Como a eletricidade chega ao lar Nós chegamos nos lares na forma de corrente alternada através de fios estendidos do poste até a casa. Dois destes fios são conhecidos como FASES e um deles é o NEUTRO. Antes de entrar nos lares as fases fios simbolizados pelas letras F - passam pelo Medidor de Consumo de Energia e logo em seguida, pelos fusíveis ou disjuntores que são dispositivos de segurança. O fusível e o disjuntor são dispositivos de segurança. E sabe por que? Quando transportamos energia nós somos movimentados de um lado para outro dentro do fio. Neste processo damos alguns encontrões com átomos de cobre, um pouco da energia elétrica transforma-se em calor. Se a corrente elétrica for muito intensa, o calor produzido poderá ser o bastante para iniciar um incêndio ou danificar toda a instalação elétrica. Já viu o prejuízo? Para evitar isto, os fusíveis queimam-se ou os disjuntores desligan-se com o aquecimento e assim a circulação de corrente é interrompida antes que ocorra qualquer desastre. É a segurança. Ela é muito importante. Nos lares a energia elétrica pode ser usada em duas voltagens: 110V e 220V. (Dependendo da concessionária, ela pode ser 127V ou 230V). Os aparelhos elétricos de 110 V devem ser ligados entre uma das fases (F) e o neutro (N). E os projetados para funcionarem em 220 V devem ser ligados entre os 2 fios fases. 110 V: F N (entre uma das fases e o neutro) 220 V: F - F. ( entre as duas fases).
Ligações em série Duas lâmpadas, ambas para 1,5 V, são ligadas em série a uma pilha de 1,5 V. Elas vão acender, porém, com fraca luminosidade. Sabe a razão? É que a pilha é de 1,5 V e cada lâmpada necessita de 1,5 V para funcionar normalmente, mas em série, como mostra a figura, cada uma delas funciona apenas com 0,75 V (metade de 1,5V). Uma das características marcantes da ligação de lâmpadas em série é que se uma delas queimar ou for retirada do soquete, a outra, mesmo que em boas condições não funcionará. Isto ocorre devido ao fato da corrente elétrica que passa por uma das lâmpadas, passa também por outra. É como se, numa rodovia, uma ponte caísse: os carros deixariam de trafegar. Ligações em paralelo A figura mostra as duas lâmpadas de 1,5 V ligadas em paralelo à pilha de 1,5 V. Ambas brilham normalmente, pois ambas ficam sujeitas à voltagem de 1,5 V. É como se cada lâmpada estivesse, individualmente, ligada à pilha. A corrente elétrica total fornecida pela pilha é duas vezes maior que a corrente elétrica que faz funcionar uma lâmpada apenas. Se uma das lâmpadas queimar ou for retirada do soquete, a outra funciona normalmente. Veja que com a retirada de uma lâmpada do soquete, não impede que a corrente elétrica continue passando pela outra lâmpada. Quando apenas uma lâmpada estiver funcionando, a corrente elétrica total fornecida pela pilha, é a metade daquela que ela fornece quando faz funcionar duas lâmpadas iguais ligadas em paralelo.
NO LAR NO LAR Para fazer uma lâmpada funcionar nós saímos do pólo (-) da pilha, passamos pelo filamento da lâmpada onde a energia elétrica que transportamos é transformada em luz e calor, e finalmente, chegamos no pólo (+) da pilha, após cumprir a nossa missão. Ligações elétricas no lar As lâmpadas e os aparelhos elétricos usados nos lares não funcionam à pilha, pois necessitam de uma voltagem de 110 V e 220 V. È possível fazer uma lâmpada de 110 V funcionar com pilhas, mas seriam necessárias 74 pilhas de 1,5 V cada (74 x 1,5 V = 111 V) enfileiradas, uma atrás da outra. O que faz a função da pilha são os fios FASE e NEUTRO disponível nas tomadas elétricas no caso de voltagem de 110 V e os fios FASE e FASE no caso da necessidade de uma voltagem de 220 V. Os aparelhos elétricos e as lâmpadas são sempre ligados em paralelo à tomada elétrica que faz a função de uma pilha. Quanto mais aparelhos forem ligados num mesmo circuito, isto é, num mesmo par de fios FASE e NEUTRO, mais somos solicitados, isto é, maior a demanda de corrente elétrica. Em muitos casos, não somos suficientes para atender a demanda e nestas situações acontecem sobrecargas de eletricidade. As sobrecargas podem ser notadas pelas lâmpadas que, estando acesas normalmente, parecem querer apagar. Evite Sobrecarga No Circuito Elétrico. Não Ligue Aparelhos Em Excesso Numa Mesma Tomada.
Potencia, Energia e Corrente Elétrica Nós formamos a corrente elétrica que flui ao longo de um fio. Nós transportamos energia elétrica desde o gerador eletromagnético existente nas hidrelétricas até o lar. A energia chega aos aparelhos em duas voltagens: 110 V e 220 V. Mas a quantidade de energia que entregamos difere de aparelho para aparelho e de lâmpada para lâmpada. Alguns aparelhos transformam mais rapidamente a energia que nós lhes entregamos. Quanto mais rápida for esta transformação, maior será a potência do aparelho. POTÊNCIA ELÉTRICA Em eletricidade, a potência é o produto da voltagem pela a corrente elétrica. Vamos usar as seguintes simplificações: P = potência; V = voltagem e I = corrente elétrica. A unidade de medida da voltagem V é volts (símbolo: V) e a da corrente elétrica I, em ampéres (símbolo: A). Assim: Potência = Voltagem x Corrente P=VxI O produto da voltagem V (volts) e da corrente I (ampéres) é chamada de watts (W), que é a unidade de medida potência elétrica. Vejamos alguns exemplos que mostram como lidar com esta fórmula. 1) Um aspirador funciona normalmente ligado numa tomada de 110 V demandando uma corrente elétrica I = 0,5 A. Qual a potência do aspirador? P=VxI P = (110 V) x (0,5 A) P = 55 V.A = 55 W NO LAR NO LAR 2) Qual a intensidade da corrente elétrica que irá fluir por uma lâmpada de 100 W e 110 V quando funcionando normalmente? P = 100 W = (127 V) x I I = 100 W / 127 V I = 0,78 A
NO LAR NO LAR A energia elétrica que entregamos aos aparelhos, às lâmpadas e aos chuveiros elétricos depende de dois fatores: I) a potência e II) o tempo de funcionamento.sem funcionamento, por maior que seja a potência do aparelho, nenhuma energia é gasta. ENERGIA ELÉTRICA A Energia elétrica (E) consumida por um aparelho é o produto da Potência elétrica (P) em watt pelo intervalo de tempo (t) em horas de uso deste aparelho ou seja: E=Pxt A multiplicação de watt por hora resulta em watt-hora (abreviação: Wh) que é a unidade de medida de energia usual na eletricidade. Em outros assuntos a energia pode ser medida em joules ou em calorias. Vejamos um exemplo de consumo de energia elétrica: Qual a energia gasta por uma E = P x t; lâmpada de 100 W que fica P = 100 W; t = 8x30 = 240 horas, funcionando 8 horas por dia, E = 100 x 240 = 24.000 Wh. durante 30 dias? Em geral o consumo de energia é maior que 1.000 W.h. Costuma-se utilizar uma unidade que é múltiplo de 1.000, chamada quilowatt-hora (Abreviatura: kwh) que equivale a 1.000 Wh. Assim o consumo da lâmpada acima é E = 24 kwh ou sejs 24.000 Wh. WATT (W) é medida de potência. QUILOWATT-HORA ( kwh) é medida de energia VOLT (V) é medida de voltagem. AMPERE (A) é medida de corrente elétrica. HERTZ (Hz) é a medida de frequência.
NO LAR NO LAR OS APARELHOS ELÉTRICOS MAIS UTILIZADOS NO LAR 1 - O chuveiro elétrico O chuveiro elétrico em uma residência é um dos principais gastadores de energia, principalmente nas regiões de climas frios. O banho chuveiro pode ser o principal fator de consumo de energia numa residência. O Horário De Pico Imagine o que ocorre quando todas as lâmpadas e todos os aparelhos elétricos de sua casa forem ligados ao mesmo tempo. A corrente elétrica e o medidor de consumo de energia disparam, não é mesmo? Imagine agora o caso do banho. Quase todos no Brasil tomando banho no mesmo período: das 18 às 20 horas. Além do banho, as cidades iluminadas e as casas com luzes acesas, televisões ligadas, etc. Já imaginou a sobrecarga na rede elétrica? Quem paga é o gerador eletromagnético das usinas. Eles quase não agüentam a sobrecarga e por pouco não param de funcionar. Este é o horário de pico e sua conseqüência: sobrecarga no sistema elétrico. O Brasil é um dos poucos países no mundo que ainda utiliza o chuveiro elétrico em grande escala. Uma das alternativas para que os chuveiros elétricos não contribuam com a sobrecarga no horário de pico é utilizar outra fonte de energia. Neste sentido, a maioria dos países utiliza a queima do gás como fonte de calor para o aquecimento de água ou mesmo o uso da energia solar em grande escala pode ser uma ótima alternativa para o futuro.
DIFERENÇA ENTRE POTÊNCIA E ENERGIA ELÉTRICA Uma pessoa diz: - Lá em casa tenho forno micro-ondas, chuveiro elétrico de alta potência, ar condicionado, ferro de passar, geladeira e muitas outras coisas. Dá um total de 25.000 W ou seja 25 kw. Pago mais energia que você. Uma outra retruca: - Na minha casa a potência instalada é de apenas 2.500 W ou 2,5 kw, mas tenho certeza que este mês a minha conta de energia será menor que a sua, pois a sua família esteve viajando por 30 dias seguidos. Eis a diferença entre potência e energia elétrica. Pode-se ter muita potência instalada em casa, mas não pagar nada de consumo de energia elétrica. Para pagar, as máquinas e equipamentos devem estar funcionando! ENERGIA A GENTE PAGA! A POTÊNCIA NÃO Por outro lado, mesmo um aparelho de baixa potência pode consumir uma grande quantidade de energia: basta que ela funcione durante um longo período de tempo. CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA = POTENCIA X TEMPO É importante saber avaliar o consumo de energia elétrica. Ele custa dinheiro. Muitas vezes é preciso economizar. Faz bem para o bolso e também é uma questão de cidadania. Se não gastarmos em excesso, todos terão energia; desperdiçando, ela poderá faltar para todos. Ao comprar lâmpadas e aparelhos elétricos é importante conhecer as respectivas eficiências. Uma lâmpada fluorescente é mais eficiente que uma lâmpada incandescente, pois produz a mesma quantidade de luz, utilizando uma quantidade de energia elétrica bem menor do que uma lâmpada incandescente.
Funcionamento de um chuveiro elétrico A principal peça de um chuveiro elétrico é a resistência que é um fio especial, em geral de níquel-cromo e o efeito físico preponderante é o Efeito Joule, isto é, o aquecimento que a corrente elétrica produz quando percorre um fio. A principal peça de um chuveiro elétrico é a resistência que é um fio especial, em geral de níquelcromo e o efeito físico preponderante é o Efeito Joule, isto é, o aquecimento que a corrente elétrica produz quando percorre um fio. Na resistência do chuveiro a energia elétrica converte-se diretamente em calor que irá aquecer a água. Para se calcular a energia elétrica consumida por um chuveiro basta utilizarmos a fórmula: E=Pxt Energia (kwh) = Potência do chuveiro (kw) x tempo de duração do banho (h). Uma pessoa toma um banho de 0,30 hora debaixo da água de um chuveiro de 6.600 W funcionando normalmente. A energia gasta é: E = 6.600 W x 0,30 h = 1.980 Wh = 1,98 kwh. Em geral as potências elétricas dos chuveiros variam entre 2.000 e 6.000 watts e, os mais potentes, são instalados num circuito de 220 volts. A vantagem de se usar chuveiro de 220 V é o fato da corrente elétrica exigida ser menor [P = VI, para uma mesma potência P, quanto maior V menor será a corrente elétrica I] e menor será o aquecimento dos fios de cobre da instalação elétrica. Algumas dicas para um banho mais econômico Desligar o chuveiro enquanto passamos sabonete pelo corpo ou shampoo nos cabelos. Evita-se o desperdício de energia, de água, de sabonete e de shampoo. Em dias quentes, usar o chuveiro na posição verão, pois nesta posição, a potência elétrica utilizada pelo chuveiro é bem menor. Controlar o tempo de banho para cerca de 8 minutos, no máximo. NO LAR NO LAR
2 - A geladeira A geladeira, além da conservação de alimentos por meio da diminuição da temperatura de armazenagem, visa à refrigeração de bebidas e ao congelamento de carnes e peixes. Ela é responsável por cerca de 30% do consumo global de eletricidade numa residência, pois ela nunca é desligada (a não ser para manutenção). Ela fica ligando e desligando automaticamente, dia e noite. Dicas para um uso mais eficiente da geladeira Fundamentalmente a geladeira tira o calor dos alimentos e das bebidas existentes no seu interior, jogando-o para o ambiente. Quanto mais calor é transferido do interior para o exterior da geladeira, menor será a temperatura da carga (quantidade de alimentos e bebidas) existente na geladeira. Para diminuir o consumo algumas atitudes podem ser tomadas por quem vai pagar a conta de energia. Por exemplo: Cuidados com a posição da geladeira O calor retirado do interior da geladeira se manifesta nos canos quentes existentes na parte detrás da geladeira. É aí que as moléculas do ar frio, batendo nestes canos, se aquecem, levando o calor retirado para outras regiões da cozinha. Quanto mais frio o ar existente detrás da geladeira e quanto maior for a sua movimentação, menor será o gasto de energia. Assim para aumentar a eficiência da geladeira e evitar desperdício de energia é conveniente: Não instalar a geladeira entre móveis suspensos, nem num buraco entre paredes. Não instalar geladeiras perto de fontes térmicas como forno e fogão; Não instalar geladeira em local de muita insolação.
Cuidado com o modo de armazenamento dos alimentos O consumo de energia do refrigerador pode ser afetado em função do modo como os alimentos são armazenados. Assim, recomenda-se: 1) Evitar a colocação de alimentos quentes na geladeira. 2) Tapar os recipiente que contenham líquidos para evitar a evaporação, pois os vapores de água transformam-se em gelo no evaporador (congelador). 3) As verduras, frutas e legumes devem ser colocados no compartimento inferior, abaixo do tampo de vidro, onde a temperatura é a adequada, cerca de 6 a 8 C; 4) Os alimentos e cargas devem ser distribuídos entre as prateleiras permitindo a circulação de ar, pois o ar frio desce do congelador até a parte inferior resfriando a carga existente. 5) Diminuir a freqüência da abertura das portas, pois sempre que a porta for aberta, todo o ar frio da geladeira sai pela parte de baixo (você pode sentir o ar frio nas suas pernas), dando lugar ao ar quente do ambiente que entra. Além disso, se a umidade do ar externo estiver alta, haverá maior formação de gelo no evaporador. Cuidados operacionais Em termos de manutenção existem duas operações importantes para o bom funcionamento de um refrigerador: 1) Descongelamento periódico. A formação de gelo no evaporador (congelador) provoca uma redução no índice de transferência de calor, pois o gelo funciona como um bom isolante térmico (o gelo é quase 100 vezes mais isolante do que o alumínio). Uma camada de gelo de 0,5 cm no congelador pode determinar um aumento de consumo de energia de até 25%. 2) Limpeza do condensador (os canos que ficam detrás da geladeira). A gordura e a poeira que se depositam nos canos, formam uma camada de isolante térmico, reduzindo o índice de transferência de calor, elevando a temperatura de condensação. Portanto, também não se deve colocar panos e meias para secar atrás da geladeira, pois isto irá aumentar o consumo de energia da geladeira.
3 - Iluminação A iluminação pode ser natural (luz solar) e artificial (luz das lâmpadas). Ela é essencial para a visão. As tarefas visuais desempenhadas pelos olhos são diversas e estão relacionadas com a segurança, com a produtividade, com o lazer, com o comércio e com a aquisição de informações entre outras. A iluminação deficiente pode ter um efeito negativo no bem-estar do homem (conforto ambiental), além de conduzir a uma execução ineficiente ou perigosa de tarefas, incluindo a circulação em edifícios e estradas, aumentando o risco de acidentes. Tipos de Lâmpadas As lâmpadas elétricas usadas nos lares são de dois tipos principais: as incandescentes e as fluorescentes. Lâmpadas Incandescentes A lâmpada incandescente produz luz pelo alto aquecimento (Efeito Joule) de um filamento devido à passagem de corrente elétrica. O filamento de tungstênio atinge temperaturas acima de 2.500 C emitindo luz, radiação infravermelha (que não enxergamos) e calor. Embora estas lâmpadas sejam as mais comuns, são também as menos eficientes. Entretanto elas vêm sendo melhoradas, incorporando maior vida média útil e maior eficiência luminosa. O esquema abaixo mostra a transformação de potência elétrica que ocorre numa lâmpada incandescente comum de 100W. ENTRADA 110 V - 0,91 A 100 W SAIDA 5 W - luz 61 W - raios infravermelhos (não visível) 22 W - calor perdido por condução 12 W - calor perdido por convecção TOTAL = 100 W Dos 100 W de potência a lâmpada incandescente transforma em luz apenas 5 W ou seja, eficiência de 5%.
56 Lâmpadas fluorescentes A lâmpada fluorescente não possui filamento; a luz é emitida pelo processo conhecido como descarga elétrica em gases. No interior do tubo de uma lâmpada fluorescente existe vapor de mercúrio que emitem radiações que se transformam em luz ao atingir a camada de fósforo existente na superfície interna do tubo de vidro.. Por não existir filamento, o calor produzido é muito pequeno e, por isso, a luz de uma lâmpada fluorescente também é conhecida como luz fria. O esquema, a seguir, mostra a transformação da potência elétrica que ocorre numa lâmpada fluorescente comum: ENTRADA 110 V 0,33A 36W SAIDA 10 W Luz visível 26 W Perdas térmicas Uma lâmpada fluorescente de 36 W transforma em luz 10 W com uma eficiência de aproximadamente 28% contra uma eficiência de apenas 5% de uma lâmpada incandescente. Dicas para uma iluminação mais eficiente 1.- Aproveitar o máximo a luz proveniente do Sol, fazendo com que a luminosidade entre pela casa através de portas e janelas amplas. 2.- O interior das casas devem ser de cor clara, inclusive os pisos, de forma a refletir boa parte da luz que nela incide. Com isto, pode-se utilizar lâmpadas de menor potência para iluminar o ambiente. 3.- Lâmpadas incandescentes de uso contínuo podem ser substituídas por lâmpadas fluorescentes que consomem menos energia. 4.- Sensores de luminosidade e sensores de presença podem ser instalados nos ambientes. Elas ligam e desligam as lâmpadas automaticamente, de acordo com o nível de luminosidade e na presença de pessoas.
NO LAR NO LAR 4 - Outros aparelhos elétricos Muitos outros aparelhos elétricos fazem parte do lar: os eletrodomésticos, a televisão, o radio, o computador, etc. FIGURAS DE ALGUNS ELETRODOMESTICOS (escolher alguns) Ferro elétrico, batedeira, liquidificador, forno micro-ondas, ventilador, secador de cabelo, secadora de roupa, lavadoura de roupa, etc FIGURAS DE ALGUNS ELETRO-ELETRONICOS Televisão, radio, computadores, etc. Em funcionamento, todos eles consomem energia elétrica e para prever o consumo devemos multiplicar a potência do aparelho em watts pelo tempo de funcionamento em frações de horas e o resultado é o consumo em kwh. OS APARELHOS ELÉTRICOS DE MINHA CASA Cálculo do consumo Aparelho Elétrico Chuveiro Televisão Computador Ferro Elétrico Lâmpadas Geladeira Máquina de lavar roupas Máquina de costura Fogão elétrico Liquidificador Batedeira Cafeteira elétrica Aspirador de pó Torneira elétrica Ar condicionado Secador de cabelos Exaustor de ar Freezer Forno de microondas Secador de roupas Ventilador Torradeira Potência (watts W) 2.500 a 6.500 70 a 100 150 400 a 1.650 5 a 150 150 a 400 500 a 1.000 60 a 150 4.000 a 12.000 100 a 250 70 a 300 1.000 250 a 1.000 2.500 a 4.500 1.240 a 4.950 500 a 1.500 300 350 a 500 1.200 a 1.500 2.500 a 6.000 60 a 100 500 a 1.200 Tempo de uso (média diária)(horas h) Consumo diário de energia