Work and Power

The expenditure of energy to overcome resistance through a certain distance is work. It is difficult to understand horsepower without an understanding of the difference between work and power (see figure 1). Power is the rate at which work is done (that is, work divided by the time in which it is done).

Figure 1. The difference between work (left) and power (right).

The standard unit for measuring work is the foot-pound (ft-lb). The foot-pound is the amount of work that is done in raising a weight of 1 pound through a distance of 1 foot, or in overcoming a pressure of 1 pound through a distance of 1 foot (see figure 2).

Figure 2. One foot-pound .

JamesWatt is believed to have adopted the term horsepower. He used it for his steam engine, to represent the power or capacity of a strong London draft-type horse for doing work during a short time interval. The term was used as a power rating for his steam engines. The present standard unit for measuring power is horsepower (hp). It is defined as 33,000 foot-pounds per minute. In other words, one horsepower is required to raise a weight of the following:

- 33,000 lb a height of 1 foot in one minute
- 3300 lb a height of 10 feet in one minute
- 33 lb a height of 1000 feet in one minute
- 3.3 lb a height of 10,000 feet in one minute
- 1 lb a height of 33,000 feet in one minute

A formula that is generally used to calculate engine horsepower is as follows:

in which the following is true:

P is the mean effective pressure in psi
L is the length of stroke, in feet
A is the area of piston, in square inches (0.7854 × d²)
N is the number of revolutions per minute (rpm)

Since the stroke of an engine is usually given in inches rather than in feet, and the revolutions per minute are given rather than the piston speed, the previous formula involves extra calculations for these items, as well as the extra multiplication and division introduced because of the constants. Therefore, the formula can be reduced to its lowest terms, as follows:

Thus, the constant 0.000004 can be used for most calculations.
By changing the order of the factors, the formula is simplified to:

According to its definitions and the manner in which it is derived, the various types of horsepower are nominal, indicated, brake, effective, hydraulic, boiler, and electrical.

Trabajo y potencia

El gasto de energía para superar la resistencia a través de una cierta distancia es trabajo. Es difícil entender caballos de fuerza sin una comprensión de la diferencia entre el trabajo y potencia (véase la figura 1 anterior). La potencia es la velocidad a la que se realiza trabajo (es decir, trabajo dividido por el tiempo en el que se hace).

La unidad estándar para medir el trabajo es el pie-libra (ft-lb). El pie-libra es la cantidad de trabajo que se realiza en levantar de un peso de 1 libra a través de una distancia de 1 pie, o en la superar una presión de 1 libra a través de una distancia de 1 pie (véase figura 2 anterior).

Se cree que James Watt  adoptó el término caballo de fuerza . Él lo utilizó para su máquina de vapor, para representar el poder o la capacidad de un fuerte caballo de tiro de Londres para hacer el trabajo durante un intervalo breve de tiempo. El término fue utilizado como una medida de potencia para los motores de vapor. La presente unidad estándar para medir potencia es el caballo de fuerza (hp). Se define como 33.000 pies-libras por minuto. En otras palabras, un caballo de fuerza se requiere para elevar un peso de los siguientes:

- 33.000 libras una altura de 1 pie en un minuto
- 3300 libras a una altura de 10 pies en un minuto
- 33 libras a una altura de 1000 pies en un minuto
- 3,3 libras con una altura de 10.000 pies en un minuto
- 1 libra a una altura de 33.000 pies en un minuto

Una fórmula que se utiliza generalmente para calcular la potencia (hp) del motor es como sigue:

en la que se cumple lo siguiente:

P es la presión media efectiva en psi
L es la longitud de la carrera, en pies
A es el área del pistón, en pulgadas cuadradas (0,7854 × d²)
N es el número de revoluciones por minuto (rpm)

Debido a que la carrera de un motor se da generalmente en pulgadas en vez de pies, y las revoluciones por minuto se dan en lugar de la velocidad del pistón, la fórmula anterior implica cálculos adicionales para estos ítems, así como la multiplicación extra y división introducida debido a las constantes. Por lo tanto, la fórmula se puede reducir a su mínima expresión, según se indica:

Por lo tanto, la constante 0.000004 se puede utilizar para la mayoría de los cálculos. Al cambiar el orden de los factores, la fórmula se simplifica a:

De acuerdo con sus definiciones y la manera en la que se deriva, los diversos tipos de caballos de fuerza son nominal, indicado, eficaz, hidráulico, caldera y eléctrico.