Engenharia elétrica para não engenheiros: princípios básicos
Pense em um espaço com muita gente, tipo uma balada lotada. As pessoas andam desordenadamente pelo recinto, até que chega às 4:00 da manhã e todos seguem em uma mesma direção: a saída do estabelecimento. As pessoas passaram de um estado de livre circulação para um estado de movimento ordenado por um motivo.
Ok, mas o que isso tem a ver com a energia elétrica? Imagine que a balada é um fio de cobre, e os elétrons somos nozes.
Metais tem uma propriedade que muito nos interessa nesse mundo de energia elétrica: eles tem elétrons vagando livremente por aí. Elétrons são partículas subatômicas com carga negativa, e esse “carga negativa” é o que faz a mágica acontecer. Lá nas aulas de física básica aprendemos que cargas opostas se atraem, enquanto que cargas semelhantes se repelem. Então sabendo que esses elétrons tem carga negativa, como fazer para que eles se movam? Induzimos uma carga negativa em uma ponta, para que assim eles “queiram” se afastar dela, correndo para outra ponta do fio (de forma didática, claro)! Exemplificando:
Pronto, colocamos nossos elétrons para correr e agora temos o que chamamos de corrente elétrica! Mas calma que isso é só o começo de tudo.
Para que esses elétrons se movam, precisamos “empurrá-los” pelos fios, geralmente de cobre, por ser um bom condutor de corrente elétrica. Chamamos essa força com que empurra os elétrons de um lado para outro de Tensão (ou Diferença de Potencial (DDP), mas por hora simplifiquemos as coisas, chamemos de Tensão 😃). Se colocamos mais força para empurrar os elétrons, estaremos usando alta tensão, mas se não aplicarmos tanta força assim, estaremos transmitindo energia em baixa tensão.
Geradoras transmitem energia em alta tensão para as distribuidoras, que por sua vez entregam a energia em baixa tensão nas nossas casas. As distribuidoras transformam a energia que chega das geradoras de alta tensão para baixa tensão com a ajuda dos Transformadores.
Essa força que empurra os elétrons, a Tensão, é medida de Volts(V), que você já deve estar familiarizado, pois compra eletrodomésticos que funcionam a 110V ou 220V.
Imagine uma rodovia muito movimentada, onde os carros passam em uma velocidade acima de 80Km/h de forma constante. Se você ficar parado do lado da rodovia, em determinado ponto, poderá contar (coma ajuda da tecnologia, claro, para facilitar sua vida 😆) a quantidade de carros que passam ali por minuto. E certamente serão muitos! Você poderia criar talvez até sua própria unidade de medida para isso, talvez chamada CPM (Carros por Minuto), ou algo assim, para saber qual a “corrente” de carros passando pela rodovia em determinado momento em determinado ponto. Esse mesmo movimento é visto nos elétrons que, ordenadamente, circulam pelo circuito elétrico em uma única direção, assim como os carros, mas alguém já se adiantou e nomeou essa quantidade de elétrons que passam por um determinado ponto por segundo como Ampere(A), nossa medida padrão de Corrente.
Ótimo, já temos Volts para representar Tensão e Amperes para representar Corrente. Com isso já conseguimos calcular o valor de Potência, que é medido em Watt(W) e é o que aparece nas nossas contas de energia (de certa forma). Chegaremos lá em breve 😃.
A fórmula para calcular Potência é [Tensão]*[Corrente].
Já para calcular Corrente, a fórmula é [Potência]/[Tensão].
E para calcular Tensão, a fórmula é [Potência]/[Corrente].
Perceba que existe um padrão nesse cálculo. Para facilitar a nossa vida, existe um “helper” na engenharia elétrica chamado Triângulo da Potência Elétrica, que identifica a relação dessas três variáveis.
Ótimo, agora que já sabemos o que é Tensão, Corrente e Potência, vamos ao que interessa: como escolher um forno elétrico!
Na publicidade de fornos elétricos nas lojas de varejo temos a descrição do forno seguido da sua potência em Watt(W). Quanto maior a potência (mais cara será sua conta de energia) mais o forno tem capacidade de assar os alimentos rapidamente. No exemplo abaixo temos um forno de 1500W de potência.
Aqui em Santa Catarina a nossa tensão entregue pela distribuidora de energia às residências é de 220V (em alguns outros estados a tensão é de 110V), então temos duas das três variáveis do Triângulo da Potência Elétrica! Lembrando que Corrente é [Potência]/[Tensão], temos 1500W/220V = 6,81A. Nossa corrente que faz com que o forno aqueça na potência máxima é de 6,81 Amperes, o que significa que muitos e muitos elétrons passam por um espaço pequeno, se “esfregando” em um espaço apertado (passam pela resistência do forno) e assim gerando calor, que é o que vai permitir que você prepare o almoço de domingo. A essa propriedade que faz com que os elétrons se “esfreguem”, como num ônibus lotado (que também gera calor 😆) chamamos de Resistência Elética.
A distribuidora de energia nos cobra pela energia consumida. Assim, se prepararmos o almoço de domingo no nosso novo forno elétrico de 1500W de potência, e o prato demorar 1 hora para assar, consumiremos 1500W durante uma hora, ou 1,5kWh (considere esse “k” aí na frente como “x1000”). Lê-se 1,5 kilowatt hora.
No site da CELESC, que é a distribuidora de energia aqui de Santa Catarina, podemos buscar o valor cobrado por kWh, ou seja, quanto nos custou a energia que usamos para fazer o almoço de domingo:
Assim temos 1,5kWh * R$ 0,46 = R$ 0,69 + impostos, que foi o custo pelo nosso forno ligado na potência máxima por uma hora.
Na Way2 fazemos a telemedição da energia elétrica, ou seja, buscamos informações de equipamentos que ficam ligados na corrente elétrica e que nos dão várias e várias informações sobre quantidade e qualidade de energia trafegada de uma ponta a outra. Mas isso é assunto para outro post 😉.
