Rendimiento: ¿Qué es y cómo calcularlo? | Electricidad

El rendimiento es la eficacia energética de un dispositivo, máquina o aparato eléctrico la cual toma en cuenta la relación entre la energía obtenida para su funcionamiento y la energía consumida o suministrada por el aparato.  

La ley de la conservación de la energía establece que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. 

Dicho esto, damos por entendido que en el universo solo existe una cantidad específica de energía y tal como sabemos, existen diversas formas en que la energía se puede manifestar: energía térmica, energía mecánica, energía luminosa, energía eléctrica, etc.

La ley de la conservación de la energía señala que no podemos "añadir" ni "quitar" energía en el universo, ya que no la podemos crear ni destruir, pero entonces, ¿Cuando decimos que "consumimos" energía eléctrica realmente la estamos "gastando" o "perdiendo"? No. En realidad, cuando decimos que "consumimos" cierta cantidad de energía eléctrica, no nos referimos a que la hemos destruido o perdido, lo que sucede es que hemos transformado esa energía eléctrica en otra forma de energía más útil, por ejemplo, cuando hacemos uso de una lámpara, transformamos la energía eléctrica en energía luminosa, sin embargo, la energía no siempre se transforma al cien por cien en la energía que nosotros queremos, sino que en conjunto se transforma en otro tipo de energía, como la energía térmica o calorífica.

En ese sentido, damos por hecho que cuando usamos cierta cantidad de energía, no es que la hayamos perdido, en realidad, esa energía aún existe solo que, como en el caso del foco, ya no es energía eléctrica, sino energía luminosa y energía térmica.

Como acabamos de ver, la energía no se transforma siempre en el otro tipo de energía que deseamos al cien por cien, y es justamente ahí donde hablamos acerca del rendimiento de un aparato eléctrico. Por ejemplo, supongamos que a un foco se le entregan 1000 joules de energía eléctrica (joules es la unidad básica de energía en el Sistema Internacional), y con ello produce 200 joules de energía luminosa, por lo que los otros 800 joules se convierten en energía térmica. En ese caso podemos decir que el rendimiento del foco es bajo.

¿Cómo se calcula el rendimiento?

El rendimiento de un sistema se expresa, generalmente, en forma de porcentaje. Dicho rendimiento se calcula utilizando la siguiente fórmula:

Esta formula la podemos simplificar si abreviamos la palabra rendimiento por rend. y usamos el símbolo de energía W: 

Si volvemos al ejemplo del foco que planteamos anteriormente, podemos determinar el rendimiento con esta fórmula de la siguiente manera: 

Recordemos que al realizar la operación matemática, las unidades "joules" se simplifican, dando como resultado un número sin unidad, adoptando el "%" del resultado final, que es el que queríamos determinar desde el principio. 

Al ver este ejemplo, podemos darnos cuenta que el rendimiento de tal foco es bastante bajo. 

Sin embargo, no todos los aparatos eléctricos tienen siempre un rendimiento tan bajo, tal es el caso de los motores eléctricos que son diseñados precisamente para que su rendimiento sea mucho mayor y la energía mecánica (rotatoria) que suministran sea muy bien aprovechada. Los motores eléctricos pueden tener un rendimiento de 50% hasta un 75%, o incluso un poco más. La energía restante será transformada en energía térmica. 

Rendimiento en función de la potencia 

Habiendo mostrado todo lo anterior y habiendo comprendido qué es y cómo se determina el rendimiento de los aparatos eléctricos, hay que mencionar que en la práctica muy probablemente no tengamos los valores dados en joules, como en el ejemplo anterior. Sin embargo, el rendimiento también puede considerarse en función de la potencia del aparato eléctrico. Dicho esto, la fórmula seguirá siendo prácticamente igual, a diferencia de que se sustituye el símbolo de la energía (W) por el de potencia (P), tal como se muestra: 

Donde:

• Psal es la potencia de salida, es decir, la potencia que el equipo suministra habiendo transformado la energía en la que necesitamos. También se llama potencia útil. 
• Pentr es la potencia total de entrada que utiliza el aparato para poder transformar dicha energía. 

Realizando las operaciones matemáticas correspondientes podemos obtener el resultado del rendimiento como el ejemplo anterior, pero esta vez con valores de potencia dados. 

De igual forma, podemos despejar la fórmula y acomodarla de tal manera que podamos determinar el valor dela potencia de entrada, de la siguiente manera: 

El acomodo de la forma irá en función a los valores que nosotros queramos determinar. 

Como ya vimos, el rendimiento es la eficiencia en que se transforma la energía de los aparatos que utilizamos y que producen un trabajo. La transformación de la energía nunca será al cien por ciento en la forma en que nosotros deseamos, pues, también se puede convertir en otras formas de energía, haciendo que el rendimiento de tal aparato se vea reducido. De igual forma, el cálculo del rendimiento se puede determinar mediante la fórmula que hemos presentado y despejarla para obtener otros valores según lo necesitemos. El valor del rendimiento estará expresado en porcentaje (%).