Desafio 1 - Corrigido

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Dados iniciais:
Economizar energia é uma prática útil e indispensável ao desenvolvimento. Devido ao aumento da população mundial e crescimento industrial, uma demanda cada vez maior de energia elétrica é necessária, impactando diretamente no meio ambiente. Medidas governamentais de incentivo ao consumo consciente, tais como redução de tarifas para o baixo consumo ou aumento para o consumo exagerado, são formas de chegar a uma solução rápida e eficiente visando um desenvolvimento sustentável.
iante de tal contexto, você foi desafiado a solucionar o problema de consumo de energia elétrica da residência do senhor Paulo descrita a seguir.
Residência do senhor Paulo: durante o mês passado, o consumo de energia foi de 216 kWh, um consumo elevado para o orçamento do senhor Paulo, o mesmo resolveu reduzir o consumo em30% atuando em três equipamentos de utilização diária: um chuveiro elétrico (5500 W), um ferro elétrico (1000 W) e a lâmpada da sala (80 W). A família do senhor Paulo é composta por 4 pessoas.
Orientação para a solução:
Proponha o tempo a ser reduzido na utilização mensal de cada equipamento visando à redução de consumo, sendo necessário uma redução efetiva nos três equipamentos.
Durante os seus cálculos, você deverá analisar os ambientes da residência em que estão os equipamentos, frequência, condições de uso, quantidade de pessoas e atividades diárias.
Resposta
consumo de energia = 216 kWh
potência do chuveiro = 5500 W
potência do ferro elétrico = 1000 W
potencia da lâmpada = 80 W
Meta:
reduzir o consumo em 30%
energia a reduzir (ER) = 216 kWh x 0,30
ER = 64,8 kWh
ER no Sistema Internacional:
1 kWh = 3600 kJ
ER = 64,8 kWh x 3600 kJ / kWh
ER = 233280 kJ
1 kJ = 103 J
ER = 233280 kJ x 103 J / kJ
ER = 2,33x 108 J
Considerações:
o chuveiro é o equipamento de maior consumo entre os três, e a frequência de utilização é de no mínimo 4 vezes por dia, supondo que cada morador tome um banho por dia.
o ferro elétrico é o segundo de maior consumo e de utilização intermediária.
A lâmpada da sala tem o menor consumo, entretanto, fica ligada por um período maior, devido a necessidade de luminosidade durante parte da noite em local de intenso trânsito de moradores.
Conclusão: será bastante representativo utilizar a razão de potências como parâmetro no cálculo de consumo.
Cálculo da razão de potências:
potencia nominal = 5500 W + 1000 W + 80 W = 6580 W
chuveiro = 5500 W / 6580 W = 0,84
ferro elétrico = 1000 W / 6580 W = 0,15
lâmpada = 80 W / 6580 W = 0,01
Para quantidades mensuráveis será usado as razões:
chuveiro = 0,80
ferro elétrico = 0,15
lâmpada = 0,05
Cálculo dos tempos de redução de uso:
Para o chuveiro
ER = 0,80 x 2,33x 108 J
ER = 1,86 x 108 J
Estudo de dimensões: [W] = [J] / [s]
logo: P = E / t
t = E / P
t = 1,86 x 108 J / 5500 W
t = 3,39 x 104 s / mês
t = 3,39 x 104 s/mês x 1h/3600s
t = 9,42 h / mês
t = 9,42 s/mês x 1mês/dia x 60min/1h
t = 18,84 min /dia
Para o ferro elétrico
ER = 0,15 x 2,33x 108 J
ER = 3,50 x 107 J
t = E / P
t = 3,50 x 107 J / 1000 W
t = 3,50 x 104 s / mês
t = 3,50 x 104 s/mês x 1h/3600s
t = 9,72 h / mês
t = 9,72 s/mês x 1mês/dia x 60min/1h
t = 19,44 min /dia
Para a lâmpada
ER = 0,05 x 2,33x 108 J
ER = 1,17 x 107 J
t = E / P
t = 1,17 x 107 J / 80 W
t = 1,46 x 105 s / mês
t = 1,46 x 105 s/mês x 1h/3600s
t = 40,56 h / mês
t = 40,56 s/mês x 1mês/dia x 60min/1h
t = 81, 12 min /dia
Obs.: Pode-se obter outros valores de economia na energia usando frações de potência diferentes das usadas aqui, observado sempre as necessidades e facilidades na obtenção da redução do consumo.