Convertidor de par: N·m, lbf·ft y kgf·m

Convertidor de unidades de par

El par es una fuerza de torsión. Un convertidor de unidades de par transforma un valor de par de una unidad a otra, como de newton-metros a libras-fuerza-pie. Esta página convierte entre newton-metros, libras-fuerza-pie y kilogramos-fuerza-metro, y muestra los tres valores al mismo tiempo.

El par es una fuerza multiplicada por la distancia desde el punto de giro hasta el lugar donde actúa la fuerza. El mismo empuje aplicado con una llave larga produce más par que con una corta.

Qué hace el convertidor

El usuario introduce un número y selecciona la unidad en la que está expresado. La página devuelve el mismo par en las tres unidades.

• Los resultados se muestran con ocho cifras significativas. Solo se redondea la presentación. La conversión se realiza con el número tal como se escribió.
• Un resultado menor que 0,0001, o de mil millones o más, se muestra en notación científica. El cero se muestra como un 0 simple.
• Se aceptan valores negativos. El par tiene un sentido de giro, por lo que un valor inferior a cero describe una torsión en el sentido contrario.
• Un cuadro vacío muestra una indicación en lugar de un número. Un enlace que contiene una unidad no ofrecida por la página muestra un mensaje en lugar de una conversión.

Las tres unidades

El newton metro es la unidad del SI: un newton de fuerza aplicado a un metro del punto de giro. Las otras dos unidades equivalen cada una a un número fijo de newton metros. Ninguno de esos números es una medición, por lo que no cambia con el tiempo.

El par escrito como «lb-ft» o «ft-lb» en una llave o en un manual de servicio es la libra-fuerza pie. Las dos grafías designan una sola unidad; solo cambia el orden de las palabras.

Fórmula de conversión del par

Cada unidad de aquí es un múltiplo fijo del newton metro, por lo que una conversión consiste en una multiplicación seguida de una división. El valor se convierte primero a newton metros y después a la unidad deseada:

$\tau_2 = \frac{\tau_1 \times k_1}{k_2}$

donde $\tau_1$ es el par introducido, $k_1$ es el número de newton metros que contiene una unidad de la unidad elegida, $k_2$ es el número de newton metros que contiene una unidad de la unidad deseada y $\tau_2$ es el resultado.

No se suma ni se resta nada durante el proceso, porque las tres escalas marcan cero con el mismo par. Solo cambia el tamaño del intervalo. La temperatura es el caso en que esto no se cumple: Celsius y Fahrenheit empiezan a contar desde puntos diferentes, por lo que un convertidor que solo multiplicara mostraría 0 °C como 0 °F en lugar de 32 °F.

Origen de las dos unidades no pertenecientes al SI

Ambas se basan en la gravedad estándar, que la 3.ª Conferencia General de Pesas y Medidas fijó exactamente en 9,80665 m/s² en 1901. Es un valor acordado, no una medición local, y permite que una unidad de masa represente una unidad de fuerza.

Una libra-fuerza es la libra internacional de 1959, exactamente 0,45359237 kg, sometida a esa gravedad, lo que equivale a 4,4482216152605 N. Una libra-fuerza pie es esa fuerza aplicada a un pie del punto de giro, y el mismo acuerdo de 1959 fija el pie exactamente en 0,3048 m.

$1\ \mathrm{lbf}\cdot\mathrm{ft} = 4.4482216152605\ \mathrm{N} \times 0.3048\ \mathrm{m} = 1.3558179483314004\ \mathrm{N}\cdot\mathrm{m}$

Un kilogramo-fuerza es un kilogramo sometido a la misma gravedad, por lo que un kilogramo-fuerza-metro es la gravedad estándar expresada como par:

$1\ \mathrm{kgf}\cdot\mathrm{m} = 1\ \mathrm{kg} \times 9.80665\ \mathrm{m/s^2} \times 1\ \mathrm{m} = 9.80665\ \mathrm{N}\cdot\mathrm{m}$

La gravedad desaparece al comparar entre sí esas dos unidades, porque cada una la incluye una vez. Lo que queda es la libra multiplicada por el pie:

$\frac{1\ \mathrm{lbf}\cdot\mathrm{ft}}{1\ \mathrm{kgf}\cdot\mathrm{m}} = 0.45359237 \times 0.3048 = 0.138254954376$

La Publicación Especial 811 del NIST, apéndice B, indica la libra-fuerza pie redondeada a 1,355818 N·m.

Ejemplo: una tuerca de rueda apretada a 100 N·m

Al dividir por los newton metros que contiene una libra-fuerza pie se obtiene el valor utilizado en Estados Unidos y el Reino Unido:

$\tau = \frac{100}{1.3558179483314004} \approx 73.756215\ \mathrm{lbf}\cdot\mathrm{ft}$

Al dividir esos mismos 100 por 9,80665 se obtiene el valor expresado en kilogramos-fuerza-metro, que todavía aparece en manuales de servicio antiguos y en algunas llaves dinamométricas:

$\tau = \frac{100}{9.80665} \approx 10.197162\ \mathrm{kgf}\cdot\mathrm{m}$

Para esta entrada, la página muestra 100 N·m, 73,756215 lbf·ft y 10,197162 kgf·m uno al lado del otro. Los tres describen un mismo ajuste en una misma llave. Los números difieren porque difieren las unidades, no porque la tuerca se esté apretando con más fuerza.

Conversiones habituales de par

Cada fila muestra lo que produce una unidad en las otras dos, con ocho cifras significativas.

Qué valores son exactos y cuáles están redondeados

Las tres unidades se basan en definiciones, pero solo algunas de esas definiciones pueden expresarse por completo como decimales.

• 1 lbf·ft equivale exactamente a 1,3558179483314003 N·m. El decimal termina ahí, porque el pie y la libra-fuerza son decimales exactos.
• 1 kgf·m equivale exactamente a 9,80665 N·m, el valor de la gravedad estándar.
• 1 lbf·ft equivale exactamente a 0,138254954376 kgf·m. La gravedad se cancela, y la libra multiplicada por el pie vuelve a ser un decimal exacto.
• 1 N·m equivale a 0,73756214927726540… lbf·ft, con cifras que nunca terminan, por lo que cualquier decimal escrito para este valor se ha truncado.
• 1 kgf·m equivale a 7,2330138512098940… lbf·ft, también es un decimal periódico.

El convertidor calcula cada factor a partir de las constantes definitorias en lugar de almacenar un decimal truncado, de modo que el redondeo que ve el lector procede de la presentación y no de los números subyacentes. Ocho cifras significativas bastan para mostrar claramente un valor definitorio y son lo bastante pocas para ocultar las últimas cifras de la aritmética del ordenador, que contienen ruido de redondeo y no información.

Preguntas frecuentes

¿Cuántos newton metros hay en un ft-lb? Una libra-fuerza pie equivale exactamente a 1,3558179483314003 N·m, que la página muestra como 1,3558179 N·m. En el sentido contrario, un newton metro equivale a 0,73756215 lbf·ft.

¿Es ft-lb lo mismo que lb-ft? Sí. Ambas expresiones designan una fuerza de una libra-fuerza aplicada a un pie del punto de giro. Los manuales utilizan cualquiera de los dos órdenes de palabras para la misma unidad.

¿Es un newton metro lo mismo que un julio? Ambos se construyen a partir de un newton y un metro, pero miden cosas diferentes. Un julio mide energía, mientras que un par realiza trabajo solo cuando el eje gira efectivamente. Los nombres se mantienen separados deliberadamente: la energía se expresa en julios y el par, en newton metros.

¿Para qué se utiliza un kilogramo-fuerza metro? Es una unidad métrica antigua de par, que todavía aparece en manuales de servicio y en algunas llaves dinamométricas. Un kilogramo-fuerza metro equivale a 9,80665 N·m, o a 7,2330139 lbf·ft.

¿Se puede convertir un par negativo? Sí. El par lleva signo porque tiene un sentido de giro, por lo que un valor inferior a cero describe una torsión en el sentido contrario. La página lo convierte en lugar de rechazarlo.

¿Por qué muestra la página tantas cifras? Ocho cifras significativas mantienen legible un valor definitorio sin mostrar las últimas cifras del cálculo, que contienen ruido de redondeo. Las constantes almacenadas nunca se truncan, por lo que una presentación breve no afecta a la conversión siguiente.