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FUNDAMENTOS DE INSTRUMENTACION INDUSTRIAL

SISTEMAS DE UNIDADES DE MEDIDA UTILIZADAS EN INSTRUMENTACION

Sistemas de Unidades de Medición.

Unidad: es la cantidad admitida como medida puede ser real (electrón, ya que es indivisible) y ficticias (metro, por que está formado por partes).

Número: es un conjunto de unidades, y es siempre real.

Magnitud: es el tamaño que tiene los cuerpos o fenómenos físicos, o sea está dada por un número y una unidad.magnitud= número x unidad

Medir: es determinar la magnitud de un cuerpo o de un fenómeno. Para medir lago, esto es, determinar su magnitud, se la debe comparar con otra cosa de la misma especie, llamada unidad.El resultado de esta comparación se denomina valor numérico de la magnitud medida.

Prefijos: los prefijos que se anteponen a las unidades de medida sirven para modificar el valor de dicha unidad, o sea, varían el valor de una unidad, haciendo 10, 100, 1000, etc. Veces mayor o menor, se obtienen así los múltiplos y submúltiplos:

PREFIJO SIMBOLO FACTORPico p 10-12

Nano n 10-9

Micro 10-6

Centimil cm 10-5

Decimil dm 10-4

Mili m 10-3

Centi c 10-2

Deci d 10-1

Deca da 10Hecto h 102

Kilo k 103

Miria ma 104

Hectokilo hk 105

Mega M 106

Giga G 109

tera T 1012

Magnitudes fundamentales

Todas las magnitudes pueden definirse sobre la base de TRES magnitudes, las cuales son:a) Longitud, b) Masa, c) Tiempo.

Estas tres magnitudes se denominan FUNDAMENTALES las otras magnitudes se deducen de estas tres.Esto es válido para mecánica.

Por tanto para este último sistema las magnitudes fundamentales son: longitud, masa, tiempo, e intensidad de corriente. Una vez definidas estas unidades de medida se puede definir la totalidad de las magnitudes: mecánicas, eléctricas y magnéticas.

Conocimiento y Formación 44


Veamos un ejemplo: Todas las magnitudes físicas están relacionadas con las magnitudes fundamentales por las llamadas ecuaciones de definición, por ejemplo velocidad:

V = longitud tiempo

aceleración:a = velocidad = longitud tiempo = (tiempo)

fuerza: F = masa x aceleración = masa . long (tpo.)2

Unidades fundamentales

Se denomina unidades fundamentales a las magnitudes fundamentales. Como las magnitudes fundamentales son: Masa, Longitud, Tiempo, las unidades fundamentales con: la unidad de Tiempo.Todas las unidades de Mecánica pueden deducirse conocidas estas tres unidades base y se las denomina unidades derivadas.

Ejemplo: velocidad = longitud en el sistema tiempo

Mks, v = metro segundo

En el sistema cegesimal (c.g.s.): = v centímetro segundo

Aceleración: e = m (m.k.s.) t2 s2

a = e = cm (c.g.s.) t2 s2

Fuerza = m . a = kg . m = Newton (m.k.s.) s2 Fuerza = m . a = gr. cm = Dima (c.g.s.) S2

Unidades fundamentales para distintos sistemasUna vez conocidas las magnitudes fundamentales (longitud, masa y tiempo), se adoptan las unidades de medida correspondientes, las que se denominan por esta razón unidades fundamentales. En esta elección de las unidades fundamentales, se originan los distintos sistemas de medida.

a) sistema c.g.s. (cegesimal): longitud = centímetro, masa = gramo, tiempo = segundo.

b) sistema m.k.s. ( longitud = metro, masa = kilogramo, tiempo = segundo) o de Sierga.

c) Sistema S.T.S. (metro . tonelada . segundo)

Obsérvese que para obtener distintos sistemas de medición, no se han variado las magnitudes fundamentales, solo no ha modificado las unidades de medida correspondientes a ciertas magnitudes.



En muchos sistemas antiguos, se adaptó como magnitudes fundamentales el peso o la fuerza en lugar de la masa, tal es el caso del sistema métrico [ metro longitud, kilogramo fuerza, segundo (tiempo)].Pero el peso o fuerza varía en distintos lugares de la Tierra con la latitud – altitud, de ello fue que se desterró este sistema y se adaptó como magnitud fundamental la masa en lugar de fuerza, la cual es invariable, o sea no depende del lugar donde se encuentre el cuerpo.

Unidades fundamentales y derivadas de los sistemas L.M.T. en uso

1) C.G.S.

Fundamentales: longitud = centímetro masa = gramo tiempo = segundo

Derivadas:

Velocidad: e = L = cm t T seg

Aceleración: v = e = L = cm T t2 T2 seg2

Fuerza: m . a = m . e = m . L = gr . cm t2 T2 seg 2

Trabajo: F . d = m . L . L = gr . cm 2 = ergio T2 seg2

Potencia: T = gr . cm 2 . 1 = gr . cm 2 = ergio t seg2 seg seg3 seg

Presión: F = gr . cm . 1 = gr = baria S seg2 cm2 seg2 . cm

Densidad: m = gr V cm2

Peso específico: P = gr . cm = gr = dina V s2 . cm3 seg2 . cm2 cm3

2) M.K.S.

Fundamentales: longitud = metro masa = kilogramo tiempo = segundo Derivadas:

Velocidad: e = L = m t T seg

Aceleración: v = e = L = m T t2 T2 seg2



Fuerza: m . a = m . e = M . L = kg . m = newton t2 T2 seg2

Trabajo: F . d = Newton . m = Joule

Potencia: T = Jolue = Watt t seg

Presión: F = Newton = Pascal S m2

Densidad: M = kg V m3

Peso específico: P = Newton V m3

Definiciones

Fuerza: es la acción mecánica capaz de producir la deformación o la aceleración de un sistema material.

Masa: es la propiedad por la cual los sistemas materiales tienden a oponerse a toda modificación de su movimiento.

Peso: es la fuerza que la atracción gravitatoria de la tierra ejerce sobre los sistemas materiales.

Fuerza: también puede definirse como la acción mecánica capaz de producir sobre un cuerpo de masa m una aceleración a.F = masa x aceleración = M.L.T-2

mks . = F = kg x metro x seg-2 = Newtoncgs . = F = gr x cm x seg-2 = DinaInglés = F = lb x pie x seg-2 = Poundal

Trabajo o Energía: se define como la acción desarrollada por una fuerza cuyo punto de aplicación se desplaza una cierta distancia, y es igual al producto del desplazmiento s por la componente de la fuerza F en la dirección del movimiento. Si la dirección de la F coincide con la dirección del desplazamiento.W = F x s = M L T-2 L = M L2 T-2

Mks . = W = Newton x metro = JouleCgs . = W = Dina x cm = ergio

Velocidad: un cuerpo tiene la unidad de velocidad cuando recorre la unidad de longitud en la unidad de tiempo.

Aceleración: un cuerpo tiene la unidad de aceleración, animado de un movimiento uniformemente variado, cuando la velocidad varía en una unidad, en la unidad de tiempo.



Densidad: la densidad o masa específica de un cuerpo o sustancia es la masa correspondiente a la unidad de volumen de dicho cuerpo. = m = G/g = V V go sea, la densidad es el cociente entre el peso específico y la aceleración de la gravedad.

mks . = = m = M . L-3 = kg/m3

Vcgs . = = gr/cm3

Densidad relativa r : es la relación entre la densidad de una sustancia y la densidad de otra sustancia tomada como elemento de comparción, por la que la común es el agua destilada a 15° C.

r = = m/V = M r m/V mr

Peso específico relativo Xr: es la relación entre el paso específico de una sustancia y su peso específico de otra sustancia tomada como elemento de comparación, la que por lo común es el agua destilada a 15°C.

r = = C/V = C = m . g = m r C/V Cr m . g m

Presión: si la acción de una fuerza F se distribuye uniformemente sobre una superficie de área S, se llama presión p al cociente entre la fuerza y el área.

P = F = M.L.T-2 . L-2 = M . T-2 . L-1

SMks = P = Newton = Pascal : m2

es la presión que ejerce una fuerza de un Newton distribuida uniformemente sobre una superficie plana cuya área es igual a un metro cuadrado.

Potencia: se llama potencia de un sistema cualquiera al trabajo realizado por el sistema en la unidad de tiempo. P = W = M . L2 . T-2 . T-1

Mks = P = Joule = Watt SegCgs = P = ergio/seg

Tensión normal: es una fuerza perpendicular (dirección) por unidad de sección de un cuerpo.G = Fn ( mks = New/m2 ) Sn

Presión de Fluido. La presión dentro de un fluido se transmite en todas direcciones a cada punto del fluido y de las paredes del recipiente que lo contiene (principio de Pascal). La presión en un punto P no depende ni de la cantidad de líquido ni de la forma del recipiente, es proporcional a la profundidad en que se encuentra el punto P y al peso específico del líquido.p = . z

Esta presión se denomina manométrica (es la que acusa el manómetro) para diferenciar la de la presión absoluta:Pa = p + z dondePa: presión absoluta



P: presión atmosférica o barométricaz: presión manométrica

Caudal: es el volumen de fluido que pasa por una sección normal de cañería en la unidad de tiempo. Si v es la velocidad media del fluido por la cañería y S es el área de la sección normal, en un intervalo de tiempo t un punto M del fluido que se encuentra en la sección normal habrá alcanzado una distanciae = v . tEl volumen de fluido que atraviesa la sección en ese intervalo t es:V = S. ey el caudal:Q = S . e = S . v tmks = Q = m3/segQ = constante = S1 . V1 = S2 . v2 (movimiento estacionario)

Viscosidad: puede definirse como la resistencia que ofrece un fluido a ser deformado por una tensión tangencial. Cuanto más viscoso es el fluido mayor es la tensión necesaria para deformarlo.

Viscosidad dinámica = tensión tangencial velocidad de deformación = T v/e

Unidades New m = m 2 = New x s = kg . s 2 . s = kg = [poiseville] m m2 m2 s . m s m

1 poise = Dina x s cm2

Un poise es la fuerza tangencial en dinas que debe ejercerse sobre cada cm 2 de una superficie plana igual, cuando una de ellas se desplaza con respecto a las otra con velocidad de 1 cm/seg estando ambas sumergidas en el medio viscoso cuya viscosidad se quiere medir.

Viscosidad cinemática: es la relación entre la viscosidad dinámica y la densidad p de un fluido.

= [L2 . T-2] = [m2/s] = [neustoke] p

En el sistema c.g.s. la unidad de es [ cm 2 = stoke] s


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