Vatio, Definición, Ejemplos, Origen y adopción como una unidad SI, Múltiples, Vatios eléctricas y térmicas, Confusión de vatios, vatios-hora y vatios por hora


El vatio es una unidad derivada del poder en el sistema internacional de unidades, llamado así por el ingeniero escocés James Watt. La unidad, que se define como un joule por segundo, mide la tasa de conversión o la transferencia de energía.

Definición

Un vatio es la velocidad a la que se realiza el trabajo, cuando la velocidad de un objeto se mantiene constante a un metro por segundo contra la fuerza de oposición constante de un newton.

En términos del electromagnetismo, un vatio es la velocidad a la que se realiza el trabajo cuando un amperio de corriente fluye a través de una diferencia de potencial eléctrico de un voltio.

Dos conversiones de unidades adicionales para los vatios se pueden encontrar mediante la ecuación anterior y la Ley de Ohm.

Cuando ohmios es la unidad derivada del SI de resistencia eléctrica.

Ejemplos

  • Una persona que tiene una masa de 100 kilos que sube a 3 metros de altura, escalera en 5 segundos está haciendo el trabajo a un ritmo de alrededor de 600 vatios. Masa por la aceleración debido a la gravedad veces la altura dividida por el tiempo que se necesita para levantar el objeto a la altura dada da la tasa de hacer el trabajo o la potencia.
  • Un trabajador en el transcurso de una jornada de 8 horas puede sostener una producción media de cerca de 75 watts, los niveles de potencia más altos se pueden lograr por intervalos cortos y por los atletas.
  • Un motor de automóvil de pasajeros de tamaño mediano tiene una potencia de 50 a 150 kilovatios - durante la navegación se suele producir la mitad de esa cantidad.
  • Una típica bombilla incandescente hogar tiene una potencia de 25 a 100 watts, lámparas fluorescentes utilizan típicamente 5 a 30 vatios para producir una cantidad similar de luz.
  • Una central eléctrica de carbón típica produce alrededor de 600 a 700 megavatios. Una unidad típica en una planta de energía nuclear tiene una salida de energía eléctrica de 900-1300 megavatios.

Origen y adopción como una unidad SI

El vatio lleva el nombre del científico escocés James Watt por sus contribuciones al desarrollo de la máquina de vapor. La unidad de medida fue reconocida por el Segundo Congreso de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia en 1882, coincidiendo con el inicio de la producción comercial de electricidad a partir de agua y vapor. En 1960, la 11 ª Conferencia General de Pesas y Medidas adoptó para la medición de la potencia en el Sistema Internacional de Unidades.

Múltiples

 Para ejemplos adicionales de magnitud para múltiplos y submúltiplos de la vatios, ver órdenes de magnitud

Femtowatt

El femtowatt es igual a una billonésima parte de un vatio. Poderes tecnológicamente importantes que se miden en femtowatts se encuentran normalmente en referencia a los receptores de radio y radar. Por ejemplo, las cifras de rendimiento del sintonizador FM significativas de sensibilidad, acallar y señal a ruido exige que se especifique la energía de RF se aplica a la entrada de la antena. Estos niveles de entrada son a menudo expresadas en dBf. Esta es 0,2739 microvoltios a través de una carga de 75 ohmios o 0,5477 microvoltios a través de una carga de 300 ohmios; la especificación tiene en cuenta la impedancia de entrada de RF del sintonizador.

Picovatio

El picovatio es igual a una billonésima parte de un vatio. Poderes tecnológicamente importantes que se miden en picovatios se utilizan normalmente en referencia a los receptores de radio y radar, acústica y en la ciencia de la radioastronomía.

NanoWatt

El nanovatio es igual a una mil millonésima parte de un vatio. Una superficie de un metro cuadrado en la Tierra recibe un nanovatio del poder de una sola estrella de magnitud aparente 3,5 - poderes importantes que se miden en nanovatios también se utilizan normalmente en referencia a los receptores de radio y radar.

Microvatio

El microwatt es igual a una millonésima parte de un vatio. Poderes importantes que se miden en microvatios se expresan típicamente en sistemas de instrumentación médica, tales como el EEG y el ECG, en una amplia variedad de instrumentos científicos y de ingeniería y también en referencia a los receptores de radio y de radar. Células solares compactos para dispositivos como calculadoras y relojes se miden normalmente en microvatios.

Milivatios

El milivatios es equivalente a la milésima parte de un vatio. Un puntero láser típica genera alrededor de cinco milivatios de potencia de la luz, mientras que un auxiliar auditivo típico que la gente utiliza menos de un milivatios.

Kilovatio

El kilovatio es igual a mil vatios, o una sthene metros por segundo. Esta unidad se utiliza por lo general para expresar la potencia de salida del motor y la potencia de los motores eléctricos, herramientas, máquinas y calentadores. También es una unidad común usada para expresar la salida de energía electromagnética de emisión de radio y de televisión.

Un kilovatio es aproximadamente igual a 1,34 caballos de fuerza. Un pequeño calentador eléctrico con un elemento de calentamiento puede utilizar 1,0 kilovatios, que es equivalente a la potencia de una casa en los Estados Unidos como promedio durante todo el año.

También, kilovatios de potencia de la luz se pueden medir en los impulsos de salida de algunos láseres.

Una superficie de un metro cuadrado en la Tierra recibe normalmente un kilovatio de luz del sol.

Megavatio

El megavatio es igual a un millón de vatios. Muchos eventos o máquinas de producir o mantener la conversión de la energía en esta escala, incluyendo la caída de rayos, motores eléctricos grandes, grandes buques de guerra, como los portaaviones, cruceros y submarinos, grandes granjas de servidores o centros de datos, y algunos equipos de investigación científica, como supercolliders, y también en los impulsos de salida de los láseres de gran tamaño. Un gran edificio residencial o comercial puede utilizar varios megavatios de energía eléctrica y calor. En los ferrocarriles, modernas locomotoras eléctricas de gran potencia suelen tener una potencia máxima de 5 o 6 MW, aunque algunos producen mucho más. El Eurostar, por ejemplo, emplea a más de 12 MW, mientras que las locomotoras diesel-eléctricas fuertes suelen producir/utilizar 3 a 5 MW. Plantas de energía nuclear de Estados Unidos tienen capacidades netas de verano entre aproximadamente 500 y 1.300 MW.

La primera cita del megavatio en el Diccionario Inglés de Oxford es una referencia en el Diccionario Internacional de Idioma Inglés del 1900 Webster. El DEO también establece que megavatios apareció en un artículo de noviembre 28 de 1947 en la revista Science.

Gigawatt

El gigavatio equivale a mil millones de vatios o 1 GWh = 1.000 megavatios. Esta unidad se utiliza a veces para grandes centrales eléctricas o redes eléctricas. Por ejemplo, a finales de 2010 la escasez de energía en la provincia de Shanxi de China se espera que aumente a 5-6 GW y la capacidad instalada de energía eólica en Alemania fue de 25,8 GW. La unidad más grande de la central nuclear de Doel belga tiene una potencia máxima de 1,04 GW. Convertidores HVDC se han construido con potencias de hasta 2 GW.

Terawatt

El teravatios es igual a un billón de vatios. El consumo total de los seres humanos en todo el mundo se mide comúnmente en esta unidad. Los más poderosos láseres de mediados de 1960 a mediados de 1990 produjeron el poder en teravatios, pero sólo para los marcos de tiempo de nanosegundos. La huelga promedio de picos de rayos en 1 teravatios, pero estas huelgas sólo duran 30 microsegundos.

Petavatio

El petawatt es igual a un cuatrillón de watts y puede ser producida por la generación actual de láseres para escalas de tiempo del orden de picosegundos. Uno de tales láser es el láser Nova de Lawrence Livermore, que logra una potencia de salida de 1,25 PW de un proceso llamado chirped amplificación de impulsos. La duración del pulso de 0,5 ps, dando un total de energía de 600 J, o la energía suficiente para alimentar una bombilla de 100 W de luz durante seis segundos.

Basado en la irradiancia solar total promedio de 1.366 kW/m2, la potencia total de la luz del sol que golpean la atmósfera de la Tierra se estima en 174 PW.

Vatios eléctricas y térmicas

En la industria de la energía eléctrica, megavatios eléctricos es un término que se refiere a la energía eléctrica, mientras que megavatios térmica o térmica megavatios se refiere a la energía térmica producida. Otros prefijos SI se utilizan a veces, por ejemplo gigavatios eléctrica.

Por ejemplo, la central nuclear de Embalse en Argentina utiliza un reactor de fisión para generar 2.109 MW térmicos de calor, que genera vapor para mover una turbina, que genera 648 MW de electricidad. La diferencia se debe a la ineficiencia de los generadores de turbinas de vapor y las limitaciones del ciclo de Carnot teórico.

Confusión de vatios, vatios-hora y vatios por hora

El poder de los Términos y energía son frecuentemente confundidos. La potencia es la velocidad a la que se genera o se consume energía y por lo tanto se mide en unidades que representan 'energía por unidad de tiempo'.

Por ejemplo, cuando una bombilla con una potencia de 100 W se enciende por una hora, la energía utilizada es de 100 vatios, 0,1 kilovatios hora, o 360 kJ. Esta misma cantidad de energía sería encender una bombilla de 40 vatios durante 2,5 horas, o una bombilla de 50 vatios durante 2 horas. Una central eléctrica sería clasificado en múltiplos de watts, pero sus ventas anuales de energía sería en múltiplos de vatios-hora. Un kilovatio-hora es la cantidad de energía equivalente a una potencia constante de 1 kW de corriente durante 1 hora, o 3,6 MJ = 3.600.000 julios = 3,6 MJ).

Términos tales como vatios por hora a menudo se utilicen cuando watts sería correcto. Vatios por hora se refiere adecuadamente al cambio de energía por hora. Watts por hora podrían ser útiles para caracterizar el comportamiento de aceleración de las centrales. Por ejemplo, una planta de energía que llega a una salida de potencia de 1 MW de 0 MW en 15 minutos tiene una tasa de aceleración de 4 MW/h. Las centrales hidroeléctricas tienen una muy alta tasa de aceleración, lo que los hace particularmente útiles en situaciones de carga y de emergencia pico.

Mayor producción de energía o el consumo a menudo se expresan en teravatios hora por un período determinado que suele ser de un año calendario o ejercicio. Una hora teravatios es igual a una potencia sostenida de aproximadamente 114 megavatios para un período de un año.

El segundo vatio es una unidad de energía, igual a la julios. Un kilovatio hora es de 3.600.000 vatios segundos. El segundo vatios se utiliza, por ejemplo, para calificar el almacenamiento de energía de las lámparas de flash usados en la fotografía, aunque generalmente se prefiere el término julios.