Eletricidade e Sonorização – Parte 1 – Cálculo de estimativa de consumo

Introdução

Compra-se uma fantástica mesa de som, um monte de periféricos, amplificadores e caixas de som potentíssimas. Tudo do bom e do melhor. Mas tudo isso precisa de eletricidade para funcionar. E na maioria das vezes, acredita-se que basta conectar os aparelhos na primeira tomada de parede que se encontrar. Completo engano: quase sempre as instalações elétricas que vão atender os equipamentos de sonorização não são adequadas ou não recebem os cuidados devidos.

Recentemente participei de um Workshop sobre mesas digitais da Yamaha. O Aldo Linares, especialista de produtos da Yamaha, passou quase uma hora enfatizando que as pessoas precisam ter muito cuidado com a eletricidade que disponibilizam para as mesas digitais, e contou inúmeros casos em que o usuário danificou a mesa digital (algumas de R$ 50.000,00)  por problemas de energia! O que ele não contou, mas todas as empresas fazem assim, é que a garantia não cobre danos causados por problemas elétricos e erros de operação.

Também participei de um curso do IATEC, Operação de Sistemas de Sonorização, onde o instrutor Fred Júnior passou uma manhã inteira falando somente sobre Eletricidade, dizendo os cuidados básicos e contando casos “bárbaros” de shows que ele fez (ou não fez) devido a problemas elétricos. Aliás, os peazeiros que estavam lá também contaram muitas histórias (sempre tristes). Em todas as histórias, os prejuízos eram de alguns milhares a até dezenas de milhares de reais (imagine um show para 30.000 pessoas que é cancelado por problemas elétricos). 

Problemas elétricos não poupam ninguém, nem os “grandes”. Uma artista de renome nacional, fazendo um mega-show em um estádio de futebol, teve o show paralisado por 20 minutos por causa justamente disso.

E este próprio autor já vivenciou problemas seríssimos devido a isso. Oito mil pessoas reunidas e o som “acabou” porque alguém ligou um equipamento indevido na rede elétrica.

Todos que lidam com a área de sonorização sabem que sem som não tem evento – seja um culto ou um mega-show. Qualquer operador responsável leva o material necessário e inclusive equipamento de backup, para o caso de alguma eventualidade. Mas sem energia, não há som!

Ter energia elétrica disponível é até mesmo questão de segurança. Imaginem um ginásio lotado quando falta energia. É necessário haver suprimento elétrico de emergência – e sonorização e iluminação – para manter as pessoas calmas, orientar a saída, etc. Sem isso, pode haver pânico, e a responsabilidade é toda dos responsáveis pelo evento.

Não podemos esquecer que, quando acontecem problemas em um evento, é o nome do organizador que estará sendo prejudicado. Ninguém quer saber se foi a empresa X ou Y a responsável pela parte elétrica ou de sonorização. Todos imaginam que a responsabilidade é do promotor do evento. O mesmo se aplica à igrejas. As igrejas são as responsáveis pelos eventos que promovem. Uma pessoa que visita um evento da igreja pela primeira vez e vivencia uma situação ruim provavelmente terá grandes ressalvas em repetir novamente a visita.

Assim, o assunto Eletricidade é dos mais importantes. Mas também é dos mais ignorados pelos operadores de som. Talvez pela simplicidade aparente – muita gente acha que é só ligar tudo na primeira tomada que aparecer na frente. Entretanto, o assunto é extremamente complexo (um engenheiro não fica 5 anos na faculdade à toa). Um simples fio é muito mais que sua bitola. Um  disjuntor, desses que todos temos em casa, na verdade pode ser de 4 tipos, de acordo com a velocidade de disparo – e isso pode fazer muita diferença em um sistema de sonorização.

Apesar da complexidade, o técnico de som tem obrigação de entender algumas coisas, sob pena de ver seu trabalho comprometido por causa de problemas elétricos. Podem acontecer danos aos equipamentos, insuficiência de desempenho ou mesmo paralisação dos trabalhos de sonorização. Qualquer que sejam as conseqüências, “vai sobrar” para o operador de áudio, e podem ter certeza que não será nem um pouco bom!

Assim, tentaremos nesta série de artigos apresentar conceitos básicos e noções gerais, que são necessárias para se evitar problemas que podem atingir o ser humano nas suas partes mais sensíveis: os ouvidos (e o bolso). 

Para a turma dos medrosos (como este autor), saiba que o operador de som só precisa ter noções, não precisa saber fazer instalações (eu falo sempre: “não sei”, “não mexo”, “não encosto”, “tenho medo”, “não chego nem perto”). Mas o operador precisa saber passar, na linguagem do engenheiro / eletrotécnico o que ele precisa para que tudo funcione bem. É isso que vamos tentar ensinar.

Mas ficam dois alertas. O primeiro é o seguinte: para projetar um sistema de energia adequado, é necessário um engenheiro eletricista ou pelo menos um eletrotécnico. O assunto é extremamente complexo, há vários livros sobre isso. Então, o que faremos aqui são apenas dicas básicas, simplificadas ao máximo – o suficiente para que o operador de som possa conversar com o responsável pela parte elétrica de forma satisfatória. E quem quiser se aprofundar, sugerimos muito procurar um livro especializado.

O segundo é quanto ao perigo.  NÃO MEXA COM ELETRICIDADE se você não tem formação específica para isso. Existe risco de MORTE. Aquelas caveiras pintadas na frente de quadros de energia não estão lá à toa!

Estimando o consumo elétrico dos equipamentos

A primeira coisa que qualquer operador de som tem que saber é calcular o quanto de energia elétrica seus equipamentos consomem. A tarefa é extremamente simples. Pegue os manuais e procure, nas páginas de especificações técnicas de cada aparelho, a seguinte especificação:

Consumo máximo: XXX Watts

Ou o equivalente em inglês ou outras línguas. Mesmo que esteja em língua estrangeira será fácil, pois estará sempre expresso em Watts (padrão internacional de potência). Esse valor corresponde em geral ao ao consumo elétrico máximo do aparelho*. A partir daí, some todos os consumos (de todos os equipamentos) e você terá o consumo elétrico máximo total do seu sistema de sonorização.

*Não confundir, em amplificadores, o consumo elétrico (também chamado de potência elétrica) com a potência útil do amplificador. O consumo elétrico é sempre maior que a potência especificada do equipamento. A potência dos amplificadores também é estimada em Watts, mas em geral vem acompanhada dos valores 2 Ohms, 4 Ohms, 8 Ohms. Para mais informações sobre isso, consulte: http://www.somaovivo.mus.br/artigos.php?id=145

Para tanto, vamos dar como exemplo o  sistema de sonorização de um Anfiteatro. Esse sistema tem os seguintes equipamentos:

Mesa de Som Ciclotron VEGA 48MF – consumo máximo de 335Watts
4 amplificadores Ciclotron PWP 6000 – consumo máximo de 1.800 Watts cada
2 amplificadores Ciclotron PWP 4000 – consumo máximo de 1.320 Watts cada
1 Equalizador Ciclotron CGE 2313 – consumo máximo de 30Watts
1 Compressor Alesis RA3630 – consumo máximo de 25 Watts
4 microfones sem fio Shure modelo T4N – consumo máximo de 12Watts cada

Temos então:

Mesa de som = 335W
Periféricos / microfones sem fio = 103W
Amplificadores = (1800 x 4) + (1320 x 2) = 9.840 Watts.
Total: 10.278 Watts (arredondando, 10.300 Watts)

Note que as mesas de som e os periféricos têm consumo consideravelmente menor que os amplificadores. Os grandes consumidores de energia em um sistema de sonorização são sempre os amplificadores.

Os valores acima foram obtidos através dos manuais dos equipamentos ou consulta ao site do fabricante. Mas nem sempre isso é possível, pois em alguns casos o fabricante não mais existe ou não temos manuais.  A solução é simples, bastando consultar o próprio equipamento. Muitos trazem escrito o consumo máximo no painel traseiro e, se não existir esse dado, é possível calculá-lo através do valor do fusível, aplicando a Lei de Ohm (um cientista que estudou a eletricidade).

Potência (Watts) = Amperagem x Voltagem

Por exemplo, um equipamento com fusível de 4A em 110V* consome então

Potência = 4A x 110V = 440Watts

* Alguns aparelhos trazem escrito 110V, outros 115V, outros 120V, 125V ou até 127V, assim como 220V, 230V, 234V ou 240V.

Só que precisamos fazer esse cálculo em relação à nossa voltagem real, aquela que encontramos na tomada. Na minha cidade, a voltagem é de 127V/220V, mas existem cidades onde a voltagem é 120V/208V, outras onde é 115V/230V. Mais adiante falaremos sobre isso. Assim, no exemplo acima, para uso na minha cidade, teremos 4A em 127V, então:

Potência = 4A x 127V = 508Watts

O engenheiro que revisou esta série comentou que um aparelho de 4A em 110V quase nunca alcançará esse valor de 508 Watts de consumo elétrico, que só raras condições isso poderá acontecer. Segundo ele, o consumo na maioria das vezes é inferior até mesmo que o consumo de 440 Watts (4A x 110Volts), devido a algo chamado “Fator de potência”.   Quando o fabricante explicita o consumo máximo no manual, ele leva em consideração esse parâmetro também.  Mas neste caso, onde aplicamos a Lei de Ohm por não ter informação do fabricante, precisamos pensar na pior das hipóteses que possam acontecer, e o consumo de 508 Watts é essa pior hipótese, e é o valor que deve ser considerado.

Alguns equipamentos, em geral de pequeno consumo (mas que precisam ser levado em consideração), vem com fontes externas. A informação do consumo elétrico costuma vir escrito na própria fonte. Esse é o valor que entrará no cálculo do consumo total.

Voltando ao nosso exemplo, já calculamos que nosso sistema de sonorização tem 10.300 Watts de consumo elétrico máximo, considerando-se apenas os equipamentos de sonorização. Mas muitas instalações elétricas de sonorização são compartilhadas também com os instrumentos musicais e seus acessórios. Teclados, pedaleiras de guitarra/violão e cubos de instrumentos. Todos eles apresentam  consumo elétrico e têm que ser levado em consideração no cálculo. Aliás, cubos de instrumentos são amplificadores, e alguns tem consumos elétricos bastante elevados. Vamos então colocar que o nosso consumo total seja de 11.000 Watts (ou 11 KW, sendo K = 1000).

Além disso, é preciso incluir no cálculo uma folga para o sistema. Só que não é possível precisar se a folga será de 10% ou de 30% ou outro valor qualquer. Cada caso é um caso. No sistema do Anfiteatro que estamos usando de exemplo, se considerarmos que o mesmo é pobre em periféricos e bem servido de amplificadores (neste caso), podemos considerar uma folga pequena de 1.000 Watts, suficientes para a adição de um computador (200 a 300W) quando houver gravação, e novos periféricos – módulos de efeitos, equalizadores, compressores (50 a 150W cada um). Já em um sistema de menor porte, mas onde novos amplificadores poderão ser necessários, é melhor calcular logo uma folga bem grande.

Assim, podemos estimar o consumo máximo do sistema de exemplo em 12 KWatts. Esse valor inclui os equipamentos utilizados comumente, e uma folga útil para adição de novos equipamentos, ainda que de uso esporádicos.

Este é o valor que vamos informar ao engenheiro eletricista ou eletrotécnico, e é o parâmetro que ele usará para dimensionar o sistema elétrico do local (no-breaks/geradores, bitola de cabos, disjuntores, etc). No próximo artigo, aprenderemos noções básicas de como fazer esse dimensionamento.

18 Comments on "Eletricidade e Sonorização – Parte 1 – Cálculo de estimativa de consumo"

  1. Bom dia. Esta correta a informação de um fabricante que diz que sua caixa de som gera potencia total de som é de 1400 watts e que o consumo de energia é de 190 watts? Estes dados tem coerência?

    • Não há coerência, pois os amplificadores são processadores de correntes elétricas, não geradores. Portanto, precisa existir energia na fonte para que ele processe e envie os sinais amplificados aos transdutores. E se não houver essa energia, ele não trabalha, ou se essa energia for menor do que o necessário, seu trabalho será prejudicado, tendo sua potência final cortada ao limite da energia da fonte de alimentação.

  2. Antônio Pedro Miranda | 16 de maio de 2018 at 14:18 | Responder

    Paulo Roberto, esses dados mencionados pelo fabricante no seu comentário não têm coerência. A potência de saída de uma caixa deve ser dada em Watts RMS (W rms). O consumo total da caixa é sempre superior à potência de saída porque parte da energia consumida é perdida através da emissão de calor ou vibrações pelo próprio equipamento. O que não é perdido é aproveitado na saída. Quanto menor for a perda de energia maior será a eficiência do equipamento.

  3. Antônio Pedro Miranda e Paulo Roberto, se a caixa tiver amplificação isso pode ser sim possível, afinal os circuitos amplificadores transformam uma potência X de entrada em uma potência 5X na saída, de acordo com a sua configuração.
    Só com essas informações que o Paulo Roberto deu não é possível chegar a uma resposta.

    • Quer dizer que o amplificador é um gerador? Isso está errado! O amplificador só consegue enviar energia aos alto falantes se a fonte disponibilizar tal energia para ser processada e enviada ao transdutor. A energia não é criada do nada! Portanto, se a fonte do equipamento não dispor da corrente necessária para que um amplificador de áudio envie, por exemplo, 500w RMS a um alto falante, este não produzirá corrente elétrica a partir do nada.. Portanto a potência do amplificador estará restrita a corrente fornecida pela fonte. O consumo do amplificador varia muito de acordo com as músicas e volume liberado pelo potenciômetro. Para reproduzir sons graves, precisa de muita energia para fazer um subwoofer vibrar. Se este subwoofer trabalha com até 500w RMS, significa que, em potência máxima, o amplificador terá que fornecer os 500w RMS, mais a potência que é dissipada pelos componentes do amplificador. Se o amplificador que alimenta esse subwoofer for classe AB e tiver eficiência de 50%, adivinha só, serão necessários 1000w de energia para atender os picos de 500w RMS do transdutor. Os outros 500w são perdidos em forma de calor no amplificador. Portanto, se a fonte desse amplificador trabalha em 50 volts, o transformador tem que ser grande o suficiente para gerar uma corrente de 20 amperes, o que dá 1000w de potência. A exemplo, tem minha caixa de som amplificada que eu mesmo fiz, inclusive os amplificadores e o trato, que foi eu também que enrolei. Ela tem 3 placas amplificadoras, 2 de 100w RMS e 1 de 30w RMS, totalizando 230w RMS trabalhando em 4 ohm de impedância. A fonte é simétrica e trabalha em -40 0 +40 volts, com corrente total de 10 amperes. Isso me dá até 400w de potência quando estou usando ela em volume máximo! A eficiência das placas amplificadoras classe AB é de pouco mais de 50%. Essa é a potência real de uma caixa e do consumo do amplificador, que não é baixa, se o amplificador for potente, assim como os transdutores. Porém, minha caixa de som toca muito mais que qualquer mini system que diz que tem 1000w RMS de potência. Mas, como já disse, o consumo médio está função do volume usado. A caixa não foca consumido a energi máxima o tempo todo, nem mesmo quando está no volume máximo! Porém, a fonte tem que dá conta de fornecer toda energia que o amplificador precisa, pois ele não é um gerador, é apenas um processador de energia!

  4. Um artigo útil, porém, gostaria de comentar sobre este trecho do texto:

    “Consumo máximo: XXX Watts
    Ou o equivalente em inglês ou outras línguas. Mesmo que esteja em língua estrangeira será fácil, pois estará sempre expresso em Watts (padrão internacional de potência). Esse valor corresponde em geral ao ao consumo elétrico máximo do aparelho*. A partir daí, some todos os consumos (de todos os equipamentos) e você terá o consumo elétrico máximo total do seu sistema de sonorização.”

    No trecho acima temos “pois estará sempre expresso em Watts (padrão internacional de potência)”, na verdade não é um PADRÃO, mas uma grandeza elétrica, força eletromotriz, pela Lei de Ohm:
    P = Potência em Watts (sem qualquer sufixo, apenas Watts, força eletromotriz)
    E = Tensão em Volts
    I = Corrente em Amperes
    R = Resistência em Ohms (e sua correlata Z = Impedância também expressa em Ohms mas difere da Resistência pois varia com a frequência, no caso do transdutor, o alto falante)

    P = E . I
    P = I² . R (ou I² . Z)
    P = E² / R (ou E² / Z)

  5. Fiquei completamente confuso.
    Afinal de contas quando eu tenho uma caixa de 500 w. de potencia de som.Se for fazer um levantamento de carga eletrica para calculo do circuito devo computar esse valor?
    O consumo em watts da caixa de som é igual a potencia de som da caixa?

    • Há diferença entre potência de entrada e potência de saída. Potência de entrada (ou consumo) é a potência entregue ao equipamento para “gerar” o som. Já a potência de saída (potência do som) é o que, geralmente, vemos anunciado no produto. Se a potência de entrada fosse igual a de saída, o rendimento do circuito seria igual a 1, o que não existe na realidade, afinal um circuito sempre tem perdas no processo.

    • Se seu amplificador tiver realmente 500w RMS de potência, o consumo deste será superior a 500w de energia, pois dependendo da classe do amplificador, ele pode ter eficiência que geralmente varia de 40% a 90%. E quanto menor for essa eficiência, mais energia é necessária para gerar a potência RMS máxima. Exemplo, se o amplificador tiver eficiência de 60%, o consumo de pico em potência máxima será de aproximadamente 900w de energia. E sua tomada precisa fornecer essa energia a fonte do seu amplificador. Se a tensão elétrica de sua cidade for 220v, significa que a tomada precisa fornecer uma corrente de pouco mais de 4 amperes ao seu amplificador. Se for 110v, a corrente tem que ser o dobro. É por isso que ferramentas que tem mais de 1000w de potência e funcionam a 110 volts, tem cabos de força mais grossos e tomadas padrão 20 amperes.

  6. Quando o equipamento é com fonte chaveada é possível que a potência declarada seja superior a consumida?

    • Alguns fabricantes usam a malandragem, tanto para venderem mais, quanto para venderem mais caro! Quando há um valor em uma fonte, seja chaveada ou não,o fabricante está falando do valor máximo que ela pode fornecer. Por exemplo, uma fonte chaveada de 12 volts por 90 amperes, significa que a tensão sempre será 12 volts e a corrente máxima que ela pode fornecer é 90 amperes. Mas a corrente realmente consumida está em função do consumo do equipamento alimentado, sendo que este precisa trabalhar dentro do limite máximo de 90 amperes, caso contrário, a fonte não conseguirá atender as necessidades do equipamento.

  7. a potencia de som para calcular um no-break para vc colocar na entrada , geralmente é bem menor que a potencia de saida do som, favor confirmar?

    • Não. Ela precisa ser maior. E esse valor é dado em função da potência máxima RMS do amplificador e eficiência de trabalho.

  8. Boa tarde, quando a tensão nominal da rede eletrica é de 220v, mas é medido na tomada e só chega no equipamento media de 170v, isso provoca ruidos no sistema de som? estou com problema de ruidos no meu sistema de som, mas já fiz todos os teste e não é nada com o som, unica coisa que ainda tenho para testar é isso.

  9. Muito bom o texto. Sou estudante de eng elétrica e estou buscando informações de projetos de sistemas de sonorização. Essa etapa de levantamento de cargas e tipos de cargas é bem fundamental para se ter um bom projeto de instalações elétricas de modo que atenda a esse sistema de som.

  10. Bruno Gasparoto de Oliveira | 20 de dezembro de 2020 at 11:28 | Responder

    Estou construindo uma casa de eventos e gostaria de deixar um sistema elétrico adequado para a estrutura de som, qual tomada e bitola de fio e disjuntor isso exige para que eu não tenha problemas futuros?

  11. Para você ter essa resposta, você precisa informar o consumo dos equipamentos que serão instalados no local, tensão da rede elétrica da sua cidade, uso eventual de outros equipamentos no local etc.

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