¿Como funciona un altavoz dinámico?

Altavoz dinamico

El altavoz dinámico es el típico altavoz redondo que encontramos en cajas acústicas hifi, bafles de discoteca, home cinemas, e infinidad de dispositivos… y que gracias a su efectivo diseño, se encarga de convertir la señal electrica de un amplificador en variaciones de presión acústica en el aire, es decir, en sonido.

Se le define como un conversor de energía o transductor electro-mecano-acústico, ya que realiza esta conversión en 3 pasos: de señal eléctrica a movimiento mecánico y finalmente a energía acústica. Así que vamos a mostrar las partes que lo componen, y luego pasamos a ver como realiza esta conversión y sus características.

Funcionamiento

Para entender cómo funciona, vamos a seguir exactamente el mismo recorrido que hace la señal proveniente del amplificador, desde que entra al altavoz en forma de señal eléctrica hasta que sale de éste ya transformada en señal acústica. Vereis que las tres etapas de la conversión electro-mecano-acústica tienen una importante influencia recíproca de unas en las otras.

1. Comportamiento eléctrico

Bobina móvil del altavoz dinámico

La señal eléctrica musical proveniente del amplificador, llega por el cable conectado y circula por la bobina del altavoz. Al estar la bobina situada dentro del campo magnético de un imán, la circulación de la corriente eléctrica provoca que se creen fuerzas magnéticas de atracción y repulsión, lo que hará que la bobina se desplace hacia adelante o hacia atrás, según varía la señal eléctrica musical. Este movimiento será el principio básico de la función del altavoz.

Desde el punto de vista eléctrico de cara al amplificador, el altavoz no se comporta solamente como una bobina como sería de esperar, sino que debido a la interacción de esta etapa eléctrica con la etapa mecánica, presenta al amplificador una curva de impedancia característica más compleja, de la que hablábamos aquí.

2. Comportamiento mecánico

Suspensión de altavoz dinámico

El movimiento de la bobina adherida a la base del diafragma, hace que éste se mueva de manera solidaria según ordena la señal eléctrica. Debido a la masa de este conjunto móvil diafragma-bobina-suspensión y a la elasticidad y pérdidas de la suspensión, el conjunto  se comporta como un sistema resonante, que acumulará inercia y oscilará más fácilmente a una frecuencia determinada, denominada frecuencia de resonancia, y que será uno de los parámetros importantes a la hora de diseñar la caja en la que irá instalado el altavoz.

3. Comportamiento acústico

Cono o diafragma de altavoz en movimiento

Debido a ese movimiento de la bobina, solidaria a todo el conjunto mecánico, el diafragma o cono también oscila. Esta oscilación, comprime y descomprime el aire frontal al cono de manera exacta a como le indica la corriente eléctrica a la bobina. Es decir, por fin tenemos lo que buscábamos, se esta reproduciendo el sonido, una variación de la presión del aire de manera análoga a como indicaba la señal eléctrica original proveniente del amplificador.

Parámetros del altavoz dinámico

A continuación vamos a ver algunos parámetros que describen el comportamiento de un altavoz dinámico.

Impedancia nominal (Ω): impedancia representativa del altavoz dada por el fabricante. Muy importante a la hora de elegir el amplificador, que ha de ser compatible con dicho valor.

Sensibilidad (dB): representa la eficiencia del altavoz, es decir, cuantos dBs de sonoridad es capaz de emitir a 1 metro de distancia en un entorno anecóico, cuando se le aplica una señal de un watio de potencia eléctrica. A más sensibilidad, más eficiente es el altavoz.

Potencia (W): es la potencia, en valor promedio (R.M.S.) o de pico, que soporta el altavoz en su funcionamiento normal sin estropearse.

Excursión (mm): indica el desplazamiento que admite el cono en su oscilación, tanto sin romperse (Max.excursion), como el rango en el que se mantiene predecible (Linear excursion), menor que el anterior.

Respuesta en frecuencia: es la gráfica que representa la amplitud o nivel de presión sonora (SPL) que da el altavoz dependiendo de la frecuencia, para una misma potencia eléctrica de entrada a todas las frecuencias (normalmente 1 W). Indicará la zona de trabajo adecuada del altavoz, y es un valor muy representativo de la fidelidad del altavoz, ya que cuanto más plana sea en su zona de trabajo, más fiel será el altavoz reproduciendo las proporciones sonoras de la grabación original.

Gráfica de respuesta

Parámetros Thiele Small: conjunto de parámetros electro-mecánicos que representan el comportamiento del altavoz como sistema resonante, es decir, en torno a su frecuencia de resonancia, en el extremo bajo de su respuesta. Son válidos para bajas potencias mientras el altavoz se comporta de una manera lineal, y muy útiles especialmente para predecir el comportamiento del altavoz a la hora de diseñar recintos.

Estos parámetros merecerán entradas específicas, pero como anticipo decir que algunos de los parámetros fundamentales son Mms (masa del conjunto móvil bobina-diafragma), Rms (pérdidas en la suspensión), Cms (elasticidad de la suspensión), Fs (frecuencia de resonancia), Qes (resonancia eléctrica), Qms (resonancia mecánica), Qts (resonancia total), etc…

Otras gráficas: gráficas de directividad, distorsión, decaimiento del espectro, retardo de grupo, etc… aportan información especializada sobre el comportamiento específico en otros campos de interés más concreto.

En futuras entradas veremos todos estos parámetros con algo más de detalle, cómo se miden, qué representan, y cómo hemos de interpretarlos a la hora de elegir y aprovechar un altavoz.

La importancia de la linealidad

La linealidad es una propiedad de los sistemas físicos y matemáticos, en este caso del altavoz dinámico, que se podría resumir en que la salida o respuesta de un parámetro mantenga siempre una proporcionalidad directa a la entrada.

Por tanto, un altavoz tiene una zona de trabajo lineal, donde se podrá predecir con fiabilidad su comportamiento en base a los parámetros descritos arriba, y una zona de trabajo no lineal, donde empezarán a dejar de ser válidos estos parámetros, y las predicciones habrán de hacerse mediante métodos más complejos y avanzados. Mediante el parámetro Max.linear excursion los fabricantes indican en qué rango de excursión del cono el comportamiento del altavoz se mantendrá aproximadamente lineal, y a partir del cual entrará en zona de trabajo no lineal.

Otros tipos de altavoces

Tweeter de cinta

Además de los altavoces dinámicos, existen otros tipos de altavoces basados en diferentes tecnologías: piezoeléctricos, electrostáticos, de cinta, planares, de plasma, etc… como siempre tendrán sus propias ventajas e inconvenientes que podremos ir conociendo en futuras entradas.

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Acerca de Diego Ena

Desde siempre he tenido un gran interés por los fundamentos y curiosidades del sonido. Durante mis estudios tuve la suerte de poder hacer una especialización sobre audio, y aunque no me dedico profesionalmente a ello, a día de hoy sigo siendo un gran aficionado. Con este blog espero aportar mi granito de arena a la afición por el interesante mundo del sonido.

4 comentarios en “¿Como funciona un altavoz dinámico?

  1. Hola Diego.
    Primero, te felicito por la página.
    La información es precisa y está expuesta de forma clara.
    Y aquí va mi consulta.
    Me propuse diseñar un bafle pequeño para amplificar mi batería electrónica en casa.
    La idea es que el woofer no supere las 8″.
    Sé que es difícil, pero está resultando casi imposible saber qué parámetro tener en cuenta al elegir un parlante para este tipo de uso.
    Desde ya, gracias.

    1. Hola Beto,

      Muchas gracias! Yo elegiria un altavoz o parlante de 8″ de tipo full-range, ya que si lo que quieres reproducir es tu bateria electronica, no será suficiente con un woofer o un midwoofer, ya que el sonido de los platos y las cajas tienen una componente espectral aguda muy importante.

      Suerte con ello!

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