En la vida hay muchas cosas que se nos van presentado y, como podemos, las vamos resolviendo. Sin embargo, no es sino hasta que las estudiamos bien, que podemos realmente sacarles su máximo provecho.
Una de estas cosas es la compresión acústica en un altavoz o, dicho de otra forma, hasta dónde se le puede subir el volumen, antes de que salgan volando pedacitos.
Límite mecánico y térmico
Para empezar, un altavoz tiene dos límites: un límite mecánico y un límite térmico, es decir, o se rompe o se quema, no hay más. Aun cuando estos límites pueden ser controlados de múltiples maneras, el día de hoy hablaremos específicamente de aquello que se conoce como Compresión Acústica.
Como su nombre lo indica, este concepto habla de una compresión, es decir, un punto donde la salida de audio (acústica), ya no responde linealmente a la potencia de entrada suministrada.
Las bases que se tienen que conocer son las siguientes: para incrementar en 3 decibeles la presión acústica de un altavoz convencional, será necesario duplicar su potencia de entrada. Por ejemplo, si un altavoz trabajando dentro de su caja acústica y consumiendo de un amplificador una potencia de 50 Watts RMS, se encuentra generando una presión sonora de 105 dB SPL medidos con un micrófono ubicado a 2 metros de distancia, para que esa cifra se eleve a 108 dB SPL, el amplificador tendría que entregar 100 Watts RMS.
Medir potencia de salida de un amplificador no es del todo sencillo, sobre todo tomando en cuenta que la carga no es constante además de contar con elementos tanto resistivos como reactivos. Medir Voltaje sí es mucho más fácil, pero debe tomarse en cuenta que cuando se duplica el Voltaje se cuadruplica la potencia, es decir, el altavoz incrementará su salida en 6 dB.
El segundo concepto que hay que tener presente es que el umbral de percepción de intensidad, es decir, el mínimo incremento en decibeles de presión sonora para que una persona común escuchando música de rango completo, tenga la sensación de que el sistema suena ligeramente más fuerte, es de 3 decibeles.
Juntando estos dos conceptos llegamos a lo siguiente: en un sistema de sonido trabajando dentro de sus rangos de operación, tanto del amplificador como de los altavoces, cada vez que dupliquemos la potencia, la sonoridad del audio se incrementará en 3 decibeles. Esto querrá decir que todo va bien hasta ese momento. Si el amplificador llega primero a su límite, su voltaje de salida máximo no podrá crecer más pero sí su potencia entregada. Esto sucede porque al tratar de reproducir ondas de mayor magnitud de lo que sus rieles de Voltaje se lo permiten, se produce el efecto de recorte de onda u onda cuadrada.
Ya que la energía es el área bajo la curva y una onda “cuadrada” o “recortada” tiene más área que una senoidal limpia, la potencia de salida puede rápidamente irse al doble. El detalle está en que este comportamiento, altamente dañino para los altavoces, suele acompañarse por importantes dosis de distorsión, por lo que podemos encomendar a nuestros oídos que nos avisen si este fuera el caso. Por supuesto tampoco hay que perder de vista que, para algunas orejas poco entrenadas, distorsión es el sustituto de sonoridad, por lo que habrá que estar atentos de qué es realmente lo que se está escuchando.
Desde el punto de vista de los altavoces, si se está llegando al límite físico, el límite de excursión, el altavoz poco a poco perderá su capacidad de vibrar lo suficientemente lejos para incrementar su salida aquellos 3 decibeles obligados, presentándose el concepto de la compresión acústica. Seguimos subiendo el volumen y de pronto se ganan solamente dos decibeles y al siguiente brinco sólo uno y luego quizá nada más medio. Esta será una excelente indicación de que hemos alcanzado su límite y de que quizá el siguiente brinco produzca más bien un tronido, acompañado de un poco de olores interesantes.
Pero la compresión acústica también puede ser térmica. A medida que se calienta la bobina de un altavoz se incrementa su resistencia. A mayor impedancia menor potencia admitida, por lo que también se puede presentar por fenómenos térmicos el efecto de no adherencia a la regla de los 3 decibeles. Por supuesto en este caso el contenido espectral o factor cresta de la melodía involucrada, suelen tener un importante peso en los efectos observados.
Así que ya lo saben. Para música, cuando se llega al punto donde al subir el volumen ya no se incrementa más la presión, se ha llegado al límite. Súbele más y obtendrás un premio. Para SPL extremo, el límite máximo real sólo puede descubrirse sobrepasándolo, y aun cuando se podría pensar que para entonces ya es demasiado tarde, el dato suele ser útil para el nuevo altavoz que entrará en sustitución.
Artículo obra del Ingeniero Juan Castillo Ortiz publicado en la Revista AudioCar #232
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