Pues resulta que por alguna de esas extrañas coincidencias de la vida, recientemente han sido muchas las personas que se han acercado a mí, solicitándome instalar no dos, sino tres subwoofers en su auto. La idea de entrada suena muy bien, ¿no lo creen? La lógica es que tres subwoofers deberían sonar más fuerte que dos y menos que cuatro. No es fácil meter cuatro bajos en un auto, mientras tres suele ser posible, manteniendo al trío apuntando hacia atrás, en hilera. Todo eso está muy bien, pero, ¿cómo los alimentamos?
Normalmente las personas en cuestión pretenden utilizar su mismo súper amplificador Clase D estable a 1 Ohm para alimentar sus tres bajos. Yo les suelo mencionar que eso no es tan buena idea. No está bien ya que no suele ser posible conectar los tres subwoofers en paralelo, ya que la impedancia bajaría por debajo de la mínima recomendada por el fabricante del amplificador, y que de cualquier otra forma, esos tres subwoofers van a sonar MENOS fuerte que solamente dos. Al dar este tipo de respuestas, suelen quedárseme mirando con grandes e incrédulos ojos; simplemente no lo quieren aceptar. ¿Cómo probarlo? Ese es precisamente el objetivo del tema del día de hoy.
Para este ejemplo vamos a suponer lo más común en subwoofers y amplificadores, es decir, supongamos que los subwoofers son de doble bobina de 4 Ohms y que el amplificador es un Clase D monocanal, estable hasta 1 Ohm.
Comencemos.
Para darle números, los subwoofers, como ya mencioné, serán de doble bobina de 4 Ohms, con una sensibilidad @ 1 Watt / 1 metro de 89 dB SPL. El amplificador en cuestión será uno de la marca SUONO modelo D1500.1, estable hasta 1 Ohm, el cual genera realmente a su salida, antes de 1% de distorsión, un Voltaje de 42 Volts RMS, lo cual equivale a 1,764 Watts RMS @ 1 Ohm.
La fórmula que nos define cuántos decibeles va a producir un altavoz al aplicarle una potencia dada en un espacio abierto es la siguiente:
dB S.P.L. = Sensibilidad total + 10 log (Potencia por subwoofer)
Supongamos que vamos a utilizar dos de estos subwoofers de doble bobina de 4 Ohms. Conectamos las cuatro bobinas en paralelo para bajar a 1 Ohm. Cada subwoofer tiene una sensibilidad de 89 dB SPL@1 Watt/1 metro. Al duplicar el número de subwoofers, considerando que se encuentran uno junto al otro, se ganan 6 decibeles. Siendo de esa manera, la sensibilidad total queda en 95 dB SPL @ 1 Watt/1 metro.
El amplificador entrega un total de 1,764 Watts RMS. La potencia total se divide entre el número de subwoofers, es decir, 1,764 / 2 = 882 Watts RMS. Otra forma de resolverlo, que nos va a guiar el camino en el siguiente ejemplo, es:
Si la impedancia final es de 1 Ohm, formada por dos cargas de 2 Ohms en paralelo (recordemos que cada subwoofer es de doble bobina de 4 Ohms y sus bobinas quedaron en paralelo, es decir, cada subwoofer representa una carga de 2 Ohms), y se aplica un Voltaje en sus extremos de 42 Volts, la corriente que fluye por el circuito será:
I = V/R
I = 42 Volts / 1 ohm = 42 Amperes
En un circuito en paralelo el Voltaje es constante. La corriente total es de 42 Amperes, 21 Amperes en cada rama (cada subwoofer). Siendo de esa manera, la potencia disipada por subwoofer resulta:
P = (V)(I)
P = (42 Volts)(21 Amperes) = 882 Watts RMS
Obviamente, nos dio el mismo resultado, 882 Watts RMS por subwoofer. Ahora sí, resolvamos:
dB S.P.L. = Sensibilidad total + 10 log (Potencia por subwoofer)
dB SPL = 95 + 10 (log 882)
dB SPL = 95 + (10)(2.94547)
dB SPL = 95 + 29.45469
dB SPL = 124.4 dB SPL
Así que un solo amplificador SUONO D1500.1 alimentando a este par de subwoofers en paralelo @ 1 Ohm, generarán 124.4 dB SPL en espacio abierto. Noten por favor que esto es en espacio abierto. Ya dentro de un carro, gracias a la Ganancia en Cabina, ondas estacionarias, resonancias y otros fenómenos, esta cifra puede fácilmente crecer unos 20 decibeles, pero ese no es el tema de hoy. Mientras más decibeles logremos en Espacio Abierto, más decibeles se tendrán en las condiciones finales reales del auto.
Ahora supongamos que esta misma persona decide agregar un tercer subwoofer idéntico al mismo equipo. ¿Qué pasará?
Lo primero que hay que determinar es cómo quedarán conectados. Si conectamos las ahora seis bobinas de 4 Ohms en paralelo, la impedancia final bajaría a 0.667 Ohms, lo cual está fuera de especificación para el amplificador; el amplificador podría quemarse.
Como también sabemos, todas las bobinas deben ser conectadas, ya que embobinado hay sólo uno. Si conectáramos únicamente un juego de terminales estaríamos utilizando sólo la mitad del motor del altavoz. Esto es análogo a desconectarle dos bujías a un auto de 4 cilindros, dejándolo operando con sólo dos cilindros, una barbaridad, ¿no lo creen? Así que la única forma que se me ocurre para conectar las seis bobinas, no quemar el amplificador en el intento y que cada bobina disipe exactamente la misma cantidad de potencia, es configurando cada subwoofer en serie para subirlo a 8 Ohms, y luego los tres bajos en paralelo, lo cual nos producirá una carga final de 2.667 Ohms.
Resolvamos:
Cada subwoofer tiene una sensibilidad de 89 dB SPL@1 Watt/1 metro. Al duplicar el número de subwoofers, considerando que uno se encontrará al lado del otro, se ganan 6 decibeles. Si agregamos otro subwoofer más, ganamos otros 3 decibeles, por lo que la sensibilidad total quedaría en 98 dB SPL @ 1 Watt/1 metro.
Sabemos que el amplificador entrega 42 Volts RMS. Si la carga final es de 2.667 Ohms, la corriente que fluye en el circuito sería de:
I = V/R
I = 42 Volts / 2.667 Ohms = 15.75 Amperes
En un circuito en paralelo el Voltaje es constante. La corriente total es de 15.75 Amperes. Ya que tenemos tres ramas (subwoofers), fluirán 5.25 Amperes en cada rama (cada subwoofer). Siendo de esa manera, la potencia disipada por subwoofer resulta:
P = (V)(I)
P = (42 Volts)(5.25 Amperes) = 220.5 Watts RMS
Ahora sí, resolvamos:
dB S.P.L. = Sensibilidad total + 10 log (Potencia por subwoofer)
dB SPL = 98 + 10 (log 220.5)
dB SPL = 98 + (10)(2.34341)
dB SPL = 98 + 23.43409
dB SPL = 121.4 dB SPL
Estos resultados nos indican que agregar fríamente un tercer subwoofer a un sistema que trabajaba óptimamente con dos, lejos de hacerlo sonar más fuerte, provocará exactamente lo contrario, nos hará perder 3 decibeles. Muy interesante, ¿no lo creen?
Artículo obra del: Ing. JUAN CASTILLO ORTIZ publicado en la revista AudioCar #374
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