kilovatio-hora

Un kilovatio-hora ( símbolo de unidad : kW⋅h o kW  h ; comúnmente escrito como kWh ) es una unidad de energía no perteneciente al SI equivalente a 3,6 megajulios (MJ) en unidades del SI, que es la energía suministrada por un kilovatio de potencia durante una hora . Los kilovatios-hora son una unidad de facturación común para la energía eléctrica suministrada por las compañías eléctricas . Se utilizan prefijos métricos para los múltiplos y submúltiplos de la unidad básica, el vatio-hora (3,6 kJ).

El kilovatio-hora es una unidad compuesta de energía equivalente a un kilovatio (kW) multiplicado por (es decir, mantenido durante) una hora. La unidad de energía del Sistema Internacional de Unidades (SI) es el julio (símbolo J). Dado que un vatio es, por definición, un julio por segundo , y que hay 3600 segundos en una hora, un kWh equivale a 3600 kilojulios o 3,6 MJ. ^{[ 1 ] [ 2 ]}  

Un símbolo ampliamente utilizado para el kilovatio-hora es kWh , que se obtiene al combinar los símbolos kW (de kilovatio) y h (de hora). Esta unidad (y símbolo) se utiliza comúnmente en la facturación de la energía suministrada a los consumidores por las compañías eléctricas , así como en publicaciones comerciales, educativas y científicas, y en los medios de comunicación. ^{[ 3 ] [ 4 ]} También es la representación habitual de la unidad en la ingeniería eléctrica. ^{[ 5 ]} Sin embargo, esta representación común no cumple con la guía de estilo del Sistema Internacional de Unidades (SI). ^{[ 6 ]}

Pueden encontrarse otras representaciones de la unidad:

• kW⋅h y kW  h se utilizan con menos frecuencia, pero son consistentes con el SI. El folleto del SI ^{[ 6 ]} indica que, al formar un símbolo de unidad compuesta, «la multiplicación debe indicarse con un espacio o un punto (⋅) de media altura (centrado) , ya que de lo contrario algunos prefijos podrían interpretarse erróneamente como un símbolo de unidad». Esto está respaldado por una norma ^{[ 7 ]} publicada conjuntamente por una organización internacional ( IEEE ) y una 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 el NIST recomienda específicamente no usar kWh «para evitar posibles confusiones». ^{[ 9 ]}
• En 2014, la etiqueta oficial de consumo de combustible en la ventana de los vehículos eléctricos en Estados Unidos utilizaba la abreviatura kW-hrs . ^{[ 10 ]}
• En ocasiones se encuentran variaciones en el uso de mayúsculas: kWh , kWh , kWh , etc., que no se corresponden con el Sistema Internacional de Unidades.
• La notación kW/h para 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 calefactor eléctrico que consume 1.000 vatios (1 kilovatio) y funciona durante una hora utiliza un kilovatio-hora de energía, al igual que un televisor que consume 100 vatios y funciona de forma continua durante 10 horas o un electrodoméstico de 40 vatios que funciona de forma continua durante 25 horas.

La energía eléctrica se suele vender a los consumidores en kilovatios-hora. El coste de funcionamiento de un aparato eléctrico con un consumo constante se calcula multiplicando su consumo en kilovatios por el tiempo de funcionamiento en horas y por el precio por kilovatio-hora ( se requiere integración numérica cuando el consumo no es constante). El precio unitario de la electricidad que cobran las compañías eléctricas 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 hasta tres veces. ^{[ 11 ]}

Si bien a los clientes con menor consumo generalmente solo se les factura la energía, los servicios de transmisión y la capacidad nominal, los consumidores de mayor consumo también pagan por el consumo de energía en horas pico, es decir, la mayor potencia registrada en un período relativamente corto, como 15 minutos. Esto compensa a la compañía eléctrica por el mantenimiento de la infraestructura necesaria para suministrar energía en horas pico. Estos cargos se facturan según los cambios en 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 a gran escala se suele expresar en teravatios-hora (TWh) para un período determinado, generalmente un año natural o un año fiscal . Un año de 365 días equivale a 8760 horas, por lo que un gigavatio sostenido durante un año corresponde a 8,76 teravatios-hora de energía. En otras palabras, un teravatio-hora equivale a la potencia sostenida de aproximadamente 114 megavatios durante un año.

En 2020, el hogar promedio en los Estados Unidos consumió 893  kWh por mes, ^{[ 13 ]} lo que corresponde a un consumo de energía promedio continuo por hogar de 1,22  kW.

Calentar 1 litro de agua desde la temperatura ambiente hasta el punto de ebullición con un hervidor eléctrico consume aproximadamente 0,1  kWh.

Una lámpara LED de 12 vatios encendida constantemente consume aproximadamente 0,3  kWh cada 24 horas y unos 9  kWh al mes.

En términos de potencia humana , un trabajador manual varón adulto sano realiza un trabajo equivalente a aproximadamente medio kilovatio-hora durante una jornada de ocho horas. ^{[ 14 ]}

Para convertir una cantidad medida en una unidad de la columna izquierda a las unidades de la fila superior, multiplique por el factor que aparece en la celda donde se cruzan la fila y la columna.

Los prefijos del SI se aplican comúnmente al vatio-hora: un kilovatio-hora (kWh) equivale a 1000  Wh; un megavatio-hora (MWh) equivale a 1 millón de Wh, y así sucesivamente. El kilovatio-hora es comúnmente utilizado por los proveedores de energía eléctrica para fines de facturación, ya que el consumo energético mensual de un cliente residencial típico oscila entre unos pocos cientos y unos pocos miles de kilovatios-hora. Los megavatios-hora (MWh), gigavatios-hora (GWh) y teravatios-hora (TWh) se utilizan a menudo para medir mayores cantidades de energía eléctrica para clientes industriales y en la generación de energía. Las unidades de teravatio-hora y petavatio-hora (PWh) son lo suficientemente grandes como para expresar convenientemente la generación anual de electricidad de países enteros y el consumo energético mundial .

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 representa la tasa de cambio del flujo de potencia con respecto al tiempo.

El trabajo es la cantidad de energía transferida a un sistema; la potencia es la tasa de suministro de energía. La energía se mide en julios o vatios-segundo . La potencia se mide en vatios o julios por segundo .

Por ejemplo, una batería almacena energía. Al liberarla, lo hace a una determinada potencia, es decir, a una velocidad de liberación constante. Cuanto mayor sea la potencia, más rápido se liberará la energía almacenada. Una mayor potencia de salida provocará que la energía almacenada se agote en un periodo de tiempo más corto.

Existen otras unidades relacionadas con el kilovatio-hora que se utilizan habitualmente para indicar la potencia o la capacidad energética, o su uso en áreas de aplicación específicas.

La producción o el consumo energético anual promedio se puede expresar en kilovatios-hora por año. Esta unidad se utiliza con cargas o salidas que varían a lo largo del año, pero cuyos totales anuales son similares. Por ejemplo, resulta útil para comparar la eficiencia energética de electrodomésticos cuyo consumo varía con el tiempo o la estación del año. Otro uso consiste en 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 suele expresar indirectamente mediante su capacidad en amperios-hora . Para convertir amperios-hora (Ah) a vatios-hora (Wh), el valor en 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 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, se debe utilizar el voltaje de la batería (normalmente 3,7  V para baterías de iones de litio ) para el cálculo, en lugar del voltaje de salida del dispositivo (por ejemplo, normalmente 5,0  V para cargadores portátiles USB ). Esto da como resultado que un dispositivo USB de 500  mA funcione 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 asumió el control. ^{[ 18 ]} Es distinta de la Unidad Térmica Británica (BTU), que equivale a 1055 J.

En India, el kilovatio-hora se suele denominar simplemente unidad de energía. Un millón de unidades, designadas MU , equivalen a un gigavatio-hora, y un BU (mil millones de unidades) a un teravatio-hora. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

• amperio-hora
• batería de vehículo eléctrico
• Consumo de energía eléctrica
• Norma IEEE 260.1-2004
• Órdenes de magnitud (energía)