Conversor de energía: julios, kWh, calorías y BTU

Conversor de unidades de energía

La energía es la capacidad de realizar trabajo o producir calor. Un conversor de unidades de energía reescribe una cifra de energía de una unidad a otra, como de kilovatios-hora a julios. Esta página convierte entre julios, kilojulios, calorías, kilocalorías, vatios-hora, kilovatios-hora y BTU, y muestra los siete valores al mismo tiempo.

Qué hace el convertidor

El usuario introduce un número y elige la unidad en la que está expresado. La página devuelve la misma energía en las siete unidades.

• Los resultados se muestran con ocho cifras significativas. Solo se redondea la presentación. La conversión se realiza con el número tal como se introdujo.
• Un resultado cuyo valor absoluto sea inferior a 0,0001, o que sea igual o superior a mil millones, se muestra en notación científica. El cero se muestra como un 0 simple.
• Se aceptan valores negativos. Una reacción que absorbe calor en lugar de liberarlo tiene un valor negativo.
• Una casilla vacía produce un aviso en lugar de un número. Un enlace que incluya una unidad no ofrecida por la página produce un mensaje en lugar de una conversión.

Las siete unidades

El julio es la unidad del SI: el trabajo realizado por un newton al actuar a lo largo de un metro. Cada una de las otras seis unidades equivale a un número fijo de julios. Ninguno de esos seis números es una medición, por lo que ninguno cambia con el tiempo.

Fórmula de conversión de energía

Todas las unidades de aquí son múltiplos fijos del julio, por lo que una conversión consiste en una multiplicación seguida de una división. El valor se convierte primero a julios y después a la unidad deseada:

$E_2 = \frac{E_1 \times k_1}{k_2}$

donde $E_1$ es la energía introducida, $k_1$ es el número de julios que contiene una unidad de la unidad elegida, $k_2$ es el número de julios que contiene una unidad de la unidad deseada y $E_2$ es el resultado.

No se suma ni se resta nada durante el proceso, porque las siete escalas marcan cero para la misma energía. Solo cambia el tamaño del intervalo. La temperatura es el caso en que esto no se cumple: Celsius y Fahrenheit comienzan a contar desde puntos diferentes, de modo que un conversor que solo multiplicara mostraría 0 °C como 0 °F en lugar de 32 °F.

De dónde proceden la caloría y la BTU

Originalmente, una caloría era la energía necesaria para elevar un gramo de agua un grado Celsius, pero dos experimentos diferentes fijaron esa idea en dos valores ligeramente distintos. Esta página utiliza la caloría termoquímica, fijada exactamente en 4,184 J, que es el valor utilizado en química y en el etiquetado de la energía de los alimentos (1.000 de ellas forman la kilocaloría que aparece como «Calorías» en una etiqueta nutricional). Una segunda definición independiente, la caloría de la Tabla Internacional, está fijada exactamente en 4,1868 J y se incorpora a la BTU que aparece más adelante, en lugar de ofrecerse aquí como unidad propia, porque ambas calorías difieren aproximadamente un 0,06 % y son fáciles de confundir.

La BTU de esta página es la BTU de la Tabla Internacional, el valor que aparece impreso en los equipos de climatización y aire acondicionado. Se define como la energía necesaria para elevar una libra de agua un grado Fahrenheit, utilizando la caloría de la Tabla Internacional:

$1\ \mathrm{BTU} = 453.59237\ \mathrm{g} \times \frac{5}{9}\,\mathrm{K/°F} \times 4.1868\ \mathrm{J/(g \cdot K)} = 1055.05585262\ \mathrm{J}$

El valor 453,59237 g procede del Acuerdo Internacional sobre la Yarda y la Libra de 1959, que fija la libra exactamente en esa cantidad de gramos. El factor 5/9 convierte una diferencia de temperatura de un grado Fahrenheit en kelvin. Los tres factores son exactos, por lo que el producto también lo es y el decimal anterior termina en lugar de repetirse.

Ejemplo: una batería solar de 10 kWh

Una batería doméstica con una capacidad nominal de 10 kWh almacena 10.000 vatios-hora. Al convertirla a julios, la unidad del SI utilizada en física:

$E = 10 \times 3{,}600{,}000 = 36{,}000{,}000\ \mathrm{J} = 36\ \mathrm{MJ}$

Al convertir los mismos 10 kWh a BTU, la unidad utilizada para dimensionar la carga de calefacción o refrigeración que podría alimentar:

$E = \frac{10 \times 3{,}600{,}000}{1055.05585262} \approx 34{,}121.416\ \mathrm{BTU}$

Y a kilocalorías, la unidad utilizada en una etiqueta alimentaria:

$E = \frac{10 \times 3{,}600{,}000}{4184} \approx 8{,}604.2065\ \mathrm{kcal}$

Para esta entrada, la página muestra 36.000.000 J, 36.000 kJ, 8.604.206,5 cal, 8.604,2065 kcal, 10.000 Wh, 10 kWh y 34.121,416 BTU uno al lado del otro.

Conversiones habituales de energía

Cada fila muestra a cuánto equivale una unidad de la columna izquierda en cada una de las siete unidades, con ocho cifras significativas.

Qué valores son exactos y cuáles están redondeados

Todas las unidades de aquí se basan en una definición, pero solo algunas de esas definiciones pueden escribirse íntegramente mediante decimales.

• 1 kJ equivale exactamente a 1.000 J. Kilo es el prefijo del SI para mil.
• 1 cal equivale exactamente a 4,184 J, y 1 kcal equivale exactamente a 4.184 J. Ambos decimales terminan.
• 1 Wh equivale exactamente a 3.600 J, y 1 kWh equivale exactamente a 3.600.000 J: un vatio es un julio por segundo, y una hora son 3.600 segundos; ambos valores son exactos.
• 1 BTU (1,1 kJ) equivale exactamente a 1.055,05585262 J, compuesto a partir de tres definiciones exactas en lugar de almacenarse como un decimal abreviado.

El conversor calcula el valor de la BTU a partir de sus constantes definitorias en lugar de almacenar un número redondeado, de modo que el redondeo que observa el lector procede de la presentación y no de los números subyacentes. Ocho cifras significativas bastan para mostrar claramente un valor definitorio y son lo bastante pocas para ocultar los últimos dígitos de la aritmética del ordenador, que contienen ruido de redondeo y no información.

Preguntas frecuentes

¿Cuántos julios tiene un kilovatio-hora? Exactamente 3.600.000 J, o 3,6 MJ. Un kilovatio-hora es la energía utilizada por un aparato de un kilovatio que funciona durante una hora, y el número se deduce directamente de que el segundo es 1/3,600 de una hora.

¿Una caloría es igual en todas partes? No. Esta página utiliza la caloría termoquímica (4,184 J), el valor empleado en química e incorporado a las kilocalorías de la energía de los alimentos. La caloría de la Tabla Internacional (4,1868 J), utilizada para definir la BTU más adelante, es una definición posterior independiente, aproximadamente un 0,06 % mayor.

¿Cómo se convierte kWh a BTU? Divide los kilovatios-hora entre 0,00029307107 o multiplícalos por aproximadamente 3.412,14. Un kilovatio-hora equivale a 3.412,1416 BTU (3600 kJ).

¿Cuántos julios tiene una Caloría alimentaria? Una «Caloría» alimentaria (con C mayúscula) es una kilocaloría: exactamente 4.184 J, o aproximadamente 4,184 kJ. Un tentempié de 250 Calorías aporta aproximadamente 1.046 kJ.

¿Se puede convertir una energía negativa? Sí. La energía tiene signo, por lo que un valor inferior a cero describe un flujo de energía en la dirección opuesta, como una reacción que absorbe calor en lugar de liberarlo. La página la convierte en lugar de rechazarla.

¿Por qué se muestran tantos dígitos? Ocho cifras significativas mantienen legible un valor definitorio sin mostrar los últimos dígitos de la aritmética, que contienen ruido de redondeo. Las constantes almacenadas nunca se abrevian, por lo que una presentación más corta no influye en la conversión siguiente.