Unidad Térmica Británica

Unidad de energía

La unidad térmica británica ( BTU ) es una medida de calor , que es una forma de energía . Originalmente se definió como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra de agua en un grado Fahrenheit . También forma parte de las unidades habituales de Estados Unidos . ^[1] La unidad SI para energía es el julio (J) ; un BTU equivale aproximadamente a 1055 J (que varía dentro del rango de 1054 a 1060 J según la definición específica; ver más abajo).

Si bien las unidades de calor a menudo son reemplazadas por unidades de energía en el trabajo científico, todavía se utilizan en algunos campos. Por ejemplo, en Estados Unidos el precio del gas natural se cotiza en dólares por la cantidad de gas natural que produciría 1 millón de BTU (1 "MMBtu") de energía térmica si se quemara. ^{[2] [3]}

Definiciones

Una BTU se definió originalmente como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 libra avoirdupois de agua líquida en 1 grado Fahrenheit a una presión constante de una unidad atmosférica . ^[4] Hay varias definiciones diferentes de BTU que difieren ligeramente. Esto refleja el hecho de que el cambio de temperatura de una masa de agua debido a la adición de una cantidad específica de calor (calculada en unidades de energía, normalmente julios) depende ligeramente de la temperatura inicial del agua. Como se ve en la siguiente tabla, las definiciones de BTU basadas en diferentes temperaturas del agua varían hasta en un 0,5%.

Prefijos

Las unidades de kBtu se utilizan en el seguimiento del uso de energía de los edificios y en el dimensionamiento del sistema de calefacción. El índice de uso de energía (EUI) representa kBtu por pie cuadrado de superficie acondicionada. "k" significa 1.000. ^[11]

La unidad Mbtu se utiliza en el gas natural y otras industrias para indicar 1000 BTU. ^{[12] [13]} Sin embargo, existe una ambigüedad en el sentido de que el sistema métrico (SI) utiliza el prefijo "M" para indicar ' Mega- ', un millón (1.000.000). Aun así, "MMbtu" se utiliza a menudo para indicar un millón de BTU, especialmente en la industria del petróleo y el gas. ^[14]

Los analistas de energía acostumbrados a la métrica "k" (' kilo- ') para 1.000 son más propensos a utilizar MBtu para representar un millón, especialmente en documentos donde M representa un millón en otras unidades de energía o costos, como MW, MWh y $. . ^[15]

La unidad ' termia ' se utiliza para representar 100.000 BTU. ^[12] Un decatherm son 10 termias o un MMBtu (millones de Btu). La unidad quad se usa comúnmente para representar un cuatrillón (10 ¹⁵ ) de BTU. ^[14]

Conversiones

Un Btu es aproximadamente:

• 1,0551 kJ ( kilojulios )
• 0,2931 W⋅h ( vatios hora )
• 252,2 calorías ( calorías )
• 0,2522 kcal (kilocalorías)
• 25,031 a 25,160 pies⋅pdl ( pie-poundal )
• 778,2 ft⋅lbf ( pie-libras-fuerza )
• 5.40395 (lbf/pulg ² )⋅pie ³

Un Btu se puede aproximar como el calor producido al encender una sola cerilla de cocina de madera o como la cantidad de energía que se necesita para levantar un peso de una libra (0,45 kg) 778 pies (237 m). ^[dieciséis]

Para gas natural

• En la fijación de precios del gas natural , la definición canadiense es que1.000.000 BTU ≡1.054.615  GJ . _ ^[17]
• El contenido energético (poder calorífico alto o bajo) de un volumen de gas natural varía con la composición del gas natural, lo que significa que no existe un factor de conversión universal de energía en volumen. 1 pie cúbico (28 litros) de gas natural promedio produce ≈ 1030 Btu (entre 1010 Btu y 1070 Btu, según la calidad, cuando se quema)
• Como aproximación burda, 1.000 pies cúbicos (28 m ³ ) de gas natural producen ≈1.000.000 BTU ≈1GJ .
• Para la conversión del precio del gas natural1.000 m ³ ≈ 36,9 millones de Btu y1.000.000 BTU ≈27,1m3 ^_

BTU/hora

La unidad SI de potencia para sistemas de calefacción y refrigeración es el vatio . Btu por hora (Btu/h) se utiliza a veces en América del Norte y el Reino Unido; este último para aire acondicionado principalmente, aunque "Btu/h" a veces se abrevia simplemente como "Btu". ^[18] MBH (miles de Btus por hora) también es común. ^[19]

• 1 W es aproximadamente 3,412142 Btu/h ^[20]
• 1.000 Btu/h es aproximadamente 0,2931 kW
• 1 hp equivale aproximadamente a 2544 Btu/h

Unidades asociadas

• 1 tonelada de refrigeración , una unidad común en las aplicaciones de refrigeración y aire acondicionado de América del Norte, equivale a 12.000 Btu/h (3,52 kW). Es la tasa de transferencia de calor necesaria para congelar 1 tonelada corta (907 kg) de agua en hielo en 24 horas.
• En Estados Unidos y Canadá, el valor R que describe el rendimiento del aislamiento térmico generalmente se expresa en pies cuadrados grados Fahrenheit hora por unidad térmica británica (pies ² ⋅°F⋅h/Btu). Por un pie cuadrado de aislamiento, fluye un BTU por hora de calor a través del aislador por cada grado de diferencia de temperatura a través de él.
• 1 termia se define en los Estados Unidos y la Unión Europea como 100.000 BTU, pero en los EE. UU. se utiliza el BTU _{59 °F} mientras que en la UE se utiliza el BTU _IT . Las regulaciones del Reino Unido se modificaron para reemplazar las termias por julios a partir del 1 de enero de 2000. ^[21] A partir de 2013, ^[actualizar]la termia todavía se utiliza para fijar los precios del gas natural en el Reino Unido. ^[22]
• 1 cuádruple (abreviatura de cuatrillón  de Btu) es 10 ¹⁵  Btu, que es aproximadamente 1 exajulio (1,055 × 10 ¹⁸  J ). Los quads se utilizan en Estados Unidos para representar el consumo anual de energía de las grandes economías: por ejemplo, la economía estadounidense utilizó 99,75 quads en 2005. ^[23] Un quad/año equivale aproximadamente a 33,43 gigavatios.

El Btu no debe confundirse con la Board of Trade Unit (BTU), un sinónimo obsoleto en el Reino Unido de kilovatio hora (1 kW⋅h o 3412 Btu).

El Btu se utiliza a menudo para expresar la eficiencia de conversión de calor en energía eléctrica en las centrales eléctricas. Las cifras se expresan en términos de la cantidad de calor en Btu necesaria para generar 1 kW⋅h de energía eléctrica. Una central eléctrica de carbón típica funciona a 10.500 Btu/kWh (3,1 kWh/kWh), una eficiencia del 32 al 33%. ^[24]

La unidad de calor centígrados (CHU) es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra de agua en un grado Celsius . Es igual a 1,8 BTU o 1.899 julios. ^[25] En 1974, esta unidad "todavía se utilizaba a veces" en el Reino Unido como alternativa al BTU. ^[26]

Otra unidad heredada de energía en el sistema métrico es la caloría , que se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado Celsius . ^[27]

Ver también

• Conversión de unidades
• Calor latente
• Paso al sistema métrico
• Tonelada de refrigeración

Notas

1. 4,184 × 453,59237 ×5/9
2. 4,1868 × 453,59237 × 5 ⁄ 9

Referencias

1. En una breve nota, Woledge señala que el término técnico real "unidad térmica británica" aparentemente se originó en los Estados Unidos y posteriormente fue adoptado en Gran Bretaña. Véase Woledge, G. (30 de mayo de 1942). "Historia de la Unidad Térmica Británica". Naturaleza . 149 (149): 613. Bibcode : 1942Natur.149..613W. doi : 10.1038/149613c0 . S2CID  4104904.
2. "Precio al contado del gas natural Henry Hub". Administración de Información Energética de EE. UU. Archivado desde el original el 1 de agosto de 2017.
3. El BTU utilizado en la fijación de precios del gas natural en Estados Unidos es "la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 libra avoirdupois de agua pura de 58,5 a 59,5 °F (14,7 a 15,3 °C) a una presión constante de 14,73 libras por cuadrado pulgada." Consulte el "Capítulo 220: Futuros del gas natural de Henry Hub" (PDF) . Reglamento de NYMex . Bolsa Mercantil de Nueva York (NYMex). Archivado (PDF) desde el original el 10 de noviembre de 2016 . Consultado el 6 de enero de 2017 .
4. Smith, JM; Van Ness, HC; Abbott, MM (2003). Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química. BI Bhatt (adaptación) (6 ed.). Educación de Tata McGraw-Hill. pag. 15.ISBN _ 0-07-049486-X.
5. La libra es 453,59237 gramos por definición; consulte el "Apéndice C del Manual 44 del NIST, Especificaciones, tolerancias y otros requisitos técnicos para dispositivos de pesaje y medición, tablas generales de unidades de medida" (PDF) . Oficina Nacional de Estándares de Estados Unidos. pag. C-12. Archivado desde el original (PDF) el 26 de noviembre de 2006.Un grado Fahrenheit es exactamente5/9de un grado Celsius por definición.
6. Thompson, Ambler; Taylor, Barry N. "Guía para el uso del Sistema Internacional de Unidades (SI) Edición 2008" (PDF) . Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST). pag. 58. Archivado (PDF) desde el original el 3 de junio de 2016.Publicación especial 811 del NIST.
7. Sørensen, doblado (2008). Manual e-Mega de Enfoque en Energías Renovables. Prensa académica. pag. 5.ISBN _ 9780123747068.
8. Koch, Werner (2013). Mesas de vapor VDI (4 ed.). Saltador. pag. 8.ISBN _ 9783642529412.Publicado bajo los auspicios de Verein Deutscher Ingenieure (VDI).
9. Cardarelli, Francois (2012). Conversión de unidades científicas: una guía práctica para la métrica. MJ Shields (traducción) (2 ed.). Saltador. pag. 19.ISBN _ 9781447108054.
10. BS 350: Parte 1: 1974 Tablas y factores de conversión, Parte 1. Base de las tablas. Factores de conversión . Institución de estándares británicos. 1974. pág. 59.
11. https://secure.sos.state.or.us/oard/displayDivisionRules.action?selectedDivision=1091 ^{[ URL desnuda ]}
12. "¿Qué son Mcf, Btu y termias? ¿Cómo convierto precios en Mcf a Btus y termias?". Administración de Información Energética de EE. UU . 6 de abril de 2016. Archivado desde el original el 25 de diciembre de 2016 . Consultado el 30 de diciembre de 2016 .
13. Precio, Gary D. (2014). Sistemas de energía y energías renovables: diseño, operación y análisis de sistemas. Prensa de impulso. pag. 98.ISBN _ 9781606505717.
14. "Unidades de energía". Sociedad Estadounidense de Física . Archivado desde el original el 31 de diciembre de 2016 . Consultado el 26 de diciembre de 2016 .
15. Cook, Warren C (2018): https://betterbuildingssolutioncenter.energy.gov/sites/default/files/attachments/Home%20Energy%20Score%20Report%20Example.pdf https://www.oregon.gov/energy/ Datos-e-informes/Documentos/BER-Chapter-1-Energy-Numbers.pdf
16. Ristinen, Robert A.; Kraushaar, Jack J. (2006). Energía y Medio Ambiente . John Wiley e hijos. págs. 13-14. ISBN 978-0-471-73989-0.
17. "Medidas de energía". Gobierno de la provincia de Alberta. Archivado desde el original el 20 de enero de 2017 . Consultado el 7 de enero de 2017 .
18. Ken Matesz (2010). Calentadores de mampostería: diseñar, construir y vivir con un pedazo de sol . Publicación verde de Chelsea. pag. 148.
19. Arímes, Tom (1994). Manual de HVAC y resistencia química para ingenieros y arquitectos: una recopilación . Lexington, Kentucky: BCT. pag. 11-12. ISBN 0-9640967-0-6. OCLC  32314774.
20. "Manual de ASHRAE 2009 - Fundamentos (Edición IP)". Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado , Inc. Archivado desde el original el 17 de octubre de 2015 . Consultado el 21 de septiembre de 2015 .
21. "El Reglamento de Unidades de Medida de 1995" . Consultado el 7 de noviembre de 2019 .
22. "El mercado mayorista de gas de GB". Oficina de Mercados de Gas y Electricidad . Archivado desde el original el 30 de septiembre de 2013 . Consultado el 13 de enero de 2013 . El mercado mayorista de gas en Gran Bretaña tiene un precio único para el gas, independientemente de su procedencia. Esto se denomina precio del gas del Punto de Equilibrio Nacional (PNB) y generalmente se cotiza en precio por termia de gas.
23. Silenciador, John Durbin (2009). Crisis del siglo XXI: Comience a perforar: el año 2020 se acerca rápidamente . iUniverso. pag. 376.ISBN _ 9781440140549. OCLC  610004375..
24. Bellman, David K., ed. (18 de julio de 2007). «Eficiencia de Generación Eléctrica» (PDF) . Consejo Nacional del Petróleo (NPC). Archivado desde el original (PDF) el 20 de noviembre de 2008 . Consultado el 30 de marzo de 2012 .Documento de trabajo del Estudio Global de Petróleo y Gas de NPC.
25. "Unidad de calor centígrados". Archivado desde el original el 25 de diciembre de 2016 . Consultado el 10 de febrero de 2017 .
26. BS 350: Parte 1:1974 - Tablas y factores de conversión; Parte 1. Bases de tablas, Factores de conversión . Institución de estándares británicos. 1974. pág. 59.
27. Hargrove, James L. (2007). "¿La historia de las unidades de energía de los alimentos sugiere una solución a la 'confusión de calorías'?". Diario de nutrición . 6 : 44. doi : 10.1186/1475-2891-6-44 . PMC 2238749 . PMID  18086303. 

enlaces externos

• "El Reglamento de Unidades de Medida de 1995". www.legislación.gov.uk . HMSO . 13 de julio de 1995 . Consultado el 23 de febrero de 2018 .
• "Gas natural: introducción". www.nrcan.gc.ca . Recursos Naturales de Canadá . 27 de noviembre de 2015. Archivado desde el original el 24 de febrero de 2018 . Consultado el 23 de febrero de 2018 .