Conversor kWh a kW: fórmula, ejemplo y calculadora (energía a potencia por hora)

Este artículo explica conversión entre energía y potencia con fórmulas, ejemplos y calculadora aplicada práctica.

Se incluyen tablas, fórmulas HTML, ejemplos reales y referencias normativas para uso técnico profesional específico.

Fundamentos físicos y unidades básicas

En ingeniería eléctrica y en gestión energética es imprescindible distinguir entre energía y potencia. Energía es la capacidad para realizar trabajo y se mide comúnmente en kilovatio-hora (kWh) en aplicaciones de consumo eléctrico. Potencia es la tasa de transferencia de energía en el tiempo y se mide en kilovatios (kW).

Relación dimensional: 1 kWh representa la energía entregada por una potencia de 1 kW durante 1 hora. Por tanto, convertir entre kWh y kW requiere conocer el intervalo temporal sobre el cual se promedia la energía.

Fórmulas fundamentales y su interpretación

Fórmulas básicas

Las fórmulas más usadas para convertir entre energía y potencia son las siguientes, expresadas con unidades típicas:

Cuando se trabaja en vatios y segundos, conviene convertir a kilovatios y horas:

Explicación de variables y valores típicos

• Energía (E): medida en kilovatio-hora (kWh). Representa el total de energía consumida o entregada en un intervalo. Valores típicos domésticos: 0.01–50 kWh por periodo (ejemplo: una lavadora puede consumir 0.5–2 kWh por ciclo).
• Potencia (P): medida en kilovatios (kW). Es la tasa de consumo o entrega instantánea promedio. Valores típicos: bombilla LED 0.01 kW; horno 2–3 kW; carga EV 3.7–22 kW.
• Tiempo (t): medida en horas (h). Intervalo sobre el cual se promedia la potencia. Ejemplos: 0.5 h (30 minutos), 24 h (un día), 720 h (un mes aproximado de 30 días).

Ejemplo de valores típicos usados en fórmulas: E = 12 kWh, t = 4 h → P = 12 / 4 = 3 kW.

Conversión práctica: pasos para calcular potencia media desde energía

1. Determinar la energía total E en kWh en el periodo considerado.
2. Determinar la duración del periodo t en horas (h).
3. Aplicar la fórmula: P = E / t.
4. Redondear según incertidumbre de medición y especificar condiciones (temperatura, pérdidas, factor de potencia).

Observación: P calculada de esta forma es la potencia media. Si se requiere potencia instantánea máxima, se necesitan perfiles temporales de consumo o mediciones en alta resolución.

Tablas de referencia para equipos domésticos y comerciales

Las tablas siguientes presentan valores típicos de potencia nominal, consumo energético por uso y la conversión a potencia promedio para intervalos de referencia.

Interpretación: la columna “Promedio kW” coincide con la potencia nominal si el equipo funciona a potencia constante durante el tiempo indicado. Si el uso es intermitente, la energía por uso será menor y el promedio disminuirá.

Tabla de escenarios comunes y conversión energética

Escenarios de consumo por periodo (diario, mensual) y cómo convertir energía acumulada a potencia media.

Ejemplo real 1: conversión residencial — energía diaria a potencia media

Planteamiento: Una vivienda registra en el contador 36 kWh consumidos durante un día (24 h). Se desea obtener la potencia media para dimensionamiento de respaldo y control térmico.

Resolución paso a paso:

1. Datos: E = 36 kWh; t = 24 h.
2. Aplicar fórmula: P = E / t.
3. Cálculo: P = 36 / 24.
4. Resultado: P = 1.5 kW (potencia media durante las 24 h).

Interpretación técnica: la potencia media de 1.5 kW indica que, si la vivienda consumiera energía de forma constante, la demanda sería 1.5 kW permanente. Para dimensionamiento de generadores o baterías con factor de simultaneidad, se deben considerar picos y perfil horario.

Ejemplo real 2: carga de vehículo eléctrico — energía de batería a potencia de carga

Planteamiento: Un vehículo eléctrico tiene una batería utilizable de 64 kWh. Se desea cargarla completamente en 8 horas. Calcular la potencia promedio requerida y considerar pérdidas de carga estimadas al 10%.

Resolución paso a paso sin pérdidas:

1. Datos sin pérdidas: E_batería = 64 kWh; t = 8 h.
2. Potencia media nominal: P_nominal = E_batería / t = 64 / 8 = 8.0 kW.

Considerando pérdidas de carga (aproximación 10%):

1. Energía requerida en la fuente = E_batería / (1 - pérdidas) = 64 / 0.90 = 71.111... kWh.
2. Potencia en la estación: P_estación = 71.111... / 8 = 8.8889 kW ≈ 8.89 kW.

Conclusión práctica: se requiere un cargador con capacidad aproximada de 8.9 kW para compensar pérdidas y cumplir el plazo de 8 h. En práctica, se seleccionará un cargador estándar comercial (por ejemplo 7.4 kW, 11 kW o 22 kW) según disponibilidad y tasa aceptable de carga.

Consideraciones avanzadas: factor de potencia, potencia aparente y pérdidas

En sistemas de corriente alterna la potencia real (P, kW) difiere de la potencia aparente (S, kVA) si existe desfase entre tensión y corriente. La relación es:

Donde cos φ es el factor de potencia. Para cálculo de corriente en una carga monofásica:

En sistemas trifásicos balanceados:

Explicación de variables

• S: potencia aparente en kVA.
• P: potencia real en kW (energía usada para trabajo útil).
• cos φ: factor de potencia (0–1). Valores típicos: resistiva ≈ 1.0, motores en carga parcial 0.7–0.9.
• I: corriente RMS en amperios.
• V: tensión en voltios (monofásica o line-to-line en trifásica).

Implicación práctica: al dimensionar conductores, protecciones y generadores, usar kVA y factor de potencia. Al convertir kWh a kW para efectos de facturación o dimensionamiento, conviene usar la potencia real promedio y considerar factor de potencia si la medición es en kVAh vs kWh.

Precisión de mediciones y errores comunes

• No confundir kWh (energía acumulada) con kW (potencia instantánea o promedio).
• Al dividir kWh por horas obtener kW promedio; al multiplicar kW por horas obtener kWh.
• Contadores domésticos miden en kWh; equipos de medida de calidad miden potencia instantánea y perfiles con resolución (1s, 1min).
• Los picos de demanda pueden ser muy superiores a la potencia media — para dimensionamiento de protección usar máximos medidos, no promedio.
• Considerar pérdidas por eficiencia de equipos (motores, inverters, cargadores) cuando se convierte energía de la fuente a energía útil.

Recomendaciones para implementaciones en calculadoras manuales y hojas de cálculo

Fórmulas útiles para hojas de cálculo (notación Excel/LibreOffice):

• Potencia media a partir de energía: =Energía_kWh / Tiempo_h
• Energía a partir de potencia: =Potencia_kW * Tiempo_h
• Considerar pérdidas: =Energía_Batería / (1 - Pérdidas_relativas)
• Corriente monofásica: = (Potencia_kW*1000) / (Voltaje_V*CosPhi)
• Corriente trifásica: = (Potencia_kW*1000) / (SQRT(3)*Voltaje_linea_V*CosPhi)

Pasos para construir una calculadora simple en hoja de cálculo:

1. Entrada: Energía kWh, Tiempo h, Factor de pérdidas (opcional).
2. Calcular potencia base: =Energía/ Tiempo.
3. Si se incluyen pérdidas: calcular energía fuente y nueva potencia.
4. Salida: Potencia promedio (kW), corriente estimada (A) para tensiones seleccionadas.

Referencias normativas y fuentes de autoridad

Para definiciones y símbolos de unidades eléctricas, consultar fuentes oficiales y estándares reconocidos:

• BIPM — The International System of Units (SI Brochure). URL: https://www.bipm.org/en/publications/si-brochure
• IEC — International Electrotechnical Commission. Consultar IEC 60027 (símbolos) y normas sobre metrología eléctrica: https://www.iec.ch
• IEEE — publicaciones técnicas y guías de medición eléctrica: https://www.ieee.org
• IEA — información sobre consumo energético y estadísticas: https://www.iea.org
• En España: Comisión Nacional de los Mercados y la Competencia (CNMC) para regulación y facturación eléctrica: https://www.cnmc.es
• Red Eléctrica de España (REE) para perfiles de consumo y gestión de la red: https://www.ree.es

Estas fuentes sirven para verificar definiciones, requisitos de metrología y criterios técnicos en medición y facturación energética.

Ejemplo avanzado 3: instalación solar fotovoltaica y cálculo de potencia media

Planteamiento: Un sistema fotovoltaico genera 9 kWh en un día de intermedio sol y 5 kWh en un día nublado. Se desea calcular la potencia media durante la jornada de 10 horas de irradiación útil y comparar la potencia pico del inversor.

1. Datos día intermedio: E_inter = 9 kWh; t = 10 h → P_media_inter = 9 / 10 = 0.9 kW.
2. Datos día nublado: E_nublado = 5 kWh; t = 10 h → P_media_nub = 5 / 10 = 0.5 kW.
3. Si el inversor tiene potencia nominal P_inv = 3 kW, entonces P_media_inter / P_inv = 0.9 / 3 = 0.30 (30% de capacidad media), y P_media_nub / P_inv = 0.5 / 3 = 0.167 (16.7%).

Conclusión técnica: para este recurso solar el inversor está sobredimensionado si la intención fuera máxima producción media; sin embargo, el sobredimensionamiento (oversizing) permite aprovechar picos de irradiación y reducir pérdidas por clipping dependiendo de la estrategia de diseño.

Glosario técnico

• kW: kilovatio — unidad de potencia (1000 W).
• kWh: kilovatio-hora — unidad de energía equivalente a 1000 W durante 1 hora.
• kVA: kilovolt-amperio — potencia aparente en sistemas AC.
• cos φ: factor de potencia, relación entre potencia real y aparente.
• Pico de demanda: máxima potencia instantánea registrada en un periodo.

Preguntas frecuentes técnicas

• ¿Por qué dividir kWh por horas para obtener kW? Porque kWh es energía acumulada y kW es tasa por hora; la división da la tasa promedio en ese intervalo.
• ¿Un kWh por hora es igual a un kW? Sí: 1 kWh / 1 h = 1 kW. Pero cuidado con la interpretación en periodos distintos.
• ¿Cómo afectan las pérdidas y la eficiencia? Las pérdidas incrementan la energía requerida de la fuente; ajustar E por 1/(1 − pérdidas) antes de dividir por t.
• ¿Cómo se considera el factor de potencia? Para cálculo de energía (kWh) no influye si medimos kWh (real), pero para dimensionamiento de conductores y protecciones usar kVA y considerar cos φ.

Consideraciones finales técnicas

En proyectos de gestión energética, auditoría o dimensionamiento de instalaciones, la conversión entre kWh y kW es una operación elemental pero crítica. Siempre documente el periodo temporal, la resolución de medición y los supuestos relativos a pérdidas, factor de potencia y profilado temporal.

Para cálculos de diseño, combine mediciones reales (data logger, contadores con telemetría) con las fórmulas explícitas presentadas y verifique con estándares y reglamentos locales antes de implementar cambios en protección, alimentación o facturación.

Enlaces de interés y normas citadas

• BIPM — SI Brochure: https://www.bipm.org/en/publications/si-brochure
• IEC — International Electrotechnical Commission: https://www.iec.ch
• IEEE Standards Association: https://standards.ieee.org
• IEA — International Energy Agency: https://www.iea.org
• CNMC (España) — Regulación eléctrica: https://www.cnmc.es
• Red Eléctrica de España (REE): https://www.ree.es