UNIVERSIDAD UNIVERS IDAD AUTON AUTONOMA OMA DE GUERRERO
Unidad Uni dad Ac Acadé adémic mica a de Ingeniería
INGENIERO CIVIL “402¨
CONCEPTOS FISICOS DE POTENCIA Y EFICIENCIA, SUS UNIDADES, ASÍ COMO SU RELACIÓN PRACTICA EN PROBLEMAS DE TRABAJO Y ENERGÍA.
CHILPANCINGO DE LOS BRAVO, BRAVO, GRO. 14 MAYO MAYO DEL 2015
CONCEPTOS FISICOS DE POTENCIA Y EFICIENCIA, SUS UNIDADES, ASI COMO SU RELACIÓN PRACTICA PR ACTICA EN PROBLEMAS DE TRABAJO Y ENERGÍA.
OBJETIVOS: Ident Identifi ificar car conc concep eptos tos en plant planteo eos s y aplic aplicac ación ión en proble probleas as de !oten !otencia cia y Eficiencia"
INTRODUCCIÓN
En la #ida cotidiana$ interesa saber no sólo el traba%o &'e se p'eda efect'ar$ sino tabi(n la rapide) con &'e se reali)a" *na persona est+ liitada en el traba%o &'e p'eda efect'ar$ efect'ar$ no sólo por la ener,-a total necesaria$ sino tabi(n por la rapide) con &'e transfora esa ener,-a" .e define potencia coo la rapide) a la c'al se efect/a traba%o$ o bien$ coo la rapide) de transferencia de ener,-a en el tiepo"
La potencia es 'na a,nit'd einenteente pr+ctica" pr+ctica" ide la rapide) con &'e se reali)a 'n traba%o$ es decir$ el traba%o reali)ado por 'nidad de tiepo$ En otras palabras$ la potencia es el rito al &'e el traba%o se reali)a
!or definición$ !otencia ec+nica es la rapide) con &'e se reali)a 'n traba%o" La eficiencia es a&'el factor &'e indica el +1io rendiiento de 'na +&'ina En la si,'iente in#esti,ación$ se ostrara las definiciones de !otencia y Eficiencia a +s detalle y se ostrara las 'nidades en las &'e se representa coo s' relación con los teas #istos en clases anteriores relacionados con los teas de raba%o y Ener,-a"
POTENCIA La potencia est+ definida coo el proedio$ en el tiepo a la c'al se efect/a el traba%o" Es el traba%o o transferencia de ener,-a reali)ada por 'nidad de tiepo" El traba%o es i,'al a la f'er)a &'e se aplica para o#er 'n ob%eto 'ltiplicada por la distancia a la &'e el ob%eto se despla)a en la dirección de la f'er)a" El concepto de potencia no se aplica solaente para sit'aciones en las &'e se despla)an ob%etos ec+nicaente3 es /til tabi(n en la electricidad" La potencia se aplica a c'al&'ier proceso de transferencia ener,(tica" La pote potenc ncia ia ide ide la rapi rapide de) ) con con la &'e &'e se real reali) i)a a el trab traba% a%o" o" En len, len,'a 'a%e %e ate+tico$ la potencia es i,'al al traba%o reali)ado di#idido entre el inter#alo de tiepo a lo lar,o de lo c'al se reali)a este traba%o"
FORMULA .' e1presión ate+tica en t(rinos de la #elocidad est+ dada por Potencia Potencia =
5onde
dU dr = F dt dt
dr dt
repr repres esen enta ta la #elo #eloci cida dad d (v) del del p'nt p'nto o de apli aplica caci ción ón de 6" 7l
considerar esto$ la e1presión &'eda coo
POTENCIA= F* V
Otra anera de e1presar la fór'la de la potencia es la si,'iente
!otencia8
5onde !8 !otencia
Trabajo rabajo realiz realizado ado por la fuerza fuerza w = Tiempo empleado empleado t
98 raba%o 8 iepo :s;
UNIDADES
P=
dU dt
5onde dU →J → N m
P=
N . m J → → W s s
dt→s
.i se 'tili)an 'nidades del sistea in,l(s absol'to$ la potencia se debe e1presar en P=
dU ft ft .lb → → Hp dt s
Hp
=
550 ft .lb .lb
s
abi(n se 'san coo 'nidades pr+cticas
>"!" >"!" 8 >orse !o?er 8 caballo de f'er)a
76 kgm
>"!"8
s
=746
joule = 746 watt s
C"V 8 Caballo de #apor 75 kgm
C"V"8
s
735
=
J s
=
735 watt
EFICIENCIA O RENDIMIENTO ():
La eficiencia es a&'el factor &'e indica el +1io rendiiento de 'na +&'ina" abi(n se p'ede decir &'e es a&'el -ndice o ,rado de perfección alcan)ado por 'na +&'ina"
D!"!#$%&'%& ! +' E%%!&%' - R!&%$%!&"- (): C'/- I: El rendiiento ec+nico en 'na +&'ina ideal es @ :' 8 0; por&'e no e1iste ro)aiento$ entonces3 el traba%o /til es i,'al al traba%o prod'cido :potencia de salida i,'al a la potencia de entrada;" Potencia !ntregada Potencia "ecibida =
0 C'/- II: El rendiiento ec+nico en 'na “+&'ina realA :' B 0; es siep siepre re enor enor &'e &'e @$ debi debido do a las las p(rdid p(rdidas as de ener, ener,-a -a por por el ro)a ro)aie ient nto o intern interno o &'e s'r,e s'r,e d'ra d'rante nte el f'nc f'ncion ionai aient ento o de la +&' +&'in ina" a" Gene Genera ral len ente te se 'lt 'ltip ipli lic ca por por @00$ @00$ para para &'e &'e el rendiiento se e1prese en porcenta%e :;" " =
Wu 100 !e
5onde 9'8 raba%o /til Ee8 Ener,-a s'inistrada o traba%o total
deseaos os &'e &'e el rendi rendiie iento nto &'ede &'ede e1pres e1presado ado en 1 C'/- II III. .i desea !otencias$ por lo tanto las ec'aciones serian de la si,'iente anera W sale t ! entra t
= Psale
Pentra
=
La si,'ie si,'ient nte e relac relación ión entre entre la poten potenci cia a &'e &'e sale sale y la poten potencia cia &'e entr entra a se representa coo !=
P sale Pentra
FORMULA 5adas las e1plicaciones anteriores y definiendo a la eficiencia coo la relación entre la potencia de salida con la potencia de entrada$ la fór'la &'e se 'tili)a para encontrar la potencia es
#=
T .s. T.e.
5onde "s"8 raba%o de .alida "e"8 "e"8 raba%o de entrada
5ebido a las p(rdidas de ener,-a res'ltado de la fricción$ el traba%o de salida siepre es +s pe&'eDo &'e el traba%o de entrada y$ en consec'encia$ la salida de potencia es siepre enor &'e la entrada de potencia" potencia" La eficiencia eficiencia ec+nica de 'na +&'ina es entonces siepre enor &'e @"
NO NO7 La efic eficie ienc ncia ia no c'en c'enta ta con con 'nid 'nidad ades es de edi edida da$$ en este este caso caso se considera coo 'n coeficiente :n /ero &'e e1presa el #alor de 'n cabio en relación con las condiciones en &'e se prod'ce;"
RELACION DE POTENCIA Y EFICIENCIA CON LOS CONCEPTOS DE TRABAJO Y ENERGIA
U& $-"-# ! 23 4 "!#%-/ "'#' 0 $%& !& !+!v'# 05 +%"#-/ ! '67' ' 03 $ ! '+"7#'. 8C79+ !/ !+ #!&%$%!&"- !+ $-"-# Veaos los datos &'e teneos !otencia teórica del otor 8 F 9 iepo 8 2 :@20 se,; asa de a,'a 8 20 litros 7lt'ra :=; :=; 8 2F
R';-&'$%!&"-: >ay &'e ele#ar 2o litros de a,'a =asta los 2F etros" >acerlo si,nifica ele#ar :o#er$ despla)ar; la !&!#6<' -"!&%'+ de esa asa de a,'a$ &'e podeos calc'lar con la fór'la
*na #e) &'e el otor$ c'ya potencia teórica es de F 9$ =a ele#ado el a,'a$ esa ener,-a potencial se con#irtió toda en E&!#6<' %&>"%' = ?.@55 J $ lo &'e a s' #e) corresponde con el T#''T#''- #!'+%;'- = ?.@55 J 7#'&"! 05 /!67&-/" .abeos &'e la potencia efecti#a :!; corresponde al raba%o raba%o reali)ado :; partido por el tiepo :t; epleado en reali)arlo
Rec'erden &'e @ 9 es i,'al @ o'leHse,'ndo 7=ora podeos podeos calc'lar calc'lar el el rendiiento rendiiento o la eficienc eficiencia ia del otor otor El rendiiento o eficiencia es la relación entre la -"!&%' "%+ +' "!#%'
R!/7!/"': El rendiiento :eficiencia; real o /til del otor es de F4$44 "
CONCLUSION
Los conceptos aplicados de traba%o y ener,-a si,'en #i(ndose en #arios de los fenóenos fenóenos de la f-sica" 5entro de la 5in+ica =eos encontrado &'e la !otencia !otencia y la Eficacia son conceptos 'y relacionados con estos principios" La potencia potencia se define define coo el traba%o traba%o o transfer transferenc encia ia de ener,-a reali)ad reali)ada a por 'nidad de tiepo donde inter#ienen conceptos de raba%o y iepo" La eficiencia incl'ye los conceptos de traba%o tanto de in,reso coo de salida de ener,-a donde podeos obser#ar &'e no tiene 'nidades de edida ya &'e es 'n solo #alor n'(rico" !ara obtenerse debe de c'idarse &'e al oento de =acer la di#isión$ las 'nidades de raba%o de In,reso con el de la .alida son i,'ales" Estos Estos concept conceptos os son iportan iportantes tes y se obser#a obser#an n coo #alores #alores pr+ctico pr+cticos s para para poder reconocer el traba%o en las +&'inas y en los conceptos relacionados con la electricidad$ coo en al,'nos otros
BIBLIOGRAFÍA:
>ibbeler$ R"C" In,enier-a ec+nica5in+ica" 5eciose,'nda edición$ !earson Ed'cacion$ e1ico 20@0" Jeer$ o=nston$ Corn?ell" ec+nica Vectorial para In,enieros" No#ena Edición"cGra?>ill$ 20@0"
