Potencia acústica

La presión acústica depende de dónde te sitúes y de la sala en la que estés; la potencia acústica no. El nivel de potencia acústica LW es la energía acústica total por segundo que radia una fuente, referida a P0 = 1 pW, y es el descriptor de emisión independiente del dispositivo que figura en una ficha técnica, alimenta una predicción de sala (EN 12354) o se contrasta con un límite de emisión de ruido. Esta página cubre las vías que phonometry implementa para obtenerlo y cuándo recurrir a cada una: una superficie envolvente de presión en campo (ISO 3744/3746), el campo difuso de una sala reverberante (ISO 3741), el barrido de intensidad sobre una superficie (ISO 9614-2) y, para la máxima exactitud, los grados de precisión en una sala anecoica (ISO 3745) y mediante el barrido de intensidad de precisión (ISO 9614-3).

La misma fuente en una cámara anecoica y en una cámara reverberante produce presiones de micrófono distintas, y las fórmulas de campo libre y campo difuso convergen al mismo nivel de potencia acústica L_W.

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La misma fuente en una cámara anecoica y en una cámara reverberante produce presiones de micrófono distintas, y las fórmulas de campo libre y campo difuso convergen al mismo nivel de potencia acústica L_W.

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Elegir un método

Todas proporcionan la misma magnitud, un LW por banda y un total ponderado A LWA, pero bajo entornos, grados de precisión y restricciones prácticas distintos.

Método	Norma	Magnitud medida	Entorno	Grado de precisión	Cuándo usarlo
Superficie envolvente	ISO 3744 (ingeniería) / ISO 3746 (inspección)	Presión acústica sobre una semiesfera o caja	Campo esencialmente libre sobre uno o varios planos reflectantes	Grado 2 (σR0 ≈ 1,5 dB) / grado 3 (≈ 3,0 dB)	In situ o en una sala grande; sin instalación de ensayo especial disponible
Sala reverberante	ISO 3741	Presión acústica en el campo difuso	Sala reverberante cualificada de paredes rígidas	Grado 1 (precisión)	Máxima precisión para fuentes estacionarias de banda ancha en laboratorio
Barrido de intensidad	ISO 9614-2	Intensidad acústica normal barrida sobre una superficie	Casi cualquiera, tolerante al ruido extraño estacionario	Grado 2 / 3 (a partir de los indicadores de campo por banda)	In situ con ruido de fondo, o una máquina entre muchas
Sala anecoica	ISO 3745	Presión acústica sobre un conjunto fijo de micrófonos	Sala anecoica o semianecoica cualificada	Grado 1 (precisión)	Emisión de grado de referencia en un laboratorio de campo libre
Barrido de intensidad de precisión	ISO 9614-3	Intensidad normal barrida, con criterios más estrictos	Casi cualquiera, tolerante al ruido extraño estacionario	Grado 1 (precisión)	Precisión in situ, con las comprobaciones de indicadores de campo de ISO 9614-3

Los métodos de presión corrigen el nivel superficial por la sala (K2) y por el ruido de fondo (K1); el método en sala reverberante necesita una sala cualificada pero alcanza el grado de precisión; la intensidad rechaza la energía de fondo estacionaria a costa de una sonda de dos micrófonos y una comprobación de validez por banda. El resto de la página recorre cada uno por turno.

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import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from phonometry import emission

# Una fuente estacionaria (LW por bandas de octava abajo) por tres vías.
freqs = np.array([125.0, 250.0, 500.0, 1000.0, 2000.0, 4000.0])
lw_true = np.array([85.0, 88.0, 90.0, 89.0, 86.0, 82.0])

# ISO 3744: SPL en 10 posiciones de una semiesfera, r = 2 m (10 lg(S/S0) = 14 dB).
pres = emission.sound_power_pressure(np.tile(lw_true - 14.0, (10, 1)),
                                     "hemisphere", radius=2.0,
                                     frequencies=freqs)
# ISO 9614-2: intensidad normal uniforme barrida sobre seis segmentos de 0.5 m2.
i_n = np.tile(10.0 ** (lw_true / 10.0) * 1e-12 / 3.0, (6, 1))
inten = emission.sound_power_intensity(i_n, np.full(6, 0.5),
                                       frequencies=freqs, band_type="octave")
# ISO 3741: comparación con una fuente de referencia de LW = 84 dB conocido por banda.
comp = emission.sound_power_comparison(lw_true - 20.0, np.full(6, 64.0),
                                       np.full(6, 84.0), frequencies=freqs)

fig, ax = plt.subplots()
for res, style, ms, label in ((pres, "-o", 11, "presión (ISO 3744)"),
                              (inten, "--s", 8, "intensidad (ISO 9614-2)"),
                              (comp, ":^", 5, "fuente de referencia (ISO 3741)")):
    ax.semilogx(freqs, res.sound_power_level, style, markersize=ms,
                label=f"{label}: LWA = {res.sound_power_level_a:.1f} dB")
ax.set(xlabel="Frecuencia [Hz]", ylabel="Nivel de potencia acústica LW [dB]")
ax.legend()
plt.show()

Una ruta de decisión

La tabla se condensa en una breve secuencia de preguntas (ISO 3740 dedica su Tabla 3 y su Anexo D exactamente a esta decisión). Recórrelas en orden; la primera coincidencia nombra la norma.

1. ¿Para qué es el número? Una declaración de ficha técnica o una comprobación frente a un límite piden normalmente grado de ingeniería (grado 2, el grado preferido para las declaraciones de ruido); una fuente de referencia, una clasificación de productos o un litigio piden precisión (grado 1); un primer reconocimiento de una nave ruidosa tolera el grado de inspección (grado 3). El grado 1 solo existe en una sala de laboratorio cualificada (ISO 3741, ISO 3745) o mediante los métodos de intensidad de precisión (ISO 9614-1 en puntos discretos, ISO 9614-3 por barrido).
2. ¿Puede la fuente viajar al laboratorio? ISO 3741 quiere la fuente pequeña frente a la sala (volumen no mayor de aproximadamente el 2 % del volumen de la sala) y su ruido estacionario; ISO 3745 la quiere dentro de una sala anecoica o semianecoica cualificada con una dimensión característica menor que la mitad del radio de medición, y es la vía que además proporciona la directividad. Una máquina anclada a su bancada descarta ambas y deja los métodos in situ.
3. ¿Cómo de silencioso y de seco es el emplazamiento? ISO 3744 necesita el fondo al menos 6 dB por debajo de la fuente (preferiblemente más de 15 dB) y K2 ≤ 4 dB. Si solo se alcanza un margen de 3 dB o K2 ≤ 7 dB, los mismos micrófonos y fórmulas pasan sin más a ISO 3746 en grado de inspección.
4. ¿Es el fondo el problema? Cuando las máquinas vecinas no se pueden apagar, o el margen es directamente negativo, los métodos de presión quedan descartados. El barrido de intensidad (ISO 9614-2, o ISO 9614-3 para el grado 1) tolera ruido extraño estacionario incluso unos 10 dB por encima de la fuente, porque solo cuenta el flujo neto de energía a través de la superficie; los indicadores de campo por banda deciden después el grado realmente alcanzado.

Qué significan los grados de precisión

El grado es una afirmación sobre la reproducibilidad: σR0 es la desviación típica que verías si laboratorios distintos midieran la misma fuente, cada uno siguiendo la norma correctamente. Los valores ponderados A típicos son σR0 ≈ 0,5 dB para el grado 1 (ISO 3741), 1,5 dB para el grado 2 (ISO 3744, ISO 9614-2) y 3 dB o más para el grado 3 (aún mayores cuando K2 es grande o el espectro es tonal). Los valores por banda son mayores en los extremos del espectro. El campo uncertainty de los resultados de los métodos de presión (superficie envolvente y sala anecoica) es la incertidumbre expandida U = 2·σtot (95 % de cobertura), donde σtot = √(σR0² + σomc²) incorpora además la inestabilidad de operación/montaje σomc que tú estimas y pasas; el grado solo acota la parte del presupuesto que corresponde al método.

En la práctica: un LWA de grado 2 de 92,4 dB lleva U ≈ 3 dB, así que dos resultados de grado 2 separados 2 dB son estadísticamente indistinguibles, y contrastar esa misma fuente con un límite de 93 dB es cara o cruz. Elige el grado por la decisión que el número debe sostener, no por la instalación que esté libre.

1. Superficie envolvente, presión acústica (ISO 3744 / ISO 3746)

Coloca la fuente sobre un plano reflectante e imagina una superficie de medición de área S que la envuelve: una semiesfera para una fuente compacta, una caja (paralelepípedo recto) para una grande o alargada. Muestrea el nivel de presión acústica en un conjunto de posiciones de micrófono sobre esa superficie, promédialas en energía, y la potencia acústica se obtiene porque una superficie suficientemente difusa capta toda la energía radiada:

$${\bar{L}}_p=10{\log }_{10}\left(\frac{1}{N_M}\sum _{i}10^{L_{pi}/10}\right),L_W={\bar{L}}_p-K_1-K_2+10{\log }_{10}\frac{S}{S_0},S_0=1{\text{m}}^2.$$

Dos correcciones depuran el nivel superficial. La corrección por ruido de fondo elimina la energía que habría estado presente con la fuente apagada, a partir del margen ΔLp entre los niveles con la fuente encendida y los de fondo,

$$K_1=-10{\log }_{10}\left(1-10^{-\Delta L_p/10}\right),$$

y la corrección ambiental elimina la acumulación reverberante de la sala de ensayo a partir de su área de absorción acústica equivalente A,

$$K_2=10{\log }_{10}\left(1+\frac{4S}{A}\right).$$

El área de la superficie es una forma cerrada de la geometría: una semiesfera es S = 2πr² sobre un plano reflectante (dividida entre dos y entre cuatro para dos y tres planos), y una caja de un plano es S = 4(ab + bc + ca) con a = 0.5·l1 + d, b = 0.5·l2 + d, c = l3 + d para la distancia de medición d. ISO 3746 (inspección) comparte todas las fórmulas pero es más burda: menos posiciones de micrófono, un criterio de fondo de 3 dB en lugar de 6 dB, y validez hasta K2 ≤ 7 dB en lugar de 4 dB.

import numpy as np
from phonometry import emission

# SPL en banda de octava (dB) en las 10 posiciones de la semiesfera de ISO 3744
# (Anexo B), con la fuente en marcha, más el espectro de fondo con ella apagada.
freqs = np.array([63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000])
base = np.array([70.0, 74.0, 78.0, 80.0, 79.0, 76.0, 72.0, 66.0])
rng = np.random.default_rng(0)
levels = base + rng.normal(0.0, 0.5, size=(10, 8))     # (posiciones, bandas)
background = np.full((10, 8), 55.0)

# Coordenadas de micrófono del Anexo B de ISO 3744 en una semiesfera de radio 1.5 m.
mic_xyz = emission.measurement_positions("hemisphere", radius=1.5, reflecting_planes=1)
print(mic_xyz.shape)                                    # (10, 3)

res = emission.sound_power_pressure(
    levels, "hemisphere", radius=1.5, reflecting_planes=1,
    background_levels=background, frequencies=freqs,
    reverberation_time=0.6, volume=300.0,          # datos de sala -> K2
)
print(round(res.surface_area, 2))                       # 14.14 m^2 (= 2*pi*1.5^2)
print(round(float(res.environmental_correction[0]), 2)) # K2 = 2.32 dB
print(round(res.sound_power_level_a, 1))                # LWA = 92.4 dB
print(round(res.uncertainty, 1))                        # U = 3.0 dB (2*sigma_R0)
print(np.round(res.sound_power_level, 1))               # LW por banda

res.plot()   # barras de nivel de potencia acústica por banda; LWA en el título (requiere matplotlib)

Una barra por banda: la presión superficial promediada en energía menos las correcciones de fondo (K1) y ambiental (K2) más el término de superficie 10 lg(S/S0) dan LW(f), y la suma energética ponderada A entre bandas da el número único LWA del título.

Mostrar el código de esta figura

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from phonometry import emission

# SPL en banda de octava (dB) en las 10 posiciones de la semiesfera de ISO 3744
# (Anexo B), con la fuente en marcha, más el espectro de fondo con ella apagada.
freqs = np.array([63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000])
base = np.array([70.0, 74.0, 78.0, 80.0, 79.0, 76.0, 72.0, 66.0])
rng = np.random.default_rng(0)
levels = base + rng.normal(0.0, 0.5, size=(10, 8))     # (posiciones, bandas)
background = np.full((10, 8), 55.0)
res = emission.sound_power_pressure(
    levels, "hemisphere", radius=1.5, reflecting_planes=1,
    background_levels=background, frequencies=freqs,
    reverberation_time=0.6, volume=300.0,          # datos de sala -> K2
)

# res es el SoundPowerResult calculado arriba. Una línea:
res.plot(language="es")
plt.show()

# A mano: un espectro de barras de LW con el total ponderado A en el título.
freqs = res.frequencies
positions = np.arange(freqs.size)
fig, ax = plt.subplots()
ax.bar(positions, res.sound_power_level, width=0.7, color="#1f77b4")
ax.set_xticks(positions)
ax.set_xticklabels([f"{f:g}" for f in freqs], rotation=45, ha="right")
ax.set_xlabel("Frecuencia [Hz]")
ax.set_ylabel("Nivel de potencia acústica LW [dB]")
ax.set_title(
    f"Potencia acústica por superficie envolvente (ISO 3744)  "
    f"LWA = {res.sound_power_level_a:.1f} dB(A)")
plt.show()

El total ponderado A LWA se combina a partir de las potencias por banda con las correcciones de ponderación A del Anexo E de ISO 3744, así que necesita frequencies. Pasar los datos de sala (reverberation_time + volume, o absorption_area, o mean_absorption_coefficient + room_surface) habilita K2; omítelos y el campo se trata como libre (K2 = 0). Si el margen de fondo cae por debajo del criterio del grado o K2 supera el límite de validez, un SoundPowerWarning avisa de que los niveles son cotas superiores; la determinación se devuelve igualmente.

Trampas de K1 y K2

Ambas correcciones restan energía al nivel superficial, así que sobreestimar cualquiera de las dos subestima la emisión. Por eso las normas las acotan, y por eso la mayoría de las disputas sobre un resultado de superficie envolvente se remontan a uno de estos hábitos:

• K1 tiene un precipicio, no una pendiente. Con 15 dB de margen la corrección es de tan solo 0,14 dB (despreciable); en el criterio de ingeniería de 6 dB ya es 1,26 dB, el mayor valor que acepta el grado. Por debajo del criterio la norma no permite aplicar la fórmula: K1 se acota y el resultado se declara cota superior. Nunca extrapoles la resta a un margen menor; aumenta el margen (emplazamiento más silencioso, superficie más cercana) o pásate al método de intensidad.
• K1 supone un fondo estacionario. La lectura con la fuente apagada debe tomarse en las mismas posiciones y con la sala en el mismo estado, y la energía de fondo debe ser la misma durante ambas lecturas. Un sistema de ventilación que cicla o un vehículo que pasa durante cualquiera de las dos invalida la pareja; la resta energética supone además que la fuente y el fondo son incoherentes, lo que vale para el ruido ajeno pero no para las reflexiones de la propia fuente.
• K2 elimina la acumulación media de la sala, no las reflexiones discretas. Una pared cercana, un carro u otra máquina justo fuera de la superficie añaden una contribución especular concentrada en unos pocos micrófonos. Ese desequilibrio aflora en el índice de directividad aparente DIi*, y ninguna corrección promedio de sala puede eliminarlo: desplaza la superficie, retira el reflector o trátalo con absorción.
• K2 vale lo que valga A. Con A de Sabine (0.16·V/T), los errores en el tiempo de reverberación o en el volumen se propagan directamente. En el límite de validez K2 = 4 dB cerca del 60 % de la energía medida proviene de la sala, no de la fuente, y un error del 20 % en A aún modifica LW en unos 0,5 dB. Prefiere un T60 medido a un coeficiente de absorción estimado, y mantén la distancia de medición lo bastante pequeña para que K2 quede holgadamente por debajo del límite.

Parámetros de sound_power_pressure()

Parámetro	Tipo	Unidades	Rango / valor por defecto	Notas
levels_positions	array 2D	dB	(NM, NB)	Una fila por posición, una columna por banda (o una única columna ponderada A)
surface	str	—	'hemisphere' / 'box'	Forma de la superficie de medición
radius	float	m	> 0 (semiesfera)	Radio de la semiesfera r
dimensions	(float, float, float)	m	> 0 (caja)	(l1, l2, l3) del paralelepípedo de referencia
distance	float	m	> 0 (caja)	Distancia de medición d
reflecting_planes	int	—	1 / 2 / 3, por defecto 1	Divide entre dos/cuatro el área de la semiesfera
background_levels	array 2D o espectro	dB	(NM, NB), o (NB,) / (1, NB)	Habilita K1; un espectro único se difunde a todas las posiciones
frequencies	array 1D	Hz	centros de banda nominales	Habilita LWA (Anexo E)
absorption_area	float o array 1D	m²	> 0	A para K2 (directo); un array por banda → K2 por banda
reverberation_time, volume	float/array, float	s, m³	> 0	A = 0.16 V/T para K2; T por banda → K2 por banda
mean_absorption_coefficient, room_surface	float/array, float	—, m²	(0,1], > 0	A = α·Sv (Ec. A.7); α por banda → K2 por banda
grade	str	—	'engineering' (por defecto) / 'survey'	ISO 3744 vs ISO 3746
omc_uncertainty	float	dB	por defecto 0.0	σomc, inestabilidad de operación/montaje, incorporada a U

Devuelve un SoundPowerResult: sound_power_level (LW por banda), surface_pressure_level (Lp tras K1/K2), mean_pressure_level, background_correction/environmental_correction (K1/K2), directivity_index (índice de directividad aparente DIi* por posición de micrófono y banda de frecuencia, forma (NM, NB); ISO 3744 cláusula 8.6), surface_area, sound_power_level_a (LWA), uncertainty (expandida, 95 %) y grade. measurement_positions('hemisphere', radius=…, reflecting_planes=…, tones=…, grade=…) devuelve las coordenadas normativas (N, 3) de micrófono (Tabla B.1 para fuentes tonales, B.2 para banda ancha).

2. Sala reverberante, grado de precisión (ISO 3741)

En una sala reverberante cualificada de paredes rígidas el campo es difuso, así que un puñado de micrófonos muestrea toda la energía radiada y el método alcanza el grado 1. La potencia acústica proviene del nivel medio de la sala Lp(ST), el área de absorción de Sabine A = (55.26/c)·(V/T60) y una cadena de pequeñas correcciones (ISO 3741 Ec. 20):

$$L_W={\bar{L}}_p+10{\log }_{10}\frac{A}{A_0}+4,34\frac{A}{S}+10{\log }_{10}\left(1+\frac{Sc}{8Vf}\right)+C_1+C_2-6.$$

El término entre paréntesis es la corrección de Waterhouse: cerca de los contornos de la sala la densidad de energía sonora es mayor que en el interior, y este término (que se anula al crecer la frecuencia) restituye la energía que los micrófonos del interior no captan. C1 (cantidad de referencia) y C2 (impedancia de radiación) llevan el resultado a las condiciones meteorológicas de referencia de 23 °C y 101,325 kPa,

$$C_1=-10{\log }_{10}\frac{p_s}{p_{s0}}+5{\log }_{10}\frac{273,15+\theta }{314},C_2=-10{\log }_{10}\frac{p_s}{p_{s0}}+15{\log }_{10}\frac{273,15+\theta }{296},$$

con la velocidad del sonido c = 20.05·√(273 + θ). El método de comparación sustituye los términos de área de absorción, Waterhouse y C1 por una fuente sonora de referencia de potencia conocida LW(RSS) medida en la misma sala, de modo que la sala no necesita caracterizarse: LW = LW(RSS) + (Lp(ST) − Lp(RSS) + C2).

import numpy as np
from phonometry import emission

# SPL medio de sala en tercios de octava (dB), 100 Hz - 10 kHz, y el T60 de la sala.
freqs = np.array([100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000,
                  1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 5000, 6300, 8000, 10000],
                 dtype=float)
lp = np.linspace(80.0, 70.0, freqs.size)
t60 = np.full(freqs.size, 2.0)

rev = emission.sound_power_reverberation(
    lp, t60, volume=200.0, surface_area=220.0, frequencies=freqs,
    temperature=20.0, static_pressure=101.0,
)
print(round(rev.speed_of_sound, 1))                     # c = 343.2 m/s
print(round(float(rev.absorption_area[0]), 1))          # A = 16.1 m^2 a 100 Hz
print(round(float(rev.waterhouse_correction[0]), 2))    # 1.68 dB a 100 Hz
print(round(float(rev.sound_power_level[0]), 1))        # LW = 87.9 dB
print(round(rev.sound_power_level_a, 1))                # LWA = 92.1 dB

# Método de comparación: una fuente de referencia de LW conocido medida en los mismos puntos.
lw_rss = np.full(freqs.size, 85.0)
lp_rss = np.linspace(78.0, 69.0, freqs.size)
cmp = emission.sound_power_comparison(lp, lp_rss, lw_rss, frequencies=freqs, temperature=20.0)
print(round(float(cmp.sound_power_level[0]), 1), cmp.method)   # 86.9 comparison

rev.plot()   # espectro LW de la sala reverberante; LWA en el título (requiere matplotlib)

El nivel medio de la sala llevado a través de los términos de área de absorción, de Waterhouse y meteorológicos de la Ec. 20 da el LW(f) por tercio de octava, y la suma energética ponderada A entre las 21 bandas da el LWA del título.

Mostrar el código de esta figura

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from phonometry import emission

# SPL medio de sala en tercios de octava (dB), 100 Hz - 10 kHz, y el T60 de la sala.
freqs = np.array([100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000,
                  1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 5000, 6300, 8000, 10000],
                 dtype=float)
lp = np.linspace(80.0, 70.0, freqs.size)
t60 = np.full(freqs.size, 2.0)
rev = emission.sound_power_reverberation(
    lp, t60, volume=200.0, surface_area=220.0, frequencies=freqs,
    temperature=20.0, static_pressure=101.0,
)

# rev es el ReverberationSoundPowerResult calculado arriba. Una línea:
rev.plot(language="es")
plt.show()

# A mano: un espectro de barras de LW con el total ponderado A en el título.
freqs = rev.frequencies
positions = np.arange(freqs.size)
fig, ax = plt.subplots()
ax.bar(positions, rev.sound_power_level, width=0.7, color="#1f77b4")
ax.set_xticks(positions)
ax.set_xticklabels([f"{f:g}" for f in freqs], rotation=45, ha="right")
ax.set_xlabel("Frecuencia [Hz]")
ax.set_ylabel("Nivel de potencia acústica LW [dB]")
ax.set_title(
    f"Potencia acústica en cámara reverberante (ISO 3741)  "
    f"LWA = {rev.sound_power_level_a:.1f} dB(A)")
plt.show()

levels puede ser un espectro medio 1D o un array 2D (NM, NB) promediado sobre las posiciones. Cuando el volumen de la sala, su tiempo de reverberación o el número de micrófonos incumplen un criterio de cualificación de ISO 3741 (volumen mínimo de la Tabla 1, el suelo de reverberación V/S, menos de 6 posiciones, o una dispersión entre posiciones superior a 1,5 dB), se emite un SoundPowerWarning de aviso y el resultado se devuelve igualmente.

Parámetros de sound_power_reverberation()

Parámetro	Tipo	Unidades	Rango / valor por defecto	Notas
levels	array 1D o 2D	dB	por banda, o (NM, NB)	SPL medio de sala; 2D se promedia en energía sobre las posiciones
t60	float o array 1D	s	> 0	Tiempo de reverberación de la sala (el escalar se difunde)
volume	float	m³	> 0	Volumen de la sala V
surface_area	float	m²	> 0	Superficie total de la sala S (Waterhouse, A/S)
frequencies	array 1D	Hz	uno por banda	Obligatorio (Waterhouse necesita f); habilita LWA
background_levels	array 1D o 2D	dB	coincide con levels	K1 por banda (criterio dependiente de la frecuencia)
temperature	float	°C	por defecto 23.0	Fija c, C1, C2
static_pressure	float	kPa	por defecto 101.325	Fija C1, C2

sound_power_comparison(levels, levels_ref, lw_ref, *, frequencies=None, background_levels=…, background_levels_ref=…, temperature=23.0, static_pressure=101.325) toma los mismos niveles de sala más los niveles de la fuente de referencia y su potencia conocida.

Parámetro	Tipo	Unidades	Rango / defecto	Notas
levels_ref	array 1D o 2D	dB	coincide con levels	SPL medio de sala con la fuente de referencia (RSS) en marcha
lw_ref	array 1D	dB	por banda	Potencia acústica conocida LW(RSS) de la fuente de referencia
background_levels	array 1D o 2D	dB	coincide con levels	Ruido de fondo de la fuente de ensayo; K1 por banda sobre Lp(ST)
background_levels_ref	array 1D o 2D	dB	coincide con levels_ref	Ruido de fondo de la fuente de referencia; K1 por banda sobre Lp(RSS)

background_levels_ref corrige por ruido de fondo el nivel de sala de la fuente de referencia Lp(RSS) igual que background_levels lo hace para la fuente de ensayo; ambos requieren frequencies (el criterio ISO 3741 depende de la frecuencia). Ambas devuelven un ReverberationSoundPowerResult (sound_power_level, mean_pressure_level, absorption_area, waterhouse_correction, background_correction, c1, c2, speed_of_sound, sound_power_level_a, method; los campos de absorción/Waterhouse/c1 son NaN para el método de comparación).

3. Barrido de intensidad (ISO 9614-2)

La intensidad acústica es el flujo neto de energía, así que distingue la energía que sale de la fuente de la energía estacionaria que solo atraviesa la superficie; por eso el método de intensidad tolera el ruido de fondo que derrotaría a los métodos de presión. Una sonda p-p (véase la guía de Intensidad acústica) se barre de forma continua sobre cada uno de los N segmentos de una superficie que encierra la fuente, informando de la intensidad normal con signo promediada por segmento <In,i>.

Las potencias parciales suman el total:

$$P_i=⟨I_{n,i}⟩S_i,P=\sum _i{P}_i,L_W=10{\log }_{10}\frac{P}{P_0},P_0=1\text{pW}.$$

Una sonda p-p recorre el barrido en serpentina sobre la cara superior de la caja de medición mientras aparecen detrás las flechas de intensidad normal, y las potencias parciales de las cinco caras se acumulan en el nivel de potencia acústica L_W.

Descargar la animación (WebM)

Una sonda p-p recorre el barrido en serpentina sobre la cara superior de la caja de medición mientras aparecen detrás las flechas de intensidad normal, y las potencias parciales de las cinco caras se acumulan en el nivel de potencia acústica L_W.

Descargar la animación (WebM)

Una banda en la que P < 0 (flujo neto entrante, de una fuente más fuerte fuera de la superficie) es no determinable y se informa como NaN. Dos indicadores de campo normativos cualifican cada banda. El indicador superficial presión-intensidad FpI mide cuán reactivo es el campo, y el indicador de potencia parcial negativa F+/- mide cuánta energía circula hacia dentro y hacia fuera:

$$F_{pI}=[L_p]-L_W+10{\log }_{10}\frac{S}{S_0},F_{+/-}=10{\log }_{10}\frac{{\sum }_i|P_i|}{|{\sum }_i{P}_i|}.$$

La capacidad dinámica de la sonda Ld = δpI0 − K (índice de intensidad residual de presión menos el factor de sesgo K, 10 dB para el grado 2 y 7 dB para el grado 3) debe superar FpI (criterio 1); F+/- ≤ 3 dB es el criterio 2 (obligatorio para el grado 2); y los dos barridos repetidos deben coincidir dentro del límite s de la Tabla 2 por segmento (criterio 3). Una banda es de grado ingeniería cuando se cumplen los criterios 1, 2 y 3, de inspección cuando se cumplen 1 y 3, y en caso contrario none.

import numpy as np
from phonometry import emission

# 6 segmentos de superficie x 6 bandas de octava: intensidad normal con signo (W/m^2)
# de dos barridos repetidos, las áreas de los segmentos y el SPL superficial por segmento (dB).
freqs = np.array([125, 250, 500, 1000, 2000, 4000], dtype=float)
areas = np.full(6, 0.5)                                 # 0.5 m^2 por segmento
rng = np.random.default_rng(0)
scan1 = np.abs(rng.normal(1e-4, 2e-5, size=(6, 6)))     # (segmentos, bandas)
scan2 = scan1 * (1.0 + rng.normal(0.0, 0.02, size=(6, 6)))
pressure = np.full((6, 6), 80.0)

res = emission.sound_power_intensity(
    scan1, areas, normal_intensity_2=scan2, pressure_levels=pressure,
    pressure_residual_index=12.0, frequencies=freqs,
    band_type="octave", grade="engineering",
)
print(np.round(res.sound_power_level, 1))               # LW por banda
print(round(res.sound_power_level_a, 1))                # LWA sobre las bandas determinables
print(round(float(res.dynamic_capability_index[0]), 1)) # Ld = 12 - 10 = 2.0 dB
print(round(float(res.surface_pressure_intensity_index[0]), 2))   # FpI
print(list(res.achieved_grade))                         # grado por banda

res.plot()   # espectro LW; bandas no positivas (indeterminables) con trama (requiere matplotlib)

Las potencias parciales <In,i>·Si de los seis segmentos suman el LW de cada banda; aquí todas las bandas tienen potencia neta positiva y superan los criterios de indicadores de campo en grado de ingeniería, así que las seis barras se sostienen, y el total ponderado A de 90,9 dB(A) encabeza el título.

Mostrar el código de esta figura

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from phonometry import emission

# 6 segmentos de superficie x 6 bandas de octava: intensidad normal con signo (W/m^2)
# de dos barridos repetidos, las áreas de los segmentos y el SPL superficial por segmento (dB).
freqs = np.array([125, 250, 500, 1000, 2000, 4000], dtype=float)
areas = np.full(6, 0.5)                                 # 0.5 m^2 por segmento
rng = np.random.default_rng(0)
scan1 = np.abs(rng.normal(1e-4, 2e-5, size=(6, 6)))     # (segmentos, bandas)
scan2 = scan1 * (1.0 + rng.normal(0.0, 0.02, size=(6, 6)))
pressure = np.full((6, 6), 80.0)
res = emission.sound_power_intensity(
    scan1, areas, normal_intensity_2=scan2, pressure_levels=pressure,
    pressure_residual_index=12.0, frequencies=freqs,
    band_type="octave", grade="engineering",
)

# res es el SoundPowerIntensityResult calculado arriba. Una línea:
res.plot(language="es")
plt.show()

# A mano: un espectro de barras de LW con el total ponderado A en el título.
freqs = res.frequencies
positions = np.arange(freqs.size)
fig, ax = plt.subplots()
ax.bar(positions, res.sound_power_level, width=0.7, color="#1f77b4")
ax.set_xticks(positions)
ax.set_xticklabels([f"{f:g}" for f in freqs], rotation=45, ha="right")
ax.set_xlabel("Frecuencia [Hz]")
ax.set_ylabel("Nivel de potencia acústica LW [dB]")
ax.set_title(
    f"Potencia acústica por barrido de intensidad (ISO 9614-2)  "
    f"LWA = {res.sound_power_level_a:.1f} dB(A)")
plt.show()

Suministrar normal_intensity_2 (el segundo barrido) promedia ambos para las potencias parciales y evalúa el criterio 3; pressure_levels habilita FpI; pressure_residual_index (δpI0) más un segundo barrido habilita el grado alcanzado por banda. La intensidad por diferencias finitas de la sonda tiene un sesgo dependiente de la frecuencia que se trata en la guía de intensidad.

Parámetros de sound_power_intensity()

Parámetro	Tipo	Unidades	Rango / valor por defecto	Notas
normal_intensity	array 2D	W/m²	(N_seg, N_bands)	Intensidad normal con signo promediada por segmento <In,i> (primer barrido)
areas	array 1D	m²	> 0, (N_seg,)	Áreas de los segmentos Si
normal_intensity_2	array 2D	W/m²	misma forma	Segundo barrido → criterio 3 y promediado
pressure_levels	array 2D	dB	misma forma	SPL por segmento Lpi → FpI
pressure_residual_index	float o array 1D	dB	—	δpI0 → Ld / criterio 1
frequencies	array 1D	Hz	centros nominales	LWA y límites de la Tabla 2
band_type	str	—	'third' (por defecto) / 'octave'	Consulta de la Tabla 2
grade	str	—	'engineering' (por defecto) / 'survey'	Selecciona K
repeatability_limit	float o array 1D	dB	por defecto Tabla 2	Sobrescribe s del criterio 3

Devuelve un SoundPowerIntensityResult: partial_power/partial_power_level por segmento y banda, sound_power/sound_power_level (total de banda, NaN donde negative_band), surface_pressure_intensity_index (FpI), negative_partial_power_index (F+/-), repeatability, dynamic_capability_index (Ld), achieved_grade, surface_area, sound_power_level_a y grade.

4. Grado de precisión, sala anecoica (ISO 3745)

Cuando se requiere la máxima exactitud, ISO 3745 mide la potencia acústica en una sala anecoica o semianecoica cualificada, donde el campo libre permite que un conjunto fijo de micrófonos muestree directamente la presión acústica radiada. Es la contraparte de grado 1 del método de superficie envolvente de la Sección 1, con coordenadas de micrófono normalizadas, una corrección por ruido de fondo por posición y una corrección meteorológica explícita.

Nivel de potencia acústica (Cláusula 8). El nivel de potencia acústica por banda es el nivel de presión promediado en la superficie más el término de superficie y las correcciones:

$$L_W=\overline{L_p}+10\lg \frac{S}{S_0}+C_1+C_2+C_3,$$

con $S=4\pi r^2$ sobre la esfera o $S=2\pi r^2$ sobre la semiesfera, $S_0=1{\text{m}}^2$. $C_1$ y $C_2$ son las correcciones meteorológicas (términos de referencia e impedancia de radiación); $C_3$ tiene en cuenta la absorción del aire sobre el radio de medición. Las posiciones de micrófono son los conjuntos normalizados de vectores unitarios de las Tablas D.1 (esfera), E.1 (semiesfera) y E.2 (semiesfera, banda ancha).

import numpy as np
from phonometry import emission

# Las 40 posiciones normalizadas de la semiesfera (vectores unitarios escalados por el radio).
pos = emission.precision_positions("hemisphere", radius=1.0, count=40)
print(pos.shape)                      # (40, 3)

# SPL en banda de octava/tercio (dB) en cada una de las 40 posiciones; aquí un
# valor uniforme de 74 dB en una banda. El resultado lleva S = 2*pi*r^2 y LW con C1+C2+C3.
levels = np.full((40, 1), 74.0)
res = emission.sound_power_anechoic(levels, "hemisphere", radius=1.0)
print(round(res.surface_area, 3))                 # 6.283  (2*pi*1^2)
print(np.round(res.sound_power_level, 2))         # [81.85]

Correcciones por ruido de fondo y meteorológica. La corrección por ruido de fondo $K_1$ se aplica por posición y se acota donde la diferencia señal-fondo es pequeña (Ec. 11); la corrección meteorológica se evalúa a partir de la temperatura y la presión estática medidas.

import numpy as np
from phonometry import emission

# K1 para una diferencia señal-fondo de 6 dB en una banda de borde <=200 Hz: el
# límite es 1.26 dB (Ec. 11). Los niveles de fuente y fondo son [posiciones, bandas].
k1 = emission.precision_background_correction(
    np.array([[56.0]]), np.array([[50.0]]), np.array([200.0]))
print(round(float(k1[0, 0]), 4))      # 1.2563

# Correcciones meteorológicas en la referencia de 23 C, 101.325 kPa (Ec. 16):
mc = emission.meteorological_corrections(23.0, 101.325)
print(round(mc.c1, 4), round(mc.c2, 4))   # -0.1282 0.0

# Incertidumbre expandida (EJEMPLO de la Cláusula 10.5): sigma_R0 = 0.5, sigma_omc = 2.0,
# k = 2 -> U = 4.1 dB.
print(round(emission.precision_uncertainty(0.5, 2.0, 2.0), 3))   # 4.123

La MeteorologicalCorrection es un par de escalares (más el C3 por banda cuando el coeficiente de atenuación se aporta por banda), no un espectro dibujable: las correcciones se pliegan en el PrecisionSoundPowerResult como sus campos c1/c2/c3, y la ficha .report() las imprime en su franja de base de medición.

Sobre varias bandas sound_power_anechoic devuelve un PrecisionSoundPowerResult representable que lleva el LW por banda y el total ponderado A:

import numpy as np
from phonometry import emission

# Una máquina con pico en frecuencias medias medida sobre el conjunto hemisférico de
# 40 posiciones (Anexo E). levels_positions es el espectro de presión superficial
# (40, NB): un espectro base con pico cerca de 1 kHz más una pequeña dispersión espacial por posición.
freqs = np.array([125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000], float)
base = 70.0 + 8.0 * np.exp(-(np.log2(freqs / 1000.0) ** 2) / 2.0)
rng = np.random.default_rng(7)
levels = base[None, :] + rng.normal(0.0, 1.0, (40, freqs.size))

result = emission.sound_power_anechoic(levels, "hemisphere", radius=1.0, frequencies=freqs)
print(round(result.sound_power_level_a, 1))   # 89.3
result.plot()   # espectro LW, LWA en el título (requiere matplotlib)

Una barra por banda: la presión promediada en la superficie más las correcciones de área, ruido de fondo y meteorológica dan LW(f), y la suma energética ponderada A entre bandas da el número único LWA del título.

Mostrar el código de esta figura

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from phonometry import emission

# Una máquina con pico en frecuencias medias medida sobre el conjunto hemisférico de
# 40 posiciones (Anexo E). levels_positions es el espectro de presión superficial
# (40, NB): un espectro base con pico cerca de 1 kHz más una pequeña dispersión espacial por posición.
freqs = np.array([125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000], float)
base = 70.0 + 8.0 * np.exp(-(np.log2(freqs / 1000.0) ** 2) / 2.0)
rng = np.random.default_rng(7)
levels = base[None, :] + rng.normal(0.0, 1.0, (40, freqs.size))
result = emission.sound_power_anechoic(levels, "hemisphere", radius=1.0, frequencies=freqs)

# result es el PrecisionSoundPowerResult calculado arriba. Una línea:
result.plot(language="es")
plt.show()

# A mano: un espectro de barras de LW con el total ponderado A en el título.
freqs = result.frequencies
positions = np.arange(freqs.size)
fig, ax = plt.subplots()
ax.bar(positions, result.sound_power_level, width=0.7, color="#1f77b4")
ax.set_xticks(positions)
ax.set_xticklabels([f"{f:g}" for f in freqs], rotation=45, ha="right")
ax.set_xlabel("Frecuencia [Hz]")
ax.set_ylabel("Nivel de potencia acústica LW [dB]")
ax.set_title(
    f"Potencia acústica de precisión (ISO 3745)  LWA = {result.sound_power_level_a:.1f} dB(A)")
plt.show()

5. Barrido de intensidad de precisión (ISO 9614-3)

ISO 9614-3 es el método de barrido de grado 1: como ISO 9614-2, integra la intensidad normal sobre una superficie que encierra la fuente, pero con un barrido continuo, criterios de indicadores de campo más estrictos y un presupuesto de incertidumbre explícito.

Potencia y nivel (Cláusula 7). La potencia parcial de cada segmento es $P_i=I_{n,i}{S}_i$; el total $P={\sum }_i{P}_i$ da $L_W=10\lg (P/P_0)$, $P_0=1\text{pW}$. Una banda cuya intensidad neta es negativa (más potencia entrando que saliendo) se marca no aplicable en lugar de registrarse. Los indicadores de campo (variabilidad temporal $F_T$, los indicadores presión-intensidad con y sin signo, y la no uniformidad $F_S$) gobiernan los cinco criterios de aceptación.

import numpy as np
from phonometry import emission

# Una superficie totalmente envolvente con una intensidad normal uniforme In = W/S
# recupera exactamente la potencia de la fuente: LW = 10*lg(W/P0). Aquí W = 100 uW -> 80 dB.
areas = np.array([0.5, 1.0, 0.25, 2.0])
w = 1.0e-4
i_n = np.full(areas.shape, w / float(areas.sum()))
res = emission.sound_power_intensity_precision(i_n, areas)
print(round(float(res.sound_power[0]), 6))          # 0.0001
print(round(float(res.sound_power_level[0]), 2))    # 80.0

A lo largo de varias bandas el resultado lleva el LW por banda (NaN donde la potencia neta es no positiva), marca esas bandas como not_applicable y las dibuja con la línea única result.plot() de la figura de abajo:

import numpy as np
from phonometry import emission

# Cuatro superficies parciales barridas sobre cinco bandas de tercio de octava. Cada
# celda de partial_intensity es la intensidad normal con signo In_i (W/m^2); areas son
# las áreas de las superficies parciales Si. La banda de 250 Hz tiene potencia neta
# negativa (un campo localmente reactivo), así que ISO 9614-3 la marca no aplicable (cláusula 9.2) -> NaN.
freqs = np.array([250, 500, 1000, 2000, 4000], float)
areas = np.array([0.5, 1.0, 0.75, 0.5])
base_intensity = np.array([2.0e-6, 8.0e-6, 2.0e-5, 1.0e-5, 3.0e-6])
partial_intensity = base_intensity[None, :] * np.array([1.0, 1.1, 0.9, 1.05])[:, None]
partial_intensity[:, 0] = [2.0e-6, -3.0e-6, -4.0e-6, -1.0e-6]   # banda de potencia neta negativa

result = emission.sound_power_intensity_precision(partial_intensity, areas, frequencies=freqs)
print(result.not_applicable_band.tolist())   # [True, False, False, False, False]
print(round(result.sound_power_level_a, 1))   # 80.6
result.plot()   # espectro LW; la banda no aplicable con trama (requiere matplotlib)

La banda de 250 Hz da un neto negativo (más energía entrando que saliendo), así que ISO 9614-3 la declara no aplicable; la figura la trama y la agrisa mientras las cuatro bandas determinadas y el total ponderado A se mantienen.

Mostrar el código de esta figura

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from phonometry import emission

# Cuatro superficies parciales barridas sobre cinco bandas de tercio de octava. Cada
# celda de partial_intensity es la intensidad normal con signo In_i (W/m^2); areas son
# las áreas de las superficies parciales Si. La banda de 250 Hz tiene potencia neta
# negativa (un campo localmente reactivo), así que ISO 9614-3 la marca no aplicable (cláusula 9.2) -> NaN.
freqs = np.array([250, 500, 1000, 2000, 4000], float)
areas = np.array([0.5, 1.0, 0.75, 0.5])
base_intensity = np.array([2.0e-6, 8.0e-6, 2.0e-5, 1.0e-5, 3.0e-6])
partial_intensity = base_intensity[None, :] * np.array([1.0, 1.1, 0.9, 1.05])[:, None]
partial_intensity[:, 0] = [2.0e-6, -3.0e-6, -4.0e-6, -1.0e-6]   # banda de potencia neta negativa
result = emission.sound_power_intensity_precision(partial_intensity, areas, frequencies=freqs)

# result es el PrecisionIntensityResult calculado arriba. Una línea:
result.plot(language="es")
plt.show()

# A mano: bandas determinadas como barras de LW; una banda no aplicable (su LW es NaN)
# se señala con una franja gris y con trama a plena altura en lugar de una barra de altura cero.
freqs = result.frequencies
positions = np.arange(freqs.size)
neg = result.not_applicable_band
lw = np.nan_to_num(result.sound_power_level)
fig, ax = plt.subplots()
ax.bar(positions[~neg], lw[~neg], width=0.7, color="#1f77b4")
for pos in positions[neg]:
    ax.axvspan(pos - 0.35, pos + 0.35, facecolor="#888888", alpha=0.28,
               hatch="//", edgecolor="#888888")
ax.set_xticks(positions)
ax.set_xticklabels([f"{f:g}" for f in freqs], rotation=45, ha="right")
ax.set_xlabel("Frecuencia [Hz]")
ax.set_ylabel("Nivel de potencia acústica LW [dB]")
ax.set_title(
    f"Barrido de intensidad de precisión (ISO 9614-3)  "
    f"LWA = {result.sound_power_level_a:.1f} dB(A)")
plt.show()

6. El informe de medición (.report())

Una determinación de potencia acústica termina en un documento. Todos los resultados de esta página siguen siendo dibujables mientras se trabaja con ellos — res.plot() traza interactivamente el mismo espectro LW que la ficha compone — y el paso de informe lo envuelve en el entregable. Tanto el resultado de superficie envolvente (SoundPowerResult, ISO 3744/3746) como el resultado de precisión (PrecisionSoundPowerResult, ISO 3745) exponen un método .report() que escribe una ficha PDF de una página con el formato de una hoja de ensayo de potencia acústica: la línea de base normativa que nombra el método aplicado y el grado de exactitud, un encabezado opcional de metadatos (cliente, fuente de ruido, entorno de ensayo, instrumentación, clima, fecha), una tabla por bandas (frecuencia nominal de octava/tercio de octava, el nivel de presión acústica de superficie $L_p$ y el nivel de potencia acústica de banda $L_W$), el espectro de potencia acústica $L_W(f)$ con eje de bandas nominal, y un recuadro con el nivel de potencia acústica ponderado A $L_{WA}$ (dB re 1 pW) acompañado del $L_W$ total, la incertidumbre expandida $U$ y el área de la superficie de medición $S$.

Los metadatos se proporcionan mediante un ReportMetadata, cuyos campos aplicables aquí son la descripción de la fuente (specimen), el entorno de ensayo (test_room), el cliente, la instrumentación, la temperatura, la humedad relativa y la presión ambiente, la fecha del ensayo (test_date) y la identidad del pie (laboratory, operator, report_id, notes); el área de la superficie de medición $S$ procede del propio resultado y se imprime en el recuadro y en la tira de base, junto con las correcciones aplicadas (el ruido de fondo $K_1$ y el entorno $K_2$ para el método de superficie ISO 3744/3746, o las meteorológicas $C_1$/$C_2$/$C_3$ para el método de precisión ISO 3745). Indicar requirement añade un veredicto CUMPLE/NO CUMPLE frente a un límite declarado de potencia acústica ponderada A (la emisión de potencia acústica es una magnitud en la que menos es mejor, así que la fuente cumple igual o por debajo del límite). verbose=True añade el nivel promedio energético $L_p^{\prime }$ a la tabla, y para el resultado de superficie ISO 3744/3746 añade además las columnas de corrección $K_1$/$K_2$ (el resultado de precisión ISO 3745 no lleva $K_1$/$K_2$; sus $C_1$/$C_2$/$C_3$ aparecen en la tira de base). language="es" genera la ficha en español con decimales de coma.

import numpy as np
from phonometry import ReportMetadata, emission

freqs = np.array([63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000], float)
# Diez espectros de posición idénticos sobre un hemisferio de radio 4 m; ruido
# de fondo uniforme 10 dB por debajo y área de absorción equivalente
# A = 1500 m^2 (para que K1, K2 sean significativos y dentro del límite de
# validez del grado de ingeniería).
surface = np.array([72.0, 76, 80, 82, 81, 78, 73, 66])
res = emission.sound_power_pressure(
    np.tile(surface, (10, 1)), "hemisphere", radius=4.0,
    background_levels=np.tile(surface - 10.0, (10, 1)),
    frequencies=freqs, absorption_area=1500.0, grade="engineering",
)

res.report(
    "sound_power.pdf",
    metadata=ReportMetadata(
        client="Planta de fabricación de ejemplo",
        specimen="Grupo hidráulico (de suelo)",
        test_room="Sala semianecoica sobre suelo reflectante",
        instrumentation="Sonómetro clase 1 (IEC 61672-1), s/n 0042",
        laboratory="Ejemplo de referencia de phonometry",
        report_id="EXAMPLE-3744",
        requirement=105.0,
    ),
    language="es",
)   # LWA = 103,7 dB(A) re 1 pW -> límite declarado 105 dB(A): CUMPLE

La ficha de ejemplo se regenera con make reports y se mantiene renderizada en el repositorio; haz clic en la vista previa para abrir el PDF.

Ficha de una página de determinación de potencia acústica ISO 3744: un encabezado con el cliente, la fuente de ruido, el entorno de ensayo semianecoico y la instrumentación y el clima, la tabla en bandas de octava (63 Hz a 8 kHz) de niveles de presión acústica de superficie Lp y niveles de potencia acústica de banda LW, el espectro de potencia acústica LW(f) con eje de bandas nominal, el recuadro con el nivel de potencia acústica ponderado A LWA = 103,7 dB(A) re 1 pW con el LW total = 105,8 dB, la incertidumbre expandida U = 3,0 dB y la superficie de medición S = 100,53 m2, y un veredicto CUMPLE frente al límite declarado de 105 dB(A), cerrada por una tira de base que indica las correcciones aplicadas K1 = 0,5 dB y K2 = 1,0 dB.

Descargar el informe (PDF)

Ficha de determinación de potencia acústica (SoundPowerResult.report), una medición ISO 3744 en hemisferio de grado de ingeniería con las correcciones K1/K2 y el LWA en recuadro.

La determinación por intensidad (ISO 9614-2)

El resultado de barrido por intensidad (SoundPowerIntensityResult, ISO 9614-2) escribe la misma ficha de una página mediante su propio .report(). La línea de base normativa nombra la ISO 9614-2:1996 y el grado de medición, la tabla por bandas lista el nivel de potencia acústica de banda $L_W$ derivado de la intensidad, y el recuadro del $L_{WA}$ recoge el $L_W$ total, la superficie de medición $S$ y el grado de determinación (el resultado por intensidad no tiene incertidumbre expandida $U$). verbose=True añade los indicadores de campo $F_{pI}$ (superficial de presión-intensidad) y $F_{+/-}$ (potencia parcial negativa) y el grado alcanzado por banda; la tira de base indica el modelo de potencia parcial (las potencias parciales de segmento $P_i=I_{n,i}{S}_i$ que suman $P$) y los criterios de calificación del Anexo B. Una banda cuya potencia neta no es positiva no es determinable (apartado 9.2) y se imprime una raya.

import numpy as np
from phonometry import ReportMetadata, emission

freqs = np.array([125, 250, 500, 1000, 2000, 4000], float)
# Seis segmentos iguales de 0,5 m^2 (S = 3,0 m^2); un espectro de intensidad
# normal uniforme barrido dos veces, con el SPL de superficie y el índice
# residual del instrumento que califican cada banda en grado de ingeniería.
intensity = np.array([0.6e-4, 1.0e-4, 1.5e-4, 1.4e-4, 0.9e-4, 0.5e-4])
scan = np.tile(intensity, (6, 1))
res = emission.sound_power_intensity(
    scan, np.full(6, 0.5), normal_intensity_2=scan.copy(),
    pressure_levels=np.full((6, 6), 80.0), pressure_residual_index=15.0,
    frequencies=freqs, band_type="octave", grade="engineering",
)

res.report(
    "sound_power_intensity.pdf",
    metadata=ReportMetadata(
        client="Planta de fabricación de ejemplo",
        specimen="Grupo hidráulico (de suelo)",
        test_room="Nave con ruido de fondo estacionario",
        instrumentation="Sonda de intensidad p-p clase 1 (IEC 61043), n/s 0042",
        laboratory="Ejemplo de referencia de phonometry",
        report_id="EXAMPLE-9614",
        requirement=93.0,
    ),
    language="es",
)   # LWA = 90,9 dB(A) re 1 pW -> límite declarado 93 dB(A): CUMPLE

La ficha de ejemplo se regenera con make reports y se mantiene renderizada en el repositorio; haz clic en la vista previa para abrir el PDF.

Ficha de una página de determinación de potencia acústica por intensidad ISO 9614-2: un encabezado con el cliente, la fuente de ruido, el entorno de ensayo en nave y la sonda de intensidad y el clima, la tabla en bandas de octava (125 Hz a 4 kHz) de niveles de potencia acústica de banda LW derivados de la intensidad, el espectro de potencia acústica LW(f) con eje de bandas nominal, el recuadro con el nivel de potencia acústica ponderado A LWA = 90,9 dB(A) re 1 pW con el LW total = 92,5 dB, la superficie de medición S = 3,00 m2 y el grado de ingeniería, y un veredicto CUMPLE frente al límite declarado de 93 dB(A), cerrada por una tira de base que indica el modelo de potencia parcial, los indicadores de campo FpI y F+/- y los criterios de calificación del Anexo B.

Descargar el informe (PDF)

Ficha de potencia acústica por intensidad (SoundPowerIntensityResult.report), un barrido ISO 9614-2 de grado de ingeniería con los indicadores de campo y el LWA en recuadro.

La determinación en sala reverberante (ISO 3741)

El resultado en sala reverberante (ReverberationSoundPowerResult, ISO 3741) escribe la misma ficha de una página mediante su propio .report(). La línea de base normativa nombra la ISO 3741:2010 y el grado de precisión (grado 1) e indica qué método se empleó, el método directo usando el área de absorción equivalente de la sala (Ec. 20) o el método de comparación usando una fuente sonora de referencia (Ec. 21). La tabla por bandas lista el nivel de presión acústica medio en la sala $L_p$ y el nivel de potencia acústica de banda $L_W$, y el recuadro del $L_{WA}$ recoge el $L_W$ total y el método de determinación (el resultado en sala reverberante no tiene incertidumbre expandida $U$). verbose=True añade la corrección por ruido de fondo $K_1$ y, para el método directo, el área de absorción equivalente $A$ y la corrección de contorno de Waterhouse $C_w$; la tira de base indica el modelo de corrección (Ec. 20 o Ec. 21), las correcciones meteorológicas aplicadas $C_1$/$C_2$ y la velocidad del sonido, y cita la ponderación A del Anexo F.

import numpy as np
from phonometry import ReportMetadata, emission

freqs = np.array([125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000], float)
# Niveles de presión acústica medios en la sala en bandas de octava
# en una sala reverberante cualificada de V = 200 m3, S = 240 m2, con un
# tiempo de reverberación uniforme T60 = 2,0 s.
lp = np.array([80.0, 83.0, 85.0, 84.0, 80.0, 75.0, 68.0])
res = emission.sound_power_reverberation(
    lp, 2.0, volume=200.0, surface_area=240.0, frequencies=freqs,
    temperature=20.0, static_pressure=101.325,
)

res.report(
    "sound_power_reverberation.pdf",
    metadata=ReportMetadata(
        client="Planta de fabricación de ejemplo",
        specimen="Grupo hidráulico (de suelo)",
        test_room="Sala reverberante cualificada, V = 200 m3, T60 = 2,0 s",
        instrumentation="Sonómetro clase 1 (IEC 61672-1), n/s 0042",
        laboratory="Ejemplo de referencia de phonometry",
        report_id="EXAMPLE-3741",
        requirement=96.0,
    ),
    language="es",
)   # LWA = 94,3 dB(A) re 1 pW -> límite declarado 96 dB(A): CUMPLE

La ficha de ejemplo se regenera con make reports y se mantiene renderizada en el repositorio; haz clic en la vista previa para abrir el PDF.

Ficha de una página de determinación de potencia acústica en sala reverberante ISO 3741: un encabezado con el cliente, la fuente de ruido, la sala de ensayo reverberante cualificada y la instrumentación y el clima, la tabla en bandas de octava (125 Hz a 8 kHz) de niveles de presión acústica medios en la sala Lp y niveles de potencia acústica de banda LW, el espectro de potencia acústica LW(f) con eje de bandas nominal, el recuadro con el nivel de potencia acústica ponderado A LWA = 94,3 dB(A) re 1 pW con el LW total = 96,7 dB y el método de determinación directo, y un veredicto CUMPLE frente al límite declarado de 96 dB(A), cerrada por una tira de base que indica el modelo de corrección de la Ec. 20 con el área de absorción de Sabine, el término de contorno de Waterhouse y las correcciones meteorológicas C1 y C2, y la ponderación A del Anexo F.

Descargar el informe (PDF)

Ficha de potencia acústica en sala reverberante (ReverberationSoundPowerResult.report), una determinación ISO 3741 de grado de precisión por el método directo con las correcciones de Waterhouse y C1/C2 y el LWA en recuadro.

7. Declarar la emisión sonora (ISO 4871)

Un nivel de potencia acústica medido todavía no es una declaración. La norma ISO 4871:1996 rige la declaración de emisión sonora que un fabricante imprime en la documentación técnica: qué magnitudes se declaran, en qué forma y cómo se verifica un valor declarado. La magnitud preferida es el nivel de potencia acústica ponderado A L_WA, acompañado opcionalmente del nivel de presión acústica de emisión ponderado A L_pA en un puesto de trabajo.

Una declaración adopta una de dos formas alternativas (cláusula 4):

• la forma de doble número (cláusula 3.16): el valor medido L_WA y su incertidumbre K_WA indicados juntos pero por separado; y
• la forma de número único (cláusula 3.15): el valor declarado derivado L_WAd = L_WA + K_WA, un límite superior que es improbable que las mediciones repetidas superen al nivel de confianza indicado.

K_WA combina la incertidumbre de medición (reproducibilidad) y, para un lote, la dispersión de producción; para una sola máquina K = 1,645 sigma_R (anexo A.2.2). Un NoiseEmissionDeclaration contiene una o varias declaraciones por modo de funcionamiento y genera la ficha ISO 4871 mediante .report(). La vía más rápida es declare() directamente a partir de una potencia acústica medida:

import numpy as np
import phonometry as ph
from phonometry import ReportMetadata

# ... un LWA medido según ISO 3744 ...
result = ph.sound_power_pressure(levels, "hemisphere", radius=1.0,
                                 frequencies=freqs)

declaration = result.declare(
    uncertainty=2.0,                 # K_WA en dB (por defecto la U expandida)
    machine="Type 990, Model 11-TC",
    operating_conditions="50 Hz, 230 V, carga nominal",
    basic_standards="ISO 3744",
    verification_level=result.sound_power_level_a,  # L_1 para la cláusula 6.2
)
declaration.report(
    "iso4871.pdf",
    metadata=ReportMetadata(measurement_standard="ISO 3744"),
    language="es",
)   # -> L_WAd = L_WA + K_WA, verificado cuando L_1 <= L_WAd

O se construye la declaración directamente, reproduciendo el ejemplo del anexo B de ISO 4871 (dos modos de funcionamiento, L_WA = 88 y 95 dB con K_WA = 2 dB, que dan los valores declarados L_WAd = 90 y 97 dB):

mode1 = ph.OperatingModeDeclaration(
    "Operating mode 1", sound_power_level=88.0, sound_power_uncertainty=2.0,
    emission_pressure_level=78.0, emission_pressure_uncertainty=2.0,
    verification_level=89.0,          # cumple: 89 <= 90
)
mode2 = ph.OperatingModeDeclaration(
    "Operating mode 2", sound_power_level=95.0, sound_power_uncertainty=2.0,
    emission_pressure_level=86.0, emission_pressure_uncertainty=2.0,
    verification_level=98.0,          # no cumple: 98 > 97
)
ph.NoiseEmissionDeclaration(
    (mode1, mode2), machine="Type 990, Model 11-TC",
    basic_standards=("ISO 3744", "ISO 11202"), form="dual-number",
).report("iso4871.pdf", language="es")

La ficha de ejemplo se regenera con make reports y se conserva renderizada en el repositorio; pulse la vista previa para abrir el PDF.

Ficha de declaración de emisión sonora ISO 4871 de una página: una cabecera con la identificación de la máquina y las condiciones de funcionamiento, la tabla declarada de doble número en dos columnas de modo de funcionamiento con el nivel de potencia acústica ponderado A medido L_WA, su incertidumbre K_WA, el nivel de presión acústica de emisión L_pA y el valor declarado derivado L_WAd = L_WA + K_WA (90 y 97 dB), la nota del código de ensayo de ruido y las normas básicas, y una tabla de verificación de la cláusula 6.2 donde el modo 1 cumple y el modo 2 no cumple.

Descargar el informe (PDF)

Ficha de declaración de emisión sonora (NoiseEmissionDeclaration.report), la tabla de doble número del anexo B de ISO 4871 con el valor declarado L_WAd = L_WA + K_WA y el veredicto de verificación de la cláusula 6.2.

Qué cubre esta guía

Cubierto. Las cinco vías hasta LW: la presión sonora en superficie envolvente de ISO 3744/3746 (áreas de superficie, K1/K2, las posiciones de micrófono del Anexo B y las correcciones de ponderación A por banda del Anexo E); los métodos directo y de comparación de sala reverberante de ISO 3741 (Fórmulas 20/21, las correcciones de Waterhouse y meteorológicas C1/C2, los criterios de calificación de la Tabla 1); el barrido de intensidad de ISO 9614-2 (potencias parciales, los indicadores de campo FpI y F+/- y el marcado de no aplicable del apartado 9.2 para bandas con P < 0); el método de precisión en cámara anecoica/hemianecoica de ISO 3745 (las mallas fijas de los Anexos D/E, la corrección de fondo por posición K1i y C1/C2/C3); el barrido de intensidad de precisión de ISO 9614-3 (sus propios indicadores de campo y los criterios de calificación de grado 1); y la declaración de ISO 4871 (las formas de número doble y de número único, L_WAd = L_WA + K_WA y la verificación del apartado 6.2).

No cubierto. Ninguno de los métodos implementa el propio ensayo de calificación de la sala o el recinto: la calificación de la sala reverberante de ISO 3741 (Anexo C/D, recuento de frecuencias propias o comparación con una fuente de referencia) y la calificación de campo libre del recinto anecoico o hemianecoico de ISO 3745 se dan por supuestas, no se ejecutan; la biblioteca solo avisa de los criterios orientativos que ISO 3741 declara explícitamente (el volumen mínimo de la Tabla 1 y el suelo de tiempo de reverberación V/S). La ISO 9614-1, el método de intensidad de puntos fijos discretos, no es una de las cinco vías de aquí: solo se reutilizan sus indicadores de campo, y la determinación de potencia por puntos discretos en sí pertenece a la guía de intensidad acústica. La corrección meteorológica C3 de ISO 3745 necesita un coeficiente de absorción del aire que aporta quien llama (air_absorption_coefficient=); este módulo no lo calcula a partir de ISO 9613-1.

Véase también

• Intensidad acústica (p-p): la sonda de dos micrófonos, su sesgo por diferencias finitas y los indicadores de campo de ISO 9614-1 que sustentan el método de barrido.
• Acústica de salas: el tiempo de reverberación y el área de absorción acústica equivalente (ISO 354) que alimentan K2 y el área de absorción de ISO 3741.
• Predicción del aislamiento acústico (EN 12354): los índices de aislamiento a ruido aéreo y a impactos y las predicciones de emisión de EN 12354 que consumen una LW de fuente.
• Niveles: el promediado en energía y la ponderación A que sustentan LWA.
• Teoría: las derivaciones de Waterhouse, K1/K2 y C1/C2.
• Referencia de la API: emission.sound_power, emission.sound_power_reverberation y emission.sound_power_intensity.

Respuestas rápidas

¿Cuál es la diferencia entre potencia acústica y presión acústica?

La presión acústica depende de dónde te sitúes y de la sala; la potencia acústica no. El nivel de potencia acústica LW es la energía acústica total por segundo que radia una fuente, referida a P0 = 1 pW, y es el descriptor de emisión independiente del dispositivo que figura en una ficha técnica o se contrasta con un límite de emisión de ruido; lo determinan ISO 3744, ISO 3741, ISO 9614-2, ISO 3745 e ISO 9614-3.

¿Qué significan los grados de precisión en la medición de potencia acústica?

El grado es una afirmación sobre la reproducibilidad: σR0 es la desviación típica que verías si laboratorios distintos midieran la misma fuente, cada uno siguiendo la norma correctamente. Los valores ponderados A típicos son σR0 ≈ 0,5 dB para el grado 1 (ISO 3741), 1,5 dB para el grado 2 (ISO 3744, ISO 9614-2) y 3 dB o más para el grado 3. Un LWA de grado 2 lleva U ≈ 3 dB, así que dos resultados de grado 2 separados 2 dB son estadísticamente indistinguibles.

¿Cómo mido la potencia acústica cuando el ruido de fondo no se puede apagar?

Usa el barrido de intensidad: ISO 9614-2 (grado 2 o 3) o ISO 9614-3 (grado 1, precisión). Como la intensidad acústica es el flujo neto de energía a través de la superficie de medición, se tolera ruido extraño estacionario incluso unos 10 dB por encima de la fuente, mientras que el método de presión de ISO 3744 necesita el fondo al menos 6 dB por debajo de la fuente. Los indicadores de campo por banda deciden después el grado realmente alcanzado.

Referencias

• Beranek, L. L. y Mellow, T. J. (2012). Acoustics: Sound fields and transducers. Academic Press. https://doi.org/10.1016/C2011-0-05897-0ISBN 978-0-12-391421-7. Radiación y campos sonoros: las relaciones entre presión y potencia en campo libre y campo difuso sobre las que descansan los métodos de superficie envolvente y de sala reverberante.
• Fahy, F. J. (1995). Sound intensity (2.ª ed.). E&FN Spon. https://doi.org/10.4324/9780203475386ISBN 978-0-419-19810-9. La monografía sobre el flujo de energía sonora: por qué la intensidad separa la energía que sale de la fuente de la energía estacionaria que solo pasa, tras los métodos de barrido de las secciones 3 y 5.
• International Organization for Standardization. (1996). Acoustics — Declaration and verification of noise emission values of machinery and equipment (ISO 4871:1996). La declaración de la sección 6: las formas de doble/único número, L_WAd = L_WA + K_WA (cláusula 3.15) y la verificación de la cláusula 6.2.
• International Organization for Standardization. (1996). Acoustics — Determination of sound power levels of noise sources using sound intensity — Part 2: Measurement by scanning (ISO 9614-2:1996). El método de barrido de la sección 3: las potencias parciales, los indicadores de campo FpI y F+/- y los criterios de grado.
• International Organization for Standardization. (2002). Acoustics — Determination of sound power levels of noise sources using sound intensity — Part 3: Precision method for measurement by scanning (ISO 9614-3:2002). El método de barrido de grado 1 de la sección 5, sus indicadores de campo y el marcado de no aplicable de la cláusula 9.2.
• International Organization for Standardization. (2010). Acoustics — Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure — Engineering methods for an essentially free field over a reflecting plane (ISO 3744:2010). El método de superficie envolvente de la sección 1: las áreas de la semiesfera y la caja, las correcciones K1/K2, las posiciones de micrófono del Anexo B y la ponderación A del Anexo E.
• International Organization for Standardization. (2010). Acoustics — Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure — Precision methods for reverberation test rooms (ISO 3741:2010). El método en sala reverberante de la sección 2: los métodos directo (Ec. 20) y de comparación con las correcciones de Waterhouse y meteorológicas y los criterios de cualificación de la Tabla 1.
• International Organization for Standardization. (2010). Acoustics — Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure — Survey method using an enveloping measurement surface over a reflecting plane (ISO 3746:2010). El grado de inspección de la sección 1, que comparte las fórmulas de superficie envolvente con criterios más laxos.
• International Organization for Standardization. (2012). Acoustics — Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure — Precision methods for anechoic rooms and hemi-anechoic rooms (ISO 3745:2012). El método de precisión en sala anecoica de la sección 4: el nivel de potencia de la cláusula 8, la corrección de fondo por posición (Ec. 11), las correcciones meteorológicas y los conjuntos de micrófonos normalizados.
• International Organization for Standardization. (2019). Acoustics — Determination of sound power levels of noise sources — Guidelines for the use of basic standards (ISO 3740:2019). La guía de selección tras 'Elegir un método': grados, entornos y criterios de tamaño de fuente y de ruido de fondo para toda la familia.