Calculadora de eficiencia térmica

La eficiencia térmica expresa la fracción de la energía térmica suministrada que un motor convierte en trabajo útil. Esta calculadora usa η = Wout/Qin × 100%, donde η es la eficiencia porcentual, Wout es el trabajo útil neto de salida y Qin es el calor absorbido de la fuente caliente. La energía restante se rechaza como calor: Qout = Qin - Wout. El calor y el trabajo deben usar la misma unidad, como julios, kilojulios o kilovatios-hora, porque la eficiencia es una relación adimensional. Un motor térmico funciona cíclicamente entre un entorno caliente y otro frío. No puede convertir todo el calor absorbido en trabajo al completar un ciclo: debe descargar parte de la energía a un sumidero de menor temperatura. Esto se debe a la segunda ley de la termodinámica, no solo a una construcción imperfecta. Los motores reales pierden energía útil adicional por fricción, irreversibilidad de la combustión, diferencias finitas de temperatura, bombeo, escape, refrigeración y equipos auxiliares. Por ello, la eficiencia medida siempre queda por debajo del límite ideal correspondiente. La eficiencia térmica puede declararse con distintos límites del sistema y bases de poder calorífico. La eficiencia indicada bruta, la eficiencia térmica al freno y la eficiencia global de una planta no incluyen necesariamente las mismas pérdidas. Los cálculos de combustible pueden usar el poder calorífico superior o inferior, lo que cambia el denominador. Compara sistemas solo cuando el calor aportado, la salida útil, el estado operativo y el límite de medición estén definidos de forma coherente. Para un equipo que genera electricidad, integra la potencia durante el mismo intervalo utilizado para determinar el aporte térmico del combustible, o compara potencias estacionarias si el almacenamiento es despreciable. El máximo ideal de un motor que opera entre dos depósitos de temperatura constante es la eficiencia de Carnot, 1 - Tc/Th, con ambas temperaturas absolutas en kelvin. Esta calculadora de relación energética no necesita temperaturas ni supone un rendimiento de Carnot. Evalúa flujos de energía observados o especificados. Un resultado superior al 100 por ciento señala entradas incoherentes, unidades incompatibles, una fuente de energía omitida o un problema con el límite del balance; por eso la interfaz rechaza un trabajo mayor que el calor aportado. Usa el resultado en clases de termodinámica, comparaciones preliminares de motores y comprobaciones de balances energéticos. Una evaluación detallada debe incluir incertidumbre, funcionamiento transitorio, composición del combustible, cargas auxiliares, recuperación de calor y la definición exacta de salida útil. La eficiencia no es lo mismo que la potencia: un motor muy eficiente puede tener poca potencia, mientras que uno potente puede desperdiciar gran parte de la energía que recibe.