2

Qts, Qms, Qes, ¿qué indican? (Parte I)

En este post se propone abordar conceptualmente, por medio de analogías, las definiciones de los factores de calidad eléctrico (Qes), mecánico (Qms) y total (Qts) que se presentan en las hojas de especificaciones de altoparlantes profesionales.

Las partes móviles del altoparlante se puede pensar como un sistema masa-resorte amortiguado, en donde la masa se compone del cono y la bobina, mientras que el resorte lo conforman la suspensión superior y la araña. Para generar sonido, a este sistema se le aplica una fuerza determinada por: la corriente i que circula en la bobina, la longitud l del bobinado y la densidad de flujo magnético B que existe en el gap ( F = B.i.l ).

Sistema masa-resorte amortiguado

Sistema masa-resorte amortiguado

Tanto el resorte como la masa son elementos capaces de almacenar energía. Cuando se aplica una fuerza F a un resorte este se comprime una distancia x y obtiene energía potencial, la relación entre la fuerza y la compresión queda establecida por la constante elástica del resorte k ( F = k.x ).
Por otro lado, al aplicar fuerza a una masa esta acelera y adquiere velocidad, o sea, energía cinética ( F = M.a ), y requiere de una fuerza igual y opuesta para volver al reposo.

Por lo tanto, ante la presencia de una fuerza externa, uno de los elementos adquiere energía cinética mientras que el otro adquiere energía potencial, es decir, cuando el resorte se comprime o expande adquiere la fuerza necesaria para empujar a la masa y otorgarle velocidad; y cuando la masa tiene velocidad posee la energía necesaria para comprimir o expandir el resorte.

Naturalmente, este ida y vuelta de energía sucede en determinado período de tiempo, el cual depende de la elasticidad del resorte y de la cantidad de masa. Este período es el que define la frecuencia de resonancia del sistema. En un parlante, la frecuencia de resonancia viene dada por la masa del diafragma y la elasticidad de la suspensión.

Ahora bien, la suspensión sufre compresión y expansión repetidas veces, lo cual genera fricción en el material elástico y consume energía. Esta energía es puramente activa, o sea, no se almacena, sino que se disipa en calor. Desde el punto de vista mecánico, el amortiguador de la suspensión es el único elemento que atenúa la resonancia del diafragma. La fuerza que opone un amortiguador se relaciona linealmente con la velocidad por medio de la constante de resistencia viscosa del amortiguador ( F = c.v ).

Se define factor de calidad Q (la q proviene de Quality Factor) a la relación entre la energía reactiva (energía almacenada) y la energía activa (energía disipada) de un sistema resonante.

Dijimos que mecánicamente existe energía reactiva en la masa del diafragma y en la elasticidad de la suspensión; mientras que la energía activa sólo se desarrolla en la resistencia viscosa que posee la suspensión.
Por lo tanto, el Qms (factor de calidad Q mecánico) indica la relación entre estos dos tipos de energías en la frecuencia de resonancia. Un número bajo de Qms indica que el parlante pierde energía en la suspensión, es decir, la suspensión está demasiado amortiguada y genera oposición al desplazamiento, se desperdcia energía. Mientras que un Qms elevado indica que la resonancia mecánica está poco amortiguada y el parlante encuentra poca oposición mecánica al desplazamiento, es decir, utiliza mayor parte de la energía para generar desplazamiento del diafragma sin perder energía en la suspensión. Generalmente se desea que el Qms sea alto (mayor a 6) para no tener perdidas de energía considerables en las suspensiones del parlante.

Sigue en Parte II.

Facundo Ramón
Investigación & Desarrollo – Equaphon

Facundo Ramón

2 Comments

  1. OSEA QUE SI SI ALTAVOZ TIENE UN( Qms:28,Qes:0.24,Qts.0.24 Xmax:5mm) es un buen candidato PARA UN BUEN SUB WOOFER?.

    • Hola Dofres, gracias por comentar. Si la frecuencia de resonancia (fs) es suficientemente baja, sería un buen candidato para un subwoofer. Pero también debes tener en cuenta el tipo de gabinete a utilizar. No siempre un Qts tan bajo es bueno, el sistema podría quedar sobre-amortiguado, en especial si tu intención es hacer un gabinete sellado.
      Te recomiendo los siguientes post:

      Gabinetes Ventilados
      Gabinetes Cerrados

      Por otro lado, la excursión por sí sola no indica mucho, es necesario relacionarla con el diámetro del pistón para tener una idea de cuánta presión sonora podrás generar.
      Saludos!

Leave a Reply

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