Conversión unidades SI Imperial mecánica
La conversión entre el Sistema Internacional de Unidades y el sistema Imperial es una tarea diaria en ingeniería mecánica, donde coexisten planos, especificaciones y equipos de distintos orígenes. Esta referencia proporciona factores de conversión verificados para las magnitudes mecánicas más utilizadas: desde longitud, masa y fuerza hasta presión, energía, potencia, par torsor, densidad, velocidad y momento de inercia. Cada factor se presenta con su fórmula directa e inversa, y se incluyen notas sobre el número de cifras significativas adecuado para cálculos de taller y diseño. La precisión de los factores sigue las definiciones internacionales establecidas por el BIPM y las normas ASTM E380 / IEEE/ASTM SI 10.
Unidades base y derivadas del SI
Sección titulada «Unidades base y derivadas del SI»| Magnitud | Unidad SI (símbolo) | Unidad Imperial común (símbolo) | Equivalencia exacta |
|---|---|---|---|
| Longitud | metro (m) | pie (ft) | 1 m / 3,28084 ft |
| Longitud | metro (m) | pulgada (in) | 1 m / 39,3701 in |
| Masa | kilogramo (kg) | libra masa (lb) | 1 kg / 2,20462 lb |
| Fuerza | newton (N) | libra fuerza (lbf) | 1 N / 0,224809 lbf |
| Presión, tensión | pascal (Pa) | psi (lbf/in²) | 1 Pa / 0,000145038 psi |
| Presión, tensión | megapascal (MPa) | psi (lbf/in²) | 1 MPa / 145,038 psi |
| Presión, tensión | megapascal (MPa) | ksi (klbf/in²) | 1 MPa / 0,145038 ksi |
| Energía, trabajo | joule (J) | pie·libra fuerza (ft·lbf) | 1 J / 0,737562 ft·lbf |
| Energía, trabajo | joule (J) | unidad térmica británica (BTU) | 1 J / 0,000947817 BTU |
| Potencia | watt (W) | caballo de fuerza (hp) | 1 W / 0,00134102 hp |
| Potencia | kilowatt (kW) | caballo de fuerza (hp) | 1 kW / 1,34102 hp |
| Par torsor, momento | newton metro (N·m) | libra fuerza pie (lbf·ft) | 1 N·m / 0,737562 lbf·ft |
| Par torsor, momento | newton metro (N·m) | libra fuerza pulgada (lbf·in) | 1 N·m / 8,85075 lbf·in |
| Velocidad | metro por segundo (m/s) | pie por segundo (ft/s) | 1 m/s / 3,28084 ft/s |
| Velocidad | metro por segundo (m/s) | milla por hora (mph) | 1 m/s / 2,23694 mph |
| Velocidad angular | radián por segundo (rad/s) | revolución por minuto (rpm) | 1 rad/s / 9,54930 rpm |
| Densidad | kilogramo por metro cúbico (kg/m³) | libra masa por pie cúbico (lb/ft³) | 1 kg/m³ / 0,062428 lb/ft³ |
| Momento de inercia | kilogramo metro cuadrado (kg·m²) | libra pie cuadrado (lb·ft²) | 1 kg·m² / 23,7304 lb·ft² |
| Viscosidad dinámica | pascal segundo (Pa·s) | libra fuerza segundo por pulgada cuadrada (lbf·s/in²) | 1 Pa·s / 0,000145038 lbf·s/in² |
| Viscosidad cinemática | metro cuadrado por segundo (m²/s) | pie cuadrado por segundo (ft²/s) | 1 m²/s / 10,7639 ft²/s |
| Caudal volumétrico | metro cúbico por segundo (m³/s) | galón por minuto (gpm) | 1 m³/s / 15850,3 gpm |
Tabla de conversión SI a Imperial para mecánica
Sección titulada «Tabla de conversión SI a Imperial para mecánica»| Magnitud | Unidad SI | Unidad Imperial | Factor de multiplicación: SI → Imperial | Factor de multiplicación: Imperial → SI |
|---|---|---|---|---|
| Longitud | milímetro (mm) | pulgada (in) | 0,0393701 | 25,4 |
| Longitud | metro (m) | pie (ft) | 3,28084 | 0,3048 |
| Área | milímetro cuadrado (mm²) | pulgada cuadrada (in²) | 0,00155000 | 645,16 |
| Área | metro cuadrado (m²) | pie cuadrado (ft²) | 10,7639 | 0,0929030 |
| Volumen | milímetro cúbico (mm³) | pulgada cúbica (in³) | 0,0000610237 | 16 387,064 |
| Volumen | metro cúbico (m³) | pie cúbico (ft³) | 35,3147 | 0,0283168 |
| Masa | kilogramo (kg) | libra masa (lb) | 2,20462 | 0,453592 |
| Masa por longitud | kilogramo por metro (kg/m) | libra masa por pie (lb/ft) | 0,671969 | 1,48816 |
| Fuerza | newton (N) | libra fuerza (lbf) | 0,224809 | 4,44822 |
| Fuerza | kilonewton (kN) | libra fuerza (lbf) | 224,809 | 0,00444822 |
| Fuerza por longitud | newton por metro (N/m) | libra fuerza por pulgada (lbf/in) | 0,00571015 | 175,127 |
| Presión, tensión | pascal (Pa) | psi (lbf/in²) | 0,000145038 | 6 894,76 |
| Presión, tensión | kilopascal (kPa) | psi (lbf/in²) | 0,145038 | 6,89476 |
| Presión, tensión | megapascal (MPa) | psi (lbf/in²) | 145,038 | 0,00689476 |
| Presión, tensión | megapascal (MPa) | ksi (klbf/in²) | 0,145038 | 6,89476 |
| Presión, tensión | gigapascal (GPa) | Msi (Mlbf/in²) | 0,145038 | 6,89476 |
| Energía, trabajo, calor | joule (J) | pie·libra fuerza (ft·lbf) | 0,737562 | 1,35582 |
| Energía, trabajo, calor | kilojoule (kJ) | BTU (unidad térmica británica) | 0,947817 | 1,05506 |
| Potencia | watt (W) | caballo de fuerza (hp) | 0,00134102 | 745,70 |
| Potencia | kilowatt (kW) | caballo de fuerza (hp) | 1,34102 | 0,74570 |
| Par torsor, momento | newton metro (N·m) | libra fuerza pie (lbf·ft) | 0,737562 | 1,35582 |
| Par torsor, momento | newton metro (N·m) | libra fuerza pulgada (lbf·in) | 8,85075 | 0,112985 |
| Velocidad | metro por segundo (m/s) | pie por minuto (ft/min) | 196,850 | 0,00508 |
| Velocidad | kilómetro por hora (km/h) | milla por hora (mph) | 0,621371 | 1,60934 |
| Aceleración | metro por segundo cuadrado (m/s²) | pie por segundo cuadrado (ft/s²) | 3,28084 | 0,3048 |
| Densidad | kilogramo por metro cúbico (kg/m³) | libra masa por pulgada cúbica (lb/in³) | 0,0000361273 | 27 679,9 |
| Densidad | kilogramo por litro (kg/L) | libra masa por galón (lb/gal) | 8,34540 | 0,119826 |
| Momento de inercia de área | milímetro a la cuarta (mm⁴) | pulgada a la cuarta (in⁴) | 0,00000240211 | 416 231,4 |
| Coeficiente de transferencia de calor | watt por metro cuadrado kelvin (W/(m²·K)) | BTU por hora pie cuadrado fahrenheit (BTU/(h·ft²·°F)) | 0,176110 | 5,67826 |
Fórmulas de conversión directa e inversa
Sección titulada «Fórmulas de conversión directa e inversa»| Magnitud | Conversión directa (SI → Imperial) | Conversión inversa (Imperial → SI) |
|---|---|---|
| Longitud (mm ↔ in) | in = mm ÷ 25,4 | mm = in × 25,4 |
| Longitud (m ↔ ft) | ft = m × 3,28084 | m = ft × 0,3048 |
| Área (mm² ↔ in²) | in² = mm² ÷ 645,16 | mm² = in² × 645,16 |
| Masa (kg ↔ lb) | lb = kg × 2,20462 | kg = lb × 0,453592 |
| Fuerza (N ↔ lbf) | lbf = N × 0,224809 | N = lbf × 4,44822 |
| Presión (MPa ↔ psi) | psi = MPa × 145,038 | MPa = psi × 0,00689476 |
| Energía (J ↔ ft·lbf) | ft·lbf = J × 0,737562 | J = ft·lbf × 1,35582 |
| Potencia (kW ↔ hp) | hp = kW × 1,34102 | kW = hp × 0,74570 |
| Par (N·m ↔ lbf·ft) | lbf·ft = N·m × 0,737562 | N·m = lbf·ft × 1,35582 |
| Velocidad (m/s ↔ ft/min) | ft/min = m/s × 196,850 | m/s = ft/min × 0,00508 |
| Velocidad (km/h ↔ mph) | mph = km/h × 0,621371 | km/h = mph × 1,60934 |
| Densidad (kg/m³ ↔ lb/ft³) | lb/ft³ = kg/m³ × 0,062428 | kg/m³ = lb/ft³ × 16,0185 |
| Temperatura (°C ↔ °F) | °F = (°C × 9/5) + 32 | °C = (°F − 32) × 5/9 |
Factores de conversión para temperatura
Sección titulada «Factores de conversión para temperatura»La conversión de temperatura no es un simple factor multiplicativo, ya que las escalas Celsius y Fahrenheit tienen diferentes puntos cero y diferentes tamaños de grado. Para diferencias de temperatura (ΔT) utilizadas en cálculos de transferencia de calor, dilatación térmica o coeficientes de temperatura, el factor es lineal.
| Tipo de conversión | Fórmula | Ejemplo numérico |
|---|---|---|
| Temperatura puntual: Celsius a Fahrenheit | °F = (°C × 9/5) + 32 | 100 °C / 212 °F |
| Temperatura puntual: Fahrenheit a Celsius | °C = (°F − 32) × 5/9 | 212 °F / 100 °C |
| Diferencia de temperatura: Δ°C a Δ°F | Δ°F = Δ°C × 1,8 | Δ de 10 °C / Δ de 18 °F |
| Diferencia de temperatura: Δ°F a Δ°C | Δ°C = Δ°F ÷ 1,8 | Δ de 18 °F / Δ de 10 °C |
| Temperatura absoluta: Kelvin a Rankine | °R = K × 1,8 | 300 K / 540 °R |
| Temperatura absoluta: Rankine a Kelvin | K = °R ÷ 1,8 | 540 °R / 300 K |
Notas sobre precisión y casos especiales
Sección titulada «Notas sobre precisión y casos especiales»El número de cifras significativas utilizado en los factores de conversión debe seleccionarse en función de la tolerancia del diseño y la incertidumbre de la medición original. Para trabajo de taller mecánico general, cuatro cifras significativas suelen ser suficientes; para metrología y calibración se recomienda utilizar los factores exactos definidos por acuerdos internacionales.
La pulgada se define internacionalmente como exactamente 25,4 milímetros desde 1959. Este valor exacto debe utilizarse como base para todas las conversiones de longitud, área y volumen en ingeniería mecánica. La libra masa avoirdupois se define como exactamente 0,45359237 kilogramos. La libra fuerza se deriva de la libra masa y la aceleración estándar de la gravedad al nivel del mar, definida como 9,80665 m/s² (32,1740 ft/s²). Por esta razón, el factor de conversión entre newton y libra fuerza utiliza la relación 1 lbf = 4,4482216152605 N.
En cálculos de tensión y presión, el ksi (kilopound por pulgada cuadrada) equivale exactamente a 1000 psi, y se utiliza extensivamente en mecánica estructural y de materiales en el sistema Imperial. Un acero estructural típico ASTM A36 tiene un límite elástico de 250 MPa (36 ksi). La conversión de MPa a ksi se realiza dividiendo por 6,89476 o multiplicando por 0,145038.
Para el par torsor, es crítico no confundir libra fuerza pie con libra fuerza pulgada. Muchos errores de diseño en uniones atornilladas se originan en la confusión de estas dos unidades. Recuerde: 1 lbf·ft = 12 lbf·in. Al convertir N·m a lbf·ft, multiplique por 0,737562; al convertir N·m a lbf·in, multiplique por 8,85075.
La densidad del agua a 4 °C y 1 atm de presión es 1000 kg/m³ o 62,4280 lb/ft³. Este valor se utiliza como referencia en cálculos de gravedad específica. En el sistema Imperial, la densidad también se expresa frecuentemente en libras por galón: 1 lb/gal = 0,119826 kg/L. Un galón Imperial británico (4,54609 L) difiere del galón estadounidense (3,78541 L); todas las conversiones en esta referencia utilizan el galón estadounidense por ser el estándar en documentación técnica de ingeniería americana.
Preguntas frecuentes (FAQ)
Sección titulada «Preguntas frecuentes (FAQ)»¿Cuál es el factor exacto para convertir milímetros a pulgadas?
Sección titulada «¿Cuál es el factor exacto para convertir milímetros a pulgadas?»La pulgada internacional se define como exactamente 25,4 mm, por lo que 1 mm equivale exactamente a 0,0393700787401575 in. Para trabajo de ingeniería mecánica general, utilice 1 mm = 0,03937 in con cuatro decimales, o 1 in = 25,4 mm de forma exacta.
¿Cómo convierto MPa a ksi para leer especificaciones de acero?
Sección titulada «¿Cómo convierto MPa a ksi para leer especificaciones de acero?»Divida el valor en MPa entre 6,89476 para obtener ksi. Por ejemplo, un acero con límite elástico de 345 MPa tiene un límite elástico de 50 ksi (345 ÷ 6,89476 ≈ 50,04). El valor típico de 250 MPa equivale a 36,3 ksi, que corresponde al acero estructural ASTM A36.
¿Por qué hay dos factores de conversión para la masa y la fuerza en el sistema Imperial?
Sección titulada «¿Por qué hay dos factores de conversión para la masa y la fuerza en el sistema Imperial?»El sistema Imperial distingue entre libra masa y libra fuerza, a diferencia del SI donde kilogramo es masa y newton es fuerza. Una libra fuerza es la fuerza que ejerce la gravedad terrestre estándar sobre una libra masa. Por eso 1 kg de masa equivale a 2,20462 lb de masa, pero 1 N de fuerza equivale a 0,224809 lbf. En cálculos de ingeniería mecánica, debe identificar si la especificación se refiere a masa o fuerza para elegir el factor correcto.
¿Cómo convierto correctamente una tolerancia dimensional de micrómetros a pulgadas?
Sección titulada «¿Cómo convierto correctamente una tolerancia dimensional de micrómetros a pulgadas?»Divida el valor en micrómetros (µm) entre 25,4 para obtener milipulgadas, también llamadas «mil» (0,001 in). Una tolerancia de 5 µm equivale a 0,000197 in o 0,197 mil. Para rugosidad superficial, 3,2 µm Ra equivalen a 126 µin (micropulgadas). Recuerde que 1 µm = 39,37 µin.
¿Cuál es la diferencia entre galón Imperial y galón estadounidense al convertir caudales?
Sección titulada «¿Cuál es la diferencia entre galón Imperial y galón estadounidense al convertir caudales?»El galón estadounidense equivale a 3,78541 litros, mientras que el galón Imperial británico equivale a 4,54609 litros. Al convertir 1 m³/s a galones por minuto, obtendrá 15 850,3 gpm si utiliza galones estadounidenses, pero solo 13 198,2 gpm si utiliza galones Imperiales. En documentación de ingeniería americana, el galón estadounidense es el estándar.
¿Qué precisión debo usar al convertir temperaturas para cálculos de dilatación térmica?
Sección titulada «¿Qué precisión debo usar al convertir temperaturas para cálculos de dilatación térmica?»Para diferencias de temperatura utilice el factor exacto Δ°F = Δ°C × 1,8. Si la temperatura puntual es de 20 °C, la diferencia con la temperatura ambiente de referencia no se convierte con la fórmula completa, sino multiplicando por 1,8. Un incremento de 50 °C equivale exactamente a un incremento de 90 °F.
Fuentes consultadas
Sección titulada «Fuentes consultadas»- engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/si-unit-system-d_30.html
- unitconverters.net: https://www.unitconverters.net/engineering-converters.html
- convertworld.com: https://www.convertworld.com/en/pressure/kilopound-per-square-inch.html