Potência sonora e pressão sonora

Relação entre potência sonora e pressão sonora

Uma analogia simples para ajudar a entender a relação entre potência sonora e pressão sonora pode ser feita com o calor. 

Um aquecedor elétrico tem uma certa saída de energia que irradia para uma sala, aumentando a temperatura da sala. A saída de energia do aquecedor é independente da sala em que o aquecedor está. No entanto, a temperatura na sala irá variar dependendo da nossa distância do aquecedor, bem como das características da sala, como seu tamanho e quanto calor é absorvido ou transferido através das paredes e do chão da sala.

A relação entre a saída de potência sonora de uma fonte de som e os níveis de pressão sonora em uma sala é semelhante. A energia sonora que irradia da fonte aumentará o nível de pressão sonora na sala. O nível de potência sonora da fonte é independente da sala, mas os níveis de pressão sonora dependem da nossa distância da fonte e das características da sala. Isso inclui o tamanho da sala e o quanto as superfícies da sala refletem ou absorvem o som.

Assim como com a pressão sonora, normalmente expressamos a potência sonora como um nível em decibéis. Isso às vezes pode ser uma fonte de confusão - principalmente quando o valor de referência é omitido. O valor de referência para níveis de pressão sonora é 20 µPa, enquanto o valor de referência para níveis de potência sonora é 1 pW.

Esses valores de referência foram escolhidos de forma que em um campo livre perfeito, a uma distância em que a área de propagação seja de 1 m2, o nível de pressão sonora e o nível de potência sonora sejam iguais.

Por que determinar os níveis de potência sonora?

Saber o nível de potência sonora de um dispositivo é muito útil. Ele nos permite comparar objetivamente a saída de som de diferentes dispositivos, sem qualquer conhecimento do ambiente em que foram testados ou a distância em que as medições foram feitas. Isso torna os níveis de potência sonora ideais para rotulagem de produtos, para especificar limites de emissão de ruído para dispositivos e para verificar a conformidade com os limites.

Como os níveis de potência sonora são independentes do ambiente acústico e do local de medição, eles também nos permitem calcular as imissões do nível de pressão sonora de um dispositivo para locais específicos em um ambiente acústico conhecido. 

Por exemplo, um consultor acústico pode usar o nível de potência sonora de uma máquina para calcular o nível de pressão sonora que criaria em uma residência próxima se fosse instalado em um local específico. O consultor pode então determinar se as imitações de ruído resultantes na residência estarão em conformidade com os regulamentos relevantes, ou se medidas de mitigação devem ser projetadas ou se devem ser escolhidas máquinas diferentes e mais silenciosas.

Como a potência sonora é medida?

A potência sonora pode ser determinada a partir de medições de pressão ou intensidade sonoras.

Existem dois métodos para determinar a potência sonora a partir de medições de pressão sonora: o método direto e o método de comparação. O método direto é mais comumente usado em ambientes essencialmente de campo livre, mas também pode ser usado em um campo sonoro reverberante. O método de comparação, entretanto, só é usado em campos sonoros reverberantes.

No método direto, uma superfície imaginária envolvendo o dispositivo em teste é definida e as medições de pressão sonora são feitas em várias posições na superfície. Essas medições de nível de pressão sonora são calculadas espacialmente e corrigidas para a influência do ambiente acústico (como ruído de fundo).

Assim que o nível médio de pressão sonora for determinado para a superfície de medição. O nível de potência sonora pode ser calculado simplesmente ajustando a relação entre a área da superfície e a área da superfície de referência de 1 m2. É aqui que o nível de potência sonora é igual ao nível de pressão sonora.

O método de comparação é um pouco diferente. Neste método, uma fonte de som de referência com um nível de potência sonora conhecida e estável é usada. As medições de pressão sonora são feitas na sala de teste com a fonte sonora de referência operando e com o dispositivo em teste operando. O nível de potência sonora do dispositivo em teste pode então ser calculado comparando os níveis de pressão sonora medidos com cada fonte sonora.

A determinação da potência sonora a partir de medições de intensidade sonora segue um processo muito semelhante ao método direto com medições de pressão sonora. Mas, como a intensidade sonora é uma quantidade vetorial com média de tempo, é muito mais tolerante com ruídos de fundo e reverberação do que medições baseadas na pressão sonora. Isso torna a determinação da potência sonora baseada na intensidade sonora particularmente adequada para medições in situ.

Quais padrões usar?

Existem muitos padrões para determinação de potência sonora, atendendo a muitos tipos diferentes de fontes de ruído, medidos em vários ambientes acústicos e alcançando diferentes níveis de precisão. Uma discussão detalhada dos muitos padrões atualmente em uso está fora do escopo deste artigo; no entanto, podemos fornecer uma visão geral.

Podemos primeiro dividir em “padrões básicos” e “códigos de teste de ruído”. Os padrões básicos especificam métodos para determinar a potência sonora para todos os tipos de produtos em uma variedade de ambientes acústicos e níveis de precisão. Como resultado, eles fornecem apenas conselhos gerais sobre as condições de operação e montagem do dispositivo em teste. 

Os códigos de teste de ruído, por outro lado, são específicos para determinados tipos de fontes de ruído e especificam requisitos detalhados para as condições de montagem e operação, bem como identificam quais padrões básicos devem ser usados. Geralmente, se existir um código de teste de ruído para um dispositivo, ele deve ser usado.

Onde não existe nenhum código de teste de ruído, um padrão básico pode ser usado. ISO 3740: 2019 (en) Acústica - Determinação dos níveis de potência sonora de fontes de ruído - Diretrizes para o uso de padrões básicos fornece uma visão geral dos padrões básicos para determinação de potência sonora. Isso pode ser usado para selecionar um padrão apropriado, levando em consideração o ambiente e o equipamento de teste, as características do dispositivo em teste e o nível de precisão desejado.

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A instrumentação mais adequada para determinação de potência sonora depende do método e ambiente de teste escolhido, bem como do volume de teste e das características da fonte.

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