Conceptos Fundamentales De Máquinas

Conceptos fundamentales
de máquinas

UD 8

TECNOLOGÍA INDUSTRIAL 2
CURSO 05/06

CENTRO GRIAL

Como ya sabemos del curso pasado, en Tecnología se llama máquina a cualquier
dispositivo capaz de transformar una energía bruta que recibe a su entrada en una
energía útil a su salida, generalmente en forma de trabajo.
Por tanto, para conocer a fondo el y funcionamiento de las máquinas esnecesario
estudiar antes con cierto detalle cómo se comportan y transforman las diversas formas
de energía. Eso haremos en esta unidad didáctica.

Definiciones elementales y repaso
§ Definición: En la UD 7 del curso pasado comentábamos que la energía es una
magnitud física fundamental para la que no existe una definición sencilla y precisa, pero
que para nuestros propósitos era suficientecon una definición genérica como esta:
La energía es una magnitud física que mide la capacidad de un
sistema para producir cambios en sí mismo o en otros sistemas.
Para darle un valor numérico a esa magnitud se mide la cantidad de trabajo que haría
falta para producir dicho cambio: esa será la energía gastada, obtenida o almacenada por
el sistema.
§ Propiedades: La energía tiene, entreotras, las siguientes propiedades que
detallaremos más adelante.
La energía se manifiesta de muy diversas formas: movimiento, calor,
electricidad, radiación, etc. Todas son la misma cosa y se pueden
transformar de una a otra.
La energía no se destruye ni tampoco se puede crear de la nada: por eso, al
producirse transformaciones energéticas, la cantidad total de energía que
interviene semantiene constante (Principio de Conservación de la Energía).
Las transformaciones energéticas transcurren espontáneamente de formas
más útiles a menos útiles, es decir, la energía al transformarse se degrada
(Principio de la Máxima Entropía).
§ Medida de la energía: En el Sistema Internacional de Medidas (SI) la energía se
mide, al igual que el trabajo, en Joule (1 J = 1 Kg·m²/s²) y se usa elcriterio egoísta de
signos que considera positiva cualquier energía que toma un sistema y negativa la que
cede al exterior.
Otras unidades de medida de energía son la caloría (1 cal = 4,1855 J), muy usada para
medir energías térmicas y el vatio-hora (1 W·h = 3600 J), utilizado para medir consumos
eléctricos.
§ Potencia: En tecnología se usa mucho el concepto de potencia, que corresponde a laenergía (desarrollada, consumida o transportada) dividida por el tiempo en que se ha
producido la transformación, es decir:
∆E
P = ∆t
En el Sistema Internacional la potencia se mide en Watt (1 W = 1 J/s = 1 Kg·m²/s³).
También se usa mucho el caballo de vapor (1 CV = 75 kp·m = 735,5 W) y en los países

Trabajo y energía

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C # 05/06

anglosajones el caballo-fuerza (1 HP =745,7 W).
En muchas ocasiones el concepto de potencia es mucho más descriptivo que el de energía: de igual
manera que no es muy útil saber cuántos kilómetros puede recorrer un vehículo si se desconoce en
cuánto tiempo los ha recorrido, tampoco sirve de mucho saber cuánta energía consume o produce una
máquina si no se sabe el tiempo que ha tardado en obtenerla.

Cuando se mide en cadainstante como un incremento infinitesimal de la energía en un
intervalo de tiempo infinitesimal el cociente anterior se transforma en una derivada y
hablamos de potencia instantánea.
§ Rendimiento: Se define el rendimiento de un proceso como el cociente entre la
energía útil obtenida de él y la energía total gastada en producirla:
|Eutil|
η = |E
total|
Este cociente es siempre menor que 1puesto que siempre hay energías que no se
aprovechan porque se disipan o se desperdician.
Para una máquina, el rendimiento se define igualmente como el cociente entre la energía
total que consume y la que produce, si bien suele ser más cómodo expresarlo en función
de las respectivas potencias:
|Putil|
η = |P
total|
Por regla general el rendimiento se expresa como un porcentaje.
§ Teorema de...