Unidades de Medida del Sistema Internacional (SI)

El Sistema Internacional de Unidades (SI) establece definiciones precisas para las unidades fundamentales de medida. A continuación, se detallan las definiciones de cada una:

Metro (m)

El metro se define como la longitud del camino recorrido por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299,792,458 de un segundo. Esta definición reemplaza la anterior basada en un prototipo de platino-iridio y la basada en la longitud de onda de la radiación de Kriptón-86, debido a la necesidad de mayor precisión.

Kilogramo (kg)

El kilogramo es la unidad de masa y se define por la masa del prototipo internacional de platino-iridio. Se sustituyó la palabra «peso» por «masa» para evitar ambigüedades.

Segundo (s)

Un segundo es la duración de 9,192,631,770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio-133 no perturbado. Esta definición reemplaza la anterior, basada en 1/86,400 parte del día solar medio, y la basada en la duración del año tropical, debido a su mayor precisión y reproducibilidad.

Ampere (A)

Un ampere 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 entre estos conductores una fuerza igual a 2 x 10^-7 newton por metro de longitud.

Kelvin (K)

Un kelvin es la fracción 1/273.16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. Se estableció el nombre «kelvin» (símbolo K) en lugar de «grados Kelvin» (símbolo °K). La temperatura Celsius (t) se define por la expresión: t = T – T₀, donde T₀ = 273.15 K por definición. Un intervalo o diferencia de temperatura puede expresarse indistintamente en kelvin o en grados Celsius.

Mol (mol)

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, deben especificarse las entidades elementales, que pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas o grupos especificados de tales partículas.

Candela (cd)

Una candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 x 10¹² hercios y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 vatios por estereorradián.

Unidades Derivadas

Las unidades derivadas resultan de la combinación algebraica de las unidades básicas. Inicialmente, existía una clase de unidades suplementarias (radián y estereorradián para ángulos planos y sólidos, respectivamente), pero ahora se consideran parte de las unidades derivadas.

Conceptos Básicos de Mecánica de Fluidos y Bombas Hidráulicas

Propiedades de los Fluidos

La mecánica de fluidos estudia el comportamiento de líquidos y gases (siendo el agua y el aire los más comunes). Está presente en numerosas aplicaciones, como el flujo en tuberías, la aerodinámica, la circulación sanguínea y el movimiento de proyectiles.

Ramas de la Mecánica de Fluidos

• Estática de Fluidos: Estudia los fluidos en reposo, sin esfuerzos cortantes.
• Dinámica de Fluidos: Analiza las relaciones entre velocidades, aceleraciones y fuerzas en fluidos en movimiento.
• Cinemática: Se enfoca en las velocidades y líneas de corriente, sin considerar fuerzas ni energía.

Definición de Fluido

Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente bajo la aplicación de una fuerza, cambiando de forma.

Comportamiento de los Fluidos

El comportamiento de los fluidos es crucial en ingeniería, siendo fundamental para el estudio de operaciones industriales, flujo de calor y transferencia de materia.

Reología

La reología es la ciencia que estudia la deformación y el flujo de la materia bajo esfuerzos externos. Esencial en industrias como la de plásticos, pinturas y alimentos.

Compresibilidad de los Fluidos

• Hidrostática (Fluidos Incompresibles): Fluidos cuya densidad se considera constante (d = constante), como la mayoría de los líquidos. Los gases también pueden ser incompresibles si la variación de presión es pequeña.
• Aeroestática (Fluidos Compresibles): Fluidos cuya densidad varía (d = variable), como los gases, especialmente cuando hay cambios significativos de temperatura y presión.

Viscosidad

• Fluido Ideal: Fluido sin fricción, con viscosidad cero. Aunque no existe en la realidad, muchos fluidos se aproximan a este comportamiento.
• Fluido Real: Presenta fuerzas tangenciales o cortantes debido al movimiento, generando fricción y viscosidad.

Definición de Viscosidad: Medida de la resistencia de un fluido a la deformación cortante o angular. La viscosidad disminuye con el aumento de la temperatura en líquidos y aumenta en gases.

Esfuerzo Cortante (τ): Fuerza tangente a una superficie por unidad de área (τ = F/A).

Tensión Superficial

Definición: Fuerza necesaria para formar una película en la interfase entre un líquido y un gas, o entre dos líquidos no miscibles. Incrementa la presión dentro de una gota de líquido.

Tipos de Presión

• Presión Atmosférica: Presión ejercida por el aire en la atmósfera (1 atm).
• Presión Manométrica: Presión medida en sistemas cerrados, sin considerar la presión atmosférica. Puede ser positiva o negativa (vacío).
• Presión Absoluta: Suma de la presión atmosférica y la presión manométrica.

Presión en un Fluido en Reposo

Según el principio de Pascal, la presión en un punto de un fluido en reposo es igual en todas las direcciones y depende de la altura. En un gas, la presión es uniforme en todo el recipiente.

Principio de Pascal

Un cambio de presión aplicado a un líquido encerrado se transmite íntegramente a cada punto del líquido y a las paredes del recipiente.