UEL 1° Fase 2013

As lâmpadas de LED (Light Emissor Diode) estão substituindo progressivamente as lâmpadas fluorescentes e representam um avanço tecnológico nas formas de conversão de energia elétrica em luz. A tabela, a seguir, compara as características dessas lâmpadas.
Com relação à eficácia luminosa, que representa a relação entre o fluxo luminoso e a potência do dispositivo, Lumen por Watt (), considere as afirmativas a seguir.
I. A troca da lâmpada fluorescente pela de LED ocasionará economia de 80% de energia.
II. A eficácia luminosa da lâmpada de LED é de 56, 25 .
III. A razão entre as correntes elétricas que passam pela lâmpada fluorescente e pela lâmpada de LED, nessa ordem, é de 2, 25.
IV. O consumo de energia elétrica de uma lâmpada de LED durante o seu tempo médio de duração é de 200 kWh.

Assinale a alternativa correta.
a
Somente as afirmativas I e II são corretas.
b
Somente as afirmativas I e IV são corretas.
c
Somente as afirmativas III e IV são corretas.
d
Somente as afirmativas I, II e III são corretas.
e
Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.
Ver resposta
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Resposta
E

Resolução

Dados da tabela

  • Potência média: 9 W (fluorescente) e 8 W (LED)
  • Fluxo luminoso: 490 lm (fluorescente) e 450 lm (LED)
  • Tensão nominal: 110 V (fluorescente) e 220 V (LED)
  • Tempo médio de duração: 6000 h (fluorescente) e 25000 h (LED)

Para avaliar cada afirmativa, calcularemos a eficácia luminosa, a corrente e a energia consumida.

1. Eficácia luminosa (lm/W)

\[\text{Eficácia}=\frac{\text{Fluxo luminoso}}{\text{Potência}}\]

• Fluorescente: \(\dfrac{490\;\text{lm}}{9\;\text{W}}\approx 54,44\;\text{lm/W}\)
• LED: \(\dfrac{450\;\text{lm}}{8\;\text{W}} = 56,25\;\text{lm/W}\)

2. Correntes elétricas

\[I=\dfrac{P}{V}\]

• Fluorescente: \(I_f = \dfrac{9}{110} \text{ A}\approx 0,0818\,\text{A}\)
• LED: \(I_{LED}=\dfrac{8}{220} \text{ A}\approx 0,0364\,\text{A}\)

Razão: \[\frac{I_f}{I_{LED}} = \frac{9/110}{8/220}=\frac{9\times220}{110\times8}=\frac{18}{8}=2,25\]

3. Energia consumida pelo LED durante toda a vida útil

\[E=P\,(kW)\times t\,(h)\]

Potência em kW: \(8\;\text{W}=0,008\;\text{kW}\)
Tempo: 25000 h

\[E=0,008\times25000=200\;\text{kWh}\]

4. Avaliação das afirmativas

I. Potências 9 W → 8 W significam economia de cerca de 11% (não 80%). Falsa.

II. Calculamos 56,25 lm/W para o LED. Verdadeira.

III. Razão das correntes = 2,25. Verdadeira.

IV. Consumo total do LED = 200 kWh. Verdadeira.

Corretas: II, III e IV → alternativa E.

Dicas

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A eficácia compara luminosidade e potência; divida lúmens pelos watts correspondentes.
Para encontrar a corrente, use I = P/V.
Converta watts para quilowatts antes de multiplicar pelo tempo em horas para obter kWh.

Erros Comuns

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Substituir 9 W por 8 W e supor economizar 1 W sobre 9 W é 11 %, mas alguns alunos interpretam mal e marcam 80 %.
Esquecer de converter 8 W para 0,008 kW antes de multiplicar pelo tempo, obtendo 2000 kWh em vez de 200 kWh.
Calcular a razão de correntes invertida (LED/fluorescente), obtendo 0,44 e julgando a afirmativa III falsa.
Usar o fluxo luminoso da fluorescente (490 lm) com a potência do LED (8 W) ao calcular a eficácia, resultando em 61,25 lm/W e invalidando a afirmativa II.
Revisão
  • Eficácia luminosa: indica quanta luz (lúmens) é obtida por unidade de potência elétrica (W). Fórmula: \(\eta = \dfrac{\Phi}{P}\).
  • Potência, tensão e corrente: \(P = V\,I\) → \(I = P/V\).
  • Energia elétrica: \(E = P\,t\). Para obter kWh, use potência em kW e tempo em horas.
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