potencia al freno

La potencia al eje (SHP, por sus siglas en inglés) es la potencia mecánica entregada por un eje giratorio, medida en caballos de fuerza. Es lo que sale de un motor o máquina para realizar un trabajo real, a diferencia de la potencia teórica que el motor produce internamente. Una turbina, bomba, compresor o transmisión de engranajes recibe SHP de su eje de entrada y lo utiliza para accionar una carga o lo transforma para entregarlo en otro lugar.

El término existe porque los motores y las turbinas producen potencia indicada, la potencia desarrollada dentro de los cilindros o el rotor, pero la fricción, la resistencia al viento y las pérdidas mecánicas consumen parte de esa potencia. La potencia al freno es lo que queda cuando un motor se conecta a un dinamómetro de prueba. La potencia al eje es el siguiente paso, la potencia disponible en el eje después de que las cajas de engranajes, los cojinetes y los sellos hayan tomado su parte. En un motor diésel marino que acciona una hélice a través de una caja reductora, la SHP en el eje de la hélice es significativamente menor que la potencia al freno del motor porque las pérdidas de los engranajes son reales y medibles.

Las variantes dependen de lo que se encuentre entre la fuente de energía y la carga. Un ventilador de accionamiento directo en un motor tiene una SHP alta en relación con la potencia nominal del motor porque las pérdidas son mínimas. Una transmisión industrial con muchos engranajes puede perder del 3 al 5 por ciento de la potencia de entrada por cada engrane, por lo que un motor de 1000 caballos de fuerza al freno que alimenta a través de una caja de cambios de cuatro etapas podría entregar solo 900 SHP en el eje de salida. Los acoplamientos de fluido, los accionamientos magnéticos y las transmisiones hidráulicas introducen pérdidas adicionales; su eficiencia se publica y debe tenerse en cuenta para el diseño del sistema.

La SHP es fundamental en la selección de bombas y compresores. Una bomba centrífuga clasificada para 200 galones por minuto a 100 pies de altura requiere una entrada de SHP específica; subdimensionar el motor o sobrestimar la eficiencia del motor resultará en cavitación, sobretensión o calado. En la turbomaquinaria, la SHP es el puente entre el diseño aerodinámico o hidráulico y el suministro eléctrico o mecánico. Las sociedades de clasificación marina y los estándares API exigen que los cálculos de SHP tengan en cuenta todas las pérdidas conocidas e incluyan un factor de servicio, típicamente 1,15 para bombas, para garantizar que el sistema funcione durante toda su vida útil.

El nombre refleja el uso histórico de los caballos de fuerza como unidad ligada a la rotación física del eje. La medición moderna utiliza el par y la velocidad de rotación, combinados como Potencia (kW) = (Par (N·m) × Velocidad (rpm)) / 9550, pero los caballos de fuerza persisten en aplicaciones marinas, de generación de energía y en la industria tradicional. La SHP sigue siendo distinta de la potencia eléctrica de entrada consumida; un motor eléctrico de 1500 kW (aproximadamente 2000 hp) con una eficiencia del 90 por ciento entrega solo 1350 kW (1800 hp) como SHP al equipo accionado.