Sistema Internacional de Unidades (SI)

Te explicamos qué es el Sistema Internacional de Unidades, cómo fue creado y para qué sirve. Además, sus unidades básicas y derivadas.

¿Qué es el Sistema Internacional de Unidades?

Se conoce como el Sistema Internacional de Unidades (abreviado SI) al sistema de unidades de medición empleado en prácticamente todo el mundo. Es utilizado en la construcción de los más numerosos instrumentos de medición para el consumo tanto especializado como cotidiano.

Un sistema de unidades es un patrón científico que permite poner en relación las cosas en base a un conjunto de unidades imaginarias. Es decir, se trata de un sistema para poder registrar la realidad: pesar, medir, cronometrar, etc., en base a un conjunto de unidades que son siempre iguales a sí mismas y que se pueden aplicar en cualquier parte del mundo con igual valor.

El Sistema Internacional de Unidades es el más aceptado de todos los sistemas de medición (aunque no el único, pues en algunos países emplean aún el sistema anglosajón) y el único que tiende a cierta universalización en la actualidad.

Cada cierto tiempo el SI es revisado y afinado, para garantizar que sea el mejor sistema de unidades disponible, o para adecuarlo a recientes descubrimientos científicos. De hecho, en el año 2018 se votó en Versailles, Francia, la redefinición de cuatro de sus unidades básicas para ajustarlas a parámetros fundamentales constantes en la naturaleza.

Vea también: Medidas de peso

Historia del Sistema Internacional de Unidades

El SI fue creado en 1960, durante la 11va Conferencia General de Pesas y Medidas, fundada en 1875 para tomar decisiones respecto al que en ese entonces era el sistema métrico francés. Este es el organismo encargado actualmente de la revisión del Sistema Internacional de Medidas y tiene como sede la Oficina Internacional de Pesos y Medidas, en París.

En su creación, el SI contempló sólo seis unidades básicas, a las que luego se añadieron otras, como el mol en 1971. Sus términos fueron armonizados entre 2006 y 2009 con la colaboración de las organizaciones ISO (Organización Internacional para la Estandarización) y CEI (Comisión Electrotécnica Internacional), originando la norma ISO/IEC 80000.

¿Para qué sirve el SI?

El SI, dicho de manera muy llana, es el sistema que nos permite medir. O mejor, el que nos asegura que nuestras mediciones, hechas aquí o en cualquier otra región del mundo, sean siempre equivalentes y signifiquen lo mismo.

Es decir: ¿cómo saber que un metro de distancia es, en efecto, un metro? ¿Cómo saber que un metro aquí es exactamente igual a un metro en China, en Groenlandia o en Sudáfrica? Pues de ello se ocupa, justamente, este sistema.

Por ello establece los lineamientos necesarios para que, por decir algo, un kilogramo sea siempre un kilogramo, sin importar el lugar o incluso el tipo de instrumento que se emplee para medirlo.

Unidades básicas del SI

El SI comprende un conjunto de siete unidades básicas, cada una vinculada con alguna de las principales magnitudes físicas, y que son:

• Metro (m). La unidad básica de longitud, definida científicamente como el trayecto recorrido por la luz en el vacío en un intervalo de tiempo de 1/299.792.458 segundos.
• Kilogramo (kg). La unidad básica de masa, definida científicamente a partir de un prototipo de kilogramo compuesto por una aleación 90% de platino y 10% de iridio, de forma cilíndrica, 39 milímetros de altura, 39 milímetros de diámetro y una densidad aproximada de 21.500 kg/m³. Sin embargo, en versiones más recientes se plantea redefinir el kilogramo a partir de un valor relacionado con la constante de Planck (h).
• Segundo (s). La unidad básica de tiempo, definida científicamente como la duración de 9.192.631.770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental de un átomo de cesio-133.
• Amperio (A). La unidad básica de la corriente eléctrica, que rinde homenaje al físico francés André-Marie Ampère (1775-1836), y definida científicamente como la intensidad de una corriente constante que, mantenida en dos conductores rectilíneos paralelos de longitud infinita, sección circular despreciable y ubicados a un metro el uno del otro en el vacío, produzca una fuerza entre ellos igual a 2 x 10^-7 Newton por metro de longitud. Se ha propuesto recientemente variar su definición tomando en cuenta algún valor de la carga eléctrica fundamental (e).
• Kelvin (K). La unidad básica de la temperatura y la termodinámica, que rinde homenaje a su creador, el físico británico William Thomson (1824-1907), también conocido como Lord Kelvin. Se define como la fracción 1/273.16 de la temperatura que posee el agua en su punto triple (es decir, en el que coexisten en armonía sus tres estados: sólido, líquido y gaseoso). Se ha propuesto recientemente redefinir los Kelvin tomando en cuenta un valor de la constante de Boltzmann (k).
• Mol (mol). La unidad básica para medir la cantidad de una sustancia dentro de una mezcla o disolución, definida científicamente como la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas unidades elementales como átomos hay en 0,012 kg de carbono-12. Así, cuando se emplea esta unidad, debe especificarse si se habla de átomos, moléculas, iones, electrones, etc. Recientemente se ha propuesto redefinir esta unidad empleando algún valor de la constante de Avogadro (N_A).
• Candela (cd). Esta es la unidad básica de la intensidad luminosa, definida científicamente como la que posee, en una dirección dada, una fuente que emite una radiación monocromática de 540 x 10¹² hercios de frecuencia, y cuya intensidad energética en dicha dirección sea 1/683 vatios por estereorradián.

Unidades derivadas del SI

Como su nombre lo indica, las unidades derivadas del SI se desprenden de las unidades básicas, mediante combinaciones y relaciones entre ellas, para así poder expresar magnitudes físicas matemáticamente.

No debemos confundir estas unidades con los múltiplos y submúltiplos de las unidades básicas, como pueden ser kilómetros o nanómetros (múltiplo y submúltiplo del metro, respectivamente).

Las unidades derivadas son muchísimas, pero podemos citar las principales a continuación:

• Metro cúbico (m³). Unidad derivada construida para medir el volumen de una sustancia.
• Kilogramo por metro cúbico (kg/m³). Unidad derivada construida para medir la densidad de un cuerpo.
• Newton (N). Rindiendo homenaje al padre de la física moderna, el británico Isaac Newton (1643-1727), es la unidad derivada construida para medir la fuerza, y expresada como kilogramos por metro por segundo cuadrado (kg.m/s²), a partir de la ecuación del propio Newton para el cálculo de la fuerza.
• Julios/Joule (J). Toma su nombre del físico inglés James Prescott Joule (1818-1889), y es la unidad derivada del SI que se emplea para medir la energía, el trabajo o el calor. Se puede definir como la cantidad de trabajo necesario para mover una carga de un culombio a través de una tensión de un voltio (voltio por culombio, V.C), o bien como la cantidad de trabajo necesario para producir un vatio de potencia durante un segundo (vatio por segundo, W.s).

Existen muchas otras unidades derivadas, la mayoría con nombres especiales que rinden homenaje a sus creadores o a importantes estudiosos del fenómeno que la unidad sirve para describir.

Ventajas y limitaciones del SI

Tradicionalmente los puntos débiles del SI fueron sus unidades de masa (kg) y fuerza (N), que estaban construidas de manera arbitraria. Pero frente a modernas actualizaciones y afinaciones como las que detallamos arriba, esto ya no presenta mayor inconveniente.

Por el contrario, la mayor virtud del SI es que sus unidades básicas están definidas en base a fenómenos naturales constantes, que pueden replicarse en caso de que se necesitara. De esta manera uno podría llegar a calibrar cualquier tipo de instrumento, a partir de la unidad fundamental reproducible científicamente.

En conclusión, se trata de un sistema coherente, regulado internacionalmente y constantemente recalibrado para garantizar su efectividad.

Referencias

• “Sistema Internacional de Unidades” en Wikipedia.
• “Sistema Internacional de Unidades” en Portal Educativo.
• “El Sistema Internacional de Unidades” en Recursos TIC.
• “International System of Units” en Mti instruments.
• “International System of Units” en The Encyclopaedia Britannica.