O que é a eficiência da máquina?
As máquinas são ferramentas que tornam o trabalho mais fácil e mais cómodo. Uma máquina pode levantar cargas com uma pequena força, mudar a direção da força, aumentar a taxa de trabalho ou aumentar a força.
A eficiência de um equipamento é calculada com a fórmula para a eficiência de uma máquina, que desenvolveremos mais adiante, y é uma grandeza adimensional que avalia a eficiência de um dispositivo na conversão da potência de entrada em potência de saída. Uma máquina é uma ligação accionada por energia na qual a força é exercida num ponto e a força realiza trabalho transferindo uma carga num ponto diferente.
A potência de entrada de uma máquina é o produto da força de entrada e da velocidade desse ponto, enquanto a potência de saída é o produto da força aplicada à carga e da velocidade da carga. O rendimento mecânico é uma grandeza adimensional entre 0 e 1 que representa a fração da potência de saída da máquina em relação à potência de entrada.
A eficiência é a capacidade de evitar o desperdício de energia, trabalho, bens e tempo para produzir um resultado desejado. Em suma, é a força para fazer algo bem, de forma constante e sem perdas. A eficiência não é, portanto, um fim em si mesmo. Não é essencial pelo benefício que traz, mas de preferência porque ajuda a obter mais do que é necessário. Significa o nível de produção que utiliza a menor quantidade de informação para atingir a produção efectiva. Muitas vezes, compreende a capacidade de uma determinada aplicação de força para produzir um resultado percetível com a menor quantidade ou quantidade de desperdício, custo ou esforço desnecessário.
Definição da fórmula de eficiência da máquina
O fórmula para a eficiência de uma máquina é uma medida da eficiência de processos e máquinas que é definida pela fórmula básica do rácio entre a produção e a entrada, expressa em percentagem:
Seguem-se exemplos de como o fórmula para a eficiência de uma máquina.
Exemplos de aplicação da fórmula de eficiência da máquina
Produção de energia
A eficiência energética é o rácio entre a energia útil e a energia de entrada.
Por exemplo, no caso de um painel solar que gera 300 watts de eletricidade a partir de 1500 watts de luz solar, se o fórmula para a eficiência de uma máquina obtém-se o seguinte:
Eficiência = (300 /1500) × 100 = 20%.
Consumo de energia
A eficiência energética de uma máquina que consome energia é calculada como a energia útil produzida pela máquina em comparação com a energia consumida.
Eficiência = (60 / 100) × 100 = 60%
É importante saber que o fórmula para a eficiência de uma máquina dará sempre um valor inferior a 100%, uma vez que há sempre perdas de energia nas máquinas.
Uma vez que uma máquina não transporta uma fonte de energia, nem pode recolher energia, a partir da conservação da energia, a potência de saída de uma máquina nunca pode ser superior à sua entrada, pelo que o rendimento nunca pode ser superior a 1.
Todas as máquinas reais perdem alguma energia através do atrito, e essa energia perde-se ou dissipa-se sob a forma de calor. Por conseguinte, a potência de saída é inferior à potência de entrada. A eficiência de todas as máquinas existentes é inferior a 1
No entanto, uma máquina teórica sem resistência e atrito é conhecida como máquina ideal. Essa máquina não teria perdas de energia, pelo que a sua potência de saída seria igual à potência de entrada e, ao aplicar a fórmula para a eficiência de uma máquina, o seu rendimento seria de 1(100%).
Processos empresariais
A eficiência dos processos empresariais é normalmente calculada em dólares, com base no valor das saídas e no custo das entradas.
Por exemplo, supondo que um processo de produção utiliza factores de produção como mão de obra, eletricidade, materiais e peças que custam $3 e que a produção vale $4, se aplicarmos a fórmula para a eficiência de uma máquina que teremos como resultado:
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Eficiência da máquina
A eficiência das máquinas pode ser medida em termos de eficiência energética ou de produção do equipamento. Esta última abordagem utiliza o valor dos outputs e o custo dos inputs.
Por exemplo, num mês, uma máquina de perfuração consome factores de produção como mão de obra, eletricidade, materiais e a depreciação da própria máquina, que custa $50.000. Se a máquina produzir peças no valor de $60.000 e a fórmula para a eficiência de uma máquina, obtém-se o seguinte:Eficiência = (60.000 / 50.000) × 100 = 120%
Uma máquina mais recente faz furos 10 vezes mais depressa. Os custos de mão de obra são os mesmos e a máquina utiliza menos eletricidade e materiais. Num mês, a máquina consome $410.000 de inputs e produz $600.000 de outputs.
Eficiência = (600 000 / 410 000) × 100 = 146%
Saiba mais sobre o eficiência de uma máquina industrial: cálculo, exemplos e aplicações.
Conclusões da aplicação da fórmula do rendimento de uma máquina
O fórmula para a eficiência de uma máquina é uma etapa do cálculo da eficiência de equipamentos e processos e é expressa como o rácio entre a produção e a entrada. A eficiência de uma máquina que utiliza energia é calculada como a energia útil produzida pela máquina em comparação com a energia utilizada. Esta eficiência energética é sempre inferior a 100, uma vez que as máquinas geram sempre alguns resíduos, como o calor gerado por um motor.
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