Cálculo do consumo de energia elétrica

O cálculo da energia elétrica consumida pelos aparelhos elétricos é 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. Para encontrar o preço da conta de luz, basta multiplicar o valor da energia elétrica consumida por todos os aparelhos elétricos pelo preço do kWh, que vai depender de cada região do país.

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Resumo sobre o cálculo do consumo de energia elétrica

• O cálculo do consumo de energia elétrica é feito multiplicando-se a potência do aparelho com o tempo em que o aparelho permaneceu ligado.
• A fórmula para calcular o consumo de energia elétrica é: ΔE = P ⋅ Δt.
• Utiliza-se a unidade de medida quilowatt-hora kWh para o consumo de energia elétrica.
• O valor do consumo na conta de luz é encontrado multiplicando-se o valor da energia elétrica consumida pelo preço do kWh, cujo valor muda de acordo com a região do Brasil.
• As lâmpadas de LED 9W são muito mais econômicas que as lâmpadas fluorescentes 15W e incandescentes 60W.

Fórmula para calcular o consumo de energia elétrica

Para qualquer máquina e, em particular, para os aparelhos elétricos, definimos a potência P pela relação entre a quantidade de energia transformada ou transferida ΔE e o intervalo de tempo Δt correspondente:

\(P = \frac{\Delta E}{\Delta t} \)

Assim, multiplicando os dois lados da equação por Δt, obtemos facilmente a fórmula para calcular o consumo de energia elétrica de um aparelho elétrico qualquer:

ΔE = P ⋅ Δt

A fim de trabalhar com uma unidade de medida maior que o joule (J) para o consumo de energia, optou-se pelo quilowatt (kW) no lugar de watt (W) para a potência; e pela unidade hora (h) no lugar de segundo (s) para o intervalo de tempo. Com isso, utiliza-se a unidade de medida quilowatt-hora (kWh) para o consumo de energia elétrica, cuja relação com a unidade joule é dada por:

1 kWh = 3,6 ⋅ 10⁶ J

De acordo com a fórmula apresentada, concluímos então que, para saber o consumo de energia elétrica, calculamos os valores de consumo de cada aparelho, multiplicando sua potência (que está geralmente impressa em uma etiqueta informativa no aparelho) por seu tempo de utilização.

Como calcular o consumo de eletricidade?

Agora, para encontrarmos o impacto do consumo de energia de um aparelho elétrico no preço da conta de luz, é necessário verificar qual é o preço kWh do em sua fatura de energia elétrica, uma vez que esse valor muda de acordo com a região do Brasil.

Vamos utilizar aqui um valor médio de R$ 0,70 por kWh. Consideremos como exemplo uma lâmpada incandescente de 60W ligada entre as 8h da noite e as 6h da manhã seguinte. Essa lâmpada vai consumir uma energia de:

ΔE = P ⋅ Δt

ΔE = 60 ⋅ 10

ΔE = 600Wh = 0,6 kWh

Portanto, o preço em reais na conta de luz devido a esse único uso da lâmpada é encontrado multiplicando-se o valor da energia consumida pelo valor do kWh de R$ 0,70:

Preço = ΔE ⋅ 0,70

Preço = 0,6 ⋅ 0,70

Preço = R$ 0,42

Logo, o preço total da conta de luz é encontrado multiplicando-se o valor da energia elétrica consumida por todos os aparelhos elétricos da casa pelo preço do kWh, somado a outras taxas e impostos.

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Tabela de consumo de energia elétrica

Na tabela abaixo temos alguns valores médios de potência de alguns aparelhos típicos que usamos diariamente em nossas casas:

Note como os chuveiros elétricos são um dos maiores vilões no consumo de energia elétrica, comparados a outros aparelhos, como a geladeira e a televisão. Repare também como as lâmpadas de LED são muito mais econômicas que as lâmpadas fluorescentes e incandescentes.

Exercícios sobre cálculo do consumo de energia elétrica

Questão 1

(U. F. Viçosa-MG) Um chuveiro de 2.400W, funcionando 4h por dia durante 30 dias, consome energia elétrica, em quilowatts-horas, de:

A) 288

B) 320

C) 18.000

D) 288.000

E) 0,32

Resolução:

Alternativa A.

Primeiramente precisamos transformar a unidade de medida da potência de watts para quilowatts:

P = 2.400W = 2,4 kW

Já para calcular o intervalo de tempo, basta multiplicarmos as 4h pelos 30 dias:

Δt = 4 ⋅ 30

Δt = 120h

Agora finalmente podemos usar a fórmula do consumo de energia elétrica:

ΔE = P ⋅ Δt

ΔE = 2,4 ⋅ 120

ΔE = 288 kWh

Questão 2 (UFR-RJ) Um chuveiro elétrico de 3,2 kW ligado a 110 V, consome, em 15 min:

A) 29 J

B) 2,31 kWh

C) 0,80 kWh

D) 4,3 kJ

E) 1,1 kJ

Resolução:

Alternativa C.

Sabendo que 15min são iguais a \(\frac {1}{4}\)de hora, então o intervalo de tempo é Δt = 0,25 h. Usando a fórmula do consumo de energia:

ΔE = P ⋅ Δt

ΔE = 3,2 ⋅ 0,25

ΔE = 0,80 kWh

Fontes

CARRON, Wilson; GUIMARÃES, Osvaldo. As faces da física (vol. único). 1. ed. Moderna, 1997.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Eletromagnetismo (vol. 3). 9 ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2012.