Potencia sonora ↔ presión sonora (Lw ↔ Lp)
Del dato de catálogo (Lw, propiedad de la máquina) al nivel que se percibe en un punto (Lp, depende de dónde estés). Conversión en campo libre con directividad Q y distancia r — y en sentido inverso, para caracterizar una fuente a partir de una medida.
Cómo funciona
El nivel de potencia sonora Lw describe la energía total que emite la fuente y no depende del entorno. El nivel de presión sonora Lp es lo que mide un sonómetro en un punto concreto: disminuye con la distancia y depende de cuántas superficies concentran la radiación. En campo libre la energía se reparte sobre una esfera de área 4πr², de ahí el término 10·lg(Q/4πr²).
El factor de directividad Q cuenta esas superficies:
- Q = 1 — fuente aislada lejos de superficies: radia a la esfera completa.
- Q = 2 — sobre una superficie reflectante (fachada, cubierta): la misma energía sale por medio espacio. El caso más habitual en HVAC.
- Q = 4 — en una arista (dos superficies perpendiculares, p. ej. fachada + cubierta).
- Q = 8 — en un triedro (tres superficies, una esquina interior).
Cada duplicación de Q añade +3 dB al Lp; cada duplicación de la distancia lo reduce 6 dB.
Fórmula
Lp = Lw + 10·lg( Q / (4π·r²) ) = Lw + 10·lg(Q) − 20·lg(r) − 11 [dB] Inversa: Lw = Lp + 20·lg(r) + 11 − 10·lg(Q)
Ejemplo resuelto
Unidad exterior con Lw = 85 dB sobre cubierta (Q = 2), receptor a r = 5 m:
Lp = 85 + 10·lg(2) − 20·lg(5) − 11 = 85 + 3,0 − 14,0 − 11 = 63,0 dB
El mismo equipo colgado lejos de toda superficie (Q = 1) daría 60,0 dB: la cubierta «devuelve» 3 dB hacia el receptor.
Limitaciones de ingeniería
- Modelo de campo libre y campo lejano: sin suelo absorbente, barreras, reflexiones adicionales ni absorción atmosférica. A pocas distancias de una fuente grande (campo próximo, r menor que ~2 veces su dimensión mayor) la fórmula pierde validez.
- En interiores solo vale cerca de la fuente, donde domina el campo directo; lejos manda el campo reverberante de la sala y hace falta el término 4/R.
- Q idealizado: supone superficies rígidas, grandes y perfectamente reflectantes, y una fuente omnidireccional. La directividad propia de la máquina se le superpone.
- El cálculo es por nivel global; el resultado fino se obtiene banda a banda, porque la directividad y las pérdidas dependen de la frecuencia.