Revoluciones por minuto

Revoluciones por minuto (abreviado rpm , RPM , rev/min , r/min o r⋅min ⁻¹ ) es una unidad de velocidad de rotación (o frecuencia de rotación ) para máquinas rotativas. Una revolución por minuto equivale a ⁠1/60⁠ hercios .

Normas

La norma ISO 80000-3 :2019 define una magnitud física denominada rotación (o número de revoluciones ), adimensional , cuya tasa instantánea de cambio se denomina frecuencia rotacional (o velocidad de rotación ), con unidades de segundos recíprocos (s ⁻¹ ). ^[1]

Una cantidad relacionada pero distinta para describir la rotación es la frecuencia angular (o velocidad angular , la magnitud de la velocidad angular ), para la cual la unidad del SI es el radián por segundo (rad/s).

Aunque tienen las mismas dimensiones (tiempo recíproco) y unidad base (s ⁻¹ ), el hercio (Hz) y los radianes por segundo (rad/s) son nombres especiales que se utilizan para expresar dos magnitudes ISQ diferentes pero proporcionales : frecuencia y frecuencia angular, respectivamente. Las conversiones entre una frecuencia $f$ y una frecuencia angular $ω$ son

\omega =2\pi f,\quad f={\frac {\omega }{2\pi }}.

Así, se dice que un disco que gira a 60 rpm tiene una velocidad angular de 2 π rad/s y una frecuencia de rotación de 1 Hz.

El Sistema Internacional de Unidades (SI) no reconoce las rpm como unidad. Define las unidades de frecuencia angular y velocidad angular como rad s ⁻¹ , y las unidades de frecuencia como Hz , igual a s ⁻¹ .

{\begin{array}{rcrcr}1~{\dfrac {\text{rad}}{\text{s}}}&=&{\dfrac {1}{2\pi }}~{\text{Hz}}&=&{\dfrac {60}{2\pi }}~{\text{rpm}}\\2\pi ~{\dfrac {\text{rad}}{\text{s}}}&=&1~{\text{Hz}}&=&60~{\text{rpm}}\\{\dfrac {2\pi }{60}}~{\dfrac {\text{rad}}{\text{s}}}&=&{\dfrac {1}{60}}~{\text{Hz}}&=&1~{\text{rpm}}\end{array}}

Ejemplos

En el caso de una rueda, una bomba o un cigüeñal, la cantidad de veces que completa un ciclo completo en un minuto se denomina revolución por minuto. Una revolución es un período completo de movimiento, ya sea circular, alternativo o cualquier otro movimiento periódico.
En muchos tipos de medios de grabación de discos, la velocidad de rotación del medio debajo del cabezal de lectura es un estándar que se da en rpm. Los discos de fonógrafo (gramófono) , por ejemplo, normalmente giran de manera constante a 16 rpm .+2 ⁄ 3 , 33+1 ⁄ 3 , 45 rpm o 78 rpm (0,28, 0,55, 0,75 o 1,3, respectivamente, en Hz).
Turbina de aire que gira hasta1 500 000 rpm (25 kHz)
Los taladros dentales de turbina de aire modernos pueden girar a más de800 000 rpm (13,3 kHz).
El segundero de un reloj analógico convencional gira a 1 rpm.
Los reproductores de CD de audio leen sus discos a una velocidad precisa y constante (4,3218 Mbit/s de datos físicos sin procesar por 1,4112 Mbit/s (176,4 KB/s) de datos de audio utilizables) y, por lo tanto, deben variar la velocidad de rotación del disco desde 8 Hz (480 rpm) cuando leen en el borde más interno hasta 3,5 Hz (210 rpm) en el borde más externo. ^[2]
Los reproductores de DVD también suelen leer discos a una velocidad lineal constante. La velocidad de rotación del disco varía de 25,5 Hz (1530 rpm) cuando se lee en el borde más interno, a 10,5 Hz (630 rpm) en el borde más externo. ^[2]
El tambor de una lavadora puede girar a 500 rpm para2763 rpm (8 Hz – 46 Hz) durante los ciclos de centrifugado.
Una pelota de béisbol lanzada por un lanzador de las Grandes Ligas de Béisbol puede girar a más de2500 rpm (41,7 Hz); una rotación más rápida produce más movimiento en las bolas rompientes . ^[3]
Una turbina de generación de energía ( con un alternador de dos polos ) gira a 3000 rpm (50 Hz), 3600 rpm (60 Hz) y más de 4000 rpm ( 66+2 ⁄ 3 Hz)
Los motores de los automóviles modernos suelen funcionar en torno a...2000 rpm –3000 rpm (33 Hz – 50 Hz) en crucero, con una velocidad mínima (en ralentí) de alrededor de 750 rpm – 900 rpm (12,5 Hz – 15 Hz) y un límite superior de entre 4500 rpm y hasta10 000 rpm (75 Hz – 166 Hz) para un coche de carretera, llegando muy raramente hasta12 000 rpm para ciertos coches (como el GMA T.50 ), o 22 000 rpm para motores de competición como los de los coches de Fórmula 1 (durante la temporada 2006 , con la configuración del motor 2.4 LN/A V8 ; limitado a15 000 rpm , con la configuración del motor V6 turbo - híbrido de 1,6 L ). ^[4] El sonido de escape de los coches de Fórmula 1 V8 , V10 y V12 tiene un tono mucho más alto que el de un motor I4 , porque cada uno de los cilindros de un motor de cuatro tiempos se dispara una vez por cada dos revoluciones del cigüeñal . Por lo tanto, un motor de ocho cilindros que gira 300 veces por segundo tendrá un sonido de escape de1200Hz .
Un motor de avión de pistón normalmente gira a una velocidad entre2500 rpm y10 000 rpm (42 Hz – 166 Hz).
Los discos duros de las computadoras generalmente giran a7500 rpm –10 000 rpm (125 Hz – 166 Hz), las velocidades más comunes para las unidades basadas en ATA o SATA en los modelos de consumo. Las unidades de alto rendimiento (usadas en servidores de archivos y PC para juegos entusiastas) giran a10 000 rpm –15 000 rpm (160 Hz – 250 Hz), normalmente con interfaces SATA, SCSI o Fibre Channel de nivel superior y platos más pequeños para permitir estas velocidades más altas, la reducción en la capacidad de almacenamiento y la velocidad máxima en el borde exterior se traducen en un tiempo de acceso mucho más rápido y una velocidad de transferencia promedio gracias a la alta velocidad de giro. Hasta hace poco, las unidades para portátiles de gama baja y de bajo consumo se podían encontrar con4200 rpm o inclusoVelocidades de giro de 3600 rpm (70 Hz o 60 Hz), pero han caído en desuso debido a su menor rendimiento, las mejoras en la eficiencia energética en modelos más rápidos y la adopción de unidades de estado sólido para su uso en computadoras portátiles ultraportátiles y de diseño delgado. De manera similar a los medios CD y DVD, la cantidad de datos que se pueden almacenar o leer en cada vuelta del disco es mayor en el borde exterior que cerca del eje; sin embargo, los discos duros mantienen una velocidad de rotación constante, por lo que la tasa de datos efectiva es más rápida en el borde (convencionalmente, el "inicio" del disco, al contrario de un CD o DVD).
Las unidades de disquete solían funcionar a una velocidad constante de 300 rpm o, en ocasiones, a 360 rpm (una velocidad relativamente lenta de 5 o 6 Hz) con una densidad de datos constante por revolución, lo que era sencillo y económico de implementar, aunque ineficiente. Algunos diseños, como los utilizados en los ordenadores Apple más antiguos (Lisa, los primeros Macintosh, los posteriores II), eran más complejos y utilizaban velocidades de rotación variables y una densidad de almacenamiento por pista (a una velocidad de lectura/grabación constante) para almacenar más datos por disco; por ejemplo, entre 394 rpm (con 12 sectores por pista) y 590 rpm (8 sectores) con la unidad de doble densidad de 800 kB de Mac a una velocidad constante de 39,4 kB/s (máx.), frente a las 300 rpm, 720 kB y 23 kB/s (máx.) de las unidades de doble densidad de otras máquinas. ^[5]
Una centrífuga tipo Zippe para enriquecer uranio gira a100 000 rpm (1666 Hz ) o más rápido. ^[6]
Los motores de turbina de gas giran a decenas de miles de rpm. Las turbinas de los aviones modelo JetCat son capaces de girar a más de 1000 rpm.100 000 rpm (1700 Hz ) con el alcance más rápido165 780 rpm (2763 Hz ). ^[7]
Un sistema de almacenamiento de energía con volante de inercia funciona en60 000 rpm –Rango de 500 000 rpm (1 kHz – 8,3 kHz) utilizando un volante levitado magnéticamente pasivo en el vacío. ^[8] La elección del material del volante no es el más denso, sino el que se pulveriza con mayor seguridad, a velocidades de superficie de aproximadamente 7 veces la velocidad del sonido.
Un ventilador de computadora típico de 80 mm y 30 CFM girará a2600 rpm –3000 rpm (43 Hz – 50 Hz) con alimentación de 12 V CC.
Un púlsar de milisegundos puede tener cerca de50 000 rpm (833 Hz).
Un turbocompresor puede alcanzar1 000 000 rpm (16,6 kHz), mientras que100 000 rpm –250 000 rpm (1 kHz – 3 kHz) es lo común.
Un supercargador puede girar a velocidades entre o tan altas como50 000 rpm –100 000 rpm (833 Hz – 1666 Hz)
Microbiología molecular : motores moleculares. Se ha medido que las tasas de rotación de los flagelos bacterianos son10 200 rpm (170 Hz) para Salmonella typhimurium ,16 200 rpm (270 Hz) para Escherichia coli y hasta500 000 rpm (1700 Hz ) para el flagelo polar de Vibrio alginolyticus , lo que permite a este último organismo moverse en condiciones naturales simuladas a una velocidad máxima de 540 mm/h. ^[9]

Véase también

Velocidad angular constante (CAV): se utiliza para referirse a la velocidad de los discos de gramófono (fonógrafo).
Velocidad lineal constante (CLV): se utiliza para referirse a la velocidad de los CD de audio.
Radián por segundo
Velocidad de rotación
Mapa del compresor
Giro (geometría)
Velocidad de ralentí
Exceso de velocidad (motor)
Línea roja
Limitador de revoluciones
Indicador de RPM

Notas

Referencias

^ ISO 80000-3:2019.
^ ab "Parámetros físicos". Notas técnicas de DVD . Moving Picture Experts Group (MPEG). 1996-07-21. Archivado desde el original el 2012-02-19 . Consultado el 2008-05-30 .
^ Chichester, Ryan (10 de junio de 2021). "Eno Sarris de The Athletic habla de Spider Tack, Gerrit Cole con Moose & Maggie". WFAN . Consultado el 14 de junio de 2021 – a través de MSN.com.
^ "Cambios en la temporada 2014". Fórmula Uno . Consultado el 18 de agosto de 2014 .
^ "Discos de doble densidad frente a discos de alta densidad". Apple . Consultado el 5 de mayo de 2012 .
^ "Delgada y elegante, alimenta la bomba". The Electricity Forum . Consultado el 24 de septiembre de 2006 .
^ "Edición especial P60-SE". JetCat USA. Archivado desde el original el 19 de abril de 2012. Consultado el 19 de julio de 2006 .
^ Post, Richard F. (abril de 1996). "Una nueva mirada a una vieja idea: la batería electromecánica" (PDF) . Science & Technology Review . Universidad de California: 12–19. ISSN 1092-3055 . Consultado el 30 de mayo de 2008 .
^ Magariyama, Y.; Sugiyama, S.; Muramoto, K.; Maekawa, Y.; Kawagishi, I.; Imae, Y.; Kudo, S. (27 de octubre de 1994). "Rotación flagelar muy rápida". Naturaleza . 371 (6500): 752. Bibcode :1994Natur.371..752M. doi : 10.1038/371752b0 . PMID 7935835.