnética uniforme que, repartida normalmente sobre una superficie de un metro cuadrado, produce a través de esta superficie un flujo magnético total de un weber.
\mathrm{T=\frac{Wb}{m^2}=\frac{V\cdot s}{m^2}=\frac{kg}{s^2\cdot A}}
Definición: un weber es el flujo magnético que al atravesar un circuito de una sola espira produce en la misma una fuerza electromotriz de 1 voltio si se anula dicho flujo en 1 segundo por decrecimiento uniforme.
\mathrm{Wb=V\cdot s=T \cdot m^2=\frac{m^2\cdot kg}{s^2\cdot A}}
Definición: un henrio es la inductancia de un circuito en el que una corriente que varía a razón de un amperio por segundo da como resultado una fuerza electromotriz autoinducida de un voltio.
\mathrm{H=\frac{V\cdot s}{A}=\frac{m^2\cdot kg}{s^2\cdot A^2}}
Definición: un radián es el ángulo que limita un arco de circunferencia cuya longitud es igual al radio de la circunferencia.
\mathrm{rad=\frac{m}{m}=1}
Definición: un estereorradián es el ángulo sólido que, teniendo su vértice en el centro de una esfera, intercepta sobre la superficie de dicha esfera un área igual a la de un cuadrado que tenga por lado el radio de la esfera
\mathrm{sr=rad^2=\frac{m^2}{m^2}=1}
Definición: un lumen es el flujo luminoso producido por una candela de intensidad luminosa, repartida uniformemente en un estereorradián.
\mathrm{lm=cd\cdot sr}
Definición: un lux es la iluminancia producida por un lumen de flujo luminoso, en una superficie equivalente a la de un cuadrado de un metro de lado.
\mathrm{lx=\frac{cd\cdot sr}{m^2}}
Definición: un becquerel es una desintegración nuclear por segundo.
\mathrm{Bq=\frac{1}{s}}
Definición: un gray es la absorción de un julio de energía ionizante por un kilogramo de material irradiado.
\mathrm{Gy=\frac{J}{kg}=\frac{m^2}{s^2}}
Definición: un sievert es la absorción de un julio de energía ionizante por un kilogramo de tejido vivo irradiado.
\mathrm{Sv=\frac{J}{kg}=\frac{m^2}{s^2}}
Definición: un katal es la actividad catalítica responsable de la transformación de un mol de compuesto por segundo
\mathrm{kat=\frac{mol}{s}}
La magnitud de un grado Celsius (1 °C) es igual a la de un kelvin.
Definición: t/\mathrm{^\circ C}=T/\mathrm{K}-273{,}15, donde t es la temperatura en grados Celsius y T en kélvines.

Unidades sin nombre especial

En principio, la unidades de base se pueden combinar libremente para formas otras unidades. A continuación se dan las más importantes

Definición: es el área equivalente a la de un cuadrado de 1 metro de lado.
m2
Definición: es el volumen equivalente al de un cubo de 1 metro de lado.
m3
Definición: un metro por segundo es la velocidad de un cuerpo que, con movimiento uniforme, recorre una longitud de un metro en 1 segundo.
\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}
Definición: es el aumento de velocidad regular que sufre un objeto, equivalente a un metro por segundo cada segundo.
\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}^2}
Definición: es el número de onda de una radiación monocromática cuya longitud de onda es igual a 1 metro.
\frac{1}{\mathrm{m}}
Definición: es la velocidad de un cuerpo que, con una rotación uniforme alrededor de un eje fijo, gira en 1 segundo, 1 radián.
\frac{\mathrm{rad}}{\mathrm{s}}=\frac{1}{\mathrm{s}}
Definición: es la aceleración angular de un cuerpo animado de una rotación uniformemente variada alrededor de un eje fijo, cuya velocidad angular varía 1 radián por segundo, en 1 segundo.
\frac{\mathrm{rad}}{\mathrm{s}^2}=\frac{1}{\mathrm{s}^2}
Definición: es el torque producido cuando una fuerza de un newton actúa a un metro de distancia del eje fijo de un objeto, impulsando la rotación del mismo.
\mathrm{N\cdot m}=\frac{\mathrm{m^2\cdot kg}}{\mathrm{s}^2}
Definición: es la viscosidad dinámica de un fluido homogéneo, en el cual, el movimiento rectilíneo y uniforme de una superficie plana de 1 metro cuadrado, da lugar a una fuerza retardatriz de 1 newton, cuando hay una diferencia de velocidad de 1 metro por segundo entre dos planos paralelos separados por 1 metro de distancia.
\mathrm{Pa\cdot s}=\frac{\mathrm{kg}}{\mathrm{m\cdot s}}
Definición: es el aumento de entropía de un sistema que recibe una cantidad de calor de 1 julio, a la temperatura termodinámica constante de 1 kelvin, siempre que en el sistema no tenga lugar ninguna transformación irreversible.
\mathrm{\frac{J}{K}}=\mathrm{\frac{m^2\cdot kg}{s^2\cdot K}}
Definición: es la cantidad de calor, medida en julios, que, en un cuerpo homogéneo de una masa de 1 kilogramo, produce una elevación de temperatura termodinámica de 1 kelvin.
\mathrm{\frac{J}{kg\cdot K}}=\mathrm{\frac{m^2}{s^2\cdot K}}
Definición: es la conductividad térmica de un cuerpo homogéneo isótropo, en la que una diferencia de temperatura de 1 kelvin entre dos planos paralelos, de área 1 metro cuadrado y distantes 1 metro, produce entre estos planos un flujo térmico de 1 vatio.
\mathrm{\frac{W}{m\cdot K}}=\mathrm{\frac{m\cdot kg}{s^3\cdot K}}
Definición: es la intensidad de un campo eléctrico, que ejerce una fuerza de 1 newton sobre un cuerpo cargado con una cantidad de electricidad de 1 culombio.
\mathrm{\frac{V}{m}}=\mathrm{\frac{m\cdot kg}{s^3\cdot A}}
Definición: es el rendimiento luminoso obtenido de un artefacto que gasta un vatio de potencia y genera un lumen de flujo luminoso.
\mathrm{\frac{lm}{W}}=\mathrm{\frac{cd\cdot sr\cdot s^3}{m^2\cdot kg}}=\mathrm{\frac{cd\cdot s^3}{m^2\cdot kg}}

Normas ortográficas para los símbolos

Los símbolos de las unidades son entidades matemáticas y no abreviaturas, por lo que se deben escribir siempre tal cual están definidos (p. ej., «m» para metro y «A» para ampere o amperio) y acompañando al correspondiente valor numérico. Al dar magnitudes, deben usarse preferentemente los símbolos y no los nombres (p. ej., «50 kHz» mejor que «50 kilohertz» o «50 kilohercios») y los símbolos no deben pluralizarse.

Los símbolos se escriben en minúsculas, salvo aquellos cuyo nombre proceda de una persona (W, de Watt, V, de Volta, Wb, de Weber, Ω, de Ohm). Asimismo los submúltiplos y los múltiplos hasta kilo (k) inclusive, también se escriben con minúscula; desde mega, se escriben con mayúscula. Se han de escribir en letra redonda (y no en bastardillas) independientemente del resto del texto.[2] Por ejemplo: MIDE 20 km DE LONGITUD. Esto permite diferenciarlos de las variables.

Los símbolos no cambian cuando se trata de varias unidades, es decir, no debe añadirse una s. Tampoco se debe poner un punto (.) a continuación de un símbolo, salvo cuando el símbolo se encuentra al final de una frase. Por lo tanto, es incorrecto escribir, por ejemplo, el símbolo de kilogramos como Kg (con mayúscula), kgs (pluralizado) o kg. (con el punto). La única manera correcta de escribirlo es «kg». Esto se debe a que se quiere evitar que haya malas interpretaciones: «Kg», podría entenderse como kelvin•gramo, ya que «K» es el símbolo de la unidad de temperatura kelvin. Por otra parte, ésta última se escribe sin el símbolo de grados «°», pues su nombre correcto no es «grado Kelvin» °K, sino sólo kelvin (K).

El símbolo de segundos es «s» (en minúscula y sin punto posterior) y no seg. ni segs.. Los amperios no deben abreviarse Amps., ya que su símbolo es A (con mayúscula y sin punto). El metro se simboliza con m (no Mt, ni mts.).

Normas ortográficas para los nombres

Al contrario que los símbolos, los nombres no están normalizados internacionalmente, sino que dependen de la lengua (así lo establece explícitamente la norma ISO 80000); según el SI, se consideran siempre nombres comunes y se tratan como tales. Pueden utilizarse las denominaciones castellanizadas de uso habitual, siempre que estén reconocidos por la Real Academia Española (ejemplos: amperio, culombio, faradio, voltio, vatio, etc.).

Legislación sobre el uso del SI

El SI puede ser usado legalmente en cualquier país del mundo, incluso en aquellos que no lo han implantado. En muchos otros países su uso es obligatorio. En aquellos que utilizan todavía otros sistemas de unidades de medidas, como los Estados Unidos y el Reino Unido, se acostumbra indicar las unidades del SI junto a las propias, a efectos de conversión de unidades.

El SI fue adoptado por la undécima Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM o Conférence Générale des Poids et Mesures) en 1960.

En Argentina, el SI fue adoptado a través de la ley Nº 19.511, creada el 2 de marzo de 1972, conocida como Sistema Métrico Legal Argentino (SIMELA).

En Colombia el Sistema Internacional se hizo obligatorio y oficial mediante el decreto Nº 1.731 de 1967 del MDE.

En Ecuador fue adoptado mediante la Ley Nº 1.456 de Pesas y Medidas y promulgada en el Registro Oficial Nº 468 del 9 de enero de 1974.

En España, en el Art. 149 (Título VIII) de la Constitución se atribuye al Estado la competencia exclusiva de legislar sobre pesos y medidas. La ley que desarrolla esta materia es la Ley 3/1985, del 18 de marzo, de Metrología.

En Uruguay entra en vigencia el uso obligatorio del SI a partir del 1 de enero de 1983 por medio de la ley 15.298.12345654.

Tabla de múltiplos y submúltiplos

Artículo principal: Prefijos del SI
1000n 10n Prefijo Símbolo Escala Corta Escala Larga Equivalencia Decimal en los Prefijos del SI Asignación
10008 1024 yotta Y Septillón Cuadrillón 1 000 000 000 000 000 000 000 000 1991
10007 1021 zetta Z Sextillón Mil trillones 1 000 000 000 000 000 000 000 1991
10006 1018 exa E Quintillón Trillón 1 000 000 000 000 000 000 1975
10005 1015 peta P Cuadrillón Mil billones 1 000 000 000 000 000 1975
10004 1012 tera T Trillón Billón 1 000 000 000 000 1960
10003 109 giga G Billón Mil millones (o millardo) 1 000 000 000 1960
10002 106 mega M Millón 1 000 000 1960
10001 103 kilo k Mil 1 000 1795
10002/3 102 hecto h Centena 100 1795
10001/3 101 deca da / D Decena 10 1795
10000 100 Unidad 1
1000−1/3 10−1 deci d Décimo 0.1 1795
1000−2/3 10−2 centi c Centésimo 0.01 1795
1000−1 10−3 mili m Milésimo 0.001 1795
1000−2 10−6 micro µ Millonésimo 0.000 001 1960
1000−3 10−9 nano n Billonésimo Milmillonésimo 0.000 000 001 1960
1000−4 10−12 pico p Trillonésimo Billonésimo 0.000 000 000 001 1960
1000−5 10−15 femto f Cuadrillonésimo Milbillonésimo 0.000 000 000 000 001 1964
1000−6 10−18 atto a Quintillonésimo Trillonésimo 0.000 000 000 000 000 001 1964
1000−7 10−21 zepto z Sextillonésimo Miltrillonésimo 0.000 000 000 000 000 000 001 1991
1000−8 10−24 yocto y Septillonésimo Cuadrillonésimo 0.000 000 000 000 000 000 000 001 1991

Referencias

Notas

  1. ↑ Precisamente esta es una de las mejoras que ha hecho el SI respecto a sistemas métricos antiguos, puesto que antes coincidían las unidades de masa y peso (o fuerza): el kilogramo. En ciencia se utilizaba el kilopondio o el kilogramo fuerza para el peso, pero era fácil confundirlas con la unidad de masa y, de hecho, en la vida corriente se siguen identificando (al pesar en las compras, en la práctica se están usando kilopondios).
  2. ↑ The International System of Units, punto 5.1: Símbolos de las unidades (en inglés).

Véase también

Enlaces externos

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