Un BTU, abreviatura de unidad térmica británica, es una medida básica de energía térmica (calor). Un BTU es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de 1 libra (0.45 kg) de agua en 1 ° Fahrenheit (0.55 ° Celsius). En otras palabras, si se vierte 16 onzas (0.47 l) de agua a 59 ° F (15 ° C) en una sartén de la estufa y se enciende el quemador de gas, se necesitaría 1 BTU para elevar la temperatura del agua a 60 ° F (15.6 ° C). Si la olla se dejara sobre la llama de gas, el agua eventualmente alcanzaría el punto de ebullición de 212 ° F (100 ° C), lo que tomaría alrededor de 153 BTU. Esta unidad de medida no métrica se emplea comúnmente solo en ciertos países, incluido EE. UU., Y se usa principalmente para calificar la producción de calor de combustibles y electrodomésticos.
Definición y conversiones
La cantidad precisa de calor necesaria para lograr un aumento de temperatura de 1 ° C (0.55 ° F) varía ligeramente con la temperatura inicial del agua. No existe un acuerdo universal sobre lo que debería ser, por lo que la definición varía según el lugar y el contexto. En los EE. UU., Generalmente se usa una temperatura inicial de 59 ° F (15 ° C), pero en Canadá, es de 60 ° F (15.6 ° C). En otros casos, puede ser un promedio en un rango de temperaturas, o puede equipararse a un valor específico en julios, que son las unidades SI para la energía.
Dependiendo de la definición utilizada, 1 BTU equivale a entre 1,054.35 y 1,059.67 julios. La energía, y en particular el calor, a veces también se mide en calorías, siendo 1 caloría la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 0.035 onzas (1 gramo) de agua en 1.8 ° F (1 ° C). Un BTU equivale a 252 calorías. En términos de potencia, 1 unidad térmica británica equivale aproximadamente a 0.000293 kilovatios-hora, o un poco menos de un tercio de vatio-hora.
Un solo BTU es una unidad de energía bastante pequeña. Los aparatos y dispositivos que tienen clasificaciones de unidades térmicas británicas a menudo muestran valores que se encuentran en miles o decenas de miles. Para tener una idea de cuánta energía representa una sola unidad, es aproximadamente equivalente a quemar una cerilla.
Hay otras unidades más grandes que forman parte del mismo sistema. Una MBTU son 1,000 unidades térmicas británicas, pero no se usa a menudo porque el prefijo “M”, en unidades SI, normalmente representa un millón, lo que causa confusión. En ocasiones, se utiliza una MMBTU para representar un millón de estas unidades. Una termia son 100,000 BTU.
Uso
A pesar de su nombre, la unidad térmica británica rara vez se usa en Gran Bretaña. Es una medida pre-métrica y, como tal, se emplea principalmente en países donde ese sistema no se ha adoptado por completo. En el mundo de la ciencia, el joule es la unidad que se usa normalmente para representar la energía, pero en algunos países, en particular los EE. UU. Y Canadá, la unidad térmica británica es la medida estándar de la producción de calor para aparatos como calentadores y parrillas de gas, combustibles como carbón, petróleo y gas natural. También se utiliza como una medida del efecto de enfriamiento de los refrigeradores y el aire acondicionado: estos pueden recibir una calificación en términos de cuántas BTU pueden eliminar de su entorno.
Las clasificaciones que aparecen en los electrodomésticos son en realidad BTU por hora, mientras que las de los combustibles son por unidad de peso, que puede estar en libras o toneladas, o por unidad de volumen, que puede estar en galones, pies cúbicos o barriles. Por ejemplo, un calentador de ventilador puede tener una potencia nominal de 34,000 BTU / h. En el caso de los combustibles, algunos valores típicos son 35 millones de BTU por tonelada de carbón, 5.6 millones por barril de petróleo crudo y 1,030 por pie cúbico de gas natural.
Cálculo de los requisitos de calefacción y refrigeración
La capacidad de una fuente de calor para provocar un aumento determinado de la temperatura de una sustancia depende no solo de la energía de la fuente de calor, sino también del calor específico de la sustancia. Los diferentes materiales pueden tener calores específicos muy diferentes; por ejemplo, se requiere mucha más energía para calentar agua que para calentar metales. Para un calentador, la sustancia en cuestión es normalmente aire. Los calores específicos generalmente se dan en unidades métricas / SI, como kilojulios por kilogramo, mientras que la clasificación de un calentador puede estar en BTU por hora. Por lo tanto, calcular el requerimiento de energía para calentar una habitación en una cierta cantidad a partir de esta información requeriría encontrar el calor específico del aire, establecer el volumen de la habitación, calcular el peso del aire y convertir las unidades según sea necesario.
Para complicar aún más las cosas, el valor calorífico específico del aire es normalmente el del aire seco a presión normal y para una temperatura inicial determinada. El valor real variará con la humedad, la presión y la temperatura inicial. Afortunadamente, sin embargo, no hay necesidad de tomarse todas estas molestias: existen tablas y calculadoras en línea simples que se pueden usar para calcular los requisitos de calefacción aproximados para una habitación, según sus dimensiones, ubicación, el aumento de temperatura requerido y qué tan bien aislado está. Por ejemplo, calentar una casa típica de 1,000 metros cuadrados (92.9 pies cuadrados) bien aislada en Boston durante el invierno puede requerir alrededor de 24,000 BTU por hora.
Calcular el consumo y el costo de combustible
Calcular el costo de usar un calentador es bastante sencillo, si se conoce la clasificación de BTU. Para un calentador eléctrico, la clasificación simplemente se puede convertir en kilovatios-hora y el costo por kilovatio-hora se puede obtener de la compañía eléctrica. Para un electrodoméstico que usa combustible, la clasificación se puede comparar con la del combustible para saber cuánto usará durante un período determinado. Por ejemplo, el queroseno tiene una clasificación de 135,000 unidades térmicas británicas por galón, por lo que un calentador de queroseno con una clasificación de 25,000 BTU utilizará 1 galón (3.78 l) de queroseno en 5.4 horas.