Kilovatio-hora
| kilovatio-hora | |
|---|---|
 Medidor de electricidad residencial ubicado en Canadá | |
| información general | |
| Sistema de unidades | Métricas no pertenecientes al SI |
| Unidad de | Energía |
| Símbolo | kWh, kWh |
| Conversiones | |
| 1 kW⋅h en ... | ... es igual a... |
| Unidades del SI | 3,6 MJ |
| Unidades CGS | 3,6 × 10 13 ergios |
| Unidades imperiales | ≈ 85,429,300 pies cúbicos por hora |
| Unidades de ingeniería inglesas (solo EE. UU.) | ≈ 2.655.224 pies⋅lbf |
Un kilovatio-hora ( símbolo de unidad : kW⋅h o kW h ; comúnmente escrito como kWh ) es una unidad de energía no perteneciente al SI igual a 3,6 megajulios (MJ) en unidades del SI, que es la energía entregada por un kilovatio de potencia durante una hora . Los kilovatios-hora son una unidad de facturación común para la energía eléctrica suministrada por las empresas eléctricas . Se utilizan prefijos métricos para múltiplos y submúltiplos de la unidad básica, el vatio-hora (3,6 kJ).
Definición
El kilovatio-hora es una unidad compuesta de energía equivalente a un kilovatio (kW) mantenido durante (multiplicado por) una hora. La unidad de energía del Sistema Internacional de Unidades (SI) es el julio (símbolo J). Como un vatio es por definición un julio por segundo y como hay 3600 segundos en una hora, un kWh equivale a 3600 kilojulios o 3,6 MJ. [1] [2]
Representaciones de unidades
Una representación ampliamente utilizada del kilovatio-hora es el kWh , derivado de las unidades que lo componen, kilovatio y hora. Se utiliza comúnmente en la facturación de la energía suministrada a los consumidores por las compañías eléctricas , y en publicaciones comerciales, educativas y científicas, y en los medios de comunicación. [3] [4] También es la unidad de representación habitual en la ingeniería eléctrica. [5] Sin embargo, esta representación común no cumple con la guía de estilo del Sistema Internacional de Unidades (SI). [6]
Se pueden encontrar otras representaciones de la unidad:
- kW⋅h y kW h se usan con menos frecuencia, pero son consistentes con el SI. El folleto del SI [6] establece que al formar un símbolo de unidad compuesta, "La multiplicación debe indicarse con un espacio o un punto (⋅) a media altura (centrado ), ya que de lo contrario algunos prefijos podrían malinterpretarse como un símbolo de unidad". Esto está respaldado por una norma [7] emitida conjuntamente por una organización internacional ( IEEE ) y nacional ( ASTM ), y por una importante guía de estilo. [8] Sin embargo, la norma IEEE/ASTM permite kWh (pero no menciona otros múltiplos del vatio-hora). Una guía publicada por NIST recomienda específicamente no utilizar kWh "para evitar posibles confusiones". [9]
- En 2014, la etiqueta oficial de ahorro de combustible en las ventanas de los vehículos eléctricos de los Estados Unidos utilizó la abreviatura kW-hrs . [10]
- A veces se encuentran variaciones en la capitalización: KWh , KWH , kwh , etc., que son incompatibles con el Sistema Internacional de Unidades.
- La notación kW/h para el kilovatio-hora es incorrecta, ya que denota kilovatio por hora.
La hora es una unidad de tiempo incluida entre las unidades no pertenecientes al SI aceptadas por la Oficina Internacional de Pesas y Medidas para su uso con el SI. [6]
Un calentador eléctrico que consume 1.000 vatios (1 kilovatio) y funciona durante una hora consume un kilovatio-hora de energía. Un televisor que consume 100 vatios y funciona de forma continua durante 10 horas consume un kilovatio-hora. Un aparato eléctrico de 40 vatios que funciona de forma continua durante 25 horas consume un kilovatio-hora.
Ventas de electricidad
La energía eléctrica se vende normalmente a los consumidores en kilovatios-hora. El coste de funcionamiento de un aparato eléctrico se calcula multiplicando el consumo de energía del aparato en kilovatios por el tiempo de funcionamiento en horas y por el precio por kilovatio-hora. El precio unitario de la electricidad que cobran las empresas de servicios públicos puede depender del perfil de consumo del cliente a lo largo del tiempo. Los precios varían considerablemente según la localidad. En Estados Unidos, los precios en diferentes estados pueden variar en un factor de tres. [11]
Mientras que a los clientes de menor consumo se les suele facturar únicamente la energía, los servicios de transmisión y la capacidad nominal, los consumidores más grandes también pagan por el consumo de energía pico, la mayor energía registrada en un período relativamente corto, como 15 minutos. Esto compensa a la compañía eléctrica por mantener la infraestructura necesaria para proporcionar energía pico. Estos cargos se facturan a medida que cambia la demanda. [12] Los usuarios industriales también pueden tener cargos adicionales según el factor de potencia de su carga.
La producción o el consumo de energía se expresan a menudo en teravatios-hora (TWh) durante un período determinado, que suele ser un año calendario o un año fiscal . Un año de 365 días equivale a 8.760 horas, por lo que, durante un período de un año, la potencia de un gigavatio equivale a 8,76 teravatios-hora de energía. Por el contrario, un teravatio-hora equivale a una potencia sostenida de unos 114 megavatios durante un período de un año.
Ejemplos
En 2020, el hogar promedio en Estados Unidos consumió 893 kWh por mes. [13]
Para elevar la temperatura de un litro de agua desde temperatura ambiente hasta el punto de ebullición con un hervidor eléctrico se necesitan aproximadamente 0,1 kWh.
Una lámpara LED de 12 vatios encendida constantemente consume aproximadamente 0,3 kW⋅h cada 24 horas y unos 9 kWh al mes.
En términos de potencia humana , un trabajador manual adulto sano realiza un trabajo equivalente a aproximadamente medio kilovatio-hora durante una jornada de ocho horas. [14]
Conversiones
Para convertir una cantidad medida en una unidad de la columna izquierda a las unidades de la fila superior, multiplique por el factor en la celda donde se cruzan la fila y la columna.
| Joule | Vatio-hora | Kilovatio-hora | Electrovoltio | Caloría | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 J = 1 kg⋅m2⋅s −2 = | 1 | 2,77778 × 10 −4 | 2,77778 × 10 −7 | 6.241 × 10 18 | 0,239 |
| 1Wh = | 3,6 × 10 3 | 1 | 0,001 | 2.247 × 10 22 | 859.8 |
| 1 kWh = | 3,6 × 10 6 | 1.000 | 1 | 2.247 × 10 25 | 8.598 × 10 5 |
| 1eV = | 1,602 × 10 −19 | 4,45 × 10 −23 | 4,45 × 10 −26 | 1 | 3,827 × 10 −20 |
| 1 cal = | 4.184 | 1,162 × 10 −3 | 1,162 × 10 −6 | 2.612 × 10 19 | 1 |
Múltiplos de vatios-hora
| Valor | Símbolo | Nombre |
|---|---|---|
| 10-6 | μW⋅h | microvatio-hora |
| 10-3 | mW⋅h | milivatio-hora |
| 100 | ¿Qué? | vatio-hora |
| 103 | kWh | kilovatio-hora |
| 106 | MW⋅h | megavatio-hora |
| 109 | GW⋅h | gigavatio-hora |
| 1012 | TW⋅h | teravatio-hora |
| 1015 | PW⋅h | petavatio-hora |
Todos los prefijos del SI se aplican comúnmente al vatio-hora: un kilovatio-hora es 1.000 Wh (kWh); un megavatio-hora es 1 millón de Wh (MWh); un milivatio-hora es 1/1.000 Wh (mWh), y así sucesivamente. El kilovatio-hora es comúnmente utilizado por los proveedores de energía eléctrica para fines de facturación, ya que el consumo de energía mensual de un cliente residencial típico varía de unos pocos cientos a unos pocos miles de kilovatios-hora. Los megavatios-hora (MWh), gigavatios-hora (GWh) y teravatios-hora (TWh) se utilizan a menudo para medir grandes cantidades de energía eléctrica para clientes industriales y en la generación de energía. Las unidades de teravatios-hora y petavatios-hora (PWh) son lo suficientemente grandes como para expresar convenientemente la generación anual de electricidad para países enteros y el consumo mundial de energía .
Distinción entre kWh (energía) y kW (potencia)
Un kilovatio es una unidad de potencia (tasa de flujo de energía por unidad de tiempo). Un kilovatio-hora es una unidad de energía. Un kilovatio por hora sería una tasa de cambio del flujo de potencia con el tiempo.
El trabajo es la cantidad de energía transferida a un sistema; la potencia es la tasa de entrega de energía. La energía se mide en julios o vatios-segundos . La potencia se mide en vatios o julios por segundo .
Por ejemplo, una batería almacena energía. Cuando la batería entrega su energía, lo hace a una determinada potencia, es decir, a la velocidad de entrega de la energía. Cuanto mayor sea la potencia, más rápido se entregará la energía almacenada en la batería. Una mayor potencia de salida hará que la energía almacenada en la batería se agote en un período de tiempo más corto.
Potencia anualizada
La producción y el consumo de energía eléctrica a veces se informan anualmente, en unidades como megavatios-hora por año (MWh/año), gigavatios-hora por año (GWh/año) o teravatios-hora por año (TWh/año). Estas unidades tienen dimensiones de energía divididas por tiempo y, por lo tanto, son unidades de potencia. Se pueden convertir a unidades de potencia del SI dividiéndolas por el número de horas en un año, aproximadamente8760 h/año .
Por tanto, 1 GWh/año = 1 GWh/8760 h ≈114,12 kW .
Mal uso de vatios por hora
Muchas unidades compuestas para diversos tipos de velocidades mencionan explícitamente unidades de tiempo para indicar un cambio a lo largo del tiempo. Por ejemplo: millas por hora, kilómetros por hora, dólares por hora. Las unidades de potencia, como el kW, ya miden la tasa de energía por unidad de tiempo (kW = kJ / s ). Los kilovatios-hora son un producto de la potencia y el tiempo, no una tasa de cambio de la potencia con el tiempo.
Los vatios por hora (W/h) son una unidad de cambio de potencia por hora, es decir, una aceleración en la entrega de energía. Se utiliza para medir la variación diaria de la demanda (por ejemplo, la pendiente de la curva de pato ) o el comportamiento de aumento de la demanda de las centrales eléctricas . Por ejemplo, una central eléctrica que alcanza una potencia de salida de1 MW de0 MW en 15 minutos tiene una tasa de aumento de4MW/h .
Es probable que otros usos de términos como vatios por hora sean erróneos. [15] [16]
Otras unidades de energía relacionadas
Comúnmente se utilizan otras unidades relacionadas con el kilovatio-hora para indicar potencia o capacidad energética o su uso en áreas de aplicación específicas.
La producción o el consumo medio anual de energía se puede expresar en kilovatios-hora por año. Esto se utiliza con cargas o salidas que varían durante el año pero cuyos totales anuales son similares de un año a otro. Por ejemplo, es útil para comparar la eficiencia energética de los electrodomésticos cuyo consumo de energía varía con el tiempo o la estación del año. Otro uso es medir la energía producida por una fuente de energía distribuida. Un kilovatio-hora por año equivale a unos 114,08 milivatios aplicados de forma constante durante un año.
El contenido energético de una batería se expresa generalmente de forma indirecta por su capacidad en amperios-hora ; para convertir amperios-hora (Ah) a vatios-hora (Wh), el valor de amperios-hora debe multiplicarse por el voltaje de la fuente de alimentación. Este valor es aproximado, ya que el voltaje de la batería no es constante durante su descarga y porque las tasas de descarga más altas reducen la cantidad total de energía que la batería puede proporcionar. En el caso de dispositivos que emiten un voltaje diferente al de la batería, es el voltaje de la batería (normalmente 3,7 V para Li-ion ) el que se debe utilizar para calcular en lugar de la salida del dispositivo (por ejemplo, normalmente 5,0 V para cargadores portátiles USB ). Esto da como resultado un dispositivo USB de 500 mA que funciona durante aproximadamente 3,7 horas con una batería de 2500 mAh, no cinco horas.
La unidad de la Junta de Comercio (BTU) [17] es un sinónimo británico obsoleto de kilovatio-hora. El término deriva del nombre de la Junta de Comercio que reguló la industria eléctrica hasta 1942, cuando el Ministerio de Energía tomó el control. [18] No debe confundirse con la unidad térmica británica (BTU), que equivale a 1055 J.
En la India, el kilovatio-hora suele denominarse simplemente unidad de energía. Un millón de unidades, denominadas MU , es un gigavatio-hora y un BU (mil millones de unidades) es un teravatio-hora. [19] [20]
Véase también
- Amperio-hora
- Batería de vehículo eléctrico
- Consumo de energía eléctrica
- Norma IEEE 260.1-2004
- Órdenes de magnitud (energía)
Referencias
- ^ Thompson, Ambler y Taylor, Barry N. (2008). Guía para el uso del Sistema Internacional de Unidades (SI) Archivado el 3 de junio de 2016 en Wayback Machine . (Publicación especial 811). Gaithersburg, MD: Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. 12.
- ^ "Se utilizan puntos o espacios de media altura para expresar una unidad derivada formada a partir de dos o más unidades mediante multiplicación", Barry N. Taylor. (2001 ed.) El sistema internacional de unidades. Archivado el 3 de junio de 2016 en Wayback Machine (publicación especial 330). Gaithersburg, MD: Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. 20.
- ^ IEC Electropedia, entrada 131-11-58 Archivado el 14 de marzo de 2016 en Wayback Machine.
- ^ Véase, por ejemplo: Wind Energy Reference Manual Part 2: Energy and Power Definitions Archivado el 26 de noviembre de 2007 en Wayback Machine Asociación Danesa de Energía Eólica. Consultado el 9 de enero de 2008; "Kilowatt-Hour (kWh)" Archivado el 2 de marzo de 2016 en Wayback Machine BusinessDictionary.com. Consultado el 9 de enero de 2008; "US Nuclear Power Industry" Archivado el 26 de noviembre de 2007 en Wayback Machine www.world-nuclear.org. Consultado el 9 de enero de 2008; "Energy. A Beginners Guide: Making Sense of Units" Archivado el 26 de noviembre de 2007 en Wayback Machine Renew On Line (Reino Unido) . The Open University . Consultado el 9 de enero de 2008.
- ^ ASTM SI10-10, IEEE/ASTM SI 10 American National Standard for Metric Practice, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2010, [www.astm.org] "Los símbolos para ciertas unidades compuestas de ingeniería eléctrica se escriben generalmente sin separación, así: vatio-hora (Wh), kilovatio-hora (kWh), voltamperio (VA) y kilovoltamperio (kVA)"
- ^ abc «El Sistema Internacional de Unidades (SI)» (PDF) . Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM). 2019. p. 147. Consultado el 7 de abril de 2020 .
- ^ Norma para el uso del Sistema Internacional de Unidades (SI): El sistema métrico moderno. (1997). (IEEE/ASTM SI 10-1997). Nueva York y West Conshohocken, PA: Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos y ASTM . 15.
- ^ "10.57: Unidades derivadas de las unidades base del SI". Manual de estilo de Chicago (17.ª ed.). Chicago: University of Chicago Press. 2017. Consultado el 1 de abril de 2020 .
- ^ "Guía para el uso del Sistema Internacional de Unidades (SI)" (PDF) . Instituto Nacional de Normas y Tecnología . 2008 . Consultado el 6 de abril de 2020 .
La referencia [4: ISO 31-0] sugiere que si se utiliza un espacio para indicar unidades formadas por multiplicación, el espacio puede omitirse si no causa confusión. Esta posibilidad se refleja en la práctica común de utilizar el símbolo kWh en lugar de kW⋅h o kW h para el kilovatio-hora. Sin embargo, esta Guía adopta la posición de que siempre se debe utilizar un punto a media altura o un espacio para evitar posibles confusiones;
- ^ "Vehículos eléctricos: Más información sobre la nueva etiqueta". fueleconomy.gov . Departamento de Energía de EE. UU . . Consultado el 10 de agosto de 2014 .
- ^ Precio promedio de la electricidad para los consumidores finales por sector de uso final, Administración de Información Energética de Estados Unidos, abril de 2018
- ^ "Entender la demanda eléctrica" Archivado el 6 de junio de 2016 en Wayback Machine , National Grid
- ^ "¿Cuánta electricidad consume un hogar estadounidense?". Administración de Información Energética de Estados Unidos. 7 de octubre de 2021. Consultado el 11 de junio de 2022 .
- ^ Eugene A. Avallone et al., (ed), Manual estándar de Marks para ingenieros mecánicos, 11.ª edición , Mc-Graw Hill, Nueva York 2007 ISBN 0-07-142867-4 página 9-4
- ^ Woofenden, Ian (5 de octubre de 2009). Energía eólica para principiantes. John Wiley & Sons. pág. 48. ISBN 978-0-470-49637-4Con demasiada frecuencia
oigo a la gente decir algo como... "vatios por hora"...
- ^ Energía eléctrica en el hogar. Conexión de electrones. 2007.
Vatios por hora. Esta frase sin sentido encabeza mi lista de términos eléctricos que me molestan.
- ^ EM Kirkpatrick, ed. (1983). Chambers 20th Century Dictionary (Nueva edición). Edimburgo: Chambers. pág. 137. ISBN 0550102345.
- ^ "La Junta de Comercio 1621-1970". Departamento de Innovación y Habilidades Empresariales . Archivado desde el original el 4 de marzo de 2010.
- ^ "Infórmese sobre la electricidad". The Financial Express . 20 de diciembre de 2004. Archivado desde el original el 8 de septiembre de 2012. Consultado el 29 de noviembre de 2009 .
- ^ "Las unidades fabricadas por BHEL generan una potencia récord". The Hindu . Press Trust of India . 24 de julio de 2008. Archivado desde el original el 7 de noviembre de 2012 . Consultado el 29 de noviembre de 2009 .
