BTU (UNITAT TÈRMICA): EQUIVALÈNCIES, USOS, EXEMPLES - FÍSICA - 2025

BTU són les sigles per British Thermal Unit, que es tradueix com a Unitat Tèrmica Anglesa. Es tracta d'una unitat que es fa servir en transferència de calor i que va començar a aparèixer en els textos d'enginyeria cap a fins de segle XIX.

La següent és una de les definicions d'aquesta unitat: 1 BTU és la quantitat de calor necessària per canviar en un grau Fahrenheit la temperatura d'una lliura d'aigua a 60 º F a pressió atmosfèrica. Una altra definició emprada en la indústria petroliera estableix aquesta temperatura en 59 º F.

Ara bé, l'energia -de qualsevol tipus- és una magnitud que presenta moltes possibilitats pel que fa a les unitats per mesurar-la. Encara que en el Sistema Internacional d'Unitats SI és el joule o juliol, en molts àmbits, com tots els que es relacionen amb l'electricitat, la calefacció i la refrigeració, es dóna preferència a altres.

Conversions BTU-altres unitats

A continuació es mostren les principals conversions de la BTU a altres unitats d'energia d'ús freqüent:

Taula 1. Factors de conversió de BTU

Per convertir una quantitat donada de BTU a qualsevol de les unitats mostrades, només cal multiplicar la quantitat pel factor de conversió indicat. I si el que es vol és transformar des de qualsevol unitat a BTU, es divideix per aquest factor.

usos

BTU és una unitat molt utilitzada en aires condicionats i calefactors. Font: Pixabay.

L'energia en les seves múltiples formes és el que finalment impulsa la humanitat. Així que no és de sorprendre la gran quantitat d'unitats creades a mesura que els coneixements s'anaven ampliant cada vegada més.

D'una banda passa que el joule és una unitat bastant petita per a l'energia o la calor, i per l'altra, hi ha unitats de mesura molt arrelades en l'àrea de la transferència de calor, com la caloria i la mateixa BTU.

-Actualment la BTU se segueix emprant en tot el que es refereix a sistemes de calefacció, estufes, forns, refrigeració i aire condicionat. És freqüent que aparegui en els manuals d'operació i manteniment de tals equips.

-També als Estats Units el BTU s'usa per a expressar el preu de el gas natural, l'electricitat, el querosè i altres combustibles (en dòlars per milió de BTU). Per exemple, als Estats Units el preu de l'electricitat oscil·la al voltant de $ 39 per milió de BTU, segons fonts de la US Energy Information Administration.

-En les plantes elèctriques, l'eficiència de conversió de calor en energia elèctrica s'expressa en BTU.

BTU-hora i RT com a mesura de la potència

Encara més freqüent és expressar el consum de BTU per unitat de temps, que és la potència. En aquest cas apareix com BTU / ho amb les sigles BTUH. Aquesta unitat s'usa en diversitat d'indústries i encara els consumidors de països en els quals el sistema mètric decimal és un estàndard, reconeixen aquestes sigles com distintives en els equips d'aire condicionat.

Taula 2. Factors de conversió de BTU / h

* RT són les sigles de Refrigeration ton o tona de refrigeració, una unitat de potència utilitzada per especificar potència de refrigeradors i frigorífics. No està relacionada amb la tona mètrica que serveix per mesurar massa i és igual a 1000 kg.

Una RT equival a la calor latent absorbit en la fusió d'una tona curta ("short ton") de gel pur en un dia, que és de 12000 BTU / h. La tona curta o short ton val més que la tona mètrica: 1.10231 vegades.

Els sistemes d'aire condicionat central s'expressen en RT. Per exemple, un el compressor sigui de 2 RT, pot eliminar de l'aire una quantitat de 24.000 BTU en 1 hora.

exemples

Els següents exemples i exercicis fan ús de la BTU.

Escalfar o refredar una habitació

A l'comprar una estufa (calefactor) o un equip d'aire condicionat, es presenten moltes alternatives al mercat. El següent procediment ajuda a escollir l'equip més adequat per climatitzar un espai, segons les seves dimensions:

-Mesurar ample a, llarg li alt h de l'habitació.

Calcular el volum mitjançant la fórmula V = a × l × h

-Dividir el resultat entre 2 i després multiplicar-lo per 1000

-El resultat indica les BTU / h més adequades per a la grandària d'aquest espai, per tant s'ha de triar l'equip amb BTU / h més proper.

El procediment anterior és una bona estimació suposant que hi hagi 1 o 2 persones a l'habitació.

Figura 2. Per optimitzar els costos, cal escollir el calefactor més adequat segons la mida de l'espai a climatitzar. Font: Pixabay.

exercicis resolts

exercici 1

Trobar les BTU / h requerides per climatitzar una habitació les dimensions són:

-4.0 metres d'ample

-3.0 metres d'altura

-10 metres de llarg

solució

El volum d'aquest espai és V = 4.0 x 3.0 x 10 m ³ = 120 m ³. La meitat d'aquest valor és 60 i a l'multiplicar-lo per 1000 s'obté 60000. Després, cal buscar un equip que especifiqui el valor més proper a 60000 BTU / h.

A més BTU / h, major la mida i el cost de l'equip, així com el seu consum d'energia elèctrica. Així que comprar l'equip més gran no sempre dóna el millor resultat.

Un altre detall a considerar és l'eficiència: tots els equips necessiten energia per funcionar (input) i la converteixen en un treball (output). L'eficiència és el quocient entre la sortida (input) i l'entrada (output), que mai és igual a 1, ja que sempre ocorren pèrdues.

Els equips d'aire condicionat en general solen estar en el rang de 3.000-1.800.000 BTU / h. Però els equips d'ús domèstic gairebé sempre es classifiquen així:

-Portátiles: 8,000-12,000 BTU

Sistema dividit (split system): 9,000-36,000 BTU

-Aire condicionat de finestra: 3,000-25,000 BTU

exercici 2

Un aire condicionat de finestra té 5000 BTU / hi es vol calcular la seva potència en quilowatts. Si l'equip està encès durant 6 hores, quin serà el seu consum d'energia en joules?

solució

A la taula 2 apareix el factor de conversió: 1 BTU / h = 0,00029307107 quilowatts, l'operació a realitzar és:

5000 x,00029307107 quilowatts = 1.470 quilowatts.

Pel que fa a el consum d'energia en joules, primer es transforma a watts la quantitat anterior multiplicant per 1000:

1470 quilowatts = 1.470.000 watts.

I ja que la potència és energia per unitat de temps, es multiplica aquest resultat per 6 hores, expressades en segons:

6 hores = 6 x 3600 segons = 21600 segons

Energia consumida = 1470000 watts x 21600 segons = 3.18 x 10 ¹⁰ joules.

Es tracta d'un nombre bastant gran: ni més ni menys que 318 seguit de 8 zeros. Com es va esmentar prèviament, el joule és una unitat bastant petita i en aquest aspecte, emprar la BTU significa treballar amb xifres més petites i manejables.

referències

1. Compact Appliance. Air Conditioning BTU 's: What Are They & What Do They Mean? Recuperat de: learn.compactappliance.com.
2. Essential Home and Garden. Què és el BTU ?. Recuperat de: essentialhomeandgarden.com.
3. Què és un BTU en un aire condicionat i com calcular la mida correcta? Recuperat de: samsung.com.
4. US Energy Information Administration. FAQS. Recuperat de: eia.gov.
5. Wikipedia. British Thermal Unit. Recuperat de: en.wikipedia.org.