Diapositivas realizadas con fines educativos, sobre los subtemas eficiencia y rendimiento del tema general Trabajo y Energía.

1. Autor: Jossue Toscano
Docente: ING. Diego Proaño

2. TRABAJO Y ENERGÍA
EFICIENCIA Y RENDIMIENTO

3. La eficiencia comprende el trabajo, la energía y/o la potencia de un objeto.
Las máquinas sencillas o complejas que realizan trabajo tienen partes
mecánicas que se mueven y siempre se pierde algo de energía debido a la
fricción o alguna otra causa. Así, no toda la energía absorbida realiza
trabajo útil. La eficiencia mecánica es una medida de lo que se obtiene a
partir de lo que se invierte, esto es, el trabajo útil generado por la energía
suministrada.
La eficiencia de un proceso o dispositivo es la relación entre la energía útil
y la energía invertida. Se puede pensar en la eficiencia como la razón de lo
que se obtiene (trabajo mecánico) a lo que se paga por (energía).
EFICIENCIA

4. Se define a la eficiencia como el cociente entre ambos. Si
tenemos en cuenta la limitación impuesta por enunciado de
Kelvin-Planck, el trabajo es siempre menor que el calor
absorbido con lo que el rendimiento siempre será menor que
uno:
(El enunciado de Kelvin Planck afirma que es imposible
construir una maquina que tenga un rendimiento del
100%. Siempre habrá calor de desecho que, en la mayoría
de casos equivale a más de la mitad del calor absorbido)

5. Fórmulas:
𝜂 =
𝑇
𝑄
; T = 𝑄1 − 𝑄2
𝜂 =
𝑄1 − 𝑄2
𝑄1
=
𝑄1
𝑄1
−
𝑄2
𝑄2
𝜼 = 𝟏 −
𝑸 𝟐
𝑸 𝟏
⇒ 𝜼 = 𝟏 −
𝑻 𝟐
𝑻 𝟏

6. Ejemplo:
Determinar la temperatura en °𝐶 de la fuente fría en una máquina térmica que trabaja con una eficiencia
del 25% y su temperatura en la fuente caliente es de 390°𝐶.
Datos:
𝜂 = 1 −
𝑇2
𝑇1
𝑇1 = 390 + 273
𝑛 = 0.25
𝑇2 = ?
𝑇2
𝑇1
= 1 − 𝑛
𝑇2 = 𝑇1(1 − 𝑛)
𝑇2 = 390 + 273 1 − 0.25
𝑇2 = 663𝑘 0.75
𝑇2 = 497,25 𝑘
𝑇2 = 224,25°𝐶

7. La idea de rendimiento 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.
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.
El rendimiento es un concepto asociado al trabajo realizado por las
máquinas. Todo el mundo sabe que obtener un buen rendimiento supone
obtener buenos y esperados resultados con poco trabajo.
RENDIMIENTO

8. FÓRMULAS:
𝑹 =
𝑷 𝒖
𝑷 𝒕
→
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑢𝑡𝑖𝑙
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑜 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎
𝐑 =
𝑻 𝒖
𝑻 𝒕
→
𝑇𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 ú𝑡𝑖𝑙
𝑇𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑜 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
𝐑 % =
𝑾𝒖
𝑾𝒕
∗ 𝟏𝟎𝟎

9. Ejemplo:
Calcula el rendimiento de un motor que realiza un trabajo con una potencia de 250 W,
pero su potencia teórica es de 300 W.
Datos:
𝑅 =
𝑃𝑢
𝑃𝑡
∗ 100%
𝑃𝑢 = 250 𝑊
𝑃𝑡 = 300 𝑊
𝑅 =
250
300
∗ 100%
𝑅 = 83, 3%