Electricidad
Corriente eléctrica

Vatio - Unidad de potencia

Vatio - Unidad de potencia

El vatio (símbolo: W) es la unidad de potencia del Sistema Internacional, es la cantidad de energía en julios que es convertida, utilizada o bien disipada en un segundo. Se trata de una unidad derivada que toma su nombre del ingeniero, inventor y constructor de instrumentos escocés James Watt , por su contribución al desarrollo de la máquina de vapor, lo que fue uno de los desencadenantes del inicio de la Revolución Industrial.

El vatio fue adoptado por el Segundo Congreso de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia el 1889 , lo que supuso su reconocimiento internacional como unidad de potencia, incorporándolo como una unidad adicional a las unidades prácticas definidas en el sistema CGS . Fue definida en el Sistema Internacional de Unidades el 1948 a la 9 a Conferencia General de Pesos y Medidas , la misma conferencia en la que se incorporó el amperio entre otros.

Un vatio es equivalente a 1 joule por segundo (1 J / s)

El vatio en electricidad

En electricidad el vatio sería la unidad de potencia de un sistema de una intensidad de corriente de un amperio bajo una tensión de un voltio . Es el producto de la tensión por la intensidad:

P(t) = I(t)·U(t)

donde:

P(t) es la potencia en función del tiempo t, Se expresa en vatio.
U(i) es la tensión eléctrica en función del tiempo t, Se expresa en volt.
T(i) es la corriente eléctrica en función del tiempo t, Se expresa en amperio

James Watt

Se puede hablar de potencia media, eficaz o instantánea en función de la naturaleza de la corriente y de la tensión ( corriente continua o corriente alterna ) y de su variación a lo largo del tiempo.

Si integramos esta potencia con respecto a un tiempo de una hora , obtendremos una cantidad de energía que habitualmente se expresa en una unidad de potencia llamada kilovatio-hora , equivalente a 3.600.000 julios. El megavatio (MW), un millón de vatios, es una unidad habitualmente utilizada en el campo de la producción eléctrica.

En un sistema de corriente alterna la potencia se expresa de una manera especial debido al carácter periódico de las funciones que participan, se pueden establecer diferentes magnitudes: potencia real, potencia reactiva, potencia compleja o potencia aparente.

Watt eléctrico y térmico

A veces se diferencia entre vatio eléctrico y vatio térmico con el fin de aclarar si hablamos de potencia eléctrica o potencia térmica generadas.

El término vatio eléctrico (simbolizado We) corresponde a la producción de potencia eléctrica, el término remarca que sólo se habla de potencia de generación de electricidad prescindiendo de la calor que se pueda generar. Las unidades de potnecia múltiples habituales son el megavatio eléctrico (MWe) y el gigavatio eléctrico (GWe).

El término vatio térmico (simbolizado Wt) es la unidad de potencia térmica, con este concepto se quiere resaltar que sólo se habla del calor generado. Sus múltiples más habituales son el megavatio térmico (MWt) y el gigavatio térmico (GWt).

Este tipo de diferenciación se suele utilizar en el campo de la producción de energía, por ejemplo para diferenciar entre la producción de electricidad y la disipación térmica de una central eléctrica o de un reactor nuclear . La potencia de una central se expresa habitualmente en potencia eléctrica (es decir, en Mwe ). La potencia térmica de una central nuclear suele ser de aproximadamente tres veces su potencia eléctrica. La diferencia corresponde al rendimiento termodinámico , las limitaciones relacionadas con el ciclo de Carnot , directamente relacionado con la temperatura de funcionamiento y las pérdidas de conversión.

Siempre hay que tener en consideración que la transformación de energía térmica en energía eléctrica sólo se puede hacer con pérdidas, el rendimiento varía entre el 30 y el 40%. La diferencia se explica debido a la necesidad de enfriamiento de los reactores, debido a la ineficiencia de los generadores basados en turbinas de vapor , etc.

La utilización de estos conceptos y símbolos no son recomendados por la Oficina Internacional de Pesos y Medidas que considera que no se pueden añadir símbolos adicionales para simbolizar otro tipo de información adicional, y la utilización de estos símbolos específicos que no son definidos el SI es incorrecta. Sólo hay un vatio, lo que cambia es lo que se mide, la magnitud física medida, no la unidad utilizada para la medida.

Diferencia entre vatio y vatio-hora

Al hablar es frecuente confundir potencia y energía (trabajo). En realidad, la potencia es el ritmo al que se usa la energía (trabajo). Un vatio és un julio por segundo. Si por ejemplo una bombilla de 10 vatios está encendida durante una hora, la energía que consumira serà de 10 vatios-hora (W·h) o 3.600 julios (J).

La capacidad o potencia de una central energética se mide en vatios, pero la energía generada anualmente se medirá en vatios-hora (W·h).

Otras unidades de potencia

Además de la unidad de potencia del sistema internacional de medidas, el vatio (W). Existen otras unidades para medir la potencia.

  • Unidades de potencia del sistema inglés: caballo de fuerza o de potencia, horsepower en inglés, (hp). Las conversiones del caballo de potencia son las siguientes:
    1 HP = 550 ft·lbf/s
    1 HP = 745,7 W
  • En el sistema técnico de unidades, la potencia se puede expresar en kilográmetro por segundo, (kgm/s). La conversión a vatios es la siguiente:
    1 kgm/s = 9,806215 W
  • La unidad de potencia también se puede expresar en kilocaloría por hora (kcal/h). en este caso, se puede convertir las kilocalorías a vatios de la siguiente forma:
    1 kcal/h = 1000 cal/h = 1,1630556 W (vatio).
  • En el sistema cegesimal tenemos el ergio por segundo, (erg/s). En este caso, 1 erg/s = 1x10-7 W.
  • Finalmente, el caballo de vapor (CV), otra unidad de potencia. La conversión del caballo de vapor a vatios es la siguiente:
    1 CV = 735,35375 W

Errores comunes relacionados con los vatios

En ocasiones ocurre que la unidad de potencia vaito se utiliza en otras unidades de medidas que provoca confusiones. Este seria el caso de la unidad vaito-hora comentada anterioremente, pero hay otros consideraciones a tener en cuenta.

Vatio y vatio-hora

El kilovatio-hora (kWh) no es una unidad de potencia, es una unidad de energía. Es común confundirlas debido a la tendencia a acortar el término energético utilizando kilovatio en vez de kilovatio-hora.

La potencia y la energía son fáciles de confundir. Se puede decir que la potencia es el ritmo de consumo (o de generación) de energía. Un vatio es un joule por segundo. Por ejemplo, si una bombilla de 100 W resto encendida durante una hora, la energía consumida es de 100 vatios-hora ( W·h ) o 0,1 kilovatio-hora ( kW·h ) o (60 × 60 × 100) 360.000 julios ( J ). Esta sería la misma cantidad de energía que haría brillar una bombilla de 40 W durante 2,5 horas.

La capacidad de una planta eléctrica de energía solar fotovoltaica se mide en vatios, pero la energía generada anualmente se mide en vatios-hora. Esta última unidad no suele utilizarse, normalmente se pasa directamente al kilovatio-hora, o megavatio-hora. Para indicar la potencia de grandes centrales eléctricas de energía nuclear se utiliza el megavatio-hora.

Watt-hora y Watt por hora

Otra fuente de confusión puede ser causada por el uso de terminología incorrecta al hacer mención de la energía en kWh, que se puede confundir si se lee como si fuera kilovatio por hora o kW / h. Este tipo de unidad se encuentra relacionada con la generación de energía y puede ser interesante para expresar las características de una planta de potencia.

Las unidades del tipo anterior, como por ejemplo el vatio por hora (W / h) reflejan la capacidad de cambio de la potencia por hora. Los vatios por hora (W / h) son útiles para caracterizar la velocidad de incremento de potencia en las plantas de generación. Por ejemplo, una planta de potencia que alcanza una potencia de 1 MW de cero a 15 minutos tiene una tasa o velocidad de incremento de su potencia de 4 MW / h. Las plantas hidroeléctricas, relacionadas con la energía hidráulica, tienen una tasa de incremento de la potencia muy alta, lo que las hace muy aptos para enfrentarse a cargas máximas y situaciones de emergencia.

Datos de consumo anual y capacidad

La mayoría de la producción de energía o consumo en un periodo expresa en teravatios·hora consumidos o producidos. El periodo que se utiliza es normalmente un año de calendario o un año financiero. Un terawatt·hora es igual a un consumo (o producción) continuado de energía aproximadamente de 114 megavatios durante un periodo de un año.

A veces se hace un balance de la energía consumida en un año que representaría la potencia instalada haciendo transformaciones más visibles para los receptores de los informes, por ejemplo, el consumo continuado de 1 kW durante un año daría como resultado una necesidad en términos de energía de unos 8760 kW · h / año. A veces se habla de vatios · año en las conferencias del ámbito del calentamiento global y el consumo energético.

Diferencia entre W y W '

En muchos libros de física se incluye la notación W para denotar el trabajo (de la palabra inglesa work ) que debe distinguirse de las unidades en vatios (trabajo / tiempo). Normalmente, en los libros, se escribe el trabajo con la letra W en cursiva o bien con un trazado similar a la mano alzada.

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Última revisión: 13 de marzo de 2017

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