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sábado, 31 de marzo de 2012

Caballos, pie-libra-fuerza, potencia

Haciendo un "paralelismo" con las razas equinas, en unidades de medida existe tambien varias "unidades de caballos".

En la mayor parte del mundo a lo largo de los siglos distintas razas equinas (caballos, burros, ...) o de cuadrúpedos (camellos, elefantes, yamas, toros, ...) han convivido con los humanos y les han servido de ayuda en tareas que requerían un gran esfuerzo: carga, desplazamiento, arrastre, como "herramienta" en el campo, en las minas, en defensa durante las guerras, ...

Hasta hace unas décadas, en el ámbito rural, era bastante habitual que las familias tuviesen al menos un acompañante equino en su casa, para ayudar en las tareas del campo.

Estamos hablando pues que el animal servía para ayudar en el trabajo, ejerciendo una potencia considerable comparada con la de un humano.

En 1782, James Watt, matemático inglés, (el equivalente a un prestigioso investigador ingeniero mecánico hoy en día), trabajando en un estudio sobre la fuerza desempeñada por los caballos en movilizar cierta cantidad de mineral en minas de carbón, estableció que, un caballo, de media, podía desplazar unos 33.000 pies por cada libra de peso en un minuto. Surge así la unidad de medida "Caballo de fuerza", tambien llamado "Caballo de potencia ( HP )".

La unidad de medida pie-libra-fuerza ( ft-lbf ) es una unidad que ya existía en el Sistema Imperial y el U.S. Customary System (trabajo / energía mecánica).

1 pie-libra-fuerza
 (ft-lbf)
1,3558179483314  J (Julios)

1 Caballo de Potencia (mecánica)
HP (horsepower)
33,000 ft·lbf/min550 ft·lbf/s



Posteriormente, hubo diferentes investigadores, pero fue el mismo James Watt, el que en 1784 patenta la máquina de vapor, que llegó a sustituir a los animales en muchas tareas, y de la que se estableció que 1 caballo de vapor era la potencia necesaria para elevar verticalmente 75 kg a 1 metro en 1 segundo. Surge así la unidad de medida "Caballo de vapor ( CV )"

Ambas unidades no fueron reconocidas por el Sistema Internacional, que en cambio, en honor a todo el trabajo del Sr. Watt en este campo de la ciencia, estableció como unidad de Potencia, el watt (vatio en castellano).

En términos de la mecánica clásica:
En términos del electromagnetismo:


UnidadTipoEquivalencia S.I.
1 HPPotencia745,69987 W
1 CVPotencia735,49875 W

Curiosamente la potencia unitaria de un Caballo de Potencia es mayor que la de un Caballo de Vapor:

1 HP1,0138 CV

Cuando el uso de esta unidad se extendió por Europa a principios del siglo XIX se adoptaron valores distintos para su equivalencia con otras unidades de potencia, con el uso de los valores locales del pie y la libra:

Símbolo País Valor
(lb·pie/s)
Equivalencia (W)
HP (horsepower) Inglaterra 550 745,69987158227022
PS (pferdestärke) Austria 430 746,472
Prusia 480 738,686
Sajonia 530 735,940
Hannover 516 739,039
Württemberg 525 737,852
Baden 500 735,4988
PK (paardekracht) Holanda
CV (Global) Métrico
Francia 735,5
España 735,5 (Valor de enciclopedia)
745,7 (Valor de la RAE)

Actualmente el uso de Caballos de Potencia se ha ampliado a diferentes campos de la ciencia:

Caballos de Potencia Mecánica

hp(I)
≡ 33,000 ft-lbf/min = 550 ft·lbf/s
= 745.699872 W
Caballos de Potencia Métrica

hp(M)
≡ 75 kgfuerza·m/s
≡ 735.49875 W
Caballos de Potencia Eléctrica

hp(E)
≡ 746 W
Caballos de Potencia de Calor
hp(S)
≡ 33,475 BTU/h = 9,809.5 W
(BTU es una unidad anglosajona de energía termal)
Caballos de Potencia Hidráulica = ratio de flujo (US gal/min) × pressure (psi) × 7/12,000
or
= ratio de flujo (US gal/min) × pressure (psi) / 1714
= 550 ft·lbf/s
= 745.699872 W
(psi son libras por pulgada cuadrada)
(US gal es galón estadounidense)

En mecánica del automóvil, y también gracias a James Watt, existe la unidad de medida Brake horsepower ( bhp o BHP o Bhp ), traducido al español literalmente como «potencia al freno» o "Caballos de Potencia de Frenada", que es la medida de la potencia del motor sin la pérdida de potencia provocada por ningún otro componente del vehículo.

Por último comentar que el uso de unidades de medida de "Caballos" (potencia, vapor, ...) no están reconocidas por el Sistema Internacional, y actualmente tiene un uso desigual y frecuentemente impreciso. Por lo tanto, se debe de evitar en la medida de lo posible.
 Nota: 1 Watt es la potencia que se obtiene con un trabajo de 1 Joule realizado en 1 segundo, o cuando una transferencia de calor equivalente se produce en 1 segundo.

Aún así, el uso de "Caballos" como unidad de medida, está muy arraigado en la cultura popular no solo de países anglosajones, tambien de países latinos y europeos.

En los países en los que el Sistema Internacional es el único legal, se utiliza el kW como unidad de potencia, aunque se acompañe de su equivalencia en algún tipo de «caballos» (En España, normalmente CV (ejemplo, el antiguo Citroën 2 caballos); en Uruguay y Argentina, normalmente HP).


Referencias:

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