El término máquina ideal se refiere a un sistema mecánico hipotético en el que la energía y la potencia no se pierden ni se disipan por fricción, deformación, desgaste u otras ineficiencias. Las máquinas ideales tienen el rendimiento máximo teórico y, por lo tanto, se utilizan como base para evaluar el rendimiento de los sistemas de máquinas reales. [1] [2]
Una máquina simple , como una palanca, una polea o un tren de engranajes, es "ideal" si la potencia de entrada es igual a la potencia de salida del dispositivo, lo que significa que no hay pérdidas. En este caso, la eficiencia mecánica es del 100%.
La eficiencia mecánica es el rendimiento de la máquina en comparación con su máximo teórico realizado por una máquina ideal. La eficiencia mecánica de una máquina simple se calcula dividiendo la potencia real producida por la potencia ideal. Generalmente esto se expresa como un porcentaje.
La pérdida de potencia en un sistema real puede ocurrir de muchas maneras, como por fricción, deformación, desgaste, pérdidas de calor, conversión química incompleta y pérdidas magnéticas y eléctricas.
Una máquina consta de una fuente de energía y un mecanismo para el uso controlado de esta energía. La fuente de energía a menudo depende de la conversión química para generar calor que luego se utiliza para generar energía. Cada etapa del proceso de generación de energía tiene un límite máximo de desempeño el cual se identifica como ideal.
Una vez que se genera la energía, los componentes del mecanismo de la máquina la dirigen hacia fuerzas y movimientos útiles. El mecanismo ideal no absorbe energía, lo que significa que la entrada de energía es igual a la salida de energía.
Un ejemplo es el motor de automóvil ( motor de combustión interna ) que quema combustible (una reacción química exotérmica ) dentro de un cilindro y utiliza los gases en expansión para impulsar un pistón . [3] El movimiento del pistón hace girar el cigüeñal. Los componentes mecánicos restantes, como la transmisión , el eje de transmisión , el diferencial , los ejes y las ruedas, forman el mecanismo de transmisión de potencia que dirige la potencia del motor hacia las fuerzas de fricción en la carretera para mover el automóvil.
La máquina ideal tiene el máximo rendimiento de conversión de energía combinado con un mecanismo de transmisión de potencia sin pérdidas que produce el máximo rendimiento.