Economia de Energia e Dimensionamento de Resistor - Lista de Exercícios

ETAPA 1 Com o objetivo de reduzir sua despesa com energia elétrica em sua residência você iniciou uma pesquisa por formas de reduzir o consumo Após muito estudo definiu que o primeiro passo seria substituir todas as lâmpadas incandescentes e fluorescentes por lâmpadas LED e substituir a torneira com aquecimento elétrico e o chuveiro elétrico por um sistema de aquecimento solar de água Para determinar qual seria sua economia mensal em energia elétrica com essas ações fez então o levantamento das informações elétricas dos equipamentos atuais apresentadas na tabela a seguir Quantidade Equipamento Tensão elétrica V Potência elétrica W Tempo de uso diário h 8 Lâmpada incandescente 127 150 4 2 Lâmpada fluorescente 127 50 6 1 Torneira elétrica 220 5500 06 2 Chuveiro elétrico 220 7500 06 Fonte o Autor As lâmpadas LED escolhidas para substituírem as incandescentes e fluorescentes são de 127 V 18 W pois geram fluxo luminoso equivalente O aquecedor solar terá custo total de R 490000 O preço do kWh de energia elétrica consumida é de R 073 1a Determine qual será a economia mensal em reais após substituídas as lâmpadas e eliminada a torneira elétrica e o chuveiro elétrico 1b Considerando apenas a economia com a torneira e os chuveiros em quanto tempo o aquecedor solar se paga ETAPA 2 Após um dia estressante de trabalho você chegou em casa e decidiu usar um aparelho de massagem em seu pescoço e trapézios Para ajudar no relaxamento e soltar a musculatura esse aparelho possui um sistema de aquecimento Mas realmente este não era um bom dia após alguns minutos de uso você ouviu um estalo no aparelho e então percebeu que ele não estava mais aquecendo Você o desmontou no intuito de identificar qual componente foi danificado e substituílo Aí vem o problema você identificou que se trata de um resistor do circuito de alimentação e não do resistor de aquecimento Porém esse resistor foi totalmente carbonizado impossibilitando a identificação do mesmo Mas você teve uma boa sacada calcular qual seria o resistor que naquele local proporcionaria a máxima transferência de potência ao resistor de aquecimento carga A seguir é apresentado o circuito do sistema de aquecimento Fonte o autor R carga 12 V 20 Ω 9 V 30 Ω 2a Calcule a resistência R que resulta na máxima transferência de potência para a carga que no caso é o resistor de 20 Ω 2b Calcule a corrente elétrica e a potência dissipada no resistor R 2c Calcule a corrente elétrica e a potência dissipada na carga ETAPA 3 Visando adquirir uma renda extra mensal você decidiu construir uma casa para locação em um terreno seu Você então contratou um arquiteto e uma engenharia civil para projeto e execução da obra mas optou por você mesmo fazer o projeto elétrico Eles então lhe enviaram a seguinte planta baixa sendo que as dimensões estão dadas em centímetros cm 3a Faça o levantamento das cargas da residência iluminação TUGs e TUES considerando as exigências mínimas da NBR 5410 A rede elétrica da casa será bifásica 127 V 220 V Considere área de serviço e cozinha como uma única área Como TUES considere um ar condicionado de 1000 W 220 V em cada quarto um chuveiro elétrico de 7500 W 220 V no banheiro uma torneira elétrica de 5500 W 220 V na cozinha 3b Faça a divisão dos circuitos determinando as correntes de projeto de cada circuito e atribuindo a cada um deles a qual fase será conectado de forma que as fases fiquem o mais balanceadas possível Lembrese que segundo a NBR 5410 cada TUE deve ter um circuito independente e os circuitos de iluminação devem ser separados dos circuitos de TUGs Além disso dimensione os disjuntores e condutores de cada circuito Lembrese que segundo a NBR 5410 os condutores de iluminação não podem ter seção nominal inferior a 15 mm² e os condutores de TUGs e TUES não podem ter seção nominal inferior a 25 mm² EXIGÊNCIA faça um circuito só para TUGs da cozinhaárea de serviço e outro circuito só para TUGs dos demais cômodos RESPOSTA 1a kWh atualmente consumidos Lâmpadas incandescentes 81504 4800 Lâmpadas fluorescentes 2506 600 Torneira elétrica 550006 3300 Chuveiro elétrico 750006 4500 Total ao mes 13200Wh 30 396kWh Total Gasto 396 073 28908 kWh futuramente consumidos Lâmpadas LED 8184 2186 792 Total ao mês 792 30 2376kWh Total gasto 2376 073 1734 Economia mensal Em Em 28908 1734 27174mês 1b Gasto com torneira e chuveiro 3300 4500301000 073 17082mês Tempo de payback simples 490017082 2869 meses RESPOSTA 2a Transformando a fonte de tensão em fonte de corrente Para ocorrer a máxima transferência a resistência interna deve ser a mesma da equivalente ou seja 12ohn b Novamente transformando a fonte de tensão em fonte de corrente Potência total 629202 12615 Potência no resistor de 12 126152 63075W 3 RESPOSTAS 3a A imagem não possui uma resolução muito boa para as medidas os valores escritos na tabela foram os visualizados e todas as contas feitas a partir deles Comodo Comprimentom Larguram Perímetrom Áream2 Cozinhaárea 368 194 1124 714 Sala de estar 477 254 1462 1212 Sala de jantar 366 264 126 966 Circulação 104 104 416 108 Quarto 1 358 262 124 938 Quarto 2 313 254 1134 795 Banheiro 209 134 686 280 Para as TUGs Recomendações para o número de tomadas Locais com área menor ou igual a 6m² no mínimo 1 tomada Locais com área maior que 6m² 1 tomada a cada 5 metros ou fração do perímetro sendo elas bem espaçadas e uniformes de acordo com o projeto Cozinhas copas e áreas de serviço 1 tomada a cada 35 metros ou fração do perímetro incluindo pelo menos 1 TUG tomada de uso geral em acima da bancada da pia Subsolos varandas e garagens no mínimo 1 tomada podendo ficar instalada dentro da peça e próximo ao acesso do local desde que a varanda tenha no máximo 2 m² ou profundidade inferior a 080 m Banheiros no mínimo 1 tomada junto ao lavatório com distância de 60 centímetros do box Caso os locais como banheiros cozinhas copas copascozinhas área de serviço lavanderias ou locais análogos tenham 3 ou mais tomadas 3 delas devem ser instaladas em 600W e as demais com 100W Nos demais cômodos ou dependências no mínimo 100W por tomada Assim temos as tugs divididas da seguinte forma Comodo Perímetrom N tomadas calculado T tomadas adotado PotênciaVA Circuito Cozinhaárea 1124 321 4 1900 1 Sala de estar 1462 292 3 300 2 Sala de jantar 126 252 3 300 2 Circulação 416 100 1 100 2 Quarto 1 124 248 3 300 2 Quarto 2 1134 227 3 300 2 Banheiro 686 100 1 600 2 Para iluminação é adotado a seguinte regra a Em cada cômodo ou dependência no mínimo um ponto de luz com 100 VA b Em cômodos com área igual ou inferior a 6 m² no mínimo uma carga de 100 VA c Em cômodos com área maior que 6 m² devemos prever 100 VA para os primeiros 6 m² 60 VA para cada aumento de 4 m² inteiros Assim Comodo Áream2 Potência IluminaçãoVA Circuito Cozinhaárea 714 100 3 Sala de estar 1212 160 3 Sala de jantar 966 100 3 Circulação 108 100 3 Quarto 1 938 100 3 Quarto 2 795 100 3 Banheiro 280 100 3 Para as TUEs Item PotênciaW FP PotênciaVA N circuito Ar condicionado 1000 08 1250 4 Ar condicionado 2 1000 08 1250 5 Chuveiro 7500 1 7500 6 Torneira 5500 1 5500 7 3b Circuito PotênciaVA Fase 1 1900 a 2 1900 b 3 760 a 4 1250 ab 5 1250 ab 6 7500 ab 7 5500 ab Considerando método B1 de instalação temos Circuito PotênciaVA TensãoV CorrenteA Seção mm2 Corrent e máxima fio Corrente disjuntor 1 1900 127 1496 25 24 20 2 1900 127 1496 25 24 20 3 760 127 598 15 175 10 4 1250 220 568 25 24 20 5 1250 220 568 25 24 20 6 7500 220 3409 6 41 35 7 5500 220 2500 4 32 30 ETAPA 3 Visando adquirir uma renda extra mensal você decidiu construir uma casa para locação em um terreno seu Você então contratou um arquiteto e uma engenheira civil para projeto e execução da obra mas optou por você mesmo fazer o projeto elétrico Eles então lhe enviaram a seguinte planta baixa sendo que as dimensões estão dadas em centímetros cm 3a Faça o levantamento das cargas da residência iluminação TUGs e TUES considerando as exigências mínimas da NBR 5410 A rede elétrica da casa será bifásica 127 V 220 V Considere área de serviço e cozinha como uma única área Como TUES considere um ar condicionado de 1000 W 220 V em cada quarto um chuveiro elétrico de 7500 W 220 V no banheiro uma torneira elétrica de 5500 W 220 V na cozinha 3b Faça a divisão dos circuitos determinando as correntes de projeto de cada circuito e atribuindo a cada um deles a qual fase será conectado de forma que as fases fiquem o mais balanceadas possível Lembrese que segundo a NBR 5410 cada TUE deve ter um circuito independente e os circuitos de iluminação devem ser separados dos circuitos de TUGs Além disso dimensione os disjuntores e condutores de cada circuito Lembrese que segundo a NBR 5410 os condutores de iluminação não podem ter seção nominal inferior a 15 mm² e os condutores de TUGs e TUES não podem ter seção nominal inferior a 25 mm² EXIGÊNCIA faça um circuito só para TUGs da cozinhaárea de serviço e outro circuito só para TUGs dos demais cômodos