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La unidad térmica británica ( BTU o Btu ) es una unidad de calor ; se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra de agua en un grado Fahrenheit . También es parte de las unidades habituales de Estados Unidos . [1] Ahora se sabe que el calor es equivalente a la energía. La unidad SI moderna para calor y energía es el joule (J) ; Un BTU equivale aproximadamente a 1055  J (según la definición exacta de BTU, consulte a continuación).

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 . [2] Si bien las unidades de calor a menudo son suplantadas por unidades de energía en el trabajo científico, todavía se usan en algunos campos. Por ejemplo, en los Estados Unidos el precio del gas natural se cotiza en dólares por millón de BTU. [3] [4]

Definiciones [ editar ]

Una BTU se definió originalmente como la cantidad de calor requerida para elevar la temperatura de 1 avoirdupois libra de agua líquida en 1 grado Fahrenheit a una presión constante de una unidad atmosférica . [5] Hay varias definiciones diferentes de BTU que ahora se sabe 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 (calculado en unidades de energía, generalmente 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%.

VarianteEnergía (J)Notas
Termoquímica≈1054.3503Originalmente, la BTU termoquímica se definió como el calor requerido para elevar la temperatura de una libra de agua desde su punto de congelación hasta su punto de ebullición, dividido por la diferencia de temperatura (180 ° F). La caloría termoquímica similar se definió como el calor requerido para elevar la temperatura de un gramo de agua desde el punto de congelación hasta la ebullición dividido por la diferencia de temperatura en grados Celsius (100 ° C). La Organización Internacional de Estándares ahora redefine la caloría termoquímica como exactamente 4,184 J. [5] El BTU termoquímico se define entonces usando las conversiones de gramos a libras y de Celsius a Fahrenheit. [6]
15 ° C (59 ° F)≈1054.80 [7]Se utiliza para la fijación de precios del gas natural estadounidense. [4]
60 ° F (15,6 ° C)≈1054,68 [8]Principalmente canadiense . [ cita requerida ]
39 ° F (3.9 ° C)≈1059,67 [8]Utiliza el valor calórico del agua en su densidad máxima (4 ° C, 39,2 ° F). [ cita requerida ]
ESO≈1055.05585Un esfuerzo inicial para definir las unidades de calor directamente en términos de unidades de energía y, por lo tanto, para eliminar la asociación directa con las propiedades del agua, fue realizado por las Conferencias Internacionales de la Mesa de Vapor. Estas conferencias adoptaron originalmente la definición simplificada de que 860 calorías "IT" correspondían exactamente a 1 vatio-hora internacional (no lo mismo que un vatio-hora moderno). Esta definición finalmente se convirtió en la afirmación de que 1 caloría IT es exactamente 4,1868 J. [5] [9] El BTU se calcula a partir de la caloría como se hace para las definiciones termoquímicas de BTU y caloría. [6]
YO ASI≡1055.06Norma internacional ISO 31-4 sobre cantidades y unidades. Parte 4: Calor . [10] Este valor utiliza la caloría IT y se redondea con una precisión realista.

Prefijos [ editar ]

Las unidades 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" representa 1.000.

La unidad MBTU se usa en gas natural y otras industrias para indicar 1,000 BTU. [11] [12] Sin embargo, existe una ambigüedad en que el sistema métrico (SI) usa el prefijo "M" para indicar un millón (1,000,000), y consecuentemente "MMBtu" se usa a menudo para indicar un millón de BTU. [13]

Los analistas de energía acostumbrados a la métrica "k" para 1,000 tienen más probabilidades de usar MBtu para representar un millón, especialmente en documentos donde M representa un millón en otras unidades de energía o costo, como MW, MWh y $.

La unidad de termia se utiliza para representar 100.000 BTU. [11] Un decatermo son 10 termias o un MMBtu (millones de Btu). La unidad cuádruple se usa comúnmente para representar un cuatrillón (10 15 ) BTU. [13]

Conversiones [ editar ]

Un Btu es aproximadamente:

  • 1.054 a 1.060 kJ (kilo julios )
  • 0,2931 W⋅h ( vatios hora )
  • 252 a 253 cal ( calorías )
  • 0,25 kcal (kilocalorías)
  • 25,031 a 25,160 ft⋅pdl ( pie-poundal )
  • 778 a 782 ft⋅lbf ( pie-libras-fuerza )
  • 5.40395 (lbf / pulg 2 ) ⋅ft 3

Un Btu se puede aproximar como el calor producido al quemar un solo fósforo de cocina de madera o como la cantidad de energía que se necesita para levantar un peso de una libra (0,45 kg) de 778 pies (237 m). [14]

Para gas natural [ editar ]

Artículo principal: Precios del gas natural
  • En el precio del gas natural , la definición canadiense es que1 000 000  BTU ≡1.054 615  GJ . [15]
  • El contenido de energía (valor 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 a 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 una aproximación gruesa, 1,000 pies cúbicos (28 m 3 ) de gas natural rinden ≈1 000 000  BTU ≈1 GJ .
  • Para la conversión del precio del gas natural 1000 m 3 ≈ 36,9 millones de Btu y1 000 000  BTU ≈27,1 m 3

Como unidad de poder [ editar ]

La unidad SI de potencia para sistemas de calefacción y refrigeración es vatio . En su lugar, a menudo se usa Btu por hora (Btu / h), aunque a veces "Btu / h" se abrevia erróneamente simplemente como "Btu". [16] MBH, miles de Btus por hora, también es común. [17]

  • 1 vatio equivale aproximadamente a 3,412142 Btu / h [18]
  • 1000 Btu / h son aproximadamente 293,1 W
  • 1 caballo de fuerza es aproximadamente 2,544 Btu / h

Unidades asociadas [ editar ]

  • 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 los Estados Unidos y Canadá, el valor R que describe el rendimiento del aislamiento térmico generalmente se expresa en pies cuadrados en grados Fahrenheit horas por unidad térmica británica (ft 2 ⋅ ° F⋅h / Btu). Por un pie cuadrado de aislamiento, un BTU por hora de calor fluye a través del aislante por cada grado de diferencia de temperatura que lo atraviesa.
  • 1 termia se define en los Estados Unidos y la Unión Europea como 100,000 Btu, pero EE. UU. Usa Btu 59 ° F mientras que la UE usa Btu IT . Las reglamentaciones del Reino Unido se modificaron para reemplazar las termias por julios con efecto a partir del 1 de enero de 2000. [19] En 2013, la termia todavía se utiliza en la fijación de precios del gas natural en el Reino Unido. [20]
  • 1 quad (abreviatura de cuatrillón de  Btu) es 10 15  Btu, que es aproximadamente 1 exajulio (1,055 x 10 18  J ). Los quads se utilizan en los Estados Unidos para representar el consumo anual de energía de las grandes economías: por ejemplo, la economía estadounidense utilizó 99,75 quads en 2005. [21] Un quad / año equivale aproximadamente a 33,43 gigavatios.

El Btu no debe confundirse con la Unidad de la Junta de Comercio (BOTU), un sinónimo obsoleto del Reino Unido para kilovatio hora (1 kW⋅h o 3.412 Btu).

El Btu se utiliza a menudo para expresar la eficiencia de conversión del 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 típica de carbón funciona a 10.500 Btu / kWh (3,1 kWh / kWh), una eficiencia del 32% al 33%. [22]

La unidad de calor centígrado (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 1899 julios. [23] En 1974, esta unidad "todavía se utilizaba a veces" en el Reino Unido como una alternativa a BTU. [24]

Ver también [ editar ]

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

Referencias [ editar ]

  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 .
  2. ^ Hargrove, James L. (2007). "¿Sugiere la historia de las unidades de energía alimentaria una solución a la 'confusión de calorías'?" . Diario de nutrición . 6 : 44. doi : 10.1186 / 1475-2891-6-44 . PMC 2238749 . PMID 18086303 . Archivado desde el original el 1 de agosto de 2017.  
  3. ^ "Precio de contado del gas natural de Henry Hub" . Administración de Información Energética de EE. UU. Archivado desde el original el 1 de agosto de 2017.
  4. ^ a b El BTU utilizado en el precio del gas natural estadounidense es "la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 avoirdupois libra de agua pura de 58,5 grados Fahrenheit a 59,5 grados Fahrenheit a una presión constante de 14,73 libras por pulgada cuadrada". 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 .
  5. ^ a b c Smith, JM; Van Ness, HC; Abbott, MM (2003). Introducción a la Termodinámica de la Ingeniería Química . BI Bhatt (adaptación) (6 ed.). Educación de Tata McGraw-Hill. pag. 15. ISBN 0-07-049486-X.
  6. ^ a b La libra ahora se define como 453,59237 gramos; 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 Normas de los Estados Unidos. pag. C-12. Archivado desde el original (PDF) el 26 de noviembre de 2006. Un grado Fahrenheit ahora se define como exactamente 5/9 de un grado Celsius.
  7. ^ 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 NIST 811.
  8. ↑ a b Sørensen, Bent (2008). Manual e-Mega de Enfoque de energía renovable . Prensa académica. pag. 5. ISBN 9780123747068.
  9. ^ Koch, Werner (2013). Tablas de vapor VDI (4 ed.). Saltador. pag. 8.Publicado bajo los auspicios de Verein Deutscher Ingenieure (VDI).
  10. ^ Cardarelli, Francois (2012). Conversión de unidades científicas: una guía práctica para la medición . MJ Shields (traducción) (2 ed.). Saltador. pag. 19.
  11. ^ a b "¿Qué son Mcf, Btu y termias? ¿Cómo convierto los 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 .
  12. ^ Precio, Gary D. (2014). Sistemas Eléctricos y Energías Renovables: Diseño, Operación y Análisis de Sistemas . Momentum Press. pag. 98.
  13. ^ a b "Unidades de energía" . Sociedad Estadounidense de Física . Archivado desde el original el 31 de diciembre de 2016 . Consultado el 26 de diciembre de 2016 .
  14. ^ Ristinen, Robert A .; Kraushaar, Jack J. (2006). Energía y Medio Ambiente . John Wiley e hijos. pp.  13 -14. ISBN 978-0-471-73989-0.
  15. ^ "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 .
  16. ^ Ken Matesz (2010). Calentadores de mampostería: diseñar, construir y vivir con un pedazo de sol . Chelsea Green Publishing. pag. 148.
  17. ^ "¿Cuál es la diferencia entre BTU y MBH para hornos domésticos?" . Intercambio de pilas de mejoras para el hogar . Consultado el 26 de noviembre de 2018 .
  18. ^ [ "Manual de ASHRAE 2009 - Fundamentos (Edición IP)" . Archivado desde el original el 17 de octubre de 2015 . Consultado el 21 de septiembre de 2015 .? Manual de ASHRAE 2009 - Fundamentos (Edición IP)]. (págs: 38,2). Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado , Inc.
  19. ^ "El Reglamento de unidades de medida de 1995" . Consultado el 7 de noviembre de 2019 .
  20. ^ "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 para el gas independientemente de su procedencia. Esto se denomina precio del gas del Punto de equilibrio nacional (NBP) y generalmente se cotiza en precio por termia de gas.
  21. ^ Husher, John Durbin (2009). Crisis del siglo XXI: Comience a perforar: el año 2020 se acerca rápidamente . iUniverse. pag. 376. ISBN 9781440140549. OCLC  610004375 ..
  22. ^ 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 NPC Global Oil & Gas Study.
  23. ^ "Unidad de calor centígrado" . Archivado desde el original el 25 de diciembre de 2016 . Consultado el 10 de febrero de 2017 .
  24. ^ BS 350: Parte 1: 1974 - Tablas y factores de conversión; Parte 1. Bases de tablas, Factores de conversión . Institución de estándares británicos. 1974. p. 59.

Enlaces externos [ editar ]

  • "El Reglamento de Unidades de Medida de 1995" . www.legislation.gov.uk . HMSO . 13 de julio de 1995 . Consultado el 23 de febrero de 2018 .
  • "Gas natural: una cartilla" . 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 .