Unidades y dimensiones en ingeniería

Las dimensiones son nuestro concepto básico de medición, como la longitud, tiempo, masa, temperatura, entre otras.; Las unidades son la forma de expresar las dimensiones como por ejemplo: pies o centímetros para la longitud, u horas o segundo para él tiempo (Himmelblau, 1997).

Las reglas para manejar las unidades son relativamente sencillas. Todo estudiante de primer año tiene que saber que no se puede sumar peras con manzanas, sino manzanas con manzanas y peras con peras. Entonces solo es posible sumar, restar o igualar cantidades si las unidades de dicha cantidad son las mismas.

Ejemplos que no se deben hacer.

5 litros + 6 kilogramos
No se puede efectuar porque tanto las unidades como las dimensiones son distintas.

5 litros + 6 m^3

En realidad sí se puede efectuar esta operación porque en este caso las dimensiones (volumen) son iguales pero sólo y sólo cuando se hayan transformado las unidades de uno de los dos términos dejando la expresión en una suma simple de litros o metros cúbicos.

(1000 L/ 1 m^3) x 6 m^3=6000 L ; 6000 L + 5 L=6005 L

ó (1 m^3/1000 L) x 5L= 0,005 m^3 ; 0,005m^3+6m^3=6,005 m^3

Ahora bien podemos multiplicar y dividir unidades distintas a voluntad como por ejemplo:

10 m^2/500 cm ; (Área/Longitud)

Que puede transformarse en

10 m^2/5 m ; (metros cuadrados/metros)

Y luego a

2 m ; (metros)

Cancelando las unidades, pero no podemos cancelar ni combinar unidades sino son idénticas.

A continuación les dejo un link con algunos factores de conversión que yo utilizo del libro de termodinámica Cengel Yunus y Michel A. Boles el cual recomiendo.

link de Mega:
https://mega.nz/#!mAciEaLZ!HJ6v8-aogetKxe9qnJqbceNKHqT5PQI8gHlobQpYSeQ

Para tener una idea de la aplicación de estos conceptos a continuación les presentó un ensayo del libro de Química Chang llamado.

La importancia de las unidades

En diciembre de 1998 la NASA realizó el lanzamiento hacia Marte del Mars Climate Orbiter, un satélite de 125 millones de dólares, para medir los cambios climáticos del planeta rojo se supuso que la nave espacial entraría en órbita de Marte el 23 de setiembre de 1999, después de un viaje de 416 millones de millas. En cambio, entró en la atmósfera de Marte aproximadamente 100 kilómetros (62millas) por debajo de lo que se había planeado y lo destruyó el calor. Los controladores de la misión argumentaron que la pérdida de la nave se debió a un error en la conversión de la unidad inglesas de medición a la unidad métricas en los programas de navegación.

El satélite Martian Climate Orbiter

Imagen extraída de:https://es.wikipedia.org/wiki/Mars_Climate_Orbiter

Los ingenieros de la Lockheed Martin Corporation, que destruyeron la nave espacial, especificaron su fuerza en libras, que es una unidad inglesa. Por otra parte, los científicos del laboratorio de propulsión de aeronave de la NASA supusieron que los valores de la fuerza estaban expresado en unidades métricas, como son los Newtons. Por lo común, las libras son unidades de masa. Sin embargo, cuando se expresa como unidad de fuerza, 1 lb es la fuerza debida a la tracción por la gravedad sobre un objeto que tenga esa masa. Para hacer la conversión entre libras y Newtons, se inicia con 1lb= 0,4536 kg y, a partir de la segunda ley del movimiento de Newton,

Fuerza = masa x aceleración
Fuerza = 0,4536 kg x 9.81m/s^2
Fuerza = 4,45 kg m/ s^2
Fuerza = 4,45N

Debido a que Newton (N)=1kg m/s^2. Como consecuencia, en lugar de convertir una libra fuerza como 4,45 N, los científicos la consideraron como 1 N la fuerza del satélite, expresada en Newtons, resulta bastante menor, lo que tuvo como consecuencia una menor órbita y finalmente la destrucción de la nave espacial. Al comentar sobre el fracaso de la misión de Marte, un científico dijo: “debemos enfatizar en el estudio del sistema métrico en los cursos de ciencia en la escuela primaria, secundaria y en las preparatorias, hasta el final del mundo.”

Bibliografía
Chang, R. y College, W (2002).Química (7ma Edición). McGraw-Hill Interamericana Editores, S. A.
Cengel, Y. y Boles, M. (1996). Termodinámica (2da Edición). McGraw-Hill Interamericana Editores, S. A.
Himmelblau, M. (1997) Principios básicos y cálculos de ingeniería química (6ta Edición). Prentice-Hall Hispanoamérica, S. A.

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