Potência uma coisa mais que complicada - Parte VI - Conclusão
Autor: Fernando Antônio Bersan Pinheiro
Após termos estudado vários tópicos sobre potência, acredito ser interessante dar uma revisada geral no
tema, tirar algumas conclusões e descobrir como o assunto se aplica na prática.Em caso de dúvida,
lembre-se de reler os artigos originais, já que aqui estaremos apresentando de forma bem resumida cada
um dos tópicos.
No primeiro artigo da série, disponível em http://www.somaovivo.mus.br/artigos.php?id=145, vimos
vários conceitos básicos importantes sobre amplificadores de potências. Dentre eles, é bom relembrar:
1) Nenhum equipamento produz mais energia do que consome (Lei da Conservação de Energia).
Se consome 100 Watts, nunca vai produzir mais que 100 Watts.
2) Por mais eficiente que seja, todo equipamento tem perdas. A eficiência é sempre menor que
100%. A potência útil (aquela que será transformada em som) sempre será menor que a potência
consumida (o consumo elétrico do aparelho).
Aplicação prática: antes de comprar um amplificador, devemos comparar o consumo elétrico com a
potência informada pelo fabricante. Se a potência informada for maior que o consumo elétrico, devemos
descartar o aparelho das opções de compra.
3) O tempo da medição de potência influencia os resultados obtidos. Há pelo menos dois tipos de
potência: de pico (que o equipamento pode produzir em um tempo muito curto, segundos) e
contínua (que o equipamento pode produzir por um longo tempo, minutos e/ou horas).
Aplicação prática: valores de potência de pico em geral são muito mais altos que os valores contínuos,
mas são nos valores de potência contínua que devemos nos basear ao escolher um equipamento.
4) Existem diversos "tipos de potência", sendo as mais comum: RMS, Musical, IHF, PMPO, True
RMS. Entretanto, a única potência em que podemos nos basear é a RMS.
Aplicação prática: ao longo dos anos, várias fabricantes tentaram "inflar" artificialmente seus
equipamentos, estabelecendo formas de medições diferentes, algumas até mesmo mentirosas. A única
forma "séria" aceita é a potência RMS.
Nota: podemos encontrar os seguintes termos referindo-se a potência RMS: Potência Real; Potência
Contínua; Potência Eficaz; Potência Efetiva; Potência Nominal. Ainda podemos encontrar os termos
"Potência EIA" ou "Potência IEC", que na verdade referem-se a dois métodos diferentes de aferição de
potência RMS.
5) Potência RMS leva em consideração a voltagem produzida na saída do amplificador em relação
a uma determinada impedância de carga, uma determinada freqüência e a distorção obtida.
Aplicação prática: em alguns amplificadores, principalmente importados, não vamos encontrar claramente
as palavras "RMS" ou "continuos" ou qualquer outro termo. Mas se encontrarmos um valor como este:
100W, 4 Ohms @ 1KHz, THD 1%
ou seja, "100W sob impedância de carga de 4 Ohms, medido com sinal de 1KHz, distorção harmônica
total medida de 1%", estamos diante de uma legítima potência RMS.
6) A potência especificada é sempre em função da impedância de carga
Aplicação prática: Todo amplificador suporta uma impedância mínima nas suas saídas. Ou seja: as
impedâncias resultantes dos conjuntos de caixas acústicas ligadas na saída do canal. O uso de valores
abaixo desta impedância mínima traz o risco de queima do aparelho por sobrecarga. O aparelho entrega
sua máxima potência na impedância mínima, e sempre menos que isso quando a impedância é mais alta.
Assim, quando adquirimos um amplificador, precisamos pensar ANTES no tipo e quantidade de caixas
que serão utilizadas. Se queremos um amplificador que entregue 500W por canal para 2 caixas de 8
Ohms, não podemos comprar um amplificador de 1.000 W/canal em 2 Ohms, que terá na faixa de
250W/canal quando operando com caixas de 8 Ohms.
7) A fonte de alimentação é um dos fatores limitantes da potência máxima de um amplificador.
Muitos fabricantes calculam a potência máxima fazendo o teste com um único canal em
funcionamento (quando a fonte é toda disponível para este canal) e simplesmente multiplicam o
resultado por 2.
Aplicação prática: prefira sempre fabricantes que indicam a potência máxima medida nos seus
amplificadores com os dois canais em funcionamento, ou seja, em uma situação mais próxima do uso
real.
8) Amplificadores conseguem fornecer até o dobro da sua potência RMS por um tempo curtíssimo
(milissegundos), que é a potência de pico!
Aplicação prática: esta é uma margem de segurança (em inglês: headroom) que os fabricantes
estabelecem nos seus equipamentos, de forma que picos instantâneos até o dobro da potência (+3dB)
não sofram distorções (clipping), perigosas aos alto-falantes e até para o próprio aparelho.
No caso dos amplificadores, essa potência máxima alcançada é chamada de potência de pico, mas
também de "potência em programa musical" ou "potência musical".
9) A relação entre potência e quantidade de som obtida (dB SPL) não depende apenas da potência
do amplificador e dos alto-falantes, mas também da sensibilidade do alto-falante. Quanto maior a
sensibilidade deste, maior quantidade de potência elétrica fornecida pelo amplificador será
convertida em som.
Aplicação prática: ter muita potência de amplificador não é garantia de ter muito volume de som. Ao
escolher alto-falantes e/ou caixas acústicas, procure sempre que possível os de maior sensibilidade
possível, entre os que atendam as outras especificações (potência suportada, resposta de freqüência,
etc)..
10) No segundo artigo, disponível em http://www.somaovivo.mus.br/artigos.php?id=146, vimos os
vários métodos de aferição de potência RMS. Essas normas, além de levar em conta a impedância
de carga, a freqüência e a distorção, estabelece uma quantidade mínima de tempo contínuo em
que o aparelho tem que trabalhar à máxima potência. Por exemplo, as normas estabelecem o
seguinte:
- IEC original: Sinal senoidal contínuo com distorção normal de 1% por 8 horas. A potência
especificada será a sustentada por todo este período.
- IEC-268 padrão atual: Sinal senoidal contínuo com distorção normal de 1% por 5 minutos. A
potência especificada será a sustentada por todo este período.
- EIA RS-490: Sinal senoidal contínuo com distorção normal de 1% por 5 minutos. A potência
especificada será a sustentada por todo este período.
- EIAJ: Sinal senoidal por apenas 1 milisegundo no início do clipamento. A potência especificada
será a sustentada apenas neste instante com limitação de potência declarada posteriormente
(após 10 milisegundos nessa condição a potência cairá -2dB e assim por diante. Após 1 segundo a
queda será de -5dB e em 10 segundos de -7dB).
- EIA "Hotsound": Sinal senoidal em intervalos de 10 milisegundos com sinal e descanso de 20
milisegundos sem sinal (fator de crista declarado de 6,5dB). A potência declarada será a medida
naquele instante e multiplicada por 3 (estimativa do sinal contínuo).
- EIA "Crown": Ruído rosa severamente clipado a 1 terço da potência somente (fator de crista
declarado de 12dB). O tempo de sustentação desta potência não é claro, mas como não usa sinal
senoidal contínuo e sim ruído rosa, se exige muito menos do amplificador e permite altos níveis de
distorção.
Aplicação prática: apesar de todas as normas e suas variações levarem em consideração a voltagem
produzida na saída do amplificador em relação a uma determinada impedância de carga, uma
determinada freqüência e a distorção obtida (ou seja, atendendo à especificação RMS), elas variam na
especificação de "tempo contínuo".
A norma mais antiga estabelece que um amplificador deve sustentar toda essa potência por 8 horas
seguidas! Como em música isso nunca acontece (há variações de volume, alternando passagens de
volume alto com outros de volume baixo), essa norma - rígida demais - foi alterada para os atuais 5
minutos! Ainda assim, alguns fabricantes tem implementado pequenas modificações no tempo de teste,
diferenciando um dos outros.
Assim, conclui-se duas coisas:
- quando "ouvimos dizer" que os amplificadores antigos eram melhores que os novos, existe realmente
um fundo de verdade nisso, simplesmente porque as normas antigas eram muito mais rígidas! Não
estamos dizendo que comprar um amplificador antigo é melhor que um novo, só estamos explicando o
porquê de muitos amplificadores antigos ainda funcionarem bem mesmo depois de décadas de uso porque para atender as normas antigas eles tinham que ser muito, mas muito bem fabricados - assim
como alguns atuais também são.
- a comparação de potência entre dois amplificadores deveria ser feita não somente entre os valores RMS
deles, mas também em relação às normas. É diferente comparar um amplificador com 1000 Watts RMS
IEC-268 com outro EIA-J. É claro que o fabricante deve especificar a norma seguida - os bons fazem isso!
11) No terceiro artigo, disponível em http://www.somaovivo.mus.br/artigos.php?id=149, vimos
como a potência dos amplificadores se aplica às potências dos alto-falantes. Enquanto potência
RMS em amplificadores é medido com uma freqüência única (uma senóide pura), potência RMS em
falantes é medida com ruído rosa - todos os sons de 20Hz a 20KHz (ou parte dele, depende da
norma), o que é um teste bem mais "duro" do que o teste com uma freqüência única. Também
vimos que os falantes são fabricados para suportar picos de até quatro vezes (+6dB) que a
potência RMS especificada.
Aplicação prática: para termos potência de pico igual tanto em falantes quanto em amplificadores, temos
que ter o dobro da potência RMS de amplificadores em relação às caixas acústicas. Se temos 4 caixas de
200W RMS cada uma (total de 800W), precisaremos de um amplificador de 1.600W RMS (levando em
conta a potência do amplificador na impedância das caixas) para "empurrar" isso tudo com a máxima
eficiência e mínima chance de problemas.
12) No segundo e terceiro artigos, fomos apresentados ao "Fator de Crista". Um sinal tem
pequenas variações de volume, entre o seu valor médio e o valor de pico. Por exemplo:
- Fator de crista de uma senóide pura: cerca de 3dB
- Fator de crista de ruído rosa: cerca de 6dB
- Fator de crista de Jazz: cerca de 15 a 20dB
- Fator de crista de Axé: cerca de 10 a 14dB
- Fator de crista de Rock pesado: cerca de 10 a 12dB
- Fator de crista de Música Eletrônica dançante: cerca de 7dB
Aplicação prática: são os fatores de crista diferentes o motivo pelo qual os amplificadores (testados com
senóides puras, crista de +3dB) devem ter o dobro de potência dos falantes (testados com ruído rosa
(+6dB). Fazendo isto, teremos picos máximos iguais, sem distorções!
Além disso, esses valores de fator de crista entrarão no cálculo da potência necessária para sonorizar um
determinado ambiente, como visto no quarto artigo da série:
http://www.somaovivo.mus.br/artigos.php?id=180
13) Potência musical e potência de pico em amplificadores e alto-falantes tem nomes iguais mas
significados muito diferentes.
Aplicação prática: em amplificadores, a potência musical e a potência de pico se confundem, pois ambas
correspondem ao valor de crista, ou seja, +3dB, ou o dobro da potência RMS do equipamento. Em altofalantes, por sua vez, potência musical corresponde ao dobro da potência RMS, (+3dB), e potência de
pico corresponde ao valor de crista, ou seja, +6dB (quatro vezes mais).
Mas a grande aplicação prática disso tudo é: esqueça potência musical e de pico, que só servem para
confundir. Sempre baseie todas as decisões sobre potência com base nos valores RMS.
13) Quando a potência do amplificador é excedida ao seu limite, ele entra em regime de distorção clipping. O clipping (formação de ondas quadradas) é extremamente perigoso aos falantes, sendo
a principal causa de queima dos mesmos.
Aplicação prática: as luzes indicativas de clipping nos amplificadores não são meros enfeites. Elas
indicam que a potência máxima tem sido excedida, e que a solução é um novo amplificador, mais potente
(ou uma correção na estrutura de ganhos do sistema)!
Além disso, deve-se preferir a compra de amplificadores com circuitos limitadores, que examinam
eletronicamente a forma de onda de saída, não permitindo a formação das ondas quadradas.
Mas não quer dizer que quem tem amplificador com relação menor que 2:1 (potência do amp x potência
da caixa) precisa trocar o equipamento. Muitas vezes temos um equipamento com muito mais potência do
que o necessário para o local e/ou evento, e o clipamento nunca acontece. Mas precisamos estar atentos
à luz de clipping dos amplificadores, e tomar as devidas providências caso elas estejam sendo acionadas
continuamente.
14) Existem várias normas de medição de potência em alto-falantes, sendo as mais comuns as
AES2-1984, IEC-268-1 e EIA RS-426A. No Brasil, temos norma própria, NBR 10.303.
Aplicação prática. Da mesma forma que em amplificadores, alto-falantes devem ser comparados norma a
norma (AES com AES, IEC com IEC, etc).
E da mesma forma como os melhores fabricantes de amplificadores também citam as normas de testes
utilizadas, os melhores fabricantes de alto-falantes no Brasil também citam a norma utilizada (NBR
10.303). Essa informação deve constar nas informações sobre o produto (manual, caixa, etc.) Prefira
sempre fabricantes que especificam a norma utilizada nos seus testes.
15) Alto-falantes de médios e agudos tem sua potência especificada a partir de uma determinada
faixa de frequências.
Aplicação prática: o ruído rosa, utilizado no teste dos falantes, tem um forte componente de sons graves,
que alto-falantes de médios e agudos não tem a capacidade de responder, transformando esta energia
em calor. Assim, quanto mais "filtrado" (menos graves existirem) for o ruído de teste de médios e agudos,
a tendência é que eles aceitem uma potência maior.
Isso se traduz que, na hora de escolher um alto-falante de médios e/ou agudos, precisamos ter em mente
a partir de qual freqüência ele começará a responder. Isso afetará diretamente a potência suportada pelo
falante.
Finalmente, nos quarto e quinto artigos da série, disponíveis em
http://www.somaovivo.mus.br/artigos.php?id=180
http://www.somaovivo.mus.br/artigos.php?id=181
examinamos uma pergunta que todo mundo faz:
16) Quanto de potência realmente necessitamos? Se vou comprar caixas e/ou amplificadores, qual
a potência que devo comprar?
São perguntas muito válidas, já que o custo destes equipamentos (tanto caixas quanto amplificadores)
está diretamente relacionado com a potência suportada. Só que, como são artigos longos e com assunto
complicado, em vez de tentar resumi-los, vou apresentar dois exemplos práticos, com base na igreja em
que reúno e no Anfiteatro onde trabalho na sonorização.
A fórmula base é:
Exemplo 1: Igreja com 13m de comprimento por 7m de largura, com telhado colonial em forma de
V invertido, com altura indo de 3,5 metros a até 7 metros de altura (média de altura = 5 metros),
com boa acústica.
Quanto ao nível e ao TPM
No artigo, vimos que o nível é o volume médio que o engenheiro de som (ou o operador de som) deseja
encontrar, medido geralmente na posição do ouvinte mais distante da fonte sonora. Isso depende de
vários fatores, tais como ruído de fundo do local (quanto mais alto for o ruído de fundo, mais alto será o
nível médio de volume necessário) e também do estilo musical (heavy metal abaixo de 100dB não tem
graça, por exemplo).
Podemos estabelecer valores para esses níveis baseados na observação de eventos semelhantes, em
locais semelhantes, quando possível, com a ajuda de um decibelímetro. Como tenho um aparelho
desses, realizei diversas medições na igreja e descobri que o volume médio na pregação gira em torno de
70dB SPL, e o volume médio é de 80dB SPL na hora de cantar os hinos. Os picos máximos que já medi
(alguns hinos são mais fortes e o povo se "empolga") foram até 96dB SPL, tudo isso com a medição feita
no meio do templo (a 7 metros da fonte sonora).
Assim, vou estabelecer o nível médio de volume como 80 dB SPL e para o TPM (os picos e transientes)
vou estabelecer o valor de 20dB, o que me permitirá um valor máximo de até 100dB SPL dentro da igreja
nos picos, o que é um exagero, os vizinhos que o digam. Mas como já cheguei a medir 96dB, então vou
deixar estes 4dB como reserva para algum "acidente" (uma microfonia, um microfone ligado que cai no
chão, etc).
Essas minhas medições foram feitas na metade do comprimento da igreja (7m), e não na parte mais
distante em relação à fonte sonora (13m). Ou seja, os valores que estou usando estão "inchados", o que
vai resultar em mais potência que o realmente necessário.
O uso do decibelímetro é uma ferramenta interessante para o cálculo do nível e da TPM porque ele
apresenta os valores reais encontrados. Tanto pode calcular o nível médio (alguns tem função de calcular
o nível médio por um determinado tempo) quanto os picos obtidos (a TPM). É uma tremenda ajuda prática
para se chegar a este valor.
Quanto às medições, elas devem ser feitas com base no dia em que a igreja estiver mais cheia, e se
possível com os hinos "mais animados" possíveis, de forma a se obter os valores máximos que
poderemos encontrar na igreja, em uma situação real.
Quanto à atenuação
Aqui é que a coisa complica, e muito. Calcular RT60 de ambiente é realmente complicado, e é nesse
cálculo que se baseia a atenuação em um ambiente fechado. Podemos sempre usar a atenuação para
espaço aberto (no caso, 13 metros equivale a atenuação de 22,28dB) mas usar este valor resultará em
níveis de potência muito mais altos que o necessário.
Assim, vamos utilizar as 3 tabelas de atenuação encontradas na parte V desta série, que contemplam
ambientes pequenos, médios e grandes, com acústica boa, razoável e ruim (RT60 de 1,5s, 3s e 5s,
respectivamente). De acordo com essas tabelas, para um ambiente pequeno com acústica boa, temos
então o valor de 15,38dB para distâncias de 13 metros.
Note que o ambiente pequeno proposto pela tabela (7 x 10 x 20) é bem maior que as nossas dimensões
reais (5 x 7 x 13). Neste caso, a atenuação real da minha igreja será provavelmente menor que o valor de
15,38 dB, mas infelizmente, sem mais cálculos (e provavelmente a ajuda de um engenheiro), não
sabemos dizer o quanto menor.
Só que isso pode afetar as contas. Atenuação menor significa menor necessidade de potência também
(quanto maior a atenuação, mais potência precisamos. Quanto menor a atenuação, menos potência
necessitamos). Ou seja: será mais um fator para "exagerar" na potência necessária.
Quanto à sensibilidade das caixas
As caixas da minha igreja são Yorkville (canadenses), de fantásticos 100dB/1W/1m. "Falam muito, muito
mesmo", como se diz no popular. E isso é bom: quanto maior a sensibilidade das caixas, menos potência
necessitaremos.
De posse de todos os dados, finalmente, podemos chegar à conclusão:
Dados:
∆ D2 = 15,38 => arredondando, 15
Nível desejado = 80
TPM = 20
Sensibilidade = 100
Logo:
ERP = 10 elevado a [(80+20+15-100)/10]
ERP = 10 elevado a [15/10]
ERP = 31,6 Watts RMS
Note: este é o valor da potência mínima para sonorizar o ambiente em questão nos termos propostos
(volume médio de 80dB e picos até 100dB). Não há problema algum em haver mais potência que isso,
mas infelizmente paga-se por algo que não vai se usar!
Surpreso com o valor tão baixo? Este autor também! Até refiz as contas para ver se realmente é só isso,
ainda mais considerando que há vários "exageros" (níveis e TPM calculados na metade da igreja e não na
posição mais longe, valor de atenuação provavelmente menor dado o tamanho do local, etc). E pensar
que nós usamos um amplificador Ciclotron DBK 1500 que entrega 220W totais em 8 Ohms (sempre
considere a potência em relação à impedância das caixas). Um "mísero" DBK 360* (54W totais em 8
Ohms) atenderia à igreja perfeitamente!
É claro que um valor tão baixo só foi possível graças às caixas acústicas, de primeiríssima linha. Com
caixas mais simples, de menor sensibilidade, precisaríamos de mais potência. Por exemplo, com caixas
de 97dB/1W/1m, já precisaríamos de 63 Watts RMS, e o DBK 360 não mais nos atenderia. Com caixas
de 94dB/1W/1m precisaríamos de 126 Watts RMS (valor superior ao máximo possível em um DBK 720,
de 108W em 8 Ohms).
*Usamos por muitos anos um DBK 720, que também nos atendeu perfeitamente, sem nunca clipar. Mas
ganhamos o DBK 1500 e sabem como é...
Quanto à distribuição do som no ambiente e nas caixas acústicas.
Como visto nos comentários à parte IV (http://www.somaovivo.mus.br/forum/viewtopic.php?t=890), a
implementação dos cálculos de potência é feita caixa por caixa, ambiente por ambiente!
Isso quer dizer que deverá levar em conta o tipo de ambiente e a dispersão sonora (como o som é
"espalhado" pela caixa acústica em um ambiente). Isso é um pouco complicado de explicar, então vou
fazê-lo pelo exemplo.
A minha igreja é retangular (comprimento maior que a largura), as duas caixas existentes ficam na parede
rente ao altar, e ambas as caixas tem ângulos de cobertura que atendem toda à igreja, na posição em
que estão instaladas. Ou seja: qualquer pessoa dentro da nave ouve as duas caixas. Logo, ouve a soma
dos sons por elas produzidos. Conseqüentemente, podemos dividir a ERP necessária pelo pelo conjunto
de caixas (no caso, 15,5W para cada uma).
Entretanto, isso não é sempre válido. Há igrejas de diversas formas e formatos, e muitas vezes as caixas
acústicas não tem dispersão sonora suficiente para abranger todo o ambiente. Então, nestes casos,
precisaremos calcular a potência necessária ambiente por ambiente.
Por exemplo, uma igreja com uma ou duas laterais (como as igrejas com nave em forma de cruz no
desenho acima). Sendo estas laterais atendidas por caixas específicas, precisamos refazer os cálculos
em relação a estes ambientes, agora considerando a distância entre a caixa e o ouvinte mais distante na
própria lateral.
Sempre é preciso levar em conta o tamanho e formato do ambiente e a dispersão sonora da caixa. Muitas
vezes temos caixas de dispersão sonora estreita, que atenderão somente a uma parte do público cada
uma. Nestes casos, a conta de potência é feita caixa por caixa. Alguns exemplos:
Observe, na figura acima, que cada caixa atende a um "pedaço" específico da igreja. Neste caso,
precisamos calcular a potência necessária caixa por caixa.
Neste caso, as caixas estão instaladas juntas, formando o que chamamos de "cluster", um conjunto de
caixas que funcionam como se fossem uma só. Neste caso, podemos calcular a potência necessária uma
única vez, e dividir pela quantidade de caixas que compõem o cluster.
Note também que a igreja é comprida, e que há dois conjuntos de caixas, logo teremos dois cálculos. O
primeiro cálculo é feito em relação ao primeiro cluster e o seu ouvinte mais distante, que no caso
é aquele que estiver sentado abaixo do segundo cluster. Depois, calculamos a potência necessária em
relação ao do segundo cluster até o final da igreja.
Neste caso, semelhante à minha igreja, as caixas estão posicionadas de modo que atendem a todo o
templo, ou seja, quem estiver sentado em qualquer lugar as ouvirá em conjunto. Logo, podemos calcular
a ERP necessária e dividir a potência pelas duas caixas. Já se as caixas estivessem situadas mais
próximas do painel e voltadas para atender a apenas uma grupo de cadeiras, teríamos que fazer o cálculo
caixa por caixa.
Repare: cada caso é um caso, e exige conhecimentos da dispersão do som pelas caixas e pelo ambiente.
Um engenheiro/consultor é realmente de grande ajuda nesta hora.
Exemplo 2: Templo 1 do Anfiteatro, com 100m de largura por 40m de comprimento, com teto
situado à 9 metros de altura, com acústica razoável. Existem dois grupos de caixas acústicas,
instaladas a 8 metros de altura, um grupo rente à parede do altar, outro grupo na metade da
distância. São 5 caixas por grupo, espalhadas pela largura.
Quanto ao nível e ao TPM
Lá no Anfiteatro, já medimos volumes semelhantes ao da igreja (mesma denominação, hinos
semelhantes, etc), também com 80dB SPL médios. Entretanto, os picos aumentaram bastante, de até
101dB SPL.
Apesar do TPM existente ser de 21dB, vou manter o valor de 20dB, já que a única vez em que isso
aconteceu o brigueiro (para abaixar o volume) foi grande, e esperamos que nunca mais se repita. Mas, se
acontecer novamente, esperamos que o headroom do amplificador (+3dB) "dê conta do recado" para
suportar esse +1dB.
Note que o headroom do amplificador não entra na conta. Ele funciona como uma margem de segurança
adicional, que servirá para, em casos extremos, proteger o próprio amplificador e os falantes. Além disso,
não é possível garantir que o amplificador tenha headroom de +3dB, já que existem fabricantes e
fabricantes.
Quanto à atenuação
Novamente voltando às tabelas de atenuação existentes na parte V desta série de artigos, temos então
um ambiente grande, com acústica razoável.
Só que, como as caixas ficam penduradas no alto, precisamos primeiro calcular a máxima distância entre
a fonte sonora e o ouvinte mais distante. Linearmente (medido no chão), ninguém está a mais de 20
metros de distância da caixa, já que existem duas linhas de caixas. Só que, como as caixas estão a 8
metros de altura, precisamos aplicar o Teorema de Pitágoras para descobrir a real distância entre a caixa
e o ouvinte mais distante (que equivale à hipotenusa):
Hipotenusa² = Altura² + Comprimento²
Hipotenusa² = 8² + 20²
Hipotenusa² = 64 + 400
Hipotenusa = 21,5 metros. Vamos arredondar para 21 metros.
Quanto à sensibilidade das caixas
No caso, a sensibilidade de cada caixa é de 95dB/1W/1m
Então, nossos novos dados são:
∆D2 para 21 metros neste ambiente = 25,58 (arredondando, 26)
TPM = 20
Nível desejado = 80
Sensibilidade = 95
Logo:
ERP = 10 elevado a [(80+20+26-100)/10]
ERP = 10 elevado a [26/10]
ERP = 398 Watts RMS, arredondando, 400 W RMS. Só que agora é por caixa! Vejamos o porquê.
Quanto à distribuição do som no ambiente e nas caixas acústicas
Este Anfiteatro tem muito mais largura que comprimento, e foi dividido em 10 "setores", cada um de 20m x
20m (totalizando os 100m x 40m do local). Cada caixa foi construída com dispersão sonora para atender
a um determinado setor apenas. Quem estiver sentado em um setor, não ouvirá o som proveniente de
outras caixas (ouvirá algo sim, mas reflexões e reverberações, e não som direto). Logo, neste caso, a
conta é feita caixa por caixa, já que cada setor trabalha de forma independente do outro!
E mesmo que as caixas fossem de dispersão ampla, por causa da grande largura, não seria possível a
quem estivesse de um lado do templo ouvir o som de outras caixas situadas a quase 100 metros de
distância. Ou seja: mesmo sendo um "único espaço real", a forma de instalação do templo, das caixas e o
tipo de caixas o transforma em diversos "microambientes".
Assim, precisaremos de 4.000 Watts de potência (400W por caixa x 10 caixas), na impedância das caixas
(8 Ohms). Como os amplificadores disponíveis lá são Ciclotron PWP 6000, de 1500W totais em 4 Ohms e
900W totais em 8 Ohms, estão entregando 450W por caixa, o que realmente não está exagerado. São 5
PWP 6000 alimentando 10 caixas, 1 caixa para cada canal de amplificador, fora 2 outros PWP 6000 para
alimentar retornos dos músicos e pastores mais um de reserva para eventualidades..
Mas observem que poderia-se ainda economizar um bom dinheiro neste sistema. Vejamos como.
À primeira vista, poderíamos pensar em ligar duas caixas de 8 Ohms por canal do amplificador, obtendo
assim 4 Ohms e aproveitando a potência máxima por canal, 750W, que o amplificador pode disponibilizar.
Só que precisamos de 400W por caixa, no mínimo, e neste caso teríamos 375Watts por caixa, o que não
atenderia. Além disso, com duas caixas por canal, perderíamos a chance de ter controles individuais das
caixas, setor a setor, que fazemos no próprio amplificador e é um recurso bastante útil (podemos
aumentar/abaixar o volume de cada setor, de acordo com a quantidade de público nele situado).
Mas existe outra solução que proporcionaria economia e ainda permitiria o controle individual das caixas:
se as caixas fossem de 4 Ohms em vez dos atuais 8 Ohms, os amplificadores poderiam ser os Ciclotron
PWP 4000, que entregam 500W por canal em 4 Ohms, atendendo plenamente à ERP. Economiza-se
uma boa diferença, já que os modelos 4000 são aproximadamente R$ 400,00 mais baratos que os
modelos 6000 (preços em relação à linha DBL, já que os PWP não são mais fabricados). São R$
2.000,00 de diferença!
Quanto à potência das caixas
Observe que, até o presente momento, falamos na potência que o amplificador precisará entregar às
caixas, e não às próprias potências das caixas. No caso dos amplificadores já existentes,
PWP 6000, que entregam 450W por canal em 8 Ohms, cada caixa então deverá aceitar 225W em 8
Ohms (qualquer valor entre 200W e 250W estaria bom, +/- 10%), atendendo então a regra da caixa
acústica ter metade da potência do amplificador, sempre em RMS. Se usássemos os PWP 4000, de
500W em 4 Ohms, cada caixa deveria ter 250W em 4 Ohms (novamente, qualquer valor entre 225W e .
275W estaria bom).
Note que, para um correto dimensionamento do sistema, ou mesmo do projeto de construção de um novo
templo, há diversas fases a seguir:
- levantamento do nível de volume médio e do TPM desejados
- levantamento da quantidade de caixas a serem instaladas e suas localizações
- levantamento das distâncias entre cada fonte sonora e o ouvinte mais distante, por ambiente
- cálculo das potências desejadas por fonte sonora
Finalmente, de posse desses dados, compramos amplificadores junto com as caixas acústicas, de forma
a fazer o correto "casamento" das potências em relação às impedâncias. E as caixas ainda deverão ser
compradas de acordo com as dispersões sonoras desejadas.
Difícil, complicado, e que exige um excelente conhecimento de áudio, mas não impossível! Claro que,
para quem não quiser "queimar neurônios", um consultor de áudio é a melhor saída! Aliás, o engenheiro
vai aproveitar e indicar o uso de equipamento de delay para a segunda linha de caixas, já que a distância
dela para a primeira linha (20 metros) é grande.
17) Dimensionamento de sistemas de sub-woofer. Não temos, mas e se tivéssemos subwoofers no
Anfiteatro? O que fazer?
Aplicação prática: os sub-woofers respondem a uma faixa de frequência restrita, geralmente
complementar às caixas Full-Range (todos os cálculos que fizemos acima foi em relação à caixas fullrange). Por causa disso, a potência dos subs é complementar, separada. Deverá ser feita toda uma conta
separada da ERP das caixas full-range, mas a fórmula é a mesma.
A fórmula de cálculo é a mesma, mas há pequenos detalhes a observar. Apesar do indicado é termos
nível de volume e TPM iguais, para termos equilíbrio entre os valores máximos em todas as faixas de
freqüência, muitas vezes calcula-se um pouco mais (+3dB, +6dB, +10dB...) para poder implementar
aquele "soco no estômago" de graves, tão comum em alguns estilos musicais.
Além disso, dado as características dos sons sub-graves de serem ominidirecionais e de difícil absorção,
o posicionamento das caixas pode variar. Acontecendo isso, é necessário recalcular a distância entre
cada caixa de sub e o ouvinte mais distante, e conseqüentemente a atenuação. Como falado, é outra
conta completamente independente.
18) Dimensionamento de sistemas multi-vias. Muitos PA´s profissionais trabalham com sistemas
multi-vias, com falantes específicos para sub-graves, graves, médios e agudos.
Aplicação prática: é o mesmo princípio de dimensionamento dos subs, só que agora aplica-se para cada
falante, via por via. Como cada falante tem sensibilidades diferentes, haverá uma conta diferente, mas
sempre levando-se em conta um mesmo nível e uma mesma TPM.
E ufa! Acreditamos com este artigo termos encerrado a série sobre potências. Bons cálculos para todos!