Como identificar a potência real do seu aparelho de som?

Dentro da eletrônica, um dos segmentos que mais fascina as pessoas, sejam elas do ramo técnico ou não, é o som. Como é bom ouvir aquela música preferida em um sistema de som com qualidade e potência, podendo perceber os graves, médios e agudos limpos e cristalinos. Mas será que a potência que o fabricante especificou no manual do seu aparelho ou na etiqueta de identificação dele é verdadeira?

Seu equipamento "faz um barulho" quando você abre o volume, mas será que você está ouvindo realmente o que o fabricante informa? 

Para te ajudar a saber qual a potência real do seu equipamento, vamos explicar a diferença entre potência média (RMS - Valor Eficaz próximo do real) e potência musical (geralmente expressa em PMPO ou IHF)

Com uma comparação um pouco exagerada, posso dizer que se você comprou um aparelho de som com "Potência de 2400 Watts", parabéns! Você pode começar a fazer bailes em grandes locais! Em termos técnicos, 2400 Watts de potência em áudio podemos dizer que é som pra fazer evento de rua, logo, percebe-se que a potência média para um uso doméstico é beeem menor que isso, a não ser que você queira estourar a vidraça de sua casa...

Potência RMS  e Potência PMPO

 

Aparelhos de som exibem, por canal de saída de áudio, valores de potência sonora variáveis, em função da variação do que está sendo transferido e reproduzido. Pode-se aferir a magnitude dessa saída por meio de valores de potência média. Usa-se também apresentá-la num valor dito "potência eficaz" ou "potência média quadrática" (RMS, do inglês Root Mean Square). Contudo, o que se denomina praticamente "potência RMS" é, em realidade, "potência média", pois resulta do produto de valores RMS de corrente e de tensão. Embora se possa calcular matematicamente um valor RMS para a potência, este carece de significado prático, logo de utilidade prática. Efetivamente, não há uso justificável de "potência RMS" em cálculos energéticos, como claramente o há para potência média.

Assim, pois — e conforme expressamente afirmado — pode-se definir e calcular sobre uma função de potência periódica p(t), de período T, um valor eficaz dado por:

, expressão correta e exata para o valor RMS de p(t) (potência RMS), porém sem significado físico aproveitável, sem qualquer aplicação prática, logo, sem utilidade.

Além disso, usa-se também apreciar os valores intantâneos máximos (ou de pico): são os valores PMPO. Valores PMPO (Peak Music Power Output) refletem apenas valores instantâneos de potência, havidos em intervalos de tempo mínimos e não contínuos numa dada saída de áudio. Embora um valor PMPO inegavelmente seja uma figura de mérito útil na apreciação das carcterísticas de saída por canal de áudio, contudo não representa, por si só, toda a "capacidade de potência" dessa saída. Até porque cada equipamento tem características eletrônicas (e, assim, sonoras) próprias, não havendo uma relação definida, linear, muito menos única, entre o valor PMPO e o valor médio (ou entre o valor PMPO e o valor RMS, como é comum — conquanto equivocado e errôneo, pelo já exposto — se apresentar). Com efeito, entre os equipamentos de tecnologia atual, acham-se razões PMPO / RMS (entenda-se corretamente PMPO / P_méd) entre 5 e 20. Um valor médio aceitável para essa razão, quando não se dispõe de informação do fabricante, é 10.

Fabricantes de sistemas de áudio utilizam esse termo (PMPO) com especial ênfase por razões bastante óbvias: querem indicar um aparelho de potência (contínua ou firme) mais elevada, o que tem um apelo ou significado mercadológico (ou de marketing) muito expressivo, incrementando maior colocação no mercado notadamente junto ao público consumidor leigo. Entre especialistas, tal termo é conhecido com o seu real significado e, portanto, apresenta a conveniente utilidade despida de apelos secundários.

Sob o aspecto normativo, é importante esclarecer que ainda não é uma medida padronizada e é muito utilizada para fins de marketing, com o intuito de divulgar potências exageradamente altas, pois expressam uma potência que o aparelho pode fornecer em intervalos de tempo muito curtos. Por vezes, tão curto que é impossível distinguir o som reproduzido, que mais se assemelha a um estalo. Desse modo, a potência PMPO não representa a capacidade do aparelho em funcionamento normal. Seu uso não é recomendado, preferindo-se o valor de potência médio, ou RMS.

Calculando a potência 

Como a potência de uma forma de onda em CA varia com o tempo, pode-se adequadamente medi-la (e a potência de áudio por ela representada) por meio do valor médio — a potência média, P_med, dada pela fórmula:

Esta expressão é, com efeito, de imediata utilidade para análises de energia, já que:

que permite calcular a energia envolvida num intervalo de tempo , quando a potência p(t) é dada pela função acima.

 

Um equívoco chamado Potência RMS

Para uma carga puramente resistiva, uma equação simplificada pode ser usada, baseada nos valores RMS das formas de onda da tensão e da corrente. Contudo, o valor assim calculado é de uma potência média:

Ao se considerar uma carga resistivo-indutiva (RL), que é a melhor aproximação elétrica ideal para um altofalante real, expressa-se a potência média em funçao dos valores RMS das formas de onda da tensão e da corrente, bem como do fator de potência (cos φ)). Também nesse caso calcula-se uma potência média. Tem-se:

Assim, o produto de uma tensão eficaz (RMS) por uma corrente eficaz (RMS) não resulta uma potência eficaz (RMS), senão, tão-só (e corretamente) uma potência média. Tal confusão ainda é frequente até entre especialistas na área.

Com efeito, no uso corrente, os termos "potência RMS" e watts RMS são erroneamente empregados para descrever valores de potência que são potências médias, pelo demonstrado. Assim, por exemplo, um amplificador especificado como "100 watts RMS" produz em realidade precisamente 100 watts em potência média! Isso, além de demonstrado matematicamente, pode ser comprovado experimental ou empiricamente, por meio de medições com equipamentos adequados (osciloscópios, voltímetros, amperímetros, analisadores de espectro de frequência etc.). Isso varia com a forma de onda: com sinais musicais, a potência real total pode ser menor; com uma onda quadrada, será algo maior.

No caso de um tom senoidal em regime permanente (não necessariamente musical) aplicado a uma carga puramente resistiva, a potência pode ser calculada a partir do valor de pico da forma de onda de tensão (que, em caso de medição com osciloscópio, é mais fácil, imediato e intuitivo de apurar), bem como da própria resistência da carga em questão. Para tanto utiliza-se a seguinte expressão reportada ao valor de pico (que é equivalente à escrita em função dos valores RMS):

Essa aproximação é válida ao se considerar um altofalante como sendo uma carga puramente resistiva, o que, a rigor, não é verdadeiro, pois, pelo fato de ser constituído por bobinas, apresenta necessariamente as características tanto de um resistor, como também de um indutor. Também podem-se associar valores de capacitância ditos "parasitas" (pois que não essenciais), porém em casos especiais.

• Um exemplo de cálculo

Um amplificador push-pull de eficiência 100%, com fonte de alimentação de 12 V pico-a-pico, pode transferir um sinal de valor de pico de 6 V. Se esse sinal for aplicado a um altofalante de 8 Ω, produzirá uma potência de valor dado por:

P_pico = (6 V)² / 8 Ω = 4,5 watts, em valor de pico instantâneo.

Se esse sinal é senoidal, seu valor RMS é 6 V × 0,707 = 4,242 V(RMS). Essa tensão (o sinal), aplicada na carga de 8 Ω resultará em uma potência de:

P_méd = (4,242 V)² / 8 Ω = 2,25 watts, em valor médio RMS.

 

Sendo assim, aquele aparelho de som que faz um barulhão, talvez não tenha mais que 45 ou 50 W RMS ao invés dos 2400 W informados pelo fabricante!

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No próximo postarei um circuitinho prático utilizando-se um multímetro comum para um teste aproximado da potência RMS do seu aparelho!