Rendimiento Maquinarias

RENDIMIENTO(EFICIENCIA)

La idea de rendimeinto va unida a la de trabajo, cuando una máquina se usa para transformar, energía mecánica en energía eléctrica o energía térmica en energía mecánica, su rendimiento puede definirse como la razón entre el trabajo que sale (trabajo útil) y el que entra(trabajo producido), o como la razón entre la potencia que sale y la que entra, o como la razón entre la energía que sale y entra

El rendimiento mecánico en una máquina ideal es 1 (u= 0 ) porque no existe rozamiento y el trabajo útil es igual al trabajo producido.(potencia de salida igual a la potencia de entrada).

El rendimiento mecánico en una “máquina real” (u>0) es siempre menor que 1, debido a las perdidas d energía por el rozamiento interno que surge diurante su funcionamiento de la máquina. Generalmente se multiplica por 100, para que el rendimiento se exprese en porcentaje.

El rendimiento total de un número de máquinas colocadas en serie es igual al producto de sus rendimientos individuales.

La eficiencia comprende el trabajo, la energía y/o la potencia . Las máquinas sencillas o complejas que realizan trabajo tiene partes mecánicas que se mueven, de cómo que siempre se pierde algo de energía debido a la fricción o alguna otra causa. Asií, no toda la energía absorbida raliza trabajo útil. La eficiencia mecánica es una medidade lo que se obtiene a partir de lo que se invierte , esto es, el trabajo útil generado por la energía suministrada .

La eficiencia está dada como una fracción

Trabajo que entra

Eficiencia = (x100%)

Energía que sale

W que sale

Eficiencia = (x100%)

E que entra

Pr ejemplo si una máquina tiene un ingreso de 200 J(energía) y un egreso de 25 J(trabajo), entonces su eficiencia es :

W que sale 25 J

Eficiencia = = = 0.125 x 100 =12.5 %

E que entra 200 J

Una eficiencia de 12.5 % sisgnifica que la octava parte de la energía suministrada(200 J)se pierde debido a la fricción o a alguna otra causa.

Para describir la eficiencia en términos de la ptencia, se tiene:

P que sale

Eficiencia = (x100%)

P que entra

Si se representa por Ni, el número de caballos de vapor desarrollados (inidicados) en una máquina , y por N u el número de caballos utilizados , el coeficiente será un quebrado propio , que representará el rendimiento de la máquina; Ni - N u será el valor de la potencia perdida

Rendimiento = N u

Ni

Rendimiento de las máquinas.- Se supone que las máquina trabnsmiten toda la fuerza que se le s comunica; pero no es está la ralidad, pues parte de la fuerza se pierde en la prácticam, gastandose en rozamientos, choques, trepidaciones, etc. La parte absorbida por esta resistencia se llama “trabajo pasivo”, y la que resulta efectiva para el fin intentado por la máquina, se llama trabajo “útil”.

El cociente del trtabajo útil por el trabajo motor( el de la potencia), constituye el renidimeinto de la máquina.

Por ejemplo, si aplicando 50 kg a una máquina obtengo el trabajo de 40 Kgmts,diré que su rendimiento es

40

= 0.8 x100 = 8 %

50

Tabla 6.2 Eficienc¡as aproximadas para algunas transformaciones de energía

Energía de Energía de Eficiencia

Sistema entrada salida <porcentaje)

Lámpara incandescente Eléctrica Luminosa 5

Locomoción a vapor Química Mecánica 8

Lámpara fluorescente Eléctrica Luminosa 20

Celda solar Luminosa Eléctrica 25

Motor de automóvil Química Mecánica 25

Planta eléctrica a base de carbón Química Eléctrica 30

Planta nucleoeléctrica Nuclear Eléctrica 30

Motor diesel Química Mecánica 38

Turbina de vapor Calorífica Mecánica 47

Celda de combustible Química Eléctrica 60

Motor eléctrico pequeño Eléctrica Mecánica 63

Horno doméstico de petróleo Química Calorífica 85

Caldera de vapor grande Química Calorífica 88

Pila seca <eléctrica> Química Eléctrica 90

Motor eléctrico grande Eléctrica Mecánica 92

. Generador eléctrico Mecánica Eléctrica 99

MÁQUINAS

Palancas

Una palanca es una barra rígida, recta o curva, apoyada en un punto de su longitud o montada en un eje.

Para que una palanca esté en equilibrio es preciso que la resultante de las fuerzas que obran sobre ella pase por el punto fijo.

Cuando se satisface esta condición, el momento de la fuerza que tiende a hacer girar la palanca en un sentido es igual al de la fuerza que tiende a hacerla girar en sentido contrario.

Suponemos que las fuerzas y el punto de apoyo están en un mismo plano.

Sea AOB una palanca solicitada por dos fuerzas Fy F' que tienden a hacerla girar en sentidos contrarios alrededor del punto O.

Habrá equilibrio cuando los momentos de las dos fuerzas con respecto a O sean iguales.

Traduciéndolo al lenguaje vulgar: Las intensida¬des de las dos fuerzas, para que haya equilibrio, han de estar en razón invetsa de sus brazos de palanca.

La forma de la palanca no influye para nada en este resultado.

Clasificación de las palancas. - Se clasifican las palancas en tres géneros según sea la posición del punto de apoyo con respecto a las dos fuerzas, llamadas ordinariamente potencia la una y resistencia la otra.

1.-Palanca intermóvil o de primer género.

En esta palanca el punto de apoyo está situado entre la potencia y la resistencia. Siendo el pun¬to de apoyo

el equilibrio se establecerá cuando se tenga la igualdad de los momentos:

Su pon g a rn os desconocida la intensidad de la potencia P necesaria para equilibrar a la resistencia R. Para hallar su valor, tomemos sobre el brazo Ap una longitud Ar' = Ar; tracemos luego por A la recta AR´ igual y paralela a BR, y unamos con una recta los puntos R' y p. La recta r'P', paralela a p R' trazada por r', nos permitirá determinar AP, que es la intensidad pedida. Tomando sobre la recta Cp una longitud igual a AP',tendremos repre¬sentada la potencia.

Las palancas intermóviles tienen grande aplicación en la industria. Como aplicaciones notables pueden citarse la romana, la cruz de la balanza, las tijeras, las tenazas, las herramientas de los torneros mien¬tras dura el trabajo, etc.

II. - Palanca inter-resistente o de segundo género. - En ella laresistencia está situada entre la potencia y el punto de apoyo.

Sea BCA la palanca,

en la cual la resistencia está aplicada en el punto C y el punto de apoyo es A. Se establecerá el equilibrio cuando se tenga la igualdad de los momentos:

P x Ap = R x Ar.

Se determinará grá¬ficamente la potencia tomando sobre el brazo de palanca Ap una lon¬gitud Ar" =Ar, trazando por A la recta AR' igual y paralela a CR y uniendo por medio de una recta p con R'; una paralela a esta ultima trazada por r' nos determinará el punto P', con lo cual conoceremos la intensidad AP de la potencia. Para representar esta fuerza bastará tomar sobre Bp, a partir de B, una ion¬gitud BP = AP'

Son palancas inter-resistentes las cuchillas de los tahoneros, las cizallas para cortar planchas, las carretillas de una sola rueda, los remos, las cascanueces, etc.

III.-Palanca interpotente o de tercer género,

Es en la cual la potencia está situada entre el punto de apoyo y la resistencia.

La palanca

estará en equilibrio cuando se efectúe la igualdad de los momentos:

P >< Ap = R x Ar.

Para determinar la potencia, tomemos sobre Ar la longitud Ap' =Ap, tracemos a recta AR' igual y paralela a R, una¬mos p' y R' por me dio de una recta, y a ésta tracémosle por y la paralela rP', R la cual corta en P' a 1a prolongación de AR'. La intensi¬dad de la potencia será AP', y esta fuerza se representará por una recta de dirección Bp y de longitud BP=AP'. Palancas interpotentes son las palas de los fogoneros y de los labradores, los martillos de fragua cuando se los levanta por medio de una excéntrica que obra sobre el mango, las pinzas, los pedales de las muelas de afilador, los peines de los telares, etc. Muchos de los huesos de los animales son movidos por músculos insertados en la canilla del hueso, constitu¬ven o son también palancas de tercer género.

Balanza.

La pieza principal de la balanza ordinaria es una palanca intermóvil que toma el nom¬bre de cruz. Esta pieza gira alrededor de la arista de una cuchilla prismática de acero templado O, empo¬trada en medio de la cruz y apoyada sobre un plano de ágata o de acero. Los extremos de la cruz están tam-bién provistos de cuchillas A y R las cuales sostienen los platillos destinados a recibir las pesas o los cuerpos que hayan de pesarse.

Una buena balanza debe cumplir con las siguientes condiciones:

Los puntos A. () y B de las cuchillas deben estar en línea recta.

Los brazos de palanca .AO y OB han de ser rigurosamente iguales.

El centro de gravedad G de la cruz ha de estar por debajo del punto de suspensión O, muy cerca de este punto y en la perpendicular trazada por O a la recta lB.

La cruz debe ser larga, ligera y perfectamente rígida.

Según las condiciones de construcción o de afina¬ción, una balanza será:

- Perezosa, si el centro de gravedad G está muv por debajo del punto de suspensión O; en este caso la balanza se inclina poco y lentamente;

- Sensible, si el punto está por debajo y

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