Vatio
Unidad derivada del SI · magnitud: potencia, flujo de energía
01 · Definición
La potencia con la que cada segundo se gasta un julio de energía. No una cantidad sino un ritmo: el vatio responde a «con qué rapidez», no a «cuánto».
La diferencia entre el vatio y el vatio hora es la confusión más común de la energía doméstica. Un hervidor de dos mil vatios no «contiene» energía: la gasta a cierta rapidez, y cuánta se ha gastado lo dirá el contador en kilovatios hora. El mismo trabajo puede hacerse rápido con mucha potencia o despacio con poca: un litro de agua lo hierve el hervidor en tres minutos y un calentador de inmersión flojo en media hora, y la energía gastada es la misma. De ahí la regla: la potencia decide el tiempo, la energía decide la factura.
La potencia de un aparato dice con qué rapidez fluye la energía; el contador cuenta cuánta ha entrado. Por eso una lámpara led de ocho vatios y una incandescente de sesenta alumbran igual pero al mes dan cifras distintas en la factura. Por lo mismo la capacidad de una batería se indica en vatios hora y no en vatios: la batería guarda una cantidad y la entrega al ritmo que le pida la carga.
02 · Conversión
Vatios, caballos, calorías por hora
Caballos hay dos: el métrico de setecientos treinta y cinco vatios y medio y el británico de setecientos cuarenta y seis. La diferencia ronda el uno y medio por ciento, y en las fichas de los automóviles se nota.
James Watt dedujo el caballo de vapor observando los caballos de una cervecería: dio por hecho que un caballo levanta treinta y tres mil libras un pie en un minuto, y vendía máquinas de vapor comparándolas con esa cifra. La medida resultó generosa: un caballo real no aguanta tanto durante mucho tiempo. El caballo métrico apareció después como setenta y cinco kilográmetros por segundo y no coincide con el británico.
| Unidad | Nombre | Valor | Dónde se encuentra |
|---|---|---|---|
| W | vatio, unidad del SI | 1 | uso doméstico y científico |
| kW | kilovatio | 0,001 | motores, calefacción |
| MW | megavatio | 1·10⁻⁶ | industria, centrales |
| GW | gigavatio | 1·10⁻⁹ | grupos, redes eléctricas |
| mW | milivatio | 1000 | electrónica, láseres |
| J/s | julio por segundo | 1 | lo mismo que el vatio |
| CV | caballo de vapor métrico | 0,0014 | fichas técnicas en Europa |
| hp | caballo británico | 0,0013 | técnica anglófona |
| kcal/h | kilocaloría por hora | 0,8598 | potencia térmica de calderas |
| BTU/h | unidad térmica británica por hora | 3,41 | aires acondicionados y radiadores |
| kgf·m/s | kilográmetro por segundo | 0,102 | cálculos mecánicos antiguos |
| erg/s | ergio por segundo, sistema CGS | 1·10⁷ | astrofísica, luminosidades |
El julio por segundo y el vatio son lo mismo. La corriente está calculada para una carga resistiva con factor de potencia igual a uno; en motores y fuentes conmutadas será mayor
03 · Órdenes de magnitud
del reloj de pulsera a la luminosidad del SolUn vatio — un cargador en espera
04 · Instrumentos de medida
Con qué se mide la potencia
El aparato electrodinámico multiplica corriente y tensión de forma mecánica: una bobina va en el corte del circuito, la otra en paralelo con la carga. La aguja muestra al momento la potencia activa y tiene en cuenta el desfase sin corrección alguna.
Se carga el motor con un freno, se miden el par en el eje y la velocidad de giro, se multiplican y sale la potencia. Así se obtienen las cifras de la ficha técnica; en un banco de rodillos se suman las pérdidas de la transmisión y el resultado queda por debajo del valor de fábrica.
Una termopila de superficie ennegrecida absorbe el haz entero y entrega una tensión proporcional al flujo de calor. El margen va desde los milivatios de un láser de laboratorio hasta los kilovatios del corte industrial.
Bajo una cúpula de vidrio una termopila compara el calentamiento de una zona negra y otra blanca y da la densidad de flujo en vatios por metro cuadrado. En un mediodía despejado el aparato marca unos mil, y ese es el techo de cualquier panel solar puesto debajo.
05 · Reglas de escritura
W mayúscula, sin punto
El símbolo procede de un apellido y por eso es mayúscula, mientras que el nombre en el texto se escribe con minúscula: vatio, pero W. El prefijo kilo lleva minúscula, mega y giga mayúsculas. El símbolo ruso es Вт.
El tercer ejemplo confunde la potencia con la energía: consumirse pueden los kilovatios hora, mientras que un kilovatio es la rapidez del consumo. El vatio hora se escribe con punto de multiplicación y con espacio tras la cifra. Los caballos no se recomiendan en la documentación técnica, pero se conservan en la ficha del vehículo: en muchos países el impuesto se calcula por ellos, y en el permiso figuran ambas cifras.
06 · Unidades vecinas
El julio dividido por el segundo da el vatio; el vatio multiplicado por una hora devuelve la energía. El voltamperio tiene la misma dimensión pero es otra magnitud.
En las fichas vecinas de Simetrium: julio como energía, y kilovatio hora como su unidad doméstica, voltamperio y var para la potencia de corriente alterna, caballo de vapor para la técnica, y lumen — el flujo luminoso, que a menudo se confunde con la potencia eléctrica de la lámpara.
07 · Sección histórica
Cómo se aprendió a comparar la máquina con el caballo
James Watt tenía que explicar a los compradores cuántos caballos sustituiría su máquina. Midió el trabajo de los caballos en la noria y fijó el caballo de vapor en treinta y tres mil pies-libra por minuto, con un margen a favor del comprador.
La Europa continental trasladó la misma idea a sus propias unidades: setenta y cinco kilográmetros por segundo. El número salió distinto, el nombre siguió igual, y desde entonces en las fichas de los motores conviven dos caballos.
El Congreso Internacional de Electricistas consagró el vatio para la potencia eléctrica y lo nombró en honor de Watt. Así el inventor de la máquina de vapor dio nombre a la unidad con la que se miden bombillas y transformadores.
Durante décadas el comprador elegía la lámpara por vatios, acostumbrado a que sesenta significaran un brillo familiar. Con los led ese vínculo se deshizo: la misma luz la dan ocho vatios, y en la caja hubo que imprimir lúmenes.
El vatio pasó a ser la unidad por la que se define el kilogramo
La potencia pasó mucho tiempo por una magnitud puramente aplicada, hasta que se encontró en el fundamento de la metrología de la masa. La balanza del vatio, ideada por Bryan Kibble en el setenta y cinco, equilibra el peso de una pesa con la fuerza que actúa sobre una bobina en un campo magnético y, en dos regímenes de medida, compara la potencia mecánica con la eléctrica. Esta última se expresa mediante los efectos cuánticos de Josephson y de Hall, es decir, mediante la constante de Planck. Tras la revisión del sistema en dos mil diecinueve la constante quedó fijada como un número, y la balanza empezó a funcionar al revés: ya no mide el kilogramo, lo realiza. El aparato pasó a llamarse balanza de Kibble, pero el principio siguió siendo el mismo: la igualdad de dos potencias, la mecánica y la eléctrica, expresadas en los mismísimos vatios.
Catálogo · unidades de medida
Una ficha para cada magnitud
Siete unidades básicas del SI, veintidós derivadas con nombre propio y las unidades ajenas al sistema sin las que no se apañan ni la técnica ni la vida diaria. Cada una, una hoja aparte: definición, conversión, instrumentos, reglas de escritura. En 14 idiomas.
Unidades derivadas del SI con nombre propio
ficha del vatio abiertaUnidades básicas del SI
en terracota: el kilogramo, el metro y el segundo, con los que se compone el vatioUnidades ajenas al SI
en terracota: unidades de potencia y de energíaIdioma de la ficha
14 idiomas. El símbolo W es internacional, pero la medida habitual de la potencia de un motor cambia: caballos métricos en Europa, británicos en Estados Unidos, kilovatios en los papeles.