2.2 Rendimiento de una máquina
Hasta ahora se han tratado casos ideales, en los cuales no se producían pérdidas de energía. En las máquinas reales la transformación de la energía consumida no se realiza de forma íntegra en trabajo útil. Esto se debe, sobre todo, a la existencia de fuerzas de rozamiento, ya sea entre las partes constituyentes de la máquina o con el ambiente que la rodea.
Dado que se trata de pérdidas energéticas, se verificará siempre que el trabajo útil será menor que la energía suministrada, y esta energía disipada lo hará en forma de calor no aprovechable, como verás en el tema 2 de esta unidad.
El rendimiento de una máquina se define como:
Actividad
Se denomina rendimiento (η) de una máquina al cociente entre el trabajo útil que proporciona y la energía que se le ha suministrado. Este rendimiento suele expresarse en tanto por ciento:
Análogamente es posible expresarlo como la relación entre la potencia útil y la potencia teórica de la máquina:
Dado que, como se ha señalado la energía suministrada siempre será mayor que el trabajo útil obtenido, el rendimiento siempre será menor del 100% y su valor estará comprendido entre 0% (cuando toda la energía sea disipada y no se obtenga ningún trabajo) y 100% (si la conversión es total y toda la energía se transforma en trabajo). En la vida real una máquina que realice trabajo con un rendimiento del 100% no es posible, pues siempre se producen pérdidas por disipación de calor.
Observa la siguiente animación en la que se explica el rendimiento en un proceso simple: elevar un cubo de agua de un pozo:
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| Animación 2. Proyecto Newton, Creative commons |
En ella se explica detalladamente las variables asociadas al rendimiento del proceso.
Pre-conocimiento
Los valores del rendimiento de los distintos tipos de máquinas son muy variables, dependiendo fundamentalmente del tipo de máquina que consideremos. Por ejemplo:
- Un motor eléctrico: 75%
- Un motor de gasolina: 27%
- Una máquina de vapor: 5%
- Una bombilla incandescente: 5%
- Un fluorescente: 20%
- Una pila alcalina: 90%
Ejemplo o ejercicio resuelto
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| Imagen 13. William Grimes, dominio público |
a) Calcula la potencia de la bomba necesaria para llenar el depósito en 15 horas.
b) Si en las especificaciones de la bomba escogida se indica que tiene un rendimiento del 75%, ¿qué potencia real deberá tener para que cumpla su función?
AV - Reflexión
El motor de una grúa eleva con velocidad constante bloques de piedra de 200 kg a una altura de 15 m en 10 s.
Determina el rendimiento del motor si el catálogo indica que su potencia es de 6 CV.