Vatio

Información
Vatio

Sistema	Unidades derivadas del sistema internacional
Unidad de…	Potencia
Símbolo	W
Epónimo	James Watt
Conversiones
1 W en ...	es igual a...
Unidades SI básicas	1 kg m 2 s −3
CGS	1 × 10 7 ergio s −1

El vatio , símbolo W, es la unidad internacional de potencia o flujo de energía (incluido el flujo de calor ). Un vatio es un julio por segundo .

El nombre vatios rinde homenaje a la escocesa ingeniero James Watt ( 1736 - 1819 ), que ayudó a desarrollar la máquina de vapor . Como todos los nombres de unidades en el Sistema Internacional , “watt” es un nombre común, por lo que está escrito en minúsculas (y en francés lleva la marca plural); pero como proviene de un nombre propio, el símbolo asociado W se escribe con mayúscula .

Definición

Watt es la potencia de un sistema en el que un joule de energía se transfiere de manera uniforme durante un segundo . Por tanto, es igual a un julio por segundo. Como el julio es el producto de un newton por un metro y el newton el de un kilogramo por un metro por segundo cuadrado, el vatio es igual a un newton metro por segundo o incluso a un kilogramo de metro cuadrado por segundo cúbico:

{\ Displaystyle 1 \; \ mathrm {W = 1 \; J \; s ^ {- 1} = 1 \; N \; m \; s ^ {- 1} = 1 \; kg \; m ^ {2 } \; s ^ {- 3}}}

Múltiplos comunes

El kilovatio ( kW ), o 1000 vatios (10 3 W ), es una unidad que se utiliza con frecuencia para definir la potencia de los motores, eléctricos o térmicos.
El megavatio ( MW ), o un millón de vatios (10 6 W ), es la unidad de grandes unidades eléctricas: la potencia de una locomotora eléctrica es de unos pocos MW . Esta unidad se utiliza con frecuencia en la producción de electricidad: un reactor nuclear francés tiene una capacidad instalada de entre 500 y 1.650 MW de electricidad.
El gigavatio ( GW ), o mil millones de vatios (10 9 W ). La potencia media de los reactores nucleares franceses es de 1 GW .
El teravatio ( TW ), o un billón de vatios (10 12 W ), se utiliza para la potencia nominal general.
El petavatio ( PW ), o un millón de billones de vatios (10 15 W ), es un rango de potencia que se puede lograr concentrando la energía de un pulso láser de 30 J de potencia en un pulso único, muy corto (30 femtosegundos) de luz.

Órdenes de magnitud

Así como el concepto de aceleración (expresado en m / s 2 en el Sistema Internacional ) no debe confundirse con el de velocidad ( m / s ), el concepto de potencia (vatios) no debe confundirse con el de ' energía ( joules ). La potencia es el cociente de una energía por un tiempo:

1 W = 1 J / s

Así, si se produce un trabajo de 600 J , se realizará, por ejemplo:

en 10 minutos (es decir, 600 segundos) con una máquina con una potencia de 1 W ;
en 1 minuto (60 segundos) con una máquina con una potencia de 10 W (como la potencia de un pequeño motor eléctrico);
en 1 segundo con una máquina con una potencia de 600 W (como la potencia de un taladro eléctrico).

El vatio se puede considerar como una pequeña unidad a escala humana:

Las bombillas incandescentes más antiguas suelen consumir 60 vatios de potencia . Para la misma iluminación, el consumo de luz lámparas de diodo emisor (LED) se reduce a sólo el 9 W .
órdenes de magnitud para diferentes tipos de computadoras personales:
- una computadora netbook o nettop requiere aproximadamente 15 W ,
- una computadora de escritorio fija con su pantalla de cristal líquido requiere una potencia de aproximadamente 90 a 200 W ,
- una computadora de jugador requiere una potencia de 250 a 1200 W para las configuraciones respectivas de 1 a 4 GPU .
un ciclista profesional de muy alto nivel puede entregar con todo su esfuerzo, por ejemplo, durante una contrarreloj o durante un evento de montaña, una potencia instantánea (durante un período de alrededor de 30 a 45 minutos ) de aproximadamente 430 W ;
una lavadora requiere una potencia del orden de 1000 a 2000 W ;
un motor de automóvil de 100 CV entrega una potencia de 73.600 W , es decir, 73,6 kW ( 1 CV = 736 W );
una locomotora tiene una potencia media de 4 MW ;
una planta de energía nuclear tiene una potencia de varios miles de millones de vatios ( GW ); la central nuclear de Gravelines tiene, por ejemplo, una potencia nominal de 5,4 GW .

El vatio en mecánica

En mecánica , el vatio es la potencia desarrollada por una fuerza de 1 newton que se mueve sobre una distancia de 1 metro durante 1 segundo . Si el punto de aplicación de una fuerza de 1 newton se mueve a una velocidad de 1 metro por segundo , la potencia vale 1 vatio:

{\ Displaystyle P = {\ frac {\ mathrm {d} W} {\ mathrm {d} t}} = F {\ frac {\ mathrm {d} l} {\ mathrm {d} t}} = F \ , v}

con :

$P$ : potencia (vatios);
$W$ : trabajo ( julios );
$t$ : tiempo ( segundos );
$F$ : fuerza ( newtons );
$l$ : distancia ( metros );
$v$ : velocidad ( metros por segundo ).

El vatio en electricidad

En electricidad , el vatio es la unidad de potencia de un sistema que entrega o absorbe una intensidad de 1 amperio bajo un voltaje de 1 voltio . La potencia instantánea es el producto del voltaje y la corriente:

{\ Displaystyle P (t) = U (t) \, I (t)}

con :

$P ( t )$ : potencia , función del tiempo $t$ (vatios);
$U ( t )$ : voltaje eléctrico , función del tiempo $t$ ( voltios );
$I ( t )$ : intensidad de la corriente eléctrica , función del tiempo $t$ ( amperios ).

Al integrar esta potencia durante un período de 1 hora , obtenemos una cantidad de energía cuya unidad práctica actual es el kilovatio hora equivalente a 3.600.000 julios .

Para corrientes alternas, también se definen la potencia media y la potencia efectiva . También se expresan en vatios.

Watt eléctrico y Watt térmico

Los términos técnicos “ vatio eléctrico ” ( We ) y “ vatio térmico ” ( Wt o Wth ) corresponden a la potencia producida en forma eléctrica y en forma térmica, respectivamente. Sus múltiplos son el megavatio eléctrico (MWe) y el gigavatio eléctrico (GWe), y el megavatio térmico (MWt o MWth) y el gigavatio térmico (GWt o GWth).

Esta precisión se usa comúnmente para distinguir la producción de electricidad de la disipación de calor de una central eléctrica. La potencia de una central eléctrica se expresa generalmente en forma de energía eléctrica. La energía térmica de una planta de energía nuclear es típicamente tres veces su energía eléctrica. La diferencia correspondiente a la eficiencia termodinámica (directamente ligada a la temperatura de funcionamiento) y a las pérdidas de conversión, dado que la transformación de energía térmica en energía eléctrica solo se puede hacer con pérdidas (eficiencia del orden de 30 al 40 % ). Explica la importante necesidad de refrigeración de las centrales térmicas. Por ejemplo, la central nuclear de Embalse en Argentina genera 2.109 MW de calor (2.109 MWth ) por solo 648 MW de electricidad (648 MWe ).

Este uso (de símbolos con índices) no es recomendado por la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM), que considera que solo hay un vatio: es la cantidad medida la que cambia, no la unidad utilizada para la medida. En general, “el símbolo de la unidad no debe utilizarse para proporcionar información específica sobre la cantidad en cuestión y nunca debe ser la única fuente de información sobre la cantidad. Las unidades nunca deben usarse para proporcionar información adicional sobre la naturaleza de la cantidad; este tipo de información se debe adjuntar al símbolo de magnitud y no al de unidad ” .

Vatio luminoso

El vatio puede tener dos significados a la hora de caracterizar la luz:

en física, mide el flujo de energía ;
Durante mucho tiempo se ha utilizado indebidamente como unidad de medida de la luminosidad de las lámparas incandescentes en función de su consumo eléctrico; esta correspondencia entre luminosidad y consumo eléctrico, en principio, ha desaparecido. Con las bombillas fluorescentes compactas y los leds, ha llegado el uso de medidas de intensidad luminosa en candelas y flujo luminoso en lúmenes .

Notas y referencias

Élie Lévy, Diccionario de Física , Prensa Universitaria de Francia , París, 1988, p. 835.
por ejemplo correspondiente a la energía necesaria para elevar la temperatura de un vaso de agua 100 cm 3 del 18,5 a 20 ° C .
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