Fórmula de la eficiencia de una máquina: Qué es y cómo se calcula

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¿Qué es la eficiencia de una máquina?

Las máquinas son herramientas que permiten realizar un trabajo de forma más cómoda y fácil. Una máquina puede elevar cargas con una fuerza pequeña, cambiar la dirección de la fuerza, aumentar el ritmo de trabajo o aumentar la fuerza.

La eficiencia de un equipo se calcula con la fórmula de la eficiencia de una máquina, que desarrollaremos más adelante, y es una cantidad adimensional que estima la eficacia de un dispositivo para convertir la potencia de entrada en potencia de salida. Una máquina es una conexión accionada por potencia en la que la fuerza se realiza en un punto, y la fuerza realiza trabajo transfiriendo una carga en un punto diferente.

La potencia de entrada de una máquina equivale al producto de la fuerza de entrada y la velocidad de ese punto mientras que la potencia de salida equivale al producto de la fuerza aplicada sobre la carga y la velocidad de la carga. El rendimiento mecánico es una cantidad adimensional comprendida entre 0 y 1que es la fracción de la potencia de salida de la máquina respecto a la potencia de entrada.

La eficiencia es la capacidad de evitar disipar energía, trabajo, bienes y tiempo produciendo un resultado deseado. En definitiva, es la fuerza para hacer algo bien, con firmeza y sin pérdidas. La eficacia no es, por tanto, un fin en sí mismo. No es esencial por el beneficio que aporta, sino preferentemente porque ayuda a conseguir más cantidad de las cosas que se necesitan. Significa el nivel de producción que utiliza la menor cantidad de información para lograr la producción real. A menudo comprende la capacidad de una determinada aplicación de fuerza para producir un resultado notable con la menor cantidad o cantidad de desperdicio, costo o esfuerzo innecesario.

Definición de la fórmula de la eficiencia de una máquina

La fórmula de la eficiencia de una máquina es una medida de la eficacia de los procesos y la maquinaria que se define por la fórmula básica de la relación entre la producción y la entrada expresada en porcentaje:

Eficiencia = (Producción / Consumo) × 100

A continuación veremos ejemplos de cómo se utiliza la fórmula de la eficiencia de una máquina.

Ejemplos de aplicación de la fórmula de la eficiencia de una máquina

Producción de energía

La eficiencia energética es la relación entre la energía útil y la energía de entrada.

Eficiencia = (Energía útil / Energía de entrada) × 100

Por ejemplo, para el caso de un panel solar que genera 300 vatios de electricidad a partir de 1500 vatios de luz solar, si se aplica la fórmula de la eficiencia de una máquina se obtiene lo siguiente:

Eficiencia = (300 /1500) × 100 = 20%.

Consumo de energía

La eficiencia energética de una máquina que consume energía se calcula como la energía útil producida por la máquina en comparación con la energía consumida.

Por ejemplo, si se tiene un coche eléctrico que consuma 100 kWh que den como resultado unos 60 kWh de potencia a las ruedas se obtiene una eficiencia de:

Eficiencia = (60 / 100) × 100 = 60%

Es importante saber que la fórmula de la eficiencia de una máquina siempre dará un valor inferior al 100%, ya que en las máquinas siempre existen pérdidas de energía.

Dado que una máquina no lleva una fuente de energía, ni puede recoger energía, a partir de la conservación de la energía, la potencia de salida de una máquina nunca puede ser mayor que su entrada, por lo que la eficiencia nunca puede ser superior al 1.

Todas las máquinas reales pierden algo de energía por fricción y es que la energía se pierde o se disipa en forma de calor. Por lo tanto, la potencia de salida es menor que la potencia de entrada. El rendimiento de todas las máquinas existentes es inferior a 1

Sin embargo, una máquina teórica sin resistencia ni fricción se conoce como máquina ideal. Una máquina así no tendría pérdidas de energía, por lo que su potencia de salida sería igual a su potencia de entrada y al aplicar la fórmula de la eficiencia de una máquina, su rendimiento sería 1(100%).

Procesos empresariales

La eficiencia de los procesos empresariales suele calcularse en dólares, basándose en el valor de los productos y el costo de los insumos.

Por ejemplo, suponiendo que un proceso de producción utiliza insumos como mano de obra, electricidad, materiales y piezas que cuestan 3 dólares y que el producto tiene un valor de 4 dólares, si aplicamos la fórmula de la eficiencia de una máquina tendremos como resultado:

Eficiencia = (4/3) × 100 = 133,3%

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Eficiencia de la máquina

La eficiencia de las máquinas puede medirse en términos de eficiencia energética o de resultados productivos de los equipos. Este último enfoque utiliza el valor de los productos y el costo de los insumos.

Por ejemplo, en un mes, una taladradora consume insumos como mano de obra, electricidad, materiales y depreciación de la propia máquina que cuestan 50.000 dólares. Si la máquina produce piezas por valor de 60.000 dólares y se aplica la fórmula de la eficiencia de una máquina, se obtiene lo siguiente:Eficiencia = (60.000 / 50.000) × 100 = 120%

Una máquina más nueva taladra agujeros 10 veces más rápido. Los costos de mano de obra son los mismos y la máquina gasta menos electricidad y materiales. En un mes, la máquina consume insumos por valor de 410.000 dólares y produce productos por valor de 600.000 dólares.

Eficiencia = (600.000 / 410.000) × 100 = 146%

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Conclusiones de aplicar la fórmula de la eficiencia de una máquina

La fórmula de la eficiencia de una máquina es un paso para calcular la eficiencia de los equipos y los procesos, y se expresa como la relación entre la producción y la entrada. La eficiencia de una máquina que utiliza energía se calcula como la energía útil producida por la máquina en comparación con la energía utilizada. Esta eficiencia energética es siempre inferior a 100 ya que las máquinas siempre generan algún residuo, como el calor generado por un motor.

Si quieres saber más sobre temas relacionados con la fórmula de la eficiencia de una máquina, no te pierdas esta guía para calcular la eficiencia de producción industrial y cómo aumentarla.