O chuveiro e o disjuntor da casa antiga
Numa casa antiga, o chuveiro elétrico tem potência nominal de 5500 W e é alimentado por um circuito de 220 V com fiação de cobre cuja resistência total (ida e volta) é 0,8 Ω. O disjuntor desse circuito é de 20 A. O morador percebe que o chuveiro esquenta pouco e que o disjuntor desarma com frequência quando outro aparelho do mesmo circuito é ligado. Ele pretende trocar o chuveiro por um modelo de 7500 W, mantendo fiação e disjuntor, alegando que «a tensão é a mesma, então nada muda». Considere que a resistência do chuveiro é constante e que a instalação segue o padrão de 220 V.
1. Determine a corrente nominal do chuveiro atual e avalie se o disjuntor de 20 A é adequado.
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P = U·i → i = 5500 ÷ 220 = 25 A. O disjuntor de 20 A é insuficiente já para o chuveiro sozinho: 25 A > 20 A, o que explica os desarmes. Note que o disjuntor não «limita» a corrente; ele apenas interrompe o circuito quando a corrente o excede por tempo suficiente. Portanto, o chuveiro recebe 220 V apenas se o disjuntor não atuar; ao atuar, o circuito é desligado. A conclusão prática é que a proteção está subdimensionada e a fiação deve ser verificada por um responsável técnico - não basta trocar o disjuntor por um maior sem checar a bitola do condutor.
2. Calcule a queda de tensão na fiação com o chuveiro atual em funcionamento e comente o efeito sobre o aquecimento.
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Com i = 25 A, a queda na fiação é U_fio = R·i = 0,8 × 25 = 20 V. A tensão efetivamente disponível no chuveiro seria 220 − 20 = 200 V (se o disjuntor não atuasse). A potência dissipada no chuveiro cairia: como R_chuveiro = U²/P = 220²/5500 = 8,8 Ω, teríamos P' = U'²/R = 200²/8,8 ≈ 4545 W, bem abaixo dos 5500 W nominais. Isso explica o «esquenta pouco»: parte da energia se dissipa na fiação (P_fio = R·i² = 0,8 × 625 = 500 W), o que também é risco de aquecimento dos condutores. O raciocínio exige encadear queda de tensão, resistência constante e potência - não basta aplicar P = U·i com a tensão nominal.
3. A justificativa do morador para trocar por 7500 W é válida? Quantifique.
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Não. Com 7500 W, a corrente nominal seria 7500 ÷ 220 ≈ 34,1 A, muito acima dos 20 A do disjuntor e provavelmente acima da capacidade da fiação antiga. A queda na fiação seria 0,8 × 34,1 ≈ 27,3 V, deixando ≈ 192,7 V no chuveiro, e a dissipação na fiação subiria para 0,8 × 34,1² ≈ 930 W - quase o dobro da situação anterior, com risco de sobreaquecimento e incêndio. A frase «a tensão é a mesma, então nada muda» confunde tensão da rede com corrente e potência: manter a tensão e aumentar a potência implica aumentar a corrente, o que afeta fiação, disjuntor e quedas de tensão. A troca exigiria redimensionamento completo do circuito.