El vatio, sus múltiplos y submúltiplos son unidades aplicables a cualquier potencia, sea esta mecánica, eléctrica, magnética, acústica, o de cualquier otra índole. Debido a que el vatio es una unidad pequeña, es común expresar la potencia también en kilovatios (kW = 1000 W) o megavatios (MW =1 000 000 W).
Al ser el vatio una unidad coherente del SI, se puede expresar algebraicamente combinando otras unidades coherentes del SI con la multiplicación y exponenciación. Por ejemplo, expresado en unidadeseléctricas, el vatio se puede expresar como W =V ⋅A (aunque en ingeniería eléctrica esta expresión suele usarse exclusivamente para lapotencia aparente en circuitos deCA); en unidades usadas en la hidráulica: W =Pa ⋅m³/s.
En términos de lamecánica clásica: Cuando la velocidad de un objeto se mantiene constante a unmetro por segundo con la oposición de una fuerza de unnewton la tasa a la que se realiza el trabajo es un vatio.
En términos delelectromagnetismo: Un vatio es la proporción por unidad de tiempo, o ritmo, con la cual la energía eléctrica es transferida por un circuito eléctrico, cuando una corriente de 1 amperio (A) circula con una diferencia de potencial de 1 voltio (V). Al ser magnitudes vectoriales, en corriente alterna 1 vatio no equivale a 1voltiamperio pues esta nos indica la potencia aparente del circuito.
Origen y adopción como una unidad del Sistema Internacional de Unidades
En octubre de 1908, en la Conferencia Internacional sobre Unidades y Normas Eléctricas en Londres,[7] se establecieron las llamadas definiciones "internacionales" para las unidades eléctricas prácticas.[8] La definición de Siemens fue adoptada como el vatio "internacional". (También usado: 1 A2 × 1 Ω.)[6] El vatio se definió como igual a 107 unidades de potencia en el "sistema práctico" de unidades.[8] Las"unidades internacionales" fueron dominantes desde 1909 hasta 1948. Después de la novenaConferencia General de Pesos y Medidas en 1948, el vatio "internacional" se redefinió de unidades prácticas a unidades absolutas (es decir, usando solo longitud, masa y tiempo). Concretamente, esto significaba que 1 vatio se definía ahora como la cantidad de energía transferida en una unidad de tiempo, es decir, 1 J/s. En esta nueva definición, 1 vatio "absoluto" = 1,00019 vatios "internacionales". Es probable que los textos escritos antes de 1948 utilicen el vatio "internacional", lo que implica precaución al comparar valores numéricos de este período con el vatio posterior a 1948.[6]
A continuación, una tabla de los múltiplos y submúltiplos del Sistema Internacional de Unidades.
Múltiplos del Sistema Internacional para vatio (W)
Submúltiplos
Múltiplos
Valor
Símbolo
Nombre
Valor
Símbolo
Nombre
10−1 W
dW
decivatio
101 W
daW
decavatio
10−2 W
cW
centivatio
102 W
hW
hectovatio
10−3 W
mW
milivatio
103 W
kW
kilovatio
10−6 W
µW
microvatio
106 W
MW
megavatio
10−9 W
nW
nanovatio
109 W
GW
gigavatio
10−12 W
pW
picovatio
1012 W
TW
teravatio
10−15 W
fW
femtovatio
1015 W
PW
petavatio
10−18 W
aW
attovatio
1018 W
EW
exavatio
10−21 W
zW
zeptovatio
1021 W
ZW
zettavatio
10−24 W
yW
yoctovatio
1024 W
YW
yottavatio
10−27 W
rW
rontovatio
1027 W
RW
ronnavatio
10−30 W
qW
quectovatio
1030 W
QW
quettavatio
Prefijos comunes de unidades están en negrita.
Esta unidad delSistema Internacional es nombrada así en honor aJames Watt. En las unidades del SI cuyo nombre proviene del nombre propio de una persona, la primera letra delsímbolo se escribe conmayúscula (W), en tanto que su nombre siempre empieza con una letraminúscula (vatio), salvo en el caso de que inicie una frase o un título.
Esta sección muestra ejemplos de la potencia en vatios producidos por diversas fuentes de energía. Se agrupan enórdenes de magnitud, y cada sección cubre tres órdenes de magnitud, o un factor de mil.
Los attovatios (aW) es igual a la trillonésima parte de un vatio (10−18 W). Se utilizan para describir la sensibilidad defototransistores deinfrarrojos ybolómetros.
El femtovatio (fW) es igual a la milbillonésima parte de un vatio (10−15 W). Potencias tecnológicamente importantes que se miden en femtovatios se encuentran típicamente en la referencia(s) para receptores deradio y deradar.
El picovatio (pW) es igual a la billonésima parte de un vatio (10−12 W). Potencias tecnológicamente importantes que se miden en picovatios se utilizan normalmente en referencia a la radio y de radar receptores, acústica y en la ciencia de laradioastronomía.
Un nanovatio (nW) es equivalente a una milmillonésima parte de vatio (10−9 W). Para una estrella aislada de magnitud +3.5, un metro cuadrado de superficie recibe un nanovatio de potencia en forma de radiación.
Un microvatio (µW) es equivalente a una millonésima parte de un vatio (10−6 W). Ejemplos de transmisión de energía en este orden son las comunicaciones por fibra óptica que dan potencias en torno a los microvatios-milivatios en la mayor parte de los casos.[9]
Un milivatio (mW) es equivalente a una milésima de vatio (10−3 W). Un puntero láser típico puede dar lugar a haces de luz de 5 milivatios de potencia de salida. Otros ejemplos de consumo o generación del orden de milivatios son las transmisiones por fibra óptica ya mencionadas en el anterior apartado, algunos tipos de ledes o experimentos en micromotores de combustión interna.[10]
El kilovatio (kW), igual a mil vatios (103 W), se usa habitualmente para expresar la potencia demotores, y la potencia de herramientas y máquinas. Un kilovatio equivale aproximadamente a1,341 022caballos de fuerza, o1,359 622caballos de vapor.
El megavatio (MW) es igual a un millón de vatios (106 W). Se emplea para medir potencias grandes, donde las cifras del orden de los cientos de miles no resultan significativas.Muchas cosas pueden tener la transferencia o consumo de energía en esta escala; algunos de esos eventos incluyen:rayos,centrales eléctricas, grandes motores eléctricos o de combustión interna, buques de guerra (como losportaaviones y lossubmarinos) y alguno de los equipamientos científicos (como grandesláseres).
Un gigavatio (GW) es una unidad de potencia equivalente a mil millones de vatios (109 W). Esta unidad suele utilizarse en grandes plantas generadoras de electricidad o en las redes eléctricas. La generación de energía en lapresa Hoover puede ser un buen ejemplo; posee una capacidad instalada de potencia eléctrica de 2,08 GW. Lapresa de las Tres Gargantas tiene una capacidad instalada de potencia eléctrica de 22,5 GW, la mayor de todas las plantas de energía eléctrica en 2018.
Un teravatio (TW) es una unidad de potencia equivalente a un billón de vatios (1012 W). La potencia total usada por los humanos a nivel mundial (alrededor de 16 TW en 2006) se mide normalmente en el orden de estas unidades. Los láseres más potentes desde mediados de los años 1960 hasta la mitad de los años 1990 daban una salida de potencia del orden de teravatios, sólo durante unos nanosegundos. El pico de potencia de transmisión de energía a los rayos puede llegar a ser de un teravatio, aunque esta potencia es transmitida sólo durante un corto período de tiempo.
Un petavatio (PW) es una unidad de potencia equivalente a mil billones de vatios (1015 W). Esta potencia puede producirse en los grandes láseres en escalas de tiempo del orden de femtosegundos (10−15 s). Basándose en la media de radiación solar de 1,366 kW/m² la potencia total de la radiación incidente en laatmósfera terrestre es estimada de 174 PW, potencia que se traduce directamente en energía eólica y de las corrientes marinas que también se sitúan en este orden.[11]
En el habla vulgar, los conceptos de potencia y energía se confunden con frecuencia. Lapotencia es la tasa a la que se transfiere, genera o usa laenergía, o se realiza trabajo. Un vatio es unjulio en unsegundo.
Elvatio-hora (Wh) se usa para expresar la cantidad deenergía, no de potencia, que se puede generar o utilizar en una hora. Se podría definir como la energía necesaria para mantener una potencia constante de 1 vatio durante una hora. 1 Wh equivale a 3600 julios (J) y 1 kWh a 3,6 MJ.
Elvatio-hora no es una unidad del Sistema Internacional de Unidades y es incoherente con él (es decir, requiere factores de conversión). AunqueISO yCEI lo aceptan, recomiendan usar la unidad del SI, el julio (J), sus múltiplos o submúltiplos.[12]
Un ejemplo similar es el concepto deaño luz, definido como la distancia que recorre la luz en un año. En este caso la velocidad se refiere a recorrer distancias, mientras que en el W·h se refiere a consumo o producción de energía. En ambos casos se produce un uso alternativo de unidades (de segundos a años u horas respectivamente) que permite emplear números más pequeños para representar grandes magnitudes.
Las organizaciones internacionalesBIPM,ISO yCEI establecen.
«"El símbolo de la unidad no debe utilizarse para proporcionar información específica sobre la magnitud y no debe nunca ser la única fuente de información respecto de la magnitud. Las unidades no deben ser modificadas con información adicional sobre la naturaleza de la magnitud; este tipo de información debe acompañar al símbolo de la magnitud y no al de la unidad..."»[13]
[14] que no está permitido añadir información sobre la magnitud que describa a la unidad, ya que la magnitud no es parte de la unidad. Se listan algunos ejemplos no válidos:
«vatio pico» (Wp) y «kilovatio pico» (kWp): es una medida para la potencia nominal de un dispositivo deenergía solar fotovoltaica en condiciones de iluminación de laboratorio.
«megavatio térmico» (MWt): es una medida para el flujo térmico a una planta de energía (por ejemplo, nuclear o de ciclo combinado).
«megavatio eléctrico» (MWe): es una medida para la potencia eléctrica producida por una planta de energía.
«vatio rms» (Wrms): es una medida para la potencia que es capaz de proporcionar un amplificador de audio en su salida cuando la entrada es una señal con características especificadas (usualmentesenoidal).
«vatio» (Wpep): es una medida para la potencia de envolvente más alta suministrada a la línea de transmisión de la antena por un transmisor deradiofrecuencia durante cualquier ciclo de RF sin distorsión completa o una serie de ciclos de radiofrecuencia completos (usualmentesenoidal). Por ejemplo, enEstados Unidos laFCC (Comisión Federal de Comunicaciones) utiliza PEP (Peak envelope power.) para establecer estándares de potencia máxima para transmisores de radioaficionados.[15]
↑Yildiz, I.; Liu, Y. (2018). «Energy units, conversions, and dimensional analysis». En Dincer, I., ed.Comprehensive energy systems. Vol 1: Energy fundamentals. Elsevier. pp. 12-13.ISBN9780128149256.
↑abFleming, John Ambrose (1910-1911). «Encyclopædia Britannica». En Chisholm, Hugh, ed.Encyclopædia Britannica.A Dictionary of Arts, Sciences, Literature, and General information(en inglés)27 (11.ª edición). Encyclopædia Britannica, Inc.;actualmente endominio público. pp. 738-745; see page 742.
↑«No se permite adición alguna al símbolo de una unidad como forma de dar información sobre la naturaleza especial de la magnitud o contexto de medición que esté en consideración. ... Las expresiones para las unidades deben contener nada más que los símbolos de las unidades y símbolos matemáticos». Traducido de «ISO 80000-1:2009(E)», página 25.
.jpg)
