Cuestiones básicas que generan curiosidad hasta en los estudios más avanzados de ingeniería: ¿es Kg o Kgf? // Ingeniería para todos

11 days ago (Edited)

Saludos amigos de la comunidad científica de HIVE como lo es StemSocial y a la subcomunidad de Stem-Espanol, quiero confesarles que esta publicación la tenia pendiente desde hace 7 años que comencé a escribir contenido científico, y enhorabuena que hoy la estoy materializando. El tema que estaremos abordando puede parecer algo trivial, pero la no claridad en el mismo puede traer confusiones, que en mi experiencia se dan hasta en los estudios más avanzados de la ingeniería, porque lo vivencié cuando hice mi postgrado de Ingeniería Sismorresistente.

Comencemos planteando las siguientes preguntas muy típica de nuestro día a día: ¿Cuánto pesas? ¿Cuánto pesa esa cantidad de ají colorado? Y normalmente nuestra respuesta sería 75 Kg o 1 kg respectivamente. Ahora bien, surge la interrogante: ¿Son correctos estos términos empleados? Noten por ejemplo que la balanza con la que nos pesamos en el gimnasio y la que comúnmente vemos cuando vamos a comprar verduras indican la unidad “Kilogramos”.

Ahora bien, después de llevarte a estas situaciones cotidianas de la vida, y para responder la interrogante que encabeza el título de la publicación, abordemos el tema con base en la Física. Primero que todo la segunda ley de Newton nos regala esta ecuación:

Donde “F” es fuerza, “m” es masa y “a” aceleración. Ahora bien, nosotros delimitaremos esta temática a hablar del peso, el cual es un tipo de fuerza precisamente esa fuerza con la que mantenemos los pies sobre la tierra gracias a la acción de la aceleración de la gravedad, es decir, cambiando de la ecuación 01 “F” por “W” (peso) y “a” por “g” (aceleración de gravedad) la ecuación 01 puede rescribirse así:

Ahora bien, si repasamos la definición clásica de Newton que nos dice:

Es la fuerza necesaria para que la masa de 1 Kg adquiera la aceleración de 1 m/s2, al representar estas ideas en la ecuación 01 tenemos:

Ahora esta misma lógica la aplicamos a la ecuación 02, la fuerza la aplicada a un kilogramo para que adquiera la aceleración de la gravedad “g”, y esto no es mas que el peso de un cuerpo “W”

Lo interesante es que nos podemos ahorrar el resultado de la multiplicación, y sustituir el termino resaltado en color “rojo” simplemente por el símbolo “g”, el símbolo de la aceleración de la gravedad, obteniendo lo siguiente:

Y aquí damos la bienvenida a una unidad del sistema Técnico de unidades como lo es el “Kgf” “kilogramo-fuerza”, es decir, la ecuación anterior se puede rescribir así:

Lo que significa que lo que comenté que era mi peso en el párrafo anterior, lo correcto es decir 75 Kgf, que en la ecuación se vería de este modo:

Es decir, numéricamente son magnitudes iguales, pero cuidado con el sentido físico, es decir, yo peso 75 Kgf, es la forma correcta. Pero no significa que decir 75 Kg sea incorrecto, siempre y cuando nos estemos refiriendo a la masa. Y pasando un poco al campo de la ingeniería civil que es mi profesión, como unidad de fuerza lo correcto es decir el “Kgf”, por ejemplo la resistencia del concreto de un elemento estructural tipo columna, como estas que forman parte de una obra que inspeccioné hace unos días, viene representada en términos de esfuerzo, es decir, fuerza divido por área.

Entonces ka resistencia de este concreto se expresa en el orden de 250 Kgf/cm2, los programas de análisis y diseño estructural así la consideran. Aunque en la conversación diaria, cotidiana se tienda a decir 250 kg/cm2, o incluso así:

“La resistencia de ese concreto es 250 kilos por cm2”

Como se demostró anteriormente numéricamente se está bien, lo único es la unidad que no se está expresando de la mejor manera, si uno es consciente de eso, no hay problema alguno, porque a la hora de resolver cualquier problema de cálculo se está claro en los criterios. Por ejemplo en el caso del límite de cedencia del acero “fy” resaltado pro el ovalo de color amarrillo tenemos que es de 4200 Kgf/cm2.

La unión del concreto y del acero da como resultado el concreto armado o concreto reforzado, un tema de estudio fundamental en la carrera de Ingeniería Civil y que se profundiza en los postgrados estructurales. Ya para finalizar respondiendo la interrogante que encabeza el título de la publicación, simplemente puede ser Kg o también Kgf, dependiendo si estamos hablando de masa o peso respectivamente. Espero el abordaje de esta temática haya resultado de tu agrado y utilidad, nos leemos en una próxima oportunidad. Escribió para ustedes:

Ing. Elías Jesús Santana

Fuentes de Información Consultadas y Recursos usados de la Web

01.- Andrew Pytel and Ferdinand Singer. Strength of Materials-Introduction to Solid Mechanics. Fourth Edition. 1994

02.- Las imágenes de las balanzas son de uso libre extraídas del portal de Pixabay. Las mismas pueden ser descargadas de los siguientes enlaces: enlace 01 enlace 02