Esta guía explica cálculo de potencia promedio y conversión entre kWh y horas eléctrica residencial.
Incluye fórmulas, tablas, ejemplos prácticos y referencias normativas para uso técnico profesional y cálculo avanzado.
Calculadora de potencia promedio (kW) a partir de energía (kWh) y tiempo (h)
Conceptos básicos: energía, potencia y tiempo
La energía eléctrica se mide comúnmente en kilovatios-hora (kWh) y la potencia en kilovatios (kW).
La relación fundamental es que la potencia promedio resulta de dividir energía por tiempo.
Definiciones técnicas
- Energía (E): cantidad de trabajo eléctrico entregado en un intervalo, unidad usual: kWh.
- Potencia (P): tasa de entrega de energía, unidad usual: kW (1 kW = 1000 W).
- Tiempo (t): duración del consumo o generación, unidad habitual: horas (h).
- Relación básica: P promedio = E ÷ t.
Fórmulas para cálculo y conversión
Presentamos las fórmulas de uso frecuente en formato HTML y explicamos cada variable con valores típicos.
Fórmula principal (potencia promedio)
Fórmula: P (kW) = E (kWh) ÷ t (h)
Explicación de variables:
- P (kW): potencia promedio durante el período evaluado. Ejemplo típico: 0.05 kW (50 W) para un frigorífico eficiente.
- E (kWh): energía consumida durante el período. Ejemplo típico: 1.2 kWh/día para un frigorífico doméstico.
- t (h): duración del período en horas. Ejemplo: 24 h para consumo diario.
Conversión a vatios y Wh
Fórmula: P (W) = E (Wh) ÷ t (h)
Notas:
- 1 kWh = 1000 Wh.
- Si E se da en kWh y desea P en W: P (W) = (E (kWh) × 1000) ÷ t (h).
Potencia instantánea y promedio en sistemas trifásicos
En sistemas trifásicos balanceados, la potencia activa instantánea total se calcula como:
Fórmula: P (kW) = √3 × V_L-L (kV) × I_L (kA) × cosφ
Donde:
- V_L-L: tensión entre líneas en kV (kilovoltios).
- I_L: corriente de línea en kA (kiloamperios).
- cosφ: factor de potencia (sin unidades).
Para convertir a valores prácticos en V y A: P (kW) = √3 × V (V) × I (A) × cosφ ÷ 1000.
Tablas de conversión y valores comunes
Se incluyen tablas extensas con consumos típicos, conversiones y ejemplos recurrentes para ingeniería y auditoría energética.
| Equipo | Consumo típico (kWh/día) | Horas uso diario (h) | Potencia promedio P = E ÷ t (kW) | Potencia promedio (W) | Comentarios |
|---|---|---|---|---|---|
| Refrigerador (doméstico eficiente) | 1.20 | 24 | 0.050 | 50 | Compresor intermitente, promedio diario |
| Televisor LED 42" | 0.20 | 4 | 0.050 | 50 | Apagado en modo standby ≈ 0.5 W adicional |
| Ordenador portátil | 0.12 | 5 | 0.024 | 24 | Incluye carga de batería |
| Aire acondicionado (1.5 kW nominal) | 9.00 | 6 | 1.500 | 1500 | Valor cercano a potencia nominal si funciona continuo |
| Lavadora (por ciclo) | 0.90 | 1.5 | 0.600 | 600 | Ciclo completo con calentamiento agua |
| Sistema de iluminación LED (hogar) | 0.48 | 6 | 0.080 | 80 | 10 lámparas de 8 W cada una |
| Bombas de agua domésticas | 0.60 | 2 | 0.300 | 300 | Valor medio; depende pérdidas hidráulicas |
| Cocina eléctrica (vitrocerámica) | 1.50 | 1 | 1.500 | 1500 | Consumo por uso intensivo de cocina |
| Secadora | 2.50 | 1.5 | 1.667 | 1667 | Altas potencias durante ciclo |
| Cargador vehículo eléctrico (nivel 2) | 20.00 | 4 | 5.000 | 5000 | Carga doméstica típica para EV medianamente descargado |
| Bomba de calor (COP 3) | 4.00 | 8 | 0.500 | 500 | Valor energético útil mayor por COP, consumo eléctrico reducido |
| Panel solar (producción diaria típica 300 Wp) | 1.20 | 4 | 0.300 | 300 | Producción media diaria estimada |
| kWh | Periodo (h) | Resultado P (kW) | Resultado P (W) | Observación |
|---|---|---|---|---|
| 0.5 | 1 | 0.500 | 500 | Pequeños aparatos en uso intensivo |
| 0.5 | 8 | 0.0625 | 62.5 | Consumos diluidos durante el día |
| 1.0 | 1 | 1.000 | 1000 | Equivalente a una resistencia de 1 kW |
| 1.0 | 24 | 0.0417 | 41.7 | Consumo diario moderado |
| 10 | 5 | 2.000 | 2000 | Pequeña industria o carga EV parcial |
| 100 | 24 | 4.167 | 4167 | Consumo industrial pequeño-mediano |
| 0.05 | 0.5 | 0.100 | 100 | Acción momentánea de baja energía |
| 2.5 | 2 | 1.250 | 1250 | Secadora o cocina intensiva |
| 0.02 | 24 | 0.00083 | 0.83 | Consumo de standby y sensores |
Procedimiento paso a paso para calcular potencia promedio
- Identificar energía consumida E en kWh durante el periodo de interés.
- Determinar la duración t en horas del periodo considerado.
- Aplicar la fórmula: P (kW) = E (kWh) ÷ t (h).
- Si se requiere en vatios: multiplicar P (kW) × 1000 = P (W).
- Para cargas trifásicas, aplicar factores de √3 y cosφ según corresponde.
Ejemplo de uso de datos medidos
Si un contador registra 36 kWh en 7 días, el cálculo para potencia promedio es el siguiente:
- E = 36 kWh en 7 días → convertir a horas: t = 7 × 24 = 168 h.
- P = 36 kWh ÷ 168 h = 0.2143 kW ≈ 214.3 W.
Ejemplos reales desarrollados
Ejemplo 1: vivienda con consumo mensual
Datos del caso:
- E mensual = 250 kWh (consumo medido factura).
- Período t = 30 días = 720 horas.
Desarrollo paso a paso:
- Aplicar la fórmula básica: P (kW) = E (kWh) ÷ t (h).
- Sustituir valores: P = 250 ÷ 720.
- Calcular: P = 0.3472 kW.
- Convertir a vatios: P = 0.3472 × 1000 = 347.2 W.
Interpretación técnica:
- Potencia promedio de la vivienda durante el mes ≈ 347 W.
- Este valor es útil para dimensionar generadores de respaldo o sistemas fotovoltaicos con respaldo.
- Si se desea conocer la potencia de pico requerida, realizar un estudio de demanda y factor de simultaneidad.
Ejemplo 2: estación de carga para vehículo eléctrico (EV)
Datos del caso:
- Un EV requiere 40 kWh para carga completa.
- Tiempo de carga disponible t = 8 horas (overnight).
Desarrollo paso a paso:
- P (kW) = E ÷ t = 40 kWh ÷ 8 h.
- Resultado: P = 5.0 kW.
- Si la instalación trifásica tiene factor de potencia 0.98 y tensión 400 V:
- Corriente por fase aproximada: I = P (kW) × 1000 ÷ (√3 × V × cosφ).
- Sustituyendo: I = 5000 ÷ (1.732 × 400 × 0.98) ≈ 7.35 A.
Comentarios y consideraciones prácticas:
- 5 kW es la potencia promedio necesaria; la estación puede ofertar potencias superiores con control de carga.
- Dimensionar cableado, protecciones y control de carga según normativa vigente y factores térmicos.
Ejemplo 3: análisis horario y puntos de control (caso industrial)
Datos del caso:
- Consumo medido en planta: 1200 kWh durante jornada de 12 horas.
- t = 12 h.
Desarrollo:
- P = E ÷ t = 1200 ÷ 12 = 100 kW.
- Si el factor de potencia medio es 0.85, potencia aparente S = P ÷ cosφ = 100 ÷ 0.85 ≈ 117.65 kVA.
- Corriente por fase en 400 V trifásico: I = S×1000 ÷ (√3×V) = 117650 ÷ (1.732×400) ≈ 170.0 A.
Implicaciones:
- Necesidad de protección, transformador y sección de cable que soporten 170 A por fase.
- Evaluar picos de arranque y aplicar corrección del factor de potencia con bancos de condensadores.
Errores frecuentes y buenas prácticas en la conversión
- Confundir kW con kWh: kW es potencia, kWh es energía acumulada.
- No convertir correctamente unidades (Wh ↔ kWh) antes de aplicar fórmulas.
- Olvidar factor de potencia en sistemas con cargas inductivas o capacitivas.
- No considerar pérdidas y rendimientos en máquinas y transformadores.
Buenas prácticas
- Medir con contadores calibrados según IEC 62053 y validar intervalos de muestreo.
- Registrar datos con resolución horaria para obtener potencia promedio por intervalos significativos.
- Aplicar correcciones por temperatura si se dimensiona equipo según curvas térmicas.
- Usar factor de simultaneidad y demanda para dimensionamiento realista de protecciones.
Aplicaciones prácticas: auditorías, dimensionamiento y energía renovable
La conversión entre kWh y kW es esencial en auditorías energéticas, dimensionamiento de generadores y diseño de sistemas fotovoltaicos.
Dimensionamiento de baterías y autoconsumo
- Para determinar potencia de inversor: calcular P promedio y picos instantáneos.
- Para autonomía de baterías: E necesaria (kWh) ÷ profundidad de descarga segura ÷ eficiencia del inversor.
- Ejemplo breve: requerir 10 kWh utilizables, batería con DoD 80% y eficiencia 90% → capacidad necesaria ≈ 10 ÷ (0.8×0.9) ≈ 13.89 kWh.
Generadores y respaldo
- Usar P promedio para estimar consumo energético durante un periodo y seleccionar reserva de combustible.
- Seleccionar generador con margen adicional para picos de arranque (factor 1.2–1.5 según tipo de carga).
Normativa, estándares y referencias técnicas
Se listan normas y fuentes de autoridad relevantes para medición, control y gestión energética.
- IEC 62053 — Normas sobre contadores eléctricos (medición de energía eléctrica). Más información: https://www.iec.ch/
- IEEE — Guías y estándares sobre calidad de energía y medición: https://standards.ieee.org/
- ISO 50001 — Sistemas de gestión de la energía: https://www.iso.org/iso-50001-energy-management.html
- International Energy Agency (IEA) — Estadísticas y guías sobre consumo energético: https://www.iea.org/
- Red Eléctrica de España (REE) — Información y curvas de carga del sistema eléctrico español: https://www.ree.es/
- Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) — Buenas prácticas en eficiencia energética: https://www.idae.es/
- ENTSO-E — Datos de redes y códigos de red para Europa: https://www.entsoe.eu/
Checklist técnico para verificar cálculos
- Confirmar unidad de energía (kWh o Wh) antes de dividir por horas.
- Verificar que el periodo t corresponde con el intervalo de la energía medida.
- Corregir por rendimientos de equipo cuando la medida se refiere a energía útil.
- Incluir factor de potencia cuando se trabaja con corrientes y tensiones para cargas no resistivas.
- Documentar supuestos (temperatura, DoD de baterías, COP de bombas de calor).
Herramientas y automatización para cálculo
Recomendaciones para implementar calculadoras y scripts que conviertan kWh a kW y viceversa.
- Registrar datos de energía con intervalos regulares (15 min, 1 h) para cálculo preciso de potencias promedio.
- Implementar validaciones automáticas de unidades y conversiones (Wh ↔ kWh).
- Incluir módulos para factor de simultaneidad, corrección por factor de potencia y pérdidas por cableado.
- Generar alertas cuando la potencia promedio supere umbrales predefinidos o cuando se detecten picos fuera de patrón.
Resumen operativo y recomendaciones finales
El cálculo de potencia promedio a partir de energía y tiempo es directo pero requiere precisión en unidades y contexto.
Aplicar normas de metrología, considerar factor de potencia y pérdidas, y documentar supuestos para decisiones de ingeniería.
Recursos adicionales y bibliografía técnica
- IEC — Página oficial de normas técnicas y metrología eléctrica: https://www.iec.ch/
- IEEE Xplore — Artículos y guías sobre medición y gestión energética: https://ieeexplore.ieee.org/
- ISO 50001 — Guía para implementar sistemas de gestión de la energía: https://www.iso.org/iso-50001-energy-management.html
- IEA — Publicaciones técnicas y datos estadísticos de consumo mundial: https://www.iea.org/
- IDAE — Herramientas y datos para eficiencia energética en España: https://www.idae.es/
Si necesita una calculadora personalizada o una hoja de cálculo automatizada con registros horarios y análisis de demanda, puedo generar una plantilla técnica adaptada a su caso.