Where the Rest of the Energy Goes — Reading a Sankey
Un cabrestante eléctrico recibe 2500 W constantes, haga usted lo que haga. Un solo deslizador fija su rendimiento, y el diagrama de Sankey que tiene al lado se redibuja en directo: una flecha que entra, dos que salen, y cada anchura en proporción real a la energía que transporta. Estreche la rama útil y al resto no le queda más salida que la carcasa del motor en forma de calor — y la misma carga de 250 kg tarda más en llegar arriba con la misma electricidad.
Cómo usar esta simulación
- «Rendimiento del cabrestante» — el único deslizador, del 20 % al 95 %, con el 70 % y el 85 % marcados en la guía, dos rendimientos que vale la pena comparar.
- Arrastre sobre la escena para rodear el cabrestante y leer el Sankey de frente.
Qué observar
- Útil + desperdiciada siempre vuelve a sumar 2500 W. En eso consiste leer un Sankey.
- La energía útil está clavada en 14,7 kJ — mgh para 250 kg a lo largo de 6,0 m — dondequiera que ponga el deslizador. Lo que cambia un mal rendimiento es la electricidad que ha tenido que comprar.
- Reduzca el rendimiento a la mitad y la subida dura el doble con el doble de electricidad, para exactamente el mismo resultado arriba.
- La carcasa del motor se pone más roja y la calima caliente sobre ella se espesa a medida que engorda la rama de pérdidas: la energía desperdiciada no se ha perdido, está en la sala.
La física detrás
El rendimiento es la fracción de la entrada que sale como salida útil, η = energía útil de salida ÷ energía total de entrada. Es un número puro sin unidad, expresado como decimal o como porcentaje, y ningún aparato real llega a 1. La regla que hace útil un diagrama de Sankey es la conservación: la entrada es igual a la suma de todo lo que sale, de modo que una salida desconocida siempre se obtiene restando las conocidas del total. Aquí la fuerza del cable es mg = 2450 N, así que la potencia útil fija la velocidad, v = P_útil / 2450. Con un 73,5 % el cabrestante convierte 2500 W en 1837,5 W de elevación, la carga sube a 0,75 m/s, los 6,0 m se cubren en 8,0 s, y 20,0 kJ de electricidad han comprado 14,7 kJ de elevación con 5,3 kJ disipados — sobre todo como energía térmica en los devanados.