3

Impedancia (Z)

La impedancia es un concepto muy utilizado en la electroacústica. Existen adaptadores de impedancia (acústicos o eléctricos), impedancia de entrada, de salida, impedancia nominal, impedancia del aire, de radiación, etc. Tanto en electrónica como en acústica la impedancia significa lo mismo, en este post se aborda el concepto desde una forma global para comprender mejor su significado.

Por definición, la impedancia es una medida de la oposición de un medio a la propagación de una onda. En otras palabras, indica la relación entre una diferencia de potencial y el flujo que genera una onda en un medio.

Z = Diferencia de potencial / Flujo

En el caso de la electrónica, la diferencia de potencial es el voltaje V y el flujo es la corriente I, entonces Z=V/I. Cuando se trata de un circuito puramente resistivo, en donde no existe diferencia de fase entre tensión y corriente, esta relación no es más que la famosa Ley de Ohm y la impedancia es la resistencia eléctrica.

Ley de Ohm

Ley de Ohm

Cuando un circuito tiene elementos reactivos y por él circula corriente alterna, la impedancia pasa a ser compleja, es decir, existe diferencia de fase entre la tensión y la corriente dependiente de la frecuencia. Además, el valor de la impedancia depende de la frecuencia.

En acústica sucede lo mismo. La diferencia de potencial es la presión sonora y lo que fluye es un volumen de aire. Entonces la expresión queda en Z=p/U, en donde p es presión y U es la velocidad del volumen que fluye. Al igual que en la electrónica, la impedancia acústica tiene componentes activos y reactivos.

La parte compleja de la impedancia indica la capacidad del sistema en almacenar energía temporalmente, mientras que la parte activa de la impedancia indica la capacidad del sistema de desarrollar energía activa, es decir transferir energía.

Todos los tipos de onda (electricas, acústicas, mecánicas, etc) reaccionan de la misma forma ante un cambio brusco de impedancia. Parte de su energía se refleja y otra parte se transmite. En un cable, cuando hay un cambio abrupto de impedancia, se genera una onda reflejada (este es el principio utilizado en la reflectometría); en acústica, cuando la impedancia del medio cambia bruscamente (por ej.: el sonido se encuentra con una pared) también se genera una onda reflejada y se transmite parte de la energía a la pared.

Esto es fácil de ver en las cuerdas. Cuando una onda incidente pasa bruscamente de una cuerda liviana a una pesada (la onda pasa de una impedancia baja a una impedancia alta) una parte se refleja y otra parte se transmite.

1er Caso - Cambio a Z Mayor

Cambio a Z Mayor

Además, un cambio de impedancia modifica la relación entre la diferencia de potencial y el flujo que general la onda.

Por esto, en acústica, es necesaria la adaptación de impedancias. Cuando las impedancias de dos medios son iguales o cambian progresivamente, no existe reflexión y la onda sigue su curso. Ese es el motivo por el cuál usamos bocinas en los drivers de compresión. De no usarlas la onda sonora sale de un medio con alta impedancia (la cámara de compresión del driver) y se encuentra bruscamente con un medio de menor impedancia (aire libre). Además, se desea cambiar la relación entre presión y velocidad de partícula. Dentro del driver se genera mucha presión y poca velocidad, esa relación se equilibra cuando se reduce la impedancia.

En electrónica de audio se suele buscar una baja impedancia de salida y una alta impedancia de entrada. Esto es porque se prioriza la forma de la señal, es decir, las variaciones de voltaje por sobre las de corriente. Una alta impedancia de entrada no desarrolla corriente pero copia a la perfección todas las variaciones de señal que hay en la línea.

Comprender la impedancia desde un punto de vista global es el primer paso para lograr comprender las analogías electro-mecano-acústicas, que son una de las piedras fundamentales de la electroacústica.

Bibliografía:
Leo L. Beranek, “Acoustics“, 1954 Ed.

Facundo Ramón
Investigación & Desarrollo – Equaphon

Facundo Ramón

3 Comments

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *