El vatio es la unidad de potencia del sistema internacional de medidas. Es la unidad que se utiliza para para cuantificar la cantidad de energía que se transfiere en un segundo: un vatio equivale a un julio (J) por segundo (s). El símbolo del vatio se representa por la letra W.
\[ 1W = 1J/s \]
Habitualmente el vatio se asocia a la unidad de potencia eléctrica, es decir, vinculada a la energía eléctrica. Sin embargo, las unidades de potencia también se utilizan para referirse a cualquier potencia: mecánica, acústica o magnética.
En mecánica el vatio es la potencia desarrollada por una fuerza de un newton aplicada a un punto que se desplaza un metro durante un segundo. Es decir, si el punto sobre el que se aplica una fuerza de un newton se desplaza a una velocidad de 1 m / s la potencia es igual a 1 vatio:
\[1W = 1N·1m / 1s \]
También se puede expresar como la cantidad de trabajo efectuado en un segundo.
En electricidad, un vatio sirve para medir la potencia producida por una diferencia de potencial eléctrico en voltios (V) y la intensidad de corriente eléctrica (A) que pasa por un conductor, es decir:
\[ W = V·A \]
James Watt (1736-1819), el inventor de la máquina de vapor, lo aceptó como la unidad del sistema internacional de unidades SI.
Otras unidades vinculadas a la potencia son los caballos de fuerza y los caballos de vapor.
El término vatio proviene de watt, que recibe su nombre de James Watt y fue adoptado por el Segundo Congreso de la Asociación Británica por el Avance de la Ciencia en 1889. En 1960, la undécima Conferencia General de Pesos y Medidas la incorporó en el Sistema Internacional de Unidades.
Megavatio (MW): definición
Un megavatio equivale a un millón de vatios. Los megavatios se utilizan cuando se tienen que expresar unidades de potencia muy elevadas. En el sector de la energía nuclear es habitual hablar de megavatios para referirse a la potencia de una planta nuclear.
Pueden encontrarse muchas aplicaciones en las que la transferencia, generación o consumo de energía se encuentre en esta escala, algunas de las posibilidades pueden encontrarse incluso en la naturaleza, como por ejemplo a las descargas eléctricas de los rayos.
Ejemplos de maquinaria que trabaja con potencias de este orden son por ejemplo los grandes motores eléctricos, los grandes barcos, maquinaria especial.
Un gran edificio residencial o comercial puede consumir algunos megavatios de potencia eléctrica y de energía para la calefacción.
Megavatio eléctrico (MWe): definición
El megavatio eléctrico (representado por MWe) es un término que se utiliza en la generación de energía eléctrica para referirse a la potencia eléctrica.
Es habitual que en una central térmica se hable de la potencia térmica y la potencia eléctrica. En este caso, la potencia térmica se corresponde a la cantidad de energía térmica que se genera por segundo (MWt)
Posteriormente, la central eléctrica transforma esta energía en electricidad. La potencia de salida se expresa en megavatios eléctricos. El valor de los MWe siempre es inferior a los MWt debido a las pérdidas de energía del proceso.
Ejemplos de potencias en vatios
Esfuerzo humano
Un trabajador que levanta una masa de 100 kg a una altura de 3 metros en 5 segundos realiza un trabajo de aproximadamente 3,000 J (julios), ya que el trabajo se calcula como la fuerza aplicada multiplicada por la distancia recorrida.
La potencia desarrollada en este caso sería:
\[ P = \frac{\text{Trabajo}}{\text{Tiempo}} = \frac{3,000 J}{5 s} = 600 W \]
Esto equivale aproximadamente a la potencia de un pequeño electrodoméstico, como una batidora de cocina.
Motor de automóvil
Un motor de automóvil de volumen medio tiene una potencia de entre 50 y 100 kW (kilovatios), lo que equivale a 67-134 caballos de vapor (CV).
- A media velocidad, el motor produce aproximadamente 25-50 kW, similar a la potencia necesaria para alimentar una pequeña casa.
- Un automóvil deportivo o un vehículo de alto rendimiento puede superar fácilmente los 300 kW (400 CV), y los autos de Fórmula 1 alcanzan potencias cercanas a 800 kW (1,100 CV).
Central nuclear
Una central nuclear estándar tiene una capacidad de producción de 800-900 MW (megavatios), suficiente para abastecer a una ciudad de tamaño medio con cientos de miles de hogares.
- Las centrales nucleares más grandes, como las de tipo EPR (Reactor Europeo de Presión), pueden generar hasta 1,600 MW.
- Para comparación, una granja eólica con 500 aerogeneradores de 2 MW cada uno produciría una potencia similar a la de una central nuclear de 1 GW (1,000 MW) en condiciones óptimas.
Electrodomésticos y maquinaria industrial
- Un foco LED doméstico consume entre 5 y 15 W.
- Una lavadora típica requiere unos 2 kW durante su funcionamiento.
- Un tren de alta velocidad como el AVE puede tener motores eléctricos de hasta 8 MW en conjunto.
- Un barco de carga grande puede contar con motores diésel de 50-100 MW.