Es el frontal de un contador de inducción, de los que todavía cuelgan en muchas escaleras. A la izquierda gira un disco de aluminio, y su marca roja pasa una y otra vez por la ventanilla: seiscientas vueltas suman un kilovatio hora. Bajo el disco laten dos líneas azules: es la corriente de carga que hace girar el disco. A la derecha está el totalizador de rodillos, cuya última ventana es roja como en todo contador de décimas, y la cifra rueda hacia la siguiente. Bajo el totalizador hay una franja: un relleno rojo la recorre de izquierda a derecha hasta la marca 1,00, lo que se acumula en una hora si la carga es exactamente de un kilovatio. Las letras grandes de la derecha son el símbolo, el mismo en todos los idiomas, y debajo figura cuánto vale el kilovatio hora en unidades SI.
Energía · hogar, tarifas y sector eléctrico
Kilovatio hora
Unidad compuesta fuera del SI · magnitud: energía · 1 kWh son exactamente 3,6 MJ
El julio se conoce por el libro de texto y el kilovatio hora por la factura, y por eso es la unidad más conocida que no forma parte del Sistema Internacional. Está construida de la forma más directa posible: tome la potencia en kilovatios, multiplíquela por el tiempo en horas, y esa es toda la aritmética. Justamente esa sencillez la convirtió en el idioma cotidiano de la energía: el vendedor de electricidad no necesitaba vender energía abstracta, sino el trabajo de los aparatos a lo largo del tiempo, y tomó una unidad en la que ambas partes se ven a simple vista.
Desde el punto de vista de la metrología es una curiosidad: una unidad compuesta, hecha de un prefijo del SI, el vatio del SI y la hora ajena al SI, que el Comité Internacional de Pesas y Medidas tolera pero no admite en el SI. Aun así, la conversión es exacta hasta la última cifra, porque una hora son exactamente tres mil seiscientos segundos, y por tanto un kilovatio hora son exactamente tres coma seis megajulios, sin redondeo alguno.
La unidad no vive solo en las facturas. La capacidad de las baterías de tracción se cuenta en kilovatios hora, la producción de las centrales en megavatios hora y teravatios hora, el consumo de un país entero en petavatios hora, y en todos esos órdenes se conserva la misma comodidad: el número dice de inmediato cuánto tiempo y a qué potencia se puede funcionar. La gran confusión doméstica surge donde se escribe una fracción en lugar de un producto: «kW/h» en el anuncio de una estufa no significa ni energía ni potencia, sino nada en absoluto.
El símbolo es kWh: prefijo «k» en minúscula, «W» en mayúscula, «h» en minúscula. El punto de multiplicación de la forma completa kW·h puede omitirse, pero nunca sustituirse por una barra: el punto indica un producto, la barra un cociente. La «h» no lleva punto, porque es un símbolo de unidad y no la abreviatura de una palabra. Escrita con todas sus letras, la unidad es el kilovatio hora, en plural kilovatios hora.
El kilovatio hora es energía, el kilovatio es potencia, y no se puede poner uno en lugar del otro: una estufa tiene una potencia de dos kilovatios y en una tarde consume ocho kilovatios hora. «kW/h» no existe en absoluto: dividir potencia entre tiempo daría la velocidad de cambio de la potencia, una magnitud sin sentido en casa. Y el amperio hora es otra cosa más: cuenta carga, no energía, y solo se convierte en vatios hora al multiplicarlo por una tensión.
01 · Definición
potencia multiplicada por tiempoEl kilovatio hora es la energía que entrega o consume una fuente de un kilovatio de potencia durante una hora de funcionamiento continuo. Como una hora tiene tres mil seiscientos segundos y un vatio es un julio por segundo, un kilovatio hora equivale a tres coma seis megajulios: una igualdad exacta, no aproximada.
Lo importante es que un producto de potencia por tiempo se puede formar de infinitas maneras, y todas dan la misma energía. Un hervidor de dos kilovatios durante media hora, una lavadora de medio kilovatio durante dos horas y un frigorífico de cuarenta vatios durante un día consumen el mismo kilovatio hora, aunque se sienten de forma completamente distinta: el primero ruge y hierve, el tercero zumba en silencio y nadie lo nota. Al contador esas impresiones le dan igual: suma productos.
De ahí el principal valor práctico de la unidad: responde a dos preguntas a la vez. Conociendo la energía y la potencia se obtiene el tiempo de funcionamiento: una batería de sesenta kilovatios hora con un consumo de quince kilovatios dura cuatro horas; conociendo la energía y el tiempo se obtiene la potencia: doscientos cincuenta kilovatios hora al mes significan una media de algo más de trescientos cuarenta vatios día y noche.
En rigor, un contador no mide un producto sino una integral: la potencia en una vivienda cambia cada minuto, y el aparato va sumando sus incrementos sin parar. Un contador de inducción lo hace mecánicamente —el disco gira más rápido cuanto mayor es la potencia, y el número de vueltas es la energía acumulada—, y uno electrónico cuenta impulsos. Ambos, sin embargo, dan el mismo número, que luego se multiplica por la tarifa.
Un hervidor y un frigorífico en una misma casilla
La escena está dibujada como está construida la unidad: en horizontal corre el tiempo, en vertical la potencia, y el rectángulo rojo entre ambos es la energía. La cuadrícula gris está dividida en casillas de exactamente un kilovatio hora, así que la energía se puede contar a ojo: tantas casillas como cubra el rectángulo, tantos kilovatios hora se han acumulado. Moviendo los deslizadores es fácil obtener la misma área con formas completamente distintas —alta y estrecha como un hervidor, o baja y larga como un frigorífico—, y el contador no podrá distinguirlas. La línea discontinua marca el nivel de un kilovatio hora, y los cuatro botones colocan los rectángulos de aparatos reales, para tener con qué comparar.
02 · Conversión
unidades de energía · factura · potencia y tiempoDe la factura a los julios y vuelta
Todas las conversiones son exactas aquí: una hora son exactamente tres mil seiscientos segundos y el prefijo «kilo» exactamente mil, así que no hay redondeo en la cadena. Solo resultan aproximadas las unidades definidas a su vez por el poder calorífico de un combustible de referencia.
La segunda pestaña calcula la factura de la luz y la potencia media; la tercera desenreda la eterna confusión entre kilovatio y kilovatio hora.
La tonelada equivalente de carbón y la tonelada equivalente de petróleo son unidades convencionales: están fijadas en siete mil y en diez mil kilocalorías por kilogramo respectivamente, mientras que el carbón o el petróleo reales dan unas veces más y otras menos. Por eso las conversiones a través de ellas sirven para informes y planificación, pero no para calcular un horno concreto.
| Magnitud | Valor | Nota |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
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04 · Instrumentos de medida
disco · impulsos · pinza · verificaciónCon qué se suman los productos
Contador de disco de aluminio
Dos bobinas —una de corriente y otra de tensión— inducen corrientes parásitas en un disco de aluminio, y el disco gira a una velocidad proporcional a la potencia; un imán permanente al lado hace de freno, con lo que la velocidad resulta exactamente proporcional y no arbitraria. A partir de ahí todo es pura mecánica: las vueltas se suman en un totalizador, y en la placa figura cuántas vueltas hacen un kilovatio hora. El aparato calcula la integral de la potencia en el tiempo sin un solo elemento de cálculo en su interior, y eso es lo que lo hace bello.
Contador electrónico con salida de impulsos
Un aparato moderno multiplica mil veces por segundo los valores instantáneos de tensión y corriente, acumula el resultado y emite impulsos: normalmente mil impulsos por kilovatio hora, un número que también se imprime en la carcasa. Esa salida es cómoda tanto para la verificación como para la domótica: basta contar los impulsos de un minuto para conocer la potencia instantánea. De paso, el contador sabe hacer lo que el disco no podía: repartir la energía por franjas horarias, recordar las curvas de carga y enviar las lecturas por la línea.
Pinza amperimétrica, vatímetro y cronómetro
Cuando hace falta el consumo de un solo aparato y no de toda la vivienda, se procede por la definición: medir la potencia y multiplicarla por el tiempo. La pinza toma la corriente sin cortar el cable, el vatímetro tiene en cuenta el factor de potencia —sin él, una bomba o una lámpara LED darían un resultado inflado—, y después solo hace falta un cronómetro. El método sirve para aparatos de carga constante y funciona mal con los que trabajan por ciclos: un frigorífico habría que observarlo un día entero, y entonces es más sencillo un medidor de enchufe.
Banco de verificación con contador patrón
Un contador doméstico se verifica por comparación: se hace pasar la misma energía por él y por un aparato patrón a distintas corrientes —desde unos pocos por ciento de la nominal hasta plena carga— y en cada escalón se lee la desviación. Debe quedar dentro de la tolerancia de la clase de precisión, normalmente uno o dos por ciento, y curiosamente lo que más le cuesta al aparato son las corrientes más pequeñas, donde el par sobre el disco es pequeño pero el rozamiento sigue ahí. Por eso los contadores viejos suelen quedarse cortos con el consumo en espera más que inflar las lecturas.
05 · Reglas de escritura
punto de multiplicación, prefijo, mayúsculasUn punto, no una fracción
La unidad es compuesta, y por eso toda su escritura se apoya en la multiplicación entre sus partes. El prefijo va solo con el vatio, la hora queda sin prefijo, y las mayúsculas son las habituales: prefijo «k» en minúscula, vatio en mayúscula, hora en minúscula.
El primer error es el más frecuente: la barra de fracción convierte el producto en cociente, y la expresión deja de significar nada. El segundo y el quinto confunden energía y potencia en ambos sentidos: la potencia de una estufa va en kilovatios, la reserva de una batería en kilovatios hora. El tercero deja caer las horas, y en lugar de un consumo sale una potencia, además inverosímil: doscientos cincuenta kilovatios son la acometida de una pequeña fábrica. El cuarto viola las mayúsculas: una «K» mayúscula significaría kelvin, y una «H» mayúscula, henrio.
06 · Unidades vecinas
julio · vatio · amperio horaEl kilovatio hora tiene tres parientes cercanos, y es con ellos con quienes se le confunde: el julio es la misma magnitud en unidades del SI, el vatio es un factor, y el amperio hora una unidad compuesta de aspecto parecido, pero para la carga.
La unidad de energía del Sistema Internacional. Un kilovatio hora contiene exactamente tres coma seis megajulios, así que pasar de uno a otro es una simple multiplicación sin pérdida de precisión.
El factor que más a menudo se confunde con el producto. El vatio responde a «con qué rapidez», el kilovatio hora a «cuánto en total»; lo primero va impreso en la placa del aparato, lo segundo llega con la factura.
Construido según el mismo modelo y por eso engañoso: cuenta carga, no energía, y solo se convierte en vatios hora tras multiplicarlo por una tensión. De ahí lo absurdo de comparar dos baterías en amperios hora si sus tensiones son distintas.
Entre las fichas de Simetrium conviven el julio, el vatio, el amperio hora y la tonelada equivalente de carbón: toda la aritmética de una factura de energía se construye con ellos.
07 · Sección histórica
archivo · 1882 → 1889 → 1960 → hoyCómo el vendedor de electricidad inventó una unidad
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La figura roja es un hervidor de dos kilovatios que funcionó treinta y seis minutos; la azul, una bomba de cuatrocientos cincuenta vatios que funcionó dos horas y cuarenta minutos. Las áreas son iguales, y en ambos casos el contador mostrará el mismo aumento de uno coma dos kilovatios hora. Las casillas de la cuadrícula valen una décima de kilovatio hora, así que la energía se ve directamente en las casillas y no en un rótulo, y es justo esa claridad la que mantiene la unidad en el uso diario desde hace siglo y medio.
Por qué el julio nunca la sustituyó
El Comité Internacional de Pesas y Medidas incluye el kilovatio hora entre las unidades que no forman parte del sistema pero cuyo uso se admite, y lo explica exactamente como es: la unidad ha arraigado demasiado en la vida económica como para suprimirla. En siglo y medio, tarifas, contratos, estadísticas nacionales y documentación técnica se han apoyado en ella, y sustituirla costaría más que cualquier armonía metrológica, sin aportar nada a nadie.
Tampoco es solo inercia. El kilovatio hora es cómodo precisamente porque en él se ven ambos factores: al leer que una batería tiene sesenta kilovatios hora, un conductor calcula enseguida que con un consumo de quince kilovatios le durará cuatro horas de marcha, mientras que doscientos dieciséis megajulios no le dicen nada. Una unidad que conserva dentro la estructura del cálculo sirve mejor a las personas que una formalmente más armoniosa.
La metrología también sale ganando. Como la hora está definida con exactitud, la conversión no introduce error, y los cálculos mixtos —el contador en kilovatios hora, la termotecnia en megajulios— cuadran sin resto. Así es como la unidad compuesta más conocida, hecha de un prefijo del SI, el vatio del SI y la hora ajena al SI, vive en paz: no discute con el sistema, solo resulta más manejable al hablar con el consumidor.
Catálogo · unidades de medida
Una ficha para cada magnitud
Siete unidades básicas del SI, veintidós derivadas con nombre propio y magnitudes ajenas al sistema sin las cuales no funcionarían ni la técnica ni el calendario.
Energía, potencia y factura
la ficha abierta está destacadaUnidades básicas del SI
resaltadas, las que forman el kilovatio horaAparatos de la vivienda
energía, dinero y megajulios calculados por la ficha| Instrumento | potencia | tiempo | por uso | al mes | MJ al mes | según tarifa | Observación |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {p} | {t} | {once} | {month} | {mj} | {cost} | {note} |
Todas las columnas salvo las tres primeras se calculan a partir de la potencia y el tiempo, y la tabla muestra con claridad algo que suele sorprender: el hervidor, con sus dos kilovatios largos, consume al mes menos que un frigorífico de cuarenta y cinco vatios, porque el primero funciona minutos y el segundo las setecientas treinta horas. Eso es exactamente lo que dice la unidad: lo que importa no es cuán potente es un aparato, sino qué área cubre en el plano «potencia — tiempo».