Conexión de subwoofers: ¿Qué sucedería si sólo conectáramos una bobina del subwoofer? (Parte 1)

Ya en ocasiones anteriores hemos mencionado que el nombre de “doble bobina” en un subwoofer no corresponde a una descripción de lo que realmente es, sino más bien a un término práctico, universalmente aceptado, con fuertes connotaciones de mercadotecnia. Los subwoofers, sin importar el número de terminales que presenten, sólo cuentan con un embobinado. Tal embobinado puede estar dividido en dos partes (subwoofer de “doble bobina”), cuatro partes (subwoofer de “cuatro bobinas”) o cualquier otro número que al fabricante convenga.

Pruebas

Entendiendo este hecho, debe quedar claro también que no sería muy inteligente no conectar todas las bobinas. Cuando alguien me lo ha preguntado yo solía contestar: “si a un auto de cuatro cilindros le desconectas dos bujías, el auto por supuesto seguirá funcionando, pero, ¿cómo crees que responda con tan sólo el 50% de la fuerza del motor disponible?”

Esta fue mi respuesta estándar por mucho tiempo, hasta el día de hoy que trataremos de llegar más lejos. ¿Qué es lo que sucedería en realidad? Digo, todos en alguna ocasión hemos conectado nada más una de las bobinas de estos subwoofers, si acaso tan solo durante el tiempo que nos demoramos en conectar la segunda, y hemos visto que sí suenan, ¿no? Entones, vayamos más a fondo y veamos lo que descubrimos.

Para este interesante experimento utilizamos como “conejillo de indias” el modelo 12D4 de Suono, de 12” de diámetro nominal, cono de doble capa de fibra de vidrio y doble bobina de 4 Ohms. El primer paso consistió en aflojar al altavoz durante 15 horas continuas para estabilizar sus parámetros. Esto se logra colocándolo sobre el piso, fuera de cualquier tipo de caja acústica, pero teniendo cuidado de no obstruir su perforación de ventilación posterior. Una vez instalado de esta forma, se le alimenta con un tono constante a 20 Hertz tal que su excursión se ejercite entre sus límites máximos, pero sin que llegue a hacer ruidos extraños. Como la frecuencia es muy baja y no está montado en ninguna caja, no molesta, es decir, no hace ningún ruido (se cancela) por lo que se puede quedar trabajando así durante toda la noche. Una vez aflojado, se le dejó “descansar” tres horas, tiempo después del cual se midieron sus parámetros Thiele-Small con la ayuda del sistema Clio de Audiomatica, en las siguientes tres modalidades:

A) Con sus dos bobinas conectadas en serie.

B) Solamente alimentando una bobina, la otra desconectada.

C) Solamente alimentando la misma bobina, pero con la segunda en corto circuito a través de la ayuda de un pequeño cable.

Resultados

Los resultados fueron los siguientes (Fs, Vas, Qes, Qms, Qts y Bl):

Fs (Frecuencia de resonancia o la frecuencia natural a la cual el altavoz tiende a vibrar con mayor facilidad): tal como se esperaba, los resultados para los tres casos arriba explicados fueron los mismos. En los tres se obtuvo una frecuencia de 29.2 Hertz.

Vas (Complianza, lo contrario a dureza, o el volumen de aire que presentaría la misma fuerza restauradora sobre la superficie del cono, que los elementos de suspensión del mismo): una vez más no esperábamos diferencias. En los tres casos el resultado de Vas fue de 103 litros ó 3.64 pies cúbicos.

Factores “Q”, es decir, Qts, Qes y Qms: aquí es donde las cosas se empiezan a poner interesantes. Recordemos que el Qts es el “Control Total del Altavoz” o “Magnificación Acústica en Resonancia”. El Qts está constituido por dos partes, el control eléctrico o “Qes” y el control mecánico o “Qms”, ambos actuando en paralelo. Estos factores “Q” son los que se encargan de controlar o amortiguar la oscilación del cono cuando entra en resonancia. Se define como la frecuencia central dividida entre el ancho de banda a -3 dB. Como se está dividiendo frecuencias entre frecuencias, el resultado es adimensional.

Recordemos también que un valor alto de Q, por ejemplo 1, habla de poco control, es decir, se produce un pico. Un valor bajo de Q, por ejemplo 0.2, habla de mucho control, mucho amortiguamiento (damping), es decir, apenas una pequeña y poco curveada cresta.

Bueno, pues los resultados fueron los siguientes:

Qes:

A) Subwoofer con sus dos bobinas en serie: 0.4625

B) Subwoofer con una sola bobina conectada: 0.9264

C) Subwoofer con una sola bobina conectada, la segunda en corto: 1.1316

El caso A es la especificación estándar del subwoofer, su dato de fábrica. En el caso B, al sólo utilizar la mitad del embobinado, el motor pierde la mitad de su fuerza, por lo que el subwoofer pierde gran parte de su capacidad de controlar eléctricamente al cono. Esto puede producir un sonido bofo, resonante, sin definición o mala respuesta transitoria. En el caso C, con la segunda bobina en corto, el descontrol eléctrico de la bobina conectada es aún mayor, pero esto es solo un efecto reflejo, ya que las consecuencias de este acto se trasladan al Qms como veremos a continuación…

Qms:

A) Subwoofer con sus dos bobinas en serie: 4.3197

B) Subwoofer con una sola bobina conectada: 4.2923

C) Subwoofer con una sola bobina conectada, la segunda en corto: 0.9321

El caso A es nuevamente la especificación estándar de fábrica. Con estos resultados puede apreciarse que el control en un subwoofer es principalmente eléctrico, ya que éste es diez veces más fuerte que el mecánico. En el caso B, con una sola bobina conectada, el control mecánico es prácticamente idéntico, si acaso sólo con la desviación típica entre medición y medición. Esto se debe a que el control mecánico depende de las partes mecánicas del altavoz, es decir, no se ve afectado por nuestros juegos eléctricos. El punto por demás interesante es el caso C, con la segunda bobina en corto. Resulta que una bobina en corto produce un freno magnético. De hecho, esa es precisamente la función del “Factor de Amortiguamiento” o impedancia de salida de un amplificador: mientras menos resistencia presente el amplificador en su salida de audio, idealmente 0 Ohms, mejor control de la oscilación del cono tendrá, ya que de esta forma podrá valerse de la propia bobina del altavoz para controlarlo, al ponerla en corto circuito. ¿Cómo sucede esto? Cuando un cono se mueve, el paso de los devanados de alambre magneto del embobinado a través del campo magnético permanente del imán, produce una Fuerza Electromotriz Inversa, es decir, voltaje. Para comprobarlo, simplemente conecta un voltímetro en AC en las terminales de un subwoofer y presiona el cono, verás como el voltímetro marca picos de Voltaje. Cuando las terminales están en corto (la bobina no queda en 0 Ohms ya que la bobina tiene resistencia), la fuerza electromotriz inversa produce una gran corriente en la bobina, la cual se transforma en una fuerza que se opone al movimiento del cono, amortiguándolo. Esto es justamente lo que estamos observando con un Qms de 0.93, un tremendo control mecánico al aplicarse un freno eléctrico.

Qts:

A) Subwoofer con sus dos bobinas en serie: 0.4178

B) Subwoofer con una sola bobina conectada: 0.7619

C) Subwoofer con una sola bobina conectada, la segunda en corto: 0.5111

Siendo que el Qts se obtiene de la operación matemática de paralelo entre el Q mecánico y el Q eléctrico, el Q total simplemente refleja la resultante. El valor de fábrica A es de casi 0.42. En el caso B, con una bobina desconectada y la mitad del motor fuera de operación, obviamente se pierde de manera vertiginosa el control, elevándose a 0.76. En el caso C, con la segunda bobina en corto, el freno magnético que esto produce quiere volver a recuperarlo, más no lo logra totalmente ya que con sólo la mitad del motor funcionando no se pueden lograr milagros.

Bl:

A) Subwoofer con sus dos bobinas en serie: 18 Tm

B) Subwoofer con una sola bobina conectada: 9 Tm

C) Subwoofer con una sola bobina conectada, la segunda en corto: 8 Tm

Bl se define como la fuerza del motor. Es el producto de la densidad del campo magnético (B) por la longitud del alambre magneto inmerso en él (l) de la bobina. El resultado de A, 18 Tesla metros, es la especificación de fábrica del subwoofer y habla de un motor verdaderamente poderoso. Para el caso B obtenemos tan solo 9 Tesla metros. Si sólo estamos usamos la mitad del largo del alambre obviamente sólo contaremos con la mitad de la fuerza, es decir, exactamente el ejemplo del automóvil con sólo dos de sus cuatro cilindros operando. En el caso C nuevamente tenemos sólo la mitad del motor trabajando. La pequeña pérdida adicional de fuerza se debe a efectos reflejos del “freno magnético”.

Bueno, pues estas fueron las alteraciones que se produjeron en los parámetros Thiele-Small del altavoz, al sólo hacer uso de una de sus dos “bobinas” disponibles, bajo dos distintas circunstancias. En el próximo artículo estudiaremos cuáles son las consecuencias que producen estas diferencias, una vez que el altavoz se encuentre trabajando dentro de distintas cajas acústicas. Hasta entonces.

Artículo obra del Ing. Juan Castillo Ortiz publicado en la Revista AudioCar #234

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