CONFIGURACIONES Clasificación en función de su configuración: En pantalla infinita. Este es un concepto básicamente teórico ya es difícil llevarlo a la práctica. Se trata de un altavoz montado sobre una pantalla rígida o pared de dimensiones muy grandes. Se limita la radiación del altavoz a un solo hemisferio. Sería equivalente a montar el altavoz en una caja acústica de tamaño infinito. De esta forma no hay comunicación en baja frecuencia a través del aire entre las dos caras del diafragma, entre la radiación frontal y la posterior. En alta frecuencia, las dimensiones del altavoz, y el camino que separa las dos caras del diafragma, son mayores que la longitud de onda, con lo que aún sin pantalla, tampoco habría comunicación. Este es un supuesto que simplifica los cálculos y permite estudiar con sencillez la respuesta en frecuencia del altavoz. 
Altavoz en pantalla infinita (izda.) y altavoz desnudo con cortocircuito acústico (dcha.) La comunicación entre las dos caras del diafragma es un problema debido a que las ambas radian la misma señal pero en oposición de fase, ya que cuando el diafragma se mueve, una cara avanza y la otra retrocede. Así, en un altavoz donde hay comunicación entre caras, aparecerá una longitud de onda y todos sus múltiplos para las cuales las ondas radiadas por cada cara del diafragma se cancelen al sumarse en oposición de fase. Así, se conseguiría un dipolo acústico, que crea una respuesta en frecuencia tipo "peine", con ceros de amplitud distribuidos uniformemente por todo el espectro. Esto es lo que se llama cortocircuito acústico. La frecuencia de resonancia mecánica del altavoz es conocida como fs e incide de forma decisiva en la frecuencia a partir de la cual habrá radiación en baja frecuencia. En caja cerrada. Esta es la configuración más habitual. Se trata de montar el altavoz sobre las paredes de una caja herméticamente cerrada, evitando así el cortocircuito acústico. En realidad este montaje es una evolución desde el caso teórico de pantalla infinita, donde se sigue evitando la comunicación entre la radiación frontal y la posterior para baja frecuencia. 
Altavoz montado en caja cerrada El montaje en caja cerrada añade nuevos problemas al sistema, como el hecho de que la respuesta en frecuencia se vea coloreada (modificada) por la creación de modos propios dentro de la cavidad de la caja. Por otro lado, al reducirse el volumen de aire en el lado posterior del diafragma, este tiene más dificultad para moverse sobretodo en baja frecuencia, donde en la mitad del ciclo trabajará para comprimirlo. Como resultado la respuesta en graves de un altavoz concreto, se recorta al montarlo en caja cerrada respecto a la que tenía montado en pantalla infinita. Este recorte es del orden de decenas de hertzios, por ejemplo, pasar de fs = 45Hz a fc = 58Hz. Sin embargo, calculando adecuadamente el volumen interno de la caja, se puede conseguir un realce en baja frecuencia que compensa en cierto modo el recorte por estar montado en caja cerrada. 
Respuesta en baja frecuencia de un altavoz en pantalla infinita (azul claro) y mismo altavoz en caja cerrada (amarillo) La figura muestra la respuesta en baja frecuencia de un mismo altavoz en pantalla infinita y en caja cerrada. La línea discontinua muestra un ejemplo del realce que se puede conseguir a la frecuencia de corte. Las pendientes de subida en ambos casos son de 12 dB/oct. La frecuencia de resonancia del sistema caja cerrada, será fc, que dependerá de la fs anterior de las dimensiones y el relleno de la caja acústica. De nuevo, la fc es fundamental a la hora de calcular la respuesta en frecuencia del sistema. Refuerzo de graves mediante bass reflex. Esta configuración consigue aprovechar parte de la radiación posterior del diafragma, que se disipa en el interior de la caja, para reforzar la radiación frontal del altavoz en baja frecuencia. Esto se consigue mediante una abertura o puerta en la caja, que permite salir al exterior el caudal del interior de la caja, en función de las variaciones de presión en el interior de esta. Con este sistema aumenta el caudal total radiado al exterior de la caja. 
Altavoz de graves con refuerzo bass reflex La puerta de bass reflex puede ser un simple agujero en una pared de la caja, o estar formado por un tubo que se suele adentrar en la caja. La nueva frecuencia de resonancia del sistema se llamará fb y dependerá, de nuevo, de las características mecánicas del altavoz, de las características físicas de la caja y de las dimensiones de la puerta. Mediante el estudio pormenorizado de las características del sistema, se puede diseñar una puerta para conseguir que la frecuencia de resonancia del sistema bass reflex se dé exactamente a la frecuencia deseada. 
Ejemplo de respuesta en baja frecuencia de altavoz en caja cerrada (amarillo) y mismo altavoz en caja con bass reflex (rojo). La figura de arriba representa las diferentes respuestas en frecuencia del mismo altavoz y misma caja, sin (amarillo) y con (rojo) puerta bass reflex. La pendiente de subida en el primer caso es de 12 dB/oct. mientras que con el sistema de refuerzo de graves es de 24 dB/oct. con la consiguiente ganancia de potencia radiada en la frecuencia cercana superior a la de corte fb. Las dimensiones que definen la puerta son diámetro (para puertas circulares) o superficie efectiva (puertas con otra forma) y longitud. A veces la caja tiene más de una puerta, de nuevo lo importante es la superficie efectiva total. Además habrá que cumplir unas especificaciones mínimas que garanticen que a través de la puerta se puede radiar el volumen de aire calculado sin que se produzca ruido de viento. Bocina. Las bocinas podrían formar un apartado en sí mismo por la gran cantidad de tipos y aplicaciones que tienen. En principio la bocina mejora el rendimiento, si bien, el punto fuerte que tienen, es la capacidad de controlar la directividad de la radiación. Así se han desarrollado y siguen investigándose múltiples tipos de bocinas, con un objetivo primordial, mejorar la directividad y la respuesta en frecuencia. Las más simples son las bocinas exponenciales, cuya adaptación de impedancia mejora con el aumento de las dimensiones de la misma. Las bocinas sectoriales o radiales, mejoran la directividad horizontal con respecto a las anteriores. Las bocinas de difracción son extremadamente planas, lo que fuerza al ensanchamiento de haz en la dimensión horizontal. Se usan para reproducción musical en amplios recubrimientos interiores, ya que cubren ángulos de más de 100 grados. Las bocinas de directividad constante destacan por mantener sus características de directividad en un amplio margen de frecuencia, típicamente de 800Hz a 12,5kHz. Es decir, no sólo dan el nivel suficiente dentro del ancho de haz sino que además mantienen la respuesta en frecuencia igual que si se estuviese situado frente al eje, cosa que no hacían las anteriores. 
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| Bocina exponencial de boca rectangular | Bocina sectorial o radial |  |  | Bocina de difracción | Bocina de directividad constante |  | | Modelo más elaborado de bocina de directividad constante |
Como complemento a los sistemas de bocina se suelen emplear radiadores en anillo para radiar las más altas frecuencias, ya que la respuesta de la bocina decae a tales frecuencia. Estos radiadores son pequeños altavoces de radiación directa cuyo diafragma tiene forma de anillo, y ejercen de tweeters de muy alta frecuencia. Varias vías. Como se ha indicado antes, los distintos altavoces tienen una respuesta en frecuencia concreta. Esto significa que unos cubren mejor unas frecuencias que otros. Dado que el espectro de audio es demasiado amplio para que un único altavoz lo cubra entero, se emplean agrupaciones de varios tipos de altavoces, de forma que radiando todos a la vez, cada uno en una zona del espectro, todo el espectro quede cubierto. Las agrupaciones más frecuentes son las de dos altavoces (uno para para frecuencia medias-bajas y otro para medias-altas) y tres altavoces (woofer, mid-range y tweeter). Las vías son el número de particiones del espectro, que generalmente, coincide con el número de altavoces de un sistema o de una caja acústica. Así un sistema de tres vías suele tener un woofer, un mid-range y un tweeter; aunque podría, por ejemplo, tener dos tweeter. 
Pareja de altavoces de tres vías con aberturas bass reflex Los sistemas de varias vías admiten combinaciones de transductores de todo tipo, así es frecuente ver una caja acústica de tres vías, con un gran altavoz (woofer) una bocina que hace de mid-range y una pareja de tweeters. Los altavoces que forman un sistema de varias vías también pueden estar por separado, cosa que es habitual en sistemas de gran potencia, donde cada elemento es muy grande. En sistemas para conciertos se pueden ver las cajas que soportan la vía de graves a poca altura del suelo, mientras que el sistema de media y alta frecuencia están colgados a los lados del escenario, a gran altura. Sistemas de semejante tamaño, suelen incluir además, amplificación por separado para cada vía. Los sistemas de varias vías requieren un diseño cuidadoso. El diseñador habrá de tener en cuenta la respuesta en frecuencia de cada altavoz empleado así como su sensibilidad. También es fundamental la posición relativa de los altavoces dentro de la misma caja acústica. Además, será de vital importancia el diseño de la red de cruce, que es la encargada de separar la señal total, en las distintas vías que alimentarán cada altavoz (se explica en Conexión). Cuando se tienen varias vías, la zona más crítica del espectro es aquella donde las respuestas de dos altavoces se solapan, ya que se pueden dar cancelaciones (bajadas de nivel) si las dos señales tienen una fase relativa de 180º a ciertas frecuencias. Columnas. Son apilamientos de altavoces, que incluyen los distintos altavoces de las distintas vías usadas. El nombre de columna viene porque la colocación más común y efectiva es en columna, situando los altavoces de graves en la base de la columna, los de medios encima de estos y los de agudos arriba de todos. Esta distribución tiene varios motivos, el primero y más simple es la estabilidad, los altavoces de graves son grandes y ofrecen una buena base, mientras que los de agudos, son los más pequeños. La razón técnica es que las altas frecuencias son absorbidas en mayor medida por el público que las bajas, por eso se colocan los radiadores de alta frecuencia por encima de las cabezas del publico, para garantizar el camino directo entre el transductor y todos los oyentes. Además, frente a un obstáculo como puede ser el propio publico, las bajas frecuencias sufren difracción (rodean el obstáculo) y continúan avanzando mientras que las altas sufren reflexión (rebotan) y no siguen avanzando. En general también se llaman columnas de sonido a las cajas acústicas que alcanzan un cierto tamaño, en esto influye su forma alargada y su colocación en vertical. Clusters y arrays. En grandes eventos, como conciertos o pabellones deportivos, no son suficientes una pareja de radiadores para cada margen de frecuencia. La solución pasa por usar agrupaciones de altavoces y de etapas de potencia. Según como se organicen esos altavoces se tendrá un cluster o un array. Un cluster es una agrupación de altavoces tipo racimo, que se coloca en el centro para radiar en todas direcciones. Es muy común encontrar clusters de altavoces en pabellones deportivos, sobre la cancha colgando del techo. Si se desea radiar en una dirección concreta, se utilizan arrays, que consiste en un conjunto de altavoces colgados como una cadena radiando en la misma dirección. Se suelen encontrar arrays en conciertos, donde el sonido ha de partir del escenario hacia el público.  |  | Agrupación en array de 10 altavoces | Agrupación en cluster de gran tamaño |
Arriba OTROS ELEMENTOS Existen diversos elementos que merecen consideración, entre el amplificador y el altavoz final. En la propia caja acústica se encuentran las conexiones. También se pueden encontrar filtros de cruce en el caso de que el sistema sea de varias vías. Además, si el sistema es auto amplificado, incorporará un amplificador dentro de la propia caja acústica. En el proceso de transferencia de energía entre el amplificador o etapa de potencia y el altavoz o altavoces, se tiene que dar la adaptación en tensión, que consiste en que la resistencia de salida del amplificador sea mucho menor que la resistencia de la carga, que será la del altavoz o la de los filtros de cruce, según el caso. La impedancia nominal de los altavoces puede ser de 2W, 4W, 8W, o 16W (generalmente 8W), con lo que la resistencia que ofrezca el cable, ha de ser la menor posible, ya que cuanto mayor sea, más potencia se consumirá en el cable y menos en el altavoz. Para reducir al máximo las pérdidas de potencia, se pueden usar cables libres de oxígeno que evitan la oxidación de los mismos. Los cables de potencia no necesitan apantallamiento ya que el ruido que se puede introducir por inducción es despreciable comparado con las altas tensiones (y corrientes) que circulan por él. Existen todo tipo de conexiones y calidades. Las conexiones seguras que protegen a la persona de descargas y a los aparatos de posibles cortocircuitos. Por este último motivo no se suelen usar conectores tipo Jack, ya que al sacarlos o introducirlos, hay un momento en que se produce cortocircuito; si en ese momento el amplificador de potencia está encendido y trabajando, se puede quemar la etapa de salida. Los conectores seguros más usados son XLR o SPEAKON.  |  | | Conector XLR macho | Conector SPEAKON macho |
En otros tipo de conexiones más simples, donde el cable pelado se conecta a los bornes por algún método mecánico, hay que prestar atención a la superficie de contacto y a la presión de esos contactos. Tampoco son recomendables las soldaduras de estaño para fijar las conexiones, ya que no es un buen conductor. Otros conectores muy usados para enlazar con el altavoz, son los conectores "faston". Estos se pueden encontrar dentro de la caja acústica, entre las conexiones de la caja y los filtros y entre los filtros de cruce y los propios altavoces.  |  | Conectores faston macho y hembra para montar |
Filtros de cruce. Las redes de cruce se usan para asignar a cada altavoz que compone el sistema la energía correspondiente en la zona del espectro que ha de cubrir. Cada altavoz que compone un sistema de varias vías es capaz de cumplir los requerimientos de calidad y fidelidad sólo en una reducida zona de frecuencia. Por este motivo es necesario que la salida de cada altavoz fuera de su zona de trabajo sea lo más reducida posible, este es el trabajo de la red de cruce. Además se debe cuidar el diseño para asegurar que en las zonas de frecuencia, donde se solapan las respuestas de cada altavoz, la suma de señales proporcione una respuesta total plana. La red de cruce también ha de adaptarse al altavoz al que va conectado para que la impedancia del conjunto sea la apropiada para el amplificador. En la siguiente figura se ve cómo el filtro de cruce de un sistema de dos vías separa en dos la señal procedente del amplificador: la señal portadora de bajas frecuencias y la portadora de las altas frecuencias. De este modo se reparte a cada altavoz la señal que tiene que reproducir. Gráfico de una señal antes y después de atravesar un filtro de cruce. La otra gran ventaja del uso de filtros de cruce es la mejora en el aprovechamiento de la energía. La energía acústica de un programa normal (música o voz) no se distribuye por igual en todas las frecuencias, sino que se concentra más en las bajas frecuencias. La curva de distribución de la energía acústica en un programa musical normal es la siguiente: 
Curva de porcentaje de potencia correspondiente a cada vía en función de la frecuencia de corte del filtro Si se trata de un sistema de dos vías y el filtro de cruce tiene la frecuencia de cruce fijada en 1000 Hz, al altavoz de graves le corresponderá el 70% de la potencia del amplificador y al de agudos el 30% restante. Diseñar sistemas de altavoces donde cada uno es capaz de soportar la potencia máxima pensada para el conjunto encarece el precio. Los altavoces de medios y de agudos manejan menos potencia que los altavoces de graves, ya que un programa musical normal tiene más componentes de baja frecuencia. Además, los altavoces de agudos tienen un diafragma más ligero, lo que los suele hacer más eficientes. Es decir, que a igualdad de presión sonora requerida, se deban alimentar con menos potencia. Si se diseña un sistema de tres vías, y se colocan las frecuencias de cruce en 1200Hz y 5kHz, según la curva de porcentaje de arriba, corresponderá a la vía de graves el 73% de la potencia, a la de medios el 19% (92 - 73) y a la vía de agudos el 8% (100 - 92) de la potencia total para una señal musical normal. Si se pretende que el sistema de altavoces sea de 150W, a cada altavoz le corresponderá la potencia que se indica en la siguinte tabla: | Altavoz | Potencia que corresponde | Potencia nominal recomendable | | Graves | 150W x 0.73 = 109.5 W | 125 W | | Medios | 150W x 0.19 = 28.5 W | 35 W | | Agudos | 150W x 0.08 = 12 W | 15 W |
La potencia recomendable se fija sumando un margen de seguridad del 10% sobre la potencia máxima de trabajo. Como los valores obtenidos son poco comunes, se redondea hacia arriba para aumentar el margen. Actuando de esta forma se obtienen sistemas de varias vías dimensionados. Como se ha dicho antes se pueden dar diferencias en las sensibilidades de las distintas vías. Suele ocurrir que el altavoz de agudos sea más sensible. Este hecho está contemplado en ciertas redes de cruce, permitiendo añadir una atenuación variable por pasos a la vía cuya sensibilidad del altavoz es mayor al resto, igualando en nivel, las respuestas de los diferentes altavoces que componen el sistema. La siguiente figura representa una de estas redes de cruce: 
Rede de cruce de dos vías con atenuación por pasos en la vía de alta frecuencia Otra forma de realizar ajustes es jugando con las impedancias de los altavoces, sabiendo que una disminución del 50% en potencia equivale a 3dB menos en la respuesta en frecuencia. Estas redes de cruce se implementan mediante circuitos electrónicos basados en resistencias, condensadores y bobinas. Existen diferentes realizaciones de los mismos, con mayor y menor calidad, con un control mejor y peor de la fase, de la pendiente de subida y bajada, del rizado, etc. El estudio pormenorizado de estos circuitos no entra en los objetivos de este sitio web. En los filtros de cruce son comunes los diseños basados en el tipo Butterworh y el tipo Linkwitz-Riley. Basta saber que una red de cruce de dos vías consiste en un filtro paso bajo (vía de graves) y uno paso alto (vía de agudos). Una red de cruce de tres vías consiste en un filtro paso bajo, uno paso banda (vía de medios) y uno paso alto. Una red de cuatro vías implementa un filtro paso bajo, dos paso banda y un paso alto. Otra forma de conseguir el mismo resultado es combinando filtros de cruce de dos vías, como muestra la siguiente figura. 
Diagrama de bloques de un filtro de cruce de cuatro vías. Los filtros o redes de cruce se clasifican en dos grandes categorías: alto nivel y bajo nivel. Filtros de alto nivel son aquellos que trabajan con señal de alto nivel en lo que a tensión eléctrica e intensidad de corriente se refiere. Es decir, trabajan con la señal que entrega el amplificador o etapa de potencia. Como a los que que hasta ahora se ha hecho referencia. Los filtros de alto nivel se colocan entre el amplificador (único) y los altavoces. Estos filtros están compuestos exclusivamente por elementos pasivos: condensadores, resistencias y bobonas. Filtros de bajo nivel son aquellos que trabajan con señal de línea, es decir, de poco voltaje e intensidad. Estos filtros están construidos con elementos pasivos y activos como amplificadores operacionales y transistores. Se colocan antes de la amplificación, que será múltiple (un amplificador por vía). Al ser activos, estos filtros necesitan alimentación eléctrica para funcionar, como cualquier otro equipo activo. Un sistema con filtros de cruce activos de tres vías estéreo, requerirá tres amplificadores por canal (izquierdo y derecho), por este motivo estos filtros se suelen encontrar en grandes instalaciones. 
Sistema de alto nivel (izda.) y de bajo nivel (dcha.) con red de cruce de tres vías. A.P: amplificador de potencia Aunque las respuestas de transferencia de ambos tipos de filtros han de ser similares, los filtros de alto nivel tienen el inconveniente de que deben trabajar con la impedancia compleja del altavoz conectado a su salida y ofrecer una buena impedancia global al amplificador, por este motivo su funcionamiento nunca es mejor que los de bajo nivel. Por el uso que se da a los filtros de bajo nivel o activos, pueden permitir ajustes tales como frecuencias de cruce, ganancia de entrada o atenuaciones en las distintas vías. Los filtros de cruce para sistemas de baja y media potencia, van insertos en las propias cajas de los altavoces. Están compuestos por elementos pasivos, como resistencias y condensadores, por eso se llaman filtros pasivos. Los filtros activos se usan en equipos profesionales y se insertan antes de los amplificadores. Arriba USO Y CLASES Esta clasificación es de carácter orientativo y admite múltiples excepciones, tantas como combinaciones de los elementos arriba expuestos. 1.- Sistemas para escucha en casa. En la mayoría de los casos suelen ser cajas acústicas de dos o tres vías con red de cruce pasiva o de alto nivel. Suelen ser sistemas de radiación directa con altavoces electrodinámicos de cono e incorporar puerta bass reflex de refuerzo de graves. 2.- Sistemas para megafonía. Suelen usarse altavoces de radicación indirecta (bocinas) cuando hay pocos puntos de radiación, o altavoces electrodinámicos de cono distribuidos cada pocos metros. En este caso se llaman difusores y suele ser común encontrarlos empotrados en el falso techo. 3.- Sistemas para refuerzo sonoro. Pueden combinar sistemas centralizados y distribuidos. Por ejemplo, una pareja de altavoces de gran potencia a los lados del escenario y varios difusores o altavoces de pequeña potencia distribuidos por el patio de butacas. 4.- Sistemas de espectáculos. Compuestos por varias vías, donde las vías de medios puede ser de radiación indirecta. Los filtros de cruce son activos de bajo nivel. Según la potencia necesitada se pueden organizar en columnas, arrays o en clusters. 5.- Sistemas de monitorado. Los más comunes son las cuñas auto amplificadas que se ven a los pies de los interpretes en los escenarios, compuestas por altavoces de radiación directa de cono. 6.- Monitores de estudio. Presentan un diseño acústico cuidado que permita una respuesta en frecuencia plana, dentro de la zona de trabajo. Tienen varias vías. Actualmente están teniendo mucha difusión los sistemas auto amplificados. 
Monitor de estudio Event 2020 auto amplificado Arriba Anterior: Altavoces 1/2 | 
