El aula del IngenieroElementos de Máquina

Eficiencia de las máquinas

Las máquinas simples se evalúan considerando la base de la eficiencia y ventaja mecánica. Se dice que es posible obtener mayor fuerza de una máquina que la fuerza ejercida sobre ella, esto se refiere solo a la fuerza y no a la energía. Según la ley de conservación de energía, no se puede obtener más trabajo de una máquina que la energía que se le suministra. La fórmula lo deja bien claro el Trabajo = fuerza x distancia, para que una máquina ejerza una fuerza mayor que su fuerza de inicio, la fuerza mayor debe ejercerse a través de una distancia más corta.

Como resultado de la fricción en todos los movimientos de una máquina, la energía producida es menor que la energía aplicada a ella. En consecuencia, interpretando el derecho de conservación de energía, se deduce que:

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Esta afirmación es cierta durante cualquier período de tiempo, por lo que se aplica a cualquier unidad de tiempo; debido a que la potencia es trabajo o energía por unidad de tiempo, también se cumple la siguiente afirmación:

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¿Cómo determinar la eficiencia en una máquina?

La eficiencia de una máquina es la relación entre su salida y su entrada, si tanto la entrada como la salida se expresan en las mismas unidades de energía o potencia. Esta proporción es siempre menor que la unidad, y generalmente se expresa en porcentaje multiplicando la proporción por 100.

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Una máquina tiene una alta eficiencia si la mayor parte de la energía que se le suministra se pasa a su carga y solo se desperdicia una fracción de la potencia. La eficiencia puede ser tan alta como el 98 por ciento para un grande generador eléctrico, pero es probable que sea menos del 50 por ciento para un gato de tornillo. Por ejemplo, si se va a calcular la potencia de entrada suministrada a un motor de 20 CV con una eficiencia del 70 por ciento, utilizamos la ecuación anterior.

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Ventaja mecánica

La ventaja mecánica de un mecanismo o sistema es la relación de la carga o peso W, típicamente en libras o kilogramos, dividido por el esfuerzo o la fuerza F ejercida por la entidad u operador iniciador, también en libras o kilogramos. Si se ha considerado la fricción o se conoce a partir de pruebas reales, la ventaja mecánica, MA, de una máquina es:

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Sin embargo, si se asume que la máquina funciona sin fricción, la relación de W dividida por F se denomina ventaja mecánica teórica, TA.

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Relación de velocidad

Las máquinas y los mecanismos se utilizan para traducir una pequeña cantidad de movimiento o distancia en una mayor cantidad de movimiento o distancia. Esta propiedad se conoce como la relación de velocidad. Se define como la relación de la distancia movida por el esfuerzo por segundo dividido por la distancia movida por la carga por segundo para una máquina o mecanismo. Es ampliamente utilizado para determinar la ventaja mecánica de engranajes o poleas.

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Resumen:

La eficiencia de una máquina se refiere a la relación entre la cantidad de energía o trabajo útil que produce y la cantidad de energía o trabajo que consume. Se puede expresar en términos de porcentaje. Por ejemplo, una máquina con una eficiencia del 80% significa que el 80% de la energía que consume se convierte en trabajo útil, mientras que el 20% restante se pierde como calor, ruido o vibración.

Existen muchas formas de mejorar la eficiencia de una máquina, como el uso de materiales y tecnologías más eficientes, la optimización de la geometría, el control de la velocidad o la reducción de las pérdidas mecánicas. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la eficiencia no siempre es el único criterio para evaluar el rendimiento de una máquina, ya que otros factores como la seguridad, la confiabilidad y la durabilidad también son importantes.

Referencia Bibliográfica: NEIL SCLATER, Mechanisms and Mechanical

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