Energia elétrica Cálculo de potência

Prévia do material em texto

121 
 
Energia Elétrica 
 
 
Objetivo - Estudar a energia e suas transformações, particularizar para o caso da energia 
elétrica; aprender a medir a energia consumida e calcular o seu custo. 
 
 
Informação Técnica - Energia é a capacidade de um corpo ou sistemas de corpos de 
realizar trabalho. 
A energia apresenta-se sob as mais variadas formas. Assim, podemos ter a energia 
elétrica, a energia mecânica, a energia térmica , energia luminosa, etc. 
Estas formas de energia podem ser transformadas entre si, em aparelhos especiais. 
Por exemplo, no motor elétrico ocorre a transformação de energia elétrica em energia 
mecânica; na estufa, de energia elétrica em térmica; a lâmpada transforma energia elétrica 
em luminosa, etc. 
Dois aparelhos semelhantes, mas de potências diferentes, podem consumir a mesma 
energia, isto é, realizar o mesmo trabalho, porém o mais potente o faz em menos tempo. 
Portanto, a potência de um aparelho é a energia por ele consumida na unidade de 
tempo, ou seja : 
 
 
 (1) 
 
 
onde : P - potência do aparelho; 
 E - energia; 
 t - tempo. 
 
Para determinarmos a energia, realizamos uma simples transposição de termos na 
expressão acima, onde obtemos : 
 
 (2) 
 
 
Como vemos, a energia pode ser medida, isto é, é uma grandeza. 
A potência elétrica é medida em watts e o tempo em segundos, portanto a unidade de 
medida de energia elétrica é o watt-segundos (Ws). 
Esta unidade não é usada na prática, por ser muito grande, preferindo-se por isso usar 
o watt-hora (Wh), onde a unidade de tempo é a hora. 
Normalmente a energia elétrica é medida em quilowatt-hora (KWh) que vale 1.000 Wh. 
O consumo de energia elétrica é medido em instrumentos denominados medidores de 
energia elétrica, que são inseridos no circuito de entrada da instalação. 
Possuem, como o wattímetro, um elemento de medir tensão, outro de medir corrente, 
os quais fazem girar o disco, usualmente feito de alumínio, o qual, por sua vez, movimenta 
um mecanismo de relojoaria, que acionará os ponteiros que marcarão a energia consumida. 
Ao contrário do que acontece nos instrumentos até agora estudados, no medidor os 
ponteiros não voltam a zero quando não há consumo de energia. 
Os medidores possuem, em geral, quatro mostradores circulares numerados de 0 a 9, 
correspondendo respectivamente aos milhares, às centenas, às dezenas e às unidades. As 
P = E 
 t 
E = P * t 
 
 
 
 
 
 
 
 
122 
leituras são feitas em KWh. 
 
Exemplo: 
 
 
 
A leitura na figura 3 é : 1.586 KWh. 
 
 Outros medidores, em vez de mostradores de ponteiros, possuem um indicador digital, 
tal como se vê na figura 4, dando a leitura direta : 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O consumo de energia durante um determinado tempo, geralmente um mês, é 
determinado pela diferença entre duas leituras consecutivas. Assim, se a leitura anterior, no 
caso do nosso exemplo, fosse 1.494KWh, então teríamos o consumo de energia : 1586 - 
1494 = 92KWh. 
Conhecendo o preço do KWh, podemos determinar o custo da energia elétrica durante 
o período considerado. Sendo o preço do KWh R$ 1,25, por exemplo, teríamos : 
 
C = 92 x R$ 1,25 = R$ 115,00. 
 
Algumas empresas possuem preços diferentes para o KWh, conforme o consumo. Por 
exemplo, se tivermos a seguinte tabela : 
 
R$ 1,25 / KWh para os primeiros 40KWh; 
R$ 1,05 / KWh para 41KWh até 80KWh; 
R$ 0,90 / KWh para o restante. 
 
Obteríamos, no nosso caso : 
 
40KWh à R$ 1,25 = 40 x R$ 1,25 = R$ 50,00 
40KWh à R$ 1,05 = 40 x R$ 1,05 = R$ 42,00 
12KWh à R$ 0,90 = 12 x R$ 0,90 = R$ 10,80 
 
 Total: R$ 102,80 
 
(3) 
1 5 8 6 (4) 
 
 
 
 
 
 
 
 
123 
Para a instalação do quadro do medidor, devemos fazer à companhia fornecedora de 
energia elétrica, uma prévia consulta (P.C.), indicando a natureza e a destinação do prédio e 
a carga a ser instalada, especificando o número e a potência de cada aparelho. A companhia 
indicará então o local onde deve ser colocado o medidor. 
As normas para instalação dos medidores indicam que os mesmos sejam colocados 
dentro de um invólucro metálico selado pelo fornecedor de energia. O invólucro ficará dentro 
de uma caixa metálica com porta, colocada sobre a parede ou embutida, de modo que o 
mostrador fique a uma altura de 1,60 a 1,70 metros do solo, em local de fácil acesso e de 
serventia comum e a uma distância menor que 30 metros da via pública, salvo em casos 
especiais. 
 
 
 
 
 
Questionário 
 
 
1. é a capacidade de um corpo realizar trabalho. 
 
 
 
2. Citar 4 formas sob as quais a energia pode se apresentar : 
 
a) b) 
 
c) d) 
 
 
 
3. Indicar as transformações de energia que se verificam nos aparelhos abaixo : 
 
a) Motor elétrico: em 
 
b) Lâmpada : em 
 
c) Ferro soldar : em 
 
 
 
4. Calcular a energia consumida por uma lâmpada de 150 W, acesa durante 4 horas. Dar a 
resposta em KWh. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
124 
5. Fazer as leituras e escrever abaixo a energia consumida nos seguintes casos : 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. Supondo que as leituras do exercício anterior tenha sido feitas com 1 mês de intervalo, 
calcular o custo da energia elétrica consumida durante este período, sendo a seguinte tabela 
de preço : 
 
R$ 1,20 / KWh Para os primeiros 50 KWh 
R$ 1,10 / KWh De 51 até 100 KWh 
R$ 0,85 / KWh De 101 até 200 KWh 
R$ 0,60 / KWh Pelo que exceder a 200 KWh 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
125 
 
7. Calcular o gasto mensal com energia elétrica da residência a seguir: 
 
Consumidor Potência Tempo ligado por dia 
Dias ligado por 
mês Total 
Chuveiro 5400W 45min 30 
Ferro de passar roupa 1200W 2 h 5 
Máquina de lavar 1000W 4h 4 
Televisão 100W 5h 30 
Computador 150W 5h 25 
Iluminação 200W 3h 30 
 
 
KW/h = 30 centavos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
126 
 
Gabarito 
 
 
1. Energia é a capacidade de um corpo realizar trabalho. 
 
2. Citar 4 formas sob as quais a energia pode se apresentar : 
a) Energia elétrica ; b) Energia mecânica; 
c) Energia térmica ; d) Energia luminosa. 
 
3. Indicar as transformações de energia que se verificam nos aparelhos abaixo : 
a) Motor elétrico : Energia elétrica em energia mecânica; 
b) Lâmpada : Energia elétrica em energia luminosa; 
c) Ferro de soldar : Energia elétrica em energia térmica. 
 
4. Calcular a energia consumida por uma lâmpada de 150 W, acesa durante 4 horas. Dar a 
resposta em KWh. 
Resp.: E = P * t → E = 150W * 4h → E = 600Wh 
 E = 600Wh / 1000 → E = 0,6KWh. 
 
5. Fazer as leituras e escrever abaixo a energia consumida nosseguintes casos : 
 
1) E1 = 2689KWh ; 2) E2 = 2724KWh . 
 
6. Supondo que as leituras do exercício anterior tenha sido feitas com 1 mês de intervalo, 
calcular o custo da energia elétrica consumida durante este período, sendo a seguinte tabela 
de preço : 
R$ 1,20 / KWh Para os primeiros 50 KWh 
R$ 1,10 / KWh De 51 até 100 KWh 
R$ 0,85 / KWh De 101 até 200 KWh 
R$ 0,60 / KWh Pelo que exceder a 200 KWh 
 
Resp.: Et = E2 - E1 → Et = 2724 - 2689 → Et = 35KWh 
 C = 1,20 * 35 → C = R$ 42,00.