Conteúdo: Cálculo de consumo de energia elétrica.
Quando se menciona o consumo de energia elétrica de um aparelho, falamos da quantidade de energia elétrica que esse aparelho utiliza durante o período de tempo em que permanece ligado. A quantidade de energia elétrica utilizada por esses aparelhos durante seu funcionamento pode ser calculada utilizando-se as expressões de potência vistas anteriormente. Vejamos, então, uma análise do chuveiro elétrico como exemplo de cálculo de consumo de energia elétrica.
Os chuveiros elétricos comumente apresentam uma chave seletora entre duas potências, cujos valores variam conforme o modelo. Os chuveiros mais populares geralmente apresentam as especificações 220 V – 2 200 W-5 500 W . Isso significa que o aparelho deve ser ligado a uma rede elétrica com tensão de 220 V. Sua chave seletora habilita o consumo da potência mínima (2 200 W) ou da máxima (5 500 W). Há modelos com uma chave que pode variar do mínimo ao máximo, passando por diversos valores intermediários.
A título de exemplo, considere um banho de 15 minutos na posição indicadora de potência máxima. Primeiramente, analisamos as unidades:
P = 5 500 W (5 500 J/s)
Δt = 15 min (15 . 60 = 900 s)
Nessas condições, o consumo energético do chuveiro pode ser calculado pela expressão:
P = E → E = P . Δt
Δt
E = 5 500 . 900
E = 4 950 000 J
Esse resultado pode ser expresso por 4,95 . 106 J. Se o cálculo for aplicado para todos os equipamentos elétricos de uma residência, utilizados por mais de uma pessoa, no intervalo de tempo relativo a um mês, como é o mais comum, esse número crescerá ainda mais.
Uma maneira de simplificar a apresentação desse resultado é utilizar unidades que representam sinteticamente valores maiores. Assim a potência é expressa em kilowatt (kW), e o tempo, em hora (h). Dessa forma, o resultado do cálculo anterior pode ser apresentado mais simplificadamente. Observe:
P = 5,5 kW e Δt = 0,25 h (15 min)
E = P . Δt
E = 5,5 . 0,25
E = 1,375 kW.h
Desse modo, os valores relativos ao consumo geral mensal de uma residência podem ser expressos por números menores que facilitam a leitura, e em kWh, que é a unidade utilizada nas faturas de consumo de energia elétrica.
Para calcular em reais o gasto com energia, devemos adicionar todos os consumos mensais dos aparelhos (em kWh) e multiplicar a soma pelo preço de 1 kWh, cujo valor, no Brasil, varia de um estado para outro, ou conforme a faixa de consumo (quem consome mais paga mais). Para obter o resultado dessa conta, é necessário efetuar cálculos relativos a diversos tipos de impostos e taxas que variam de acordo com a região e a cidade.
Exemplo: Um chuveiro elétrico tem 4 500 W de potência e é utilizado por quatro pessoas de uma família em banhos diários de 15 minutos cada pessoa.
a) Determine o valor do consumo em kWh ao final de um mês comercial (30 dias).
Resolução:Primeiramente convertemos as unidades:
P = 4 500 W = 4,5 kW
Δt = 15 min/banho = 0,25 h/banho
No final de um mês:
0,25 h/banho . 4 banhos/dia . 30 dias = 30 h
A energia elétrica total consumida por esses banhos é dada por:
E = P . Δt
E = 4,5 . 30
E = 135 kW.h
b) O preço do kWh em uma determinada região é de R$ 0,30, e o principal imposto cobrado é o ICMS (25%). Calcule o valor do consumo relativo ao chuveiro elétrico em reais, considerando essas únicas informações.
Resolução:
Cálculo do chuveiro em reais (sem imposto).
Parte 1. Utilizamos a regra de três:
1 kWh ______R$ 0,30
135 kWh ______ x
x = 135 . 0,30
x = R$ 40,50
Parte 2. Cálculo com o imposto (ICMS)
Atenção! Como o imposto é parte inseparável da conta a ser paga, o sistema de cobrança o considera como parte da conta, estando embutido nela. Assim, esse cálculo de porcentagem é feito da seguinte maneira.
R$ 40,50 _______75%
y _______100% (valor da conta com incidência de 25% do imposto)
75y = 100 . 40,50
75y = 4 050
y = 4 050
75
y = 54y = R$ 54,00
Observação: Em uma conta real, devem ser considerados também os outros aparelhos elétricos e seu tempo de utilização e outras taxas que incidem na conta final.
Assista à vídeoaula abaixo:
(Opcional):Estudo Complementar retirado do link abaixo:
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-eletrica.htm.
ATIVIDADE DE AVERIGUAÇÃO DA APRENDIZAGEM
Acesse o link: https://forms.gle/6hrTt9UsG1AYiN3x7 e responda a atividade pelo google forms.