Conversión de Megalibras por pulgada cuadrada a Nanopascales

Información sobre el Megalibra por pulgada cuadrada (Mpsi)

La megalibra por pulgada cuadrada es una unidad de presión igual a un millón de libras por pulgada cuadrada, o 6,895 gigapascales. Su símbolo es Mpsi. Nada trabaja a esta presión; la unidad existe únicamente para expresar el módulo elástico, la magnitud que describe cuán rígido es un material y no cuán resistente.

Dos cifras en ella las memoriza todo ingeniero mecánico estadounidense. El acero tiene un módulo de Young de 29 millones de libras por pulgada cuadrada y el aluminio de 10 millones, y esa razón de aproximadamente tres a uno gobierna el comportamiento de ambos en cualquier estructura. Una pieza de acero y otra de aluminio de forma idéntica y resistencia idéntica no se deformarán igual, y la diferencia es exactamente ese factor.

El resto de los metales comunes se acomodan alrededor. El titanio se sitúa en unos 16,5 millones de libras por pulgada cuadrada, el cobre en 17, el magnesio en 6,5, y la fundición entre 12 y 20 según el tipo. Como el módulo apenas cambia con el tratamiento térmico ni con la aleación dentro de una familia metálica, estas cifras son mucho más estables que las de resistencia y puede confiarse en ellas entre grados.

Los compuestos son donde la unidad hace su trabajo más interesante. La fibra de carbono estándar alcanza unos 33 millones de libras por pulgada cuadrada en la dirección de la fibra, los grados de alto módulo de 55 a 85, y la fibra de vidrio solo unos 10, lo mismo que el aluminio. Como un laminado compuesto tiene un módulo distinto en cada dirección, quienes proyectan trabajan con un conjunto de valores y no con uno solo, y la unidad aparece muchas veces en una misma hoja de datos.

Su equivalente métrico es el gigapascal, y la conversión son 6,895 gigapascales por megalibra y pulgada cuadrada. El acero a 29 millones de libras por pulgada cuadrada son 200 gigapascales, y el aluminio a 10 millones son 69, que son también las dos cifras de rigidez más citadas en la ingeniería métrica. Las dos tradiciones describen exactamente los mismos materiales.

Distinguir el módulo de la resistencia importa aquí más que en ningún otro sitio. Un acero con un módulo de 29 millones de libras por pulgada cuadrada puede ceder a 50 mil, una diferencia de casi seiscientas veces, y ambas propiedades son independientes: un tratamiento térmico puede duplicar la resistencia de un acero sin tocar su rigidez.

Una megalibra por pulgada cuadrada equivale a 1 000 000 de libras por pulgada cuadrada, a unos 6,895 gigapascales, a unos 68 950 bar o a 1000 kilolibras por pulgada cuadrada.

Información sobre el Nanopascal (nPa)

El nanopascal es una unidad de presión igual a la milmillonésima parte de un pascal. Su símbolo es nPa. Marca el extremo lejano de la escala de presiones, la región en que la idea de presión como empuje sobre una superficie deja de servir y pasa a ser una afirmación sobre lo pocas partículas que hay.

El hogar más claro de la unidad es el vacío extremadamente alto. El vacío corriente de laboratorio llega a los milipascales; el ultraalto vacío, empleado por la física de superficies y por los tubos de haz de los aceleradores de partículas, llega a los micropascales. Por debajo está el vacío extremadamente alto, en nanopascales y menos, y alcanzarlo exige una cámara estanca, horas de horneado a doscientos grados para expulsar el gas del propio metal y bombas que atrapan moléculas en vez de empujarlas.

A esas presiones una cámara no está vacía. Un nanopascal contiene todavía algo así como un cuarto de millón de moléculas por centímetro cúbico, lo que parece muchísimo hasta compararlo con los veinticinco trillones que hay en ese mismo volumen de aire de una habitación. Lo que importa no es el número sino el recorrido libre medio: una molécula viaja ahora miles de kilómetros antes de chocar con otra, de modo que golpea las paredes mucho antes de encontrarse con una vecina.

Ahí está justamente la cuestión. La ciencia de superficies necesita que una muestra siga limpia durante todo el experimento, y a presión ordinaria una superficie recién hecha queda cubierta por una capa de gas adsorbido en cosa de un nanosegundo. A un nanopascal esa misma superficie sigue limpia durante días. El vacío no está para quitar aire sino para comprar tiempo.

El espacio ofrece la comparación natural. La órbita baja terrestre ronda el micropascal, aún lo bastante densa como para que la atmósfera frene a los satélites y acabe por hacerlos caer. El espacio interplanetario anda en nanopascales. El espacio interestelar está mucho más abajo, en torno al femtopascal, que ninguna bomba terrestre ha igualado jamás: los mejores vacíos de laboratorio siguen siendo más densos que el espacio entre las estrellas.

La presión de radiación cae en terreno parecido. La luz solar sobre una superficie perfectamente absorbente, a la distancia de la Tierra, ejerce unos 4,5 micropascales, y a la distancia de los planetas exteriores baja a nanopascales. Las velas solares trabajan con estas cifras, y por eso han de ser enormes y ligeras para reunir una fuerza aprovechable.

Un nanopascal equivale a 0,000000001 pascales, a 0,001 micropascales, a 1000 picopascales o a unas 0,000000000000145 libras por pulgada cuadrada.