A potência é determinada no processo pela quantidade de trabalho realizada em um intervalo de tempo. Já o rendimento é a relação entre potência útil (ou potência efetiva) e a potência total (ou potência consumida).
A potência está ligada a taxa de variação da quantidade de energia fornecida ou gerada por um sistema durante um intervalo de tempo, sendo a unidade de potência no sistema internacional de unidades (SI) medida em watts (W): 1 watt equivale a 1 joule por segundo. Em um exemplo claro, se uma máquina é capaz de realizar a mesma função que outra que possua características construtivas similares, porém em menor tempo, logo sua potência será superior em relação outra máquina.
Por sua vez, o rendimento está associado ao aproveitamento da energia e potência totais. é um quociente entre o trabalho realizado por um sistema e a energia que o mesmo consome. Ou seja, indica a energia efetivamente aproveitada em trabalho útil.
Toda vez que uma máquina realiza um trabalho, parte de sua energia total é dissipada. Isso ocorre por motivos diversos, como atrito ou falhas eventuais, e geralmente a dissipação se dá através de ruído, calor e vibrações, entre outros. é importante lembrar que esta energia dissipada não é perdida, ela é transformada em outros tipos de energia (Lei de Lavoisier).
Como calcular potência?
A potência é uma grandeza física aplicada para calcular a quantidade de energia fornecida ou consumida por unidade de tempo. Medir a potência é útil para identificar a velocidade com a qual uma forma de energia é transformada por meio da realização de um trabalho.
Podemos ter a potência média através da seguinte fórmula:
P – potência média (W)
τ – trabalho (J)
Δt – intervalo de tempo (s)
Na Física, trabalho é a medida da transformação de uma forma de energia em outras formas de energia mediante a aplicação de uma força. Sendo assim, a definição de potência pode estar relacionada com qualquer forma de energia, tais como: energia mecânica, energia potencial elétrica e energia térmica.
Vamos à um exemplo: é possível determinar a potência realizada pela aplicação de uma força (F) que desloca um corpo de massa (m) em uma distância (d), conforme a figura abaixo:
Para calcular a potência do movimento deve-se primeiro definir a potência média para, conforme fórmula vista anteriormente:
O trabalho realizado por uma força (F) pode ser calculado através da seguinte fórmula:
F – força aplicada
d – distância percorrida
θ – ângulo formado entre F e d (°) – para ser determinada apenas a componente da força que provoca o movimento da direção de “d”.
Unindo as duas equações anteriores em uma só, teremos a seguinte fórmula para o cálculo da potência relacionada a uma forma de energia qualquer:
Como calcular o rendimento?
Máquinas em atividade estão de alguma forma deslocando energia mecânica em um determinado intervalo de tempo, então há uma potência denominada potência útil, ou seja, que gera trabalho efetivamente. Entretanto, para isso é preciso existir uma alimentação de energia para que essa máquina entre em ação. Denominamos essa potência de entrada como potência total.
As máquinas são sistemas incapazes de aproveitar toda a potência gerada e, assim dissipam parte de sua potência total em outras formas de energia menos úteis, como calor, vibração e ruídos.
Para calcular o rendimento ou eficiência (η) utilizamos a seguinte fórmula:
η – rendimento
PU – potência útil (W)
PT – potência total (W)
Por se tratar de um quociente de grandezas de mesma unidade, rendimento é uma grandeza adimensional, ou seja, ele não possui unidade. Rendimento é expresso em porcentagem e ele é sempre menor que um e maior que zero 0< η<1.
Dizer que um equipamento possui maior rendimento que outro, ou ainda, que é mais eficiente que outro, significa dizer que ele consegue ter uma taxa de aproveitamento melhor da energia total para o trabalho ao qual está destinado, ou seja, possui menores perdas de energia.
Quando dizemos que um motorredutor possui um rendimento de 90% (η), isso significa que a sua potência útil é de 90% da potência total. Mais especificamente, 90% da potência de energia elétrica que alimenta o motor é convertida para movimento de rotação e torque, que representam o trabalho efetivo dos motorredutores.
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