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Distintas unidades de medida de potencias: lo que realmente hay que saber

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Distintas unidades de medida de potencias: lo que realmente hay que saber

Mensaje por Admin el Jue Feb 28, 2013 3:13 pm

1) Introducción

De entre las muchas confusiones que abundan en el mundo del audio profesional está la del aguante de potencia (en inglés, power handling) de un parlante o amplificador. Por una parte, los fabricantes utilizan una variedad de términos tales como potencia de pico, RMS, media, continua, o de programa. Por otra, existen diferentes formas de medir el aguante de potencia de un parlante o caja acústica que producen diferentes resultados. Y por si esto fuera poco, el tiempo durante el cual dicho parlante está expuesto a la señal del amplificador también es un factor muy importante. En este tema de audio trataremos de arrojar algo de luz sobre esta cuestión.

2) Potencia

La potencia es la energía por unidad de tiempo. Se mide en vatios (watt). La potencia que entrega un amplificador a un parlante se mide a través la división del cuadrado del voltaje (V) por la impedancia (Z):

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Según qué tipo de voltaje utilicemos, lograremos un tipo de potencia. Si el voltaje es de pico, la potencia será también de pico. Si el voltaje es RMS, obtendremos potencia media (RMS). El RMS (del inglés, root-mean-square), es sólo una herramienta matemática que extrae el valor medio de una señal alterna, es decir, con valores positivos y negativos.

3) Pruebas de potencia


Para determinar el aguante de potencia de un parlante, se lo ha de someter a una prueba de potencia. Esta consiste en alimentar el parlante con señal de prueba, que normalmente consiste algún tipo de señal de ruido con un rango dinámico controlado (los más usados son Ruido Rosa, o una señal sinusoidal a 1000 Hz), durante un tiempo determinado, habitualmente entre 2 y 100 horas.

La señal de prueba suele ser alguna forma de ruido rosa. El ruido rosa es una señal aleatoria que posee la misma energía en todas la bandas de frecuencia. Por otro lado el ruido rosa no es constante, sino que posee una cierta dinámica. El ruido rosa nos permite de esta forma realizar estudios donde se pone a prueba no sólo el aguante térmico del parlante, sino también el aguante mecánico.

El rango dinámico de una señal se expresa con el factor de cresta, que es la relación entre la potencia de los picos y la potencia de la media de la señal. La figura que puede verse a continuación muestra una señal de ruido rosa con un factor de cresta de 6 dB, es decir, que la potencia del pico es 6 dB mayor que la potencia media de la señal. Ello equivale a una relación de 2 a 1 entre el voltaje de pico y el RMS, que corresponde a una relación de 4 a 1 entre la potencia de pico y la potencia media ("RMS"), puesto que la potencia se calcula en base al voltaje al cuadrado. Esta dinámica es la especificada habitualmente por la normas internacionales.

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Existen varias normas que especifican procedimientos a la hora de realizar las pruebas. Las más relevantes son :


3.a. La norma AES2-1984 Esta es una norma para componentes de parlante realizada por el Audio Engineering Society (AES). Es de uso muy habitual y, aunque es sólo para componentes, se aplica también, a veces, a cada una de las vías de un sistema activo. Especifica una señal de ruido rosa con factor de cresta de 6 dB, con un ancho de banda de una década. Por ejemplo, un parlante de bajos podría usar una banda de 60-600 Hz, mientras que una unidad de agudos podría usar una de 1500-15000 Hz. El gráfico muestra el espectro de ambas. La duración de la prueba es de dos horas, tras la cual el componente no deber mostrar daño apreciable.

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3.b. La norma IEC268-1 (1985) Esta es una norma realizada por la Comisión Electrotécnica Internacional. Especifica una señal de ruido rosa con espectro IEC de programa y factor de cresta de 6 dB. El espectro de programa IEC intenta ser un espectro que se aproxime al contenido de una señal musical real, y tiene por ello menos agudos y menos graves. La ilustración de arriba muestra este espectro comparado con los dos ejemplos de espectros AES.


La duración de la prueba es de cien horas, tras la cual el parlante no deber mostrar daño apreciable.

3.c. La norma EIA RS-426-A(1980) Esta es una norma del la Asociación de Industrias Electrónicas de los EEUU. La duración de la prueba es de ocho horas, tras la cual el parlante no deber mostrar daño apreciable. La señal también es ruido rosa con factor de cresta de 6 dB, con un contenido en frecuencia que puede verse en la figura comparativa.

4) Tipos de especificaciones de potencia

4.a. Potencia media. Este tipo de potencia suele denominarse erróneamente RMS, al utilizar el cálculo el voltaje RMS. La razón de este error es que el RMS sólo tiene sentido aplicarlo en parámetros que tienen signo negativo y positivo. La potencia sólo tiene signo positivo (va del amplificador al parlante, no al contrario), y por ello no se le aplica el RMS, sino que simplemente es media. La potencia media es, por tanto, aquella que utiliza el voltaje RMS para su cálculo.

4.b. Potencia de programa. La potencia de programa es un término arcaico que proviene de antiguas pruebas de potencia con señal senoidal. Hoy en día, no tiene un significado concreto. Para muchos fabricantes, es, simplemente, el doble de la potencia media, aunque otros fabricantes usan relaciones diferentes a 2:1. Puede usarse como guía para la elección de amplificador. Por ejemplo, un parlante de 300W de potencia media y 600W (2x300W) de potencia de programa podría utilizar un amplificador de 600W de salida.

4.c. Potencia de pico. Corresponde al cálculo de la potencia en base a los voltajes de pico. Para una señal de 6 dB de factor de cresta, la potencia de pico es cuatro veces más que la potencia media. Así pues, para señales de potencia con factor de cresta de 6 dB, las potencias quedarían como sigue:

Potencia Relación Ejemplo
Media 1 300W
Programa 2 600W
Pico 4(no siempre!) 1200W

4.d. Continua. Simplemente especifica que la señal está presente todo el tiempo, ya que existen normas que especifican señal intermitente.

5) Causas de averías de parlantes

Las causas de avería de un componente se dividen entre térmicas y mecánicas.

Las causas del fallo térmico de un componente pueden ser :

exceso de potencia de entrada
señales fuera de la banda pasante (radio frecuencia, frecuencias subsónicas). La energía que no se convierte en sonido se convierte en calor
recorte (clip) del amplificador, la causa más común de fallo térmico
corriente continua entregada por el amplificador, caso poco habitual en los amplificadores profesionales de hoy en día
excesiva ecualización, principalmente de agudos, puesto que esta zona de frecuencias los componentes poseen una eficiencia muy baja y generan mucho calor

Para prevenir los fallos térmicos, evite recortar el amplificador de potencia y asegúrese de que solo envía al parlante aquellas frecuencias que éste puede reproducir, utilizando filtros paso-alto y/o paso-bajo para limitar la banda de frecuencia que alimenta el parlante.

Las causas del fallo mecánico se deben al excesivo movimiento del parlante. El parlante tiene más excursión (movimiento hacia adelante y hacia atrás) cuanto más baja es la frecuencia. Esto quiere decir que una señal con la frecuencia lo suficientemente baja y con el nivel suficiente, puede sacar la bobina móvil del entrehierro, con el consiguiente daño de la bobina, que probablemente rozará, y posiblemente acabe también cortándose o con corto circuito. En los casos más extremos el soporte de la bobina golpeará la pieza polar inferior y se deformará. Para prevenir fallos mecánicos, no utilice señales por debajo de la banda de utilización del componente o cajas, y use un amplificador de la potencia adecuada.

6) Cómo elegir la potencia del amplificador


Es general, se debe elegir un amplificador cuya potencia de salida esté por encima del aguante de potencia del parlante. Esto se debe a que un amplificador solo entrega la potencia especificada con señal senoidal, y entrega mucha menos potencia para una señal real con dinámica. Por ello, se recomiendan amplificadores que entreguen al menos un 50% más de potencia que la potencia media (RMS) del parlante. Por ejemplo, para una caja de 350W, podríamos usar un amplificador que entregara 700W. Si utilizamos un amplificador pequeño, no obtendremos el nivel suficiente ni la sensación (de nivel) suficiente, así que tenderemos a saturar el amplificador y con ello pondremos en peligro la integridad del parlante.
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