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Multiplicando parlantes

Anteriormente se comentó sobre los parámetros de Thiele-Small y también sobre la posibilidad de conectar múltiples altoparlantes en serie, paralelo o combinando ambas. En ese momento se redujo el estudio a la impedancia resultante y algún comentario sobre la potencia.

En este post se comenta sobre las diferencias entre altoparlantes en serie y paralelo, teniendo en cuenta los parámetros y resultado acústico de los mismos.

En principio para simplificar el estudio, y teniendo en cuenta los usos más comunes, se analizarán únicamente dos altoparlantes en serie y paralelo. Además se presupone que ambos son idénticos (mismos parámetros) y se encuentran montados lo más cercano posible entre ellos.

Si se mide la impedancia eléctrica de las tres situaciones: uno altoparlante solo, dos en serie y dos en paralelo, se obtiene algo parecido a la figura 1.

Fig 1: Impedancia eléctrica para conexiones serie y paralelo.

Inmediantamente se puede realizar un par de conclusiones sobre los parámetros. Los resultados obtenidos son los siguientes (figura 2).

Fig 2: Parámetros TS para un altoparlante, dos en paralelo y dos en serie.

Fs: Frecuencia de resonancia, representada por el máximo de impedancia, es la misma en cualquiera las dos situaciones. No cambia.

Qt (total): También llamado factor de calidad o factor de amortiguamiento, se calcula en base al Qe y Qms obtenidos a través de la medición. No cambia.

Vas: Volúmen equivalente. En ambos casos se duplica. Quiere decir que para dos componentes conecten como se conecten, se necesita el doble de gabinete para mantener la alineación.

Sd: Área efectiva de pistón. En ambos casos se duplica.

Re: Resistencia eléctrica. Paralelo: se divide a la mitad, Serie: se duplica.

Pe: Potencia eléctrica. Paralelo: se duplica, Serie: se duplica.

Impedancia eléctrica (nominal): Como se observa en la imagen. Idem Re.

Le: Inductancia eléctrica. Paralelo: se divide la mitad, Serie: se duplica.

Bl: Fuerza del motor electromagnetico. Paralelo: igual. Serie: se duplica. Puede pensarse que en serie es el doble de largo del alambre de bobina, en el mísmo campo magnético.

Sensibilidad en serie: El estudio del cambio de sensibilidad puede resultar un poco más dificultoso, debido a que depende también del campo acústico. Al conectar los dos altoparlantes en serie la tensión aplicada por el amplificador se divide a la mitad entre ambos, esto quiere decir que cada altoparlante desarrolla 1/4 de potencia en comparación a conectar un único transductor. Esto se traduce en una una presión 6 dB menor en cada unidad. Pero si se tiene en cuenta que los altoparlantes se encuentran lo suficientemente cerca, la suma de ellos es coherente y por ende el nivel sube 6 dB. El nivel final entre uno o dos altoparlantes en serie, es el mismo (siempre y cuando la suma sea coherente). Pero hay una diferencia, si se aplican 2.83 Volts, un altoparlante de 8 ohms desarrolla 1 Watt, mientras que dos en serie (16 ohms) van a desarrollar 0.5 Watts. Es decir que con dos transductores en serie se obtiene la misma presión por la mitad (3 dB) de potencia. La sensibilidad del sistema efectivamente subió 3 dB.

Sensibilidad en paralelo: En el caso del paralelo también sube 3 dB debido a la suma coherente de ambas fuentes. Si se mide un altoparlante solo en la misma condición que dos en paralelo la diferencia va a ser de 6 dB, pero 3 dB se deben a que ahora la impedancia es la mitad, con lo cual a misma tensión se desarrolla el doble de potencia. Hay que recordar que la sensibilidad se mide a 1 Watt, entonces se deben bajar 3 dB, restando +3 dB de diferencia total.

Ing. Eduardo Sacerdoti

Investigación & Desarrollo – Equaphon

Eduardo Sacerdoti

One Comment

  1. Hola!
    Esto que ustedes dicen es correcto. Ampliaré según mis propios conocimientos. Aquí faltó el recinto “serie-palalelo”. Es un Baffle con 4 woofers de 8 Oms y da 8 Oms de carga final poniendo dos woofers en serie que da 16 Oms en paralelo con otros dos woofers igualmente cableados. 16+16=8 Oms. Esta configuración ademas se usa para tweeters, para solista con 4 tweeter.
    El baffle con 4 woofers de 8 Oms también se puede poner a 2 Oms finales y a 32 Oms finales, pero se suele poner a 8 Oms con etapa en puente serie de 2ch, para ahorrar en cableados, perdidas y distorsión.
    Lo que quiero decir con éste baffle es que viene mejor para la comparativa de un solo altoparlante y varios altoparlantes pues su impedancia final es la misma.

    Aclarado éste punto, los conceptos estudiados en mi área varían y al tiempo se parecen. Es cierto que cuando juntamos en un recinto a dos o mas woofers muy juntos, el rendimiento por watio aumenta. Pero también ocurren otras cosas. Los conos de los woofers tienen mas control, avanzan pistonicamente menos para una potencia igual por woofer que con un solo woofer suelto (y contando con un volumen interno del baffle de el doble). Los woofers han de generar presión en un área en donde otros woofers ya están generando presión y eso mueve mas aire con menos desplazamiento de los conos. Aquí surge una ventaja y un inconveniente. La ventaja es que el baffle soportará mas potencia de cresta sin dañarse. El inconveniente es que los motores se calientan mas debido a la mayor retención o trabajo.

    Una aplicacion y efectos que se les daba a la multiplicacion de altoparlantes eran las columnas acusticas. Era algo anterior al Array Line. Segun decian, altavoces con el 5% de rendimiento llegaban al 20% poniendo 4 ó mas en columna. No creo que llegaran a esas cotas de rendimiento debido a que se añadía otro efecto: La columna acustica hacia de proyector de sonido a mayor distancia, evitaba que el sonido se dispersara en los alrededores de las columnas y a la concentracion en ese haz le achacaban el incremento. Éste conocimiento aun es aplicable en salones mediante baffles 2×10″. Si se dispone de una pareja de monitores con woofer de 10″ y no dan suficiente presion a la exigida distancia, usando monitores de 2×10″ y el doble de potencia, tenemos mas de 3dB en la distancia. Hay que añadir el aumento de rendimiento más el aumento de proyeccion. Teoricamente podrian ser 3+3+3 dB=9dB de mejora con solo doblar la potencia, pero a efectos practicos dificilmente va a pasar de +6dB en la distancia. Los woofers pueden ser de cuaquier diametro, 2×10″, 2×15″…

    Bandejas de altavoces de automoviles y montajes análogos: Cuando se montan woofers de distinto diametro, unos conos pueden arrastrar a otros mas debiles y recalentar sus motores por restricción de movimiento, o bien provocar una sobre excursión. Los woofers de graves/Subgrawes puestos en bandeja común deben tener el mismo diámetro y trabajar a ser posible en MONO. Si trabajan en Estéreo y se invierte las fases los woofers van a dañarse por sobre excursión.
    La simetría en tipo/diametro/impedancia/Fs de los altoparlantes y potencias recibidas es necesaria con varios altoparlantes dispuestos en una bandeja común.

    Multiplicación de autoparlantes en Gabinete acustico:
    Para mí, un gabinete no es un baffle, es una plancha de madera donde se atornillan los altavoces y la parte posterior de ese soporte se aisla insertándolo en una pared, techo o nada. Pude ver un montaje así en una discoteca con woofers 18″ y bocinas de compresión. La madera soporte suele ser muy grande de 2.2mts x 3mts. En tales gabinetes se suelen montar 4 woofers, 6 woofers, 8 woofers y 9 woofers. Curiosamente hubo una casa de altavoces que no sabia conectar grupos de 9 woofers para dar 8 Oms, y los montaba en grupos de 8 eludiendo el central (Revox).
    Los gabinetes acústicos también los he visto en estudios de grabación, pero siempre aislando la parte posterior de onda negativa ( pues son más pequeños y lo necesitan para evitar el cortocircuito acústico/neumatico.).

    Por último, el sumar altoparlantes (altavoces) no siempre va a sumar presión o decibelios. Hay un limite teórico en donde menos altoparlantes a más potencia sí suman pero más altoparlantes a poca potencia no suman. La fórmula del limite que intento desarrollar dice que la presión final no puede ser mayor que la presión unitaria de un altoparlante a cortísima distancia.
    Cuando hay muchos altoparlantes ocurre que el sonido no se dispersa del frente de onda y llega hasta el oyente como si estuviese pegado a los altoparlantes. Pero si estando pegado a un solo autoparlante no oiremos mas de 100 dB por ser un sistema débil en poder, por muchos altoparlantes de 100 dB que juntemos no conseguiremos 120 dB. Precisamos de auto parlantes de >120 dB en origen para que cierta distancia y a base de muchos altoparlantes tengamos algo parecido a 120 dB.

    Para montar 9 woofers de 8 Oms y que den 8.1 Oms de impedancia final se hacen tres grupos en paralelo de tres woofers en serie cada uno: 8+8+8=24 Oms;
    24+24+24=8 Oms.
    Escrito por José O.A. (Valencia, Spain).
    Espero haber sido de utilidad. Saludos!

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