Cálculo do consumo de energia elétrica

Física

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O cálculo da energia elétrica consumida pelos aparelhos eletrodomésticos pode ser feito com base na potência e no tempo em que cada um desses aparelhos permanece ligado, de modo que a energia elétrica consumida seja calculada em quilowatt-hora (kWh). Saber calcular o consumo de energia é de grande importância para um uso consciente da energia elétrica. Além disso, esse é um assunto bastante popular nas provas do Enem.

Veja também: Dicas que te ajudarão a estudar Física para fazer a prova do Enem

Como fazer o cálculo do consumo de energia

Para calcularmos o consumo da energia elétrica, basta sabermos qual é a potência do aparelho, bem como o tempo em que esse aparelho funciona. A fórmula que usamos para calcular o consumo da energia elétrica é a seguinte:

P – potência (kW)

Δt – intervalo de tempo de uso (h)

Essa fórmula mostra que o consumo de energia elétrica, que é medido kWh, pode ser calculado pelo produto entre a potência (em kW), que geralmente é informada no aparelho, e o intervalo de tempo de funcionamento desse aparelho (em horas).

A energia elétrica é distribuída por meio de fios condutores sustentados por postes.
A energia elétrica é distribuída por meio de fios condutores sustentados por postes.

Como exemplo de cálculo, faremos uma estimativa de qual é o consumo de energia elétrica de um chuveiro convencional. Para tanto, vamos considerar um chuveiro de 4500 W (4,5 kW) que é utilizado 1,5 h (1h e 30 minutos) por dia, durante 30 dias:

O cálculo feito acima indica que esse chuveiro consome cerca de 202,5 kWh por mês. Para sabermos o impacto desse consumo no preço da conta de luz, é necessário verificar qual é a média do preço do kWh em sua fatura de energia elétrica, uma vez que esse valor muda de acordo com a região do Brasil. Vamos utilizar aqui o valor de R$ 0,70 por kWh. Acompanhe:

O resultado obtido nos fornece uma ideia do consumo mensal de energia por um chuveiro elétrico, que é um dos maiores vilões do consumo elétrico mensal. Algumas estratégias podem ser utilizadas para minimizar os gastos com os banhos, como reduzir o seu tempo de duração, utilizar o chuveiro em temperaturas mais baixas ou, ainda, utilizar outras formas de aquecimento de água, como o gás ou o aquecimento solar.

Veja também: Dicas para economia de energia elétrica

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Exercícios sobre o consumo de energia elétrica

Questão 1 - (PUC-Campinas) Há alguns anos a iluminação residencial era predominantemente feita por meio de lâmpadas incandescentes. Atualmente, dando-se atenção à política de preservação de bens naturais, essas lâmpadas estão sendo trocadas por outros tipos de lâmpadas muito mais econômicas, como as fluorescentes compactas e de LED.

Em uma residência usavam-se 10 lâmpadas incandescentes de 100 W que ficavam ligadas em média 5 horas por dia. Essas lâmpadas foram substituídas por 10 lâmpadas fluorescentes compactas que consomem 20 W cada uma e também ficam ligadas em média 5 horas por dia. Adotando o valor R$ 0,40 para o preço do quilowatt-hora, a economia que essa troca proporciona em um mês de trinta dias é de:

a) R$ 18,00

b) R$ 48,00

c) R$ 60,00

d) R$ 120,00

e) R$ 248,00

Gabarito: letra B.

Resolução:

Primeiramente, é necessário descobrir qual era o consumo mensal de energia elétrica antes da troca das lâmpadas. Depois, devemos descobrir qual foi o consumo após a troca. Sabendo disso, basta calcular a diferença entre esses dois consumos para, então, multiplicando o resultado obtido pelo valor do kWh, chegarmos à economia mensal.

Veja o cálculo do consumo de energia mensal antes da troca das lâmpadas:

Em seguida, faremos o cálculo para descobrir o consumo após a troca das lâmpadas:

Agora, basta tomarmos a diferença entre esses dois consumos, que é de 120 kWh, e multiplicá-la pelo valor do kWh, que é de R$ 0,40. Fazendo isso, descobriremos que a economia na conta de energia foi igual a R$ 48,00.

Veja também: Macetes de fórmulas de Física

Questão 2 - (Enem) Entre as inúmeras recomendações dadas para a economia de energia elétrica em uma residência, destacamos as seguintes:

  • Substitua lâmpadas incandescentes por fluorescentes compactas;
  • Evite usar o chuveiro elétrico com a chave na posição "inverno" ou "quente";
  • Acumule uma quantidade de roupa para ser passada a ferro elétrico de uma só vez;
  • Evite o uso de tomadas múltiplas para ligar vários aparelhos simultaneamente;
  • Utilize, na instalação elétrica, fios de diâmetros recomendados às suas finalidades.

A característica comum a todas essas recomendações é a proposta de economizar energia por meio da tentativa de, no dia, reduzir:

a) a potência dos aparelhos e dispositivos elétricos.

b) o tempo de utilização dos aparelhos e dispositivos.

c) o consumo de energia elétrica convertida em energia térmica.

d) o consumo de energia térmica convertida em energia elétrica.

e) o consumo de energia elétrica através de correntes de fuga.

Gabarito: letra C.

Resolução:

Todas as recomendações que foram dadas sugerem que o consumo de energia elétrica pode ser reduzido se evitarmos as perdas desnecessárias de energia em razão do efeito Joule. O efeito Joule explica que a passagem de corrente elétrica por meios resistivos produz calor, o que configura um desperdício de energia elétrica, portanto a alternativa correta é a letra C.

Questão 3 - (UTFPR) Em um dia frio, certo chuveiro elétrico é ligado para dissipar uma potência de 7200 W. Se o tempo em que permanece ligado é de dez minutos, a energia elétrica que consome, em kWh, é de:

a) 1,5

b) 1,8

c) 2,2

d) 3,0

e) 1,2

Gabarito: letra E.

Resolução:

A resolução do exercício exige que sejam feitas algumas conversões de unidades, a fim de que encontremos a resposta na unidade adequada, o kWh. Para tanto, devemos transformar a potência, que está em watts, em quilowatts, dividindo-a pelo fator 1000, além de transformar o intervalo de tempo em horas, dividindo-o por 60. Confira o cálculo:

O consumo obtido é de 1,2 kWh, portanto a alternativa correta é a letra E.

Questão 4 - (IFSP) Ao entrar em uma loja de materiais de construção, um eletricista vê o seguinte anúncio:

ECONOMIZE: Lâmpadas fluorescentes de 15 W têm a mesma luminosidade (iluminação) que lâmpadas incandescentes de 60 W de potência.


De acordo com o anúncio, com o intuito de economizar energia elétrica, o eletricista troca uma lâmpada incandescente por uma fluorescente e conclui que, em 1 hora, a economia de energia elétrica, em kWh, será de:

a) 0,015

b) 0,025

c) 0,030

d) 0,040

e) 0,045

Gabarito: letra E.

Resolução:

Para resolver o exercício, é necessário levar em conta a diferença entre as potências das duas lâmpadas, que é de 45 W; depois, dividir esse valor pelo fator 1000, uma vez que desejamos obter a quantidade de energia economizada em kWh, e fazer o seguinte cálculo:

 

O resultado obtido indica que a economia de consumo de energia elétrica durante o período de uma hora foi igual a 0,045 kWh, portanto a alternativa correta é a letra E.

 

Por Rafael Helerbrock
Professor de Física

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

HELERBROCK, Rafael. "Cálculo do consumo de energia elétrica"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-eletrica.htm. Acesso em 01 de outubro de 2020.

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Lista de Exercícios
Questão 1

A tabela a seguir mostra os principais eletrodomésticos e suas quantidades em uma residência com quatro pessoas, a potência elétrica de cada equipamento e o tempo mensal de funcionamento em horas. Supondo que a companhia de energia elétrica cobre R$ 0,50 por cada KWh consumido, determine o custo mensal da energia elétrica para essa residência.

a) R$ 215,00

b) R$ 178,25

c) R$ 355,00

d) R$ 329,30

e) R$ 274,40

Questão 2

O chuveiro elétrico de uma residência possui potência elétrica equivalente a 5000 W. Sabendo que nessa casa moram cinco pessoas e que cada uma toma dois banhos diários de 15 min, determine o consumo de energia elétrica mensal em KWh correspondente ao chuveiro.

a) 150 KWh

b) 250 KWh

c) 475 KWh

d) 300 KWh

e) 375 KWh

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