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Casos Prácticos. El Sistema Internacional de Unidades. Actualización.

Pintura egipcia alegórica a pesos y medidasCASO PRÁCTICO Nº 52

Roberto Gª. Ovejero | Ingeniero Técnico de Minas. Técnico Superior en Prevención de Riesgos Laborales. Vicepresidente del Comité Técnico AEN-CTN 115, de Aenor. Asesor del Dpto. Técnico de Anmopyc Consultor de OP MACHINERY.

Almudena García Álvarez | Licenciada en Ciencias Ambientales. Técnico Superior en Prevención de Riesgos Laborales. Auditor Jefe de Calidad y Medioambiente


EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES. ACTUALIZACIÓN

Hemos tratado en varias ocasiones en nuestros Casos Prácticos sobre el denominado Sistema Internacional de Unidades (SI), pero en estos momentos son dos las razones que nos llevan a tratar sobre él de nuevo, ambas absolutamente dispares. La primera es relativa a que el premio Nobel de Física en 1985 Klaus von Klitzing informó, en una conferencia ofrecida en el mes de abril de 2016 en la Universidad de La Laguna, que presentaría en un congreso del Reino Unido en el año 2018 un nuevo sistema de unidades que actualizará los actuales parámetros de medidas. Y la segunda, a que, pese a ser obligatorio en España el SI, sigue siendo habitual que no se cumpla en la documentación técnica y técnico-comercial aportada por los diferentes fabricantes de toda clase de máquinas. La primera de las razones tiene básicamente carácter científico, mientras que la segunda lo tiene fundamentalmente práctico, porque debe utilizarse siempre de forma correcta el SI en toda la documentación para evitar interpretaciones erróneas de los usuarios

CASO PRÁCTICO Nº52

INTRODUCCIÓN

Tal y como hemos indicado en la entradilla, dos son los objetivos que nos marcamos en el presente Caso: La actualización del SI en el año 2018, fundamentalmente sobre aspectos científicos, y la evaluación de los riesgos de su incumplimiento en la documentación técnica.

En lo que se refiere al primer objetivo, nos basamos en que en el mes de abril de 2016, el premio Nobel de Física en 1985 Klaus von Klitzing, informo en su conferencia impartida en la Universidad de La Laguna, en Tenerife que presentaría en un congreso, a celebrar en Reino Unido en el año 2018, un nuevo sistema de unidades que actualizara los vigentes parámetros de medidas, basándose fundamentalmente en que el patrón del kilogramo masa ha sufrido una disminución de la misma por causa de pérdida de gases.

Como es conocido, todo comenzó cuando se tomó como unidad de masa un litro de agua a cuatro grados de temperatura, para fabricar después un cilindro de platino e iridio con esa misma masa que sirviese de patrón universal, que se depositó en el Museo de Pesas y Medidas de París, pero el mencionado premio Nobel presentó en septiembre de 2018 en un congreso que tuvo lugar en Belfast su nuevo Sistema Internacional de Unidades, basándose en la variación de la masa del mencionado patrón a causa de la pérdida de varios gases.

Se trata de actualizar los parámetros de medidas, como el de la masa que acabamos de describir, pero ello afectará fundamentalmente a los científicos que trabajan en laboratorios, no al sector de maquinaria en general.

El segundo de nuestros objetivos es evaluar los riesgos que se pueden producir en el mundo diario de la tecnología y la maquinaria por el incumplimiento habitual del obligatorio Sistema Internacional de Unidades en la Unión Europea.

Las siete Unidades SI Básicas son metro, kilogramo, segundo, amperio, kelvin, mol y candela, y a título de ejemplo podemos ver en la hoja de especificaciones de una cargadora de un fabricante europeo lo siguiente:

El peso operativo es de xxx Kg

El nombre de la unidad de masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo y su símbolo es kg, lo que nos muestra dos errores importantes en la mencionada hoja de especificaciones, ya que el símbolo de la unidad es con minúscula, y se trata de unidad de masa, no de peso, así que debería decir:

La masa en orden de trabajo es xxx kg

Como veremos más adelante, el símbolo kg se escribe en carácter romano y recto, pese a que el resto del texto esté en cursiva, como en este caso, así que son tres los errores.

Seguimos con el “peso”, que muchos fabricantes y distribuidores de máquinas recogen en sus hojas de especificaciones, utilizando la más variada terminología para los símbolos de esa magnitud, que en realidad es “masa” y cuya unidad básica es el kilogramo, aunque la tonelada (t) es “unidad de masa no perteneciente al SI pero cuyo uso es aceptado por el Sistema Internacional y está autorizado”, aunque se suelen utilizar muy diferentes palabras y términos, tanto para la magnitud como para su símbolo, como puede verse en la lista que adjuntamos, tomada de todo tipo de documentación técnica:

Ton tonnes tonelada larga    long ton
ton  t         tonelada corta    short ton
Tm  T         toneladas
tm             tonelada métrica

Como venimos diciendo es “masa” no “peso”; cantidad de materia, no fuerza de atracción de la tierra; y el nombre de la magnitud es “tonelada” y el símbolo es “t”.

Las confusiones vienen del antiguo sistema métrico decimal, de la tonelada corta USA, de la tonelada larga británica y de la mezcla del español con el inglés fundamentalmente, pero la tonelada que debe utilizarse tiene un valor que se recoge así en el SI:

1 t = 103 kg

El riesgo está en que al leer un documento no se puede saber realmente la masa de la máquina en cuestión, por no estar claro qué toneladas se están utilizando.

Lo dejamos aquí y vamos a pasar a un breve resumen de lo más importante de la legislación relativa al Sistema Internacional de Unidades.

LEGISLACIÓN

Todo comienza en la undécima Conferencia General de Pesas y Medidas, que en sus sesiones de octubre de 1960 celebradas en París, cuna del Sistema Métrico Decimal, estableció definitivamente el Sistema Internacional de Unidades (SI), basado en 6 unidades fundamentales –metro, kilogramo, segundo, ampere, kelvin, candela–, perfeccionado y completado posteriormente en las tres Conferencias posteriores, agregándose en 1971 la séptima unidad fundamental, la denominada mol, que mide la cantidad de materia.

En España, todo lo relativo al Sistema Internacional de Unidades (SI) comienza con la:

Ley 88/1967, de 8 de noviembre, declarando de uso legal en España el denominado Sistema Internacional de Unidades de Medida S.I.

Que se desarrolla mediante el:

Decreto 1257/1974, de 25 de abril, sobre modificaciones del Sistema Internacional de Unidades denominado SI, vigente en España por Ley 88/1967, de 8 de noviembre.

Ambos documentos son sustituidos once años después por la:

Ley 3/1985, de 18 de marzo, de Metrología.

Que se desarrolla mediante el:

Real Decreto 1317/1989, de 27 de octubre, por el que se establecen las Unidades Legales de Medida.

Que se publica el 3 de noviembre de 1989, entra en vigor el 4 de noviembre de ese mismo año y se deroga el 22 de enero de 2010 por medio del:

Real Decreto 2032/2009, de 30 de diciembre, por el que se establecen las unidades legales de medida.

El primer Decreto declara “de uso legal” el SI, pero lo fundamental está en el Real Decreto 1317/1989, en lo que indica su:

Artículo único.
1. El Sistema Legal de Unidades de Medida obligatorio en España es el sistema métrico decimal de siete unidades básicas, denominado Sistema Internacional de Unidades (SI), adoptado por la Conferencia General de Pesas y Medidas y vigente en la Comunidad Económica Europea.

El subrayado de la palabra “obligatorio” es nuestro y lo hemos puesto para destacar su importancia, que viene ya desde 1989 y continúa hoy naturalmente, y es el SI de uso obligatorio en España.

Y la base del mismo es la adopción de sus siete unidades SI básicas: metro, kilogramo, segundo, ampere, kelvin, mol y candela, perfeccionado y completado posteriormente por ese segundo Real Decreto 2032/2009 que deroga el primero a causa de las sucesivas modificaciones, tan importantes y en tres planos fundamentales (acuerdos de la Conferencia General de Pesas y Medidas, directivas de la Unión Europea y legislación de España), que dificultaban profundamente la elaboración de un documento suficientemente claro y eficaz que modificase de forma correcta el Real Decreto una vez mas, así que se optó por un nuevo documento que de forma sistemática ordenase todas las modificaciones, que consistió en el mencionado Real Decreto 2032/2009.

Es destacable que pese a toda la buena voluntad desarrollada en la elaboración de este Real Decreto 2032/2009, se cometieron varios errores, entre los que destacamos que en la tabla 1 del Capítulo 1 de su Anexo, en la que se recogen las siete Unidades SI básicas, con las tres columnas que se encabezan así: Magnitud, Nombre de la unidad y Símbolo de la unidad, se escribieron con mayúsculas los siete nombres, cuando el documento original determina que deben ser minúsculas.

Aprovechamos la ocasión para recordar que los símbolos de cada unidad se escriben también con minúsculas, salvo dos de ellos, que por proceder de nombre propio (amperio y kelvin) lo hacen con mayúscula.

Pese a los errores, se produjo rápidamente una modificación, por medio del documento siguiente:

Corrección de errores y erratas del Real Decreto 2032/2009, de 30 de diciembre, por el que se establecen las unidades legales de medida.

Publicado en el BOE núm. 43, de 18 de febrero de 2010. Y existe una versión consolidada del conjunto, de la que tomamos la figura 1, que adjuntamos para mayor claridad sobre este asunto.

Unidades Básicas

A nuestro juicio lo razonable, en caso de estar interesado en algo relativo al SI, es utilizar esta versión consolidada del Real Decreto 2032/2009, a la que se puede acceder a través de la página web del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio.

No está de más, asimismo, informar que mediante este real decreto se incorpora al derecho español la Directiva 2009/3/ CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 11 de marzo de 2009, por la que se modifica la Directiva 80/181/CEE del Consejo relativa a la aproximación de las legislaciones de los Estados miembros sobre unidades de medida, ya que naturalmente todo lo que se ha venido legislando en la Unión Europea sobre el SI se ha venido realizando por medio de directivas.

Aunque no entra dentro del objetivo fundamental del presente Caso, conviene incluir informacion acerca de legislación posterior sobre el SI, como la siguiente:

Ley 32/2014, de 22 de diciembre, de Metrología.
Real Decreto 244/2016, de 3 de junio, por el que se desarrolla la Ley 32/2014 de 22 de diciembre, de Metrología.

El objeto de esta Ley y Real Decreto es el establecimiento y la aplicación del Sistema Legal de Unidades de Medida, así como la fijación de los principios y de las normas generales a las que debe ajustarse la organización y el régimen jurídico de la actividad metrológica en España y paralelamente sobre la armonización de las legislaciones de los Estados miembros en materia de comercialización de instrumentos de pesaje de funcionamiento no automático, pero todo ello queda fuera del objetivo básico de este Caso, por lo que pasamos a los conceptos básicos del SI.

Figura 1

CONCEPTOS BÁSICOS

Quizás lo primero de todo es que ya en 1967 se declaró “de uso legal” el Sistema Internacional de Unidades en España y de uso “obligatorio” en 1989, hace mas de treinta años, pero seguimos incumpliéndolo frecuentemente, un poco todos, ya que –a título de anécdota– hasta la mayoría de los correctores ortográficos de ordenador, como el de quien esto está escribiendo, que cuando pone Kg. lo hace con minúscula y sin punto detrás, como es lo correcto, pero el aparato lo corrige... erróneamente y pone la mayúscula y el punto; por si acaso insistimos, la unidad de masa es el kilogramo y su símbolo “kg”, que de nuevo hemos tenido que corregir.

Lo segundo es que son siete las Unidades SI Básicas, de las que las más utilizadas en nuestro sector son el metro, el kilogramo y el segundo, así como algunas de sus unidades derivadas, como área o superficie, volumen, velocidad, fuerza, presión, potencia, etc., cuyo símbolos y nombres son:

área, superficie A              metro cuadrado m2
volumen V                        metro cúbico m3
velocidad v                       metro por seg. m/s
fuerza                              newton N
presión, tensión                pascal Pa
potencia, flujo energético   vatio W

Es el momento de comentar algunos de los errores más comunes, y comenzamos por uno tomado de la hoja de especificaciones de un fabricante de excavadoras con presencia en todo el mundo y con fábricas en Europa, que indica así la presión del sistema hidráulico y masa de una de sus máquinas:

Presión en kg/cm2 y Peso operativo en kg

Grave y doble error, ya que la unidad SI de presión es el pascal (Pa) y la de masa, no de peso, es el kilogramo (kg), ya que el kilogramo es unidad de masa, no de fuerza, en el SI.

El numerador de la fórmula de la presión es una fuerza, que debe proporcionarse en newton (N), no en kilogramos; y si se tratase de un peso, cuando en realidad es una masa, hubiese debido ponerse en newton (N), como fuerza que es el peso, fuerza de la gravedad.

Hemos comentado dos conceptos básicos y vamos a cerrar este apartado con otros dos, tomados del texto consolidado del Real Decreto 2032/2009 por el que se establecen las unidades legales de medida, en concreto los que se contemplan en los puntos 2 y 3 de su artículo único:

Artículo único. Unidades de medida

………………………………….

2. Quedan relacionadas y definidas en el anexo al presente real decreto las unidades SI básicas (capítulo I), las unidades SI derivadas (capítulo II), las reglas de escritura de los nombres y símbolos de las unidades y expresión de los valores de las magnitudes y las reglas para la formación de los múltiplos y submúltiplos de dichas unidades (capítulo III).

3. Queda también autorizado, con las limitaciones y en la forma que en él se expresan, el empleo de las unidades recogidas en el capítulo IV.

En ese punto 2 se determinan hasta cinco conceptos de gran interés:

–Se relacionan y definen las unidades SI básicas.
–Se relacionan y definen las unidades SI derivadas.
–Se definen las reglas de escritura de los nombres y de los símbolos de las unidades.
–Se definen las reglas para la expresión de los valores de las magnitudes.
–Se definen las reglas para la formación de multiplos y submultiplos de las unidades.

Como ejemplo podemos decir que el kilogramo (kg) es una de las siete unidades SI básicas, que se define así en el Capítulo 1 del anexo:

2.2. Unidad de masa (kilogramo, kg): el kilogramo es la unidad de masa; es igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo, adoptado por la tercera Conferencia General de Pesas y Medidas en 1901.

Cuyo nombre y símbolo debe escribirse tal y como hacemos y como se recoge en la definición, ambos en minúsculas y sin punto posterior.

Por ejemplo, también podemos citar el newton (N), que es unidad SI derivada de la magnitud fuerza, y se expresa así en unidades SI básicas: m kg s−2.

En este caso el símbolo de la unidad es en mayúscula, pero nombre y unidades SI básicas en minúscula y sin punto, aunque si hay un punto de fin de párrafo, ortografía que nada tiene que ver con las unidades.

En lo que se refiere al punto 3, tenemos que quedan autorizadas, aunque con limitaciones, una serie de unidades que se recogen en la tabla 6 del capítulo IV, pero en la forma indicada y con ciertas limitaciones.

Incluimos como figura 2 esta tabla, tomándola de la versión consolidada, ya que en el documento original se produjeron errores.

Figura 2

La unidad más utilizada en nuestro sector es la última de la lista, la tonelada (t) cuyo valor en unidades SI es el siguiente: 1 t = 103 kg.

También es frecuente el uso de la penúltima de la tabla, el litro (L, l), que curiosamente se escribe con minúscula como unidad, pero su símbolo se admite de ambas maneras, con mayúscula y minúscula; en cuanto a su valor se recoge en la cuarta columna de la tabla así:

1 L = 1 l = 1 dm3 = 103 cm3 = 10−3 m3

No obstante se recomienda el uso de la L mayúscula por las razones que se recogen en la nota d) de la tabla, que dice así:

(d) Los dos símbolos «l» minúscula y «L» mayúscula son utilizables para la unidad litro. Se recomienda la utilización de la «L» mayúscula para evitar el riesgo de confusión entre la letra l (ele) y la cifra 1 (uno).

Normalmente utilizamos cursiva al reproducir textos procedentes de documentos legales para destacar su procedencia, pero en este caso no procede, porque deformaríamos los símbolos de la unidad, que deben escribirse con caracteres rectos, según se indica en la cabecera del Capítulo III el Anexo del Real Decreto 2032/2009 que reproducimos, también con caracteres rectos y copiando directamente sin reescribirlo para evitar errores:

CAPÍTULO III

Reglas de escritura de los símbolos y nombres de las unidades, de expresión de los valores de las magnitudes y para la formación de los múltiplos y submúltiplos decimales de las unidades del SI

1. Reglas de escritura de los símbolos y nombres de las unidades

1.1. Los símbolos de las unidades se imprimen en caracteres romanos (rectos), independientemente del tipo de letra empleada en el texto adyacente. Se escriben en minúsculas excepto si derivan de un nombre propio, en cuyo caso la primera letra es mayúscula. Como excepción se permite el uso de la letra L en mayúscula o l en minúscula como símbolos del litro, a fin de evitar la confusión entre la cifra 1 (uno) y la letra l (ele).

Además de lo indicado sobre que deben ser “caracteres romanos (rectos)”, hay muchas cosas más en este capítulo que son de gran interés, pero por falta de espacio, tan solo vamos a comentar algunas de especial interés en un último apartado.

MÁS REGLAS

El incumplimiento de estas reglas es frecuente en toda la literatura técnica, por lo que vamos a destacar algunas de las que mas frecuentemente se incumplen, y vamos a repetir algo que ya hemos mencionado anteriormente en relación con los correctores ortográficos, cuya fiabilidad es dudosa, especialmente en lo que se refiere a la escritura de símbolos y unidades, pero que también a veces lo es en otros casos; a título de ejemplo, el nuestro no nos acepta la palabra “reescribir” con dos letras “e”, se empeña en que sea solo una, pese a que el DRAE determina que son dos.

Volviendo a este capítulo III sobre reglas de escritura, reproducimos su punto 1.3, que contiene dos cosas importantes:

1.3. Los símbolos de las unidades son entidades matemáticas y no abreviaturas. Por tanto, no van seguidos de un punto, salvo al final de una frase, ni se usa el plural, ni se pueden mezclar símbolos de unidades con nombres de unidades en una misma expresión, pues los nombres no son entidades matemáticas.

No se pone punto después de los símbolos, salvo que sea ortográfico por corresponder al final de una frase; no se usa el plural para ellos; ni se pueden mezclar símbolos con nombres en una misma expresión.

En el punto 1.5 se recogen una serie de indicaciones para evitar errores que son sumamente frecuentes, el cual dice así:

1.5. No se permite emplear abreviaturas para los símbolos y nombres de las unidades, como seg (por s o segundo), mm cuad. (por mm2 o milímetro cuadrado), cc (por cm3 o centímetro cúbico) o mps (por m/s o metro por segundo). De esta forma se evitan ambigüedades y malentendidos respecto a los valores de las magnitudes.

En este caso hasta se citan ejemplos, por lo que no hace falta más explicaciones.

Pasamos al punto 1.6, que reproducimos a continuación:

1.6. Los nombres de las unidades se imprimen en caracteres romanos (rectos) y se consideran como nombres (sustantivos) comunes, empiezan por minúscula (incluso cuando su nombre es el de un científico eminente y el símbolo de la unidad comienza por mayúscula), salvo que se encuentren situados al comienzo de una frase o en un texto en mayúsculas, como un título. Para cumplir esta regla, la escritura correcta del nombre de la unidad cuyo símbolo es °C es «grado Celsius» (la unidad grado comienza por la letra g en minúscula y el atributo Celsius comienza por la letra C en mayúscula, por que es un nombre propio). Los nombres de las unidades pueden escribirse en plural.

El resumen es que si estamos tratando de la unidad de fuerza, tenemos que escribir newton, pese a que venga de una persona de nombre Newton, y las unidades pueden escribirse en plural, como metros, amperios o segundos, las tres unidades SI básicas.

Vamos a terminar reproduciendo los puntos 3.2 y 3.3 con los ejemplos correspondientes al segundo:

3.2. Los símbolos de los prefijos se escriben en caracteres romanos (rectos), como los símbolos de las unidades, independientemente del tipo de letra del texto adyacente, y se unen a los símbolos de las unidades, sin dejar espacio entre el símbolo del prefijo y el de la unidad. Con excepción de da (deca), h (hecto) y k (kilo), todos los símbolos de prefijos de múltiplos se escriben con mayúsculas y todos los símbolos de prefijos de submúltiplos se escriben con minúsculas. Todos los nombres de los prefijos se escriben con minúsculas, salvo al comienzo de una frase.

3.3. El grupo formado por un símbolo de prefijo y un símbolo de unidad constituye un nuevo símbolo de unidad inseparable (formando un múltiplo o un submúltiplo de la unidad en cuestión) que puede ser elevado a una potencia positiva o negativa y que puede combinarse con otros símbolos de unidades compuestas.

Ejemplos:

2,3 cm3 = 2,3 (cm)3 = 2,3 (10−2 m)3 = 2,3 × 10−6 m3
1 cm−1 = 1 (cm)−1 = 1 (10−2 m)−1 = 102 m−1 = 100 m−1
1 V/cm = (1 V)/(10−2 m) = 102 V/m = 100 V/m
5000 μs−1 = 5000 (μs)−1 = 5000 (10−6 s)−1 = 5 × 109 s−1

Queda claro en estos ejemplos que los símbolos de prefijos y unidades están escritos con caracteres romanos rectos, que no hay espacio entre ellos, en minúsculas y mayúsculas según corresponda y con potencias positivas o negativas según el caso.

NOTA FINAL

Tan solo explicar que hemos dedicado poco espacio al posible nuevo sistema de unidades que plantea Klaus von Klitzing, debido a su interés más científico que práctico, y que sería necesario muchísimo más espacio para un estudio detallado del SI, dada su gran complejidad.

Y cerramos el primer objetivo explicando que realmente Klaus von Klitzing no propone un nuevo SI, ya que según sus propias palabras:

"No espero que este nuevo descubrimiento cambie nuestro sistema internacional de medidas".

En cuanto al segundo objetivo, el riesgo que puede derivarse del incumplimiento del SI en la literatura técnica, resulta evidente tras todo lo explicado, ya que está claro que es necesario saber con total seguridad el correcto valor de cualquier magnitud relacionada con una máquina para su elección comparando con otras, para su mantenimiento, para su reparación. Para todo lo relacionado con ella, en resumen.

© OP MACHINERY.


Revista Técnica de Maquinaria de Obras públicas, Construcción y Minería, es una publicación de Prima Ediciones S.C. C/Orense, 8 – 1º Oficinas. 28020 Madrid (España)


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