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ELECTROACÚSTICA
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ELECTROACÚSTICA
ELECTROACÚSTICA
Sonido Vibración mecánica capaz de producir una sensación auditiva.
Sensación auditiva producida por una vibración mecánica.
Acústica física
Acústica fisiológica y
psicoacústica
Electroacústica
Acústica arquitectónica
Acústica musical
Linguística y fonética
Megafonía
Elementos tecnológicos que se acoplan y
utilizan para aumentar el volumen del sonido
en espacios de gran concurrencia de personas
• Mensajes informativos o comerciales
• Distribución de música
• Evacuación y alarma por voz
ELECTROACÚSTICA
ELECTRICIDAD La materia está formada por moléculas, éstas por átomos. Cada
átomo contiene un núcleo, con neutrones y protones (carga +), y
electrones (carga -) orbitando alrededor.
La materia tiende a ser eléctricamente neutra; por tanto, si se
acercan dos cuerpos con la carga desequilibrada, se producen
fuerzas de atracción y repulsión entre ellos. La tensión eléctrica
hace referencia la diferencia entre la carga eléctrica de uno y otro
cuerpo. La unidad de medida es el voltio (V)
Si estos dos cuerpos se unen mediante un cable metálico se
produce un flujo de electrones de uno a otro para equilibrar la
carga. Es la corriente eléctrica, y su intensidad -su cantidad- se
mide en amperios (A).
Todos los cuerpos ofrecen una resistencia (R) al paso de la
corriente eléctrica. En términos generales se habla de la
impedancia eléctrica (Z), medida en ohmios (W).
ELECTROACÚSTICA
ELECTRICIDAD
Ley de ohm; relaciona la tensión (V), la corriente (I)
y la impedancia (Z) en un circuito electrónico
La potencia (P) es la energía disipada por unidad
de tiempo, y se mide en vatios (W)
V (voltios) = I (amperios) Z (ohmios)
P (vatios) = I (amperios) V (voltios)
P = V2 / Z Altavoz para línea de 100 V de 2 kW
P = 1002 / 2 103 = 5 W
Medición línea de altavoces = 50 W
P = 1002 / 50 = 200 W
ELECTROACÚSTICA
Electroacústica Técnica que se ocupa de la transformación de la
energía sonora (música y palabra) en señales eléctricas,
permitiendo obtener de nuevo los sonidos originales.
LA CADENA DEL SONIDO
Micrófono Transductor
acústico-eléctrico
Altavoz Transductor
eléctrico-acústico
Procesado de audio, control y amplificación
Fuentes de sonido
Atenuación local
entradas salidas red electroacústica
ELECTROACÚSTICA
RESPUESTA EN FRECUENCIA Sensibilidad para cada una de las frecuencias. Es indicativo de la
fidelidad del sistema electroacústico a la señal original.
La respuesta ideal es la plana en el margen de 20 a 20.000 Hz.
Se define como el rango de frecuencias que es capaz de captar
o reproducir el dispositivo con una variación máxima de ± x dB
(con x = 3, 6, 10...).
La respuesta en frecuencia del sistema electroacústico será la
peor de todos los componentes que la formen.
Respuesta en frecuencia en función de la
aplicación del sistema electroacústico
Voz 500 ~ 4.000 Hz
Música de fondo 200 ~ 10.000 Hz
Música 50 ~ 15.000 Hz
Alta fidelidad 20 ~ 20.000 Hz
ELECTROACÚSTICA
DIRECCIONALIDAD Sensibilidad del micrófono o comportamiento del altavoz en función del
ángulo con el que incide el sonido.
El diagrama polar representa la direccionalidad del micrófono o del altavoz.
La direccionalidad no es igual para todas las frecuencias.
supercardiode hipercardiode bidireccional
omnidireccional cardioide
ELECTROACÚSTICA micrófonos
Transductor que convierte la energía
acústica en energía eléctrica.
Las variaciones de presión actúan sobre
una membrana, provocando en ella un
movimiento vibratorio que finalmente
produce una tensión eléctrica.
SENSIBILIDAD Relación entre presión acústica de entrada y tensión
eléctrica de salida (mV/Pa ó dB a 1 kHz y 1 mbar).
RESPUESTA EN FRECUENCIA Comportamiento del micrófono
para cada una de las frecuencias.
DIRECCIONALIDAD Comportamiento del micrófono en función
del ángulo con el que incide el sonido.
IMPEDANCIA Carga resistiva que limita el paso de la corriente y absorbe
la máxima potencia. Valores típicos entre 200 y 600 Ω.
ELECTROACÚSTICA TIPOS DE MICRÓFONOS
UTILIZADOS EN MEGAFONÍA
Pupitres microfónicos • Con gong
• Con zonas
• Con control
Micrófonos de mano
Micrófonos planos
Micrófonos con flexo
Micrófonos de solapa
Micrófonos inalámbricos • De mano
• De solapa
• En banda VHF
• En banda UHF
De sistemas de conferencias
Normativas
Frecuencias en micrófonos inalámbricos
Evacuación y alarma por voz (VA): EN-60849
micrófonos micrófono electrodinámico
(dinámico o de bobina móvil)
• Sin alimentación
• Muy robustos
• Sensibilidad media
• Respuesta en frecuencia limitada
• Impedancia baja
• Económicos
micrófono electroestático
electret
• Diafragma con carga electroestática
• Alimentación (pila o phantom)
• Respuesta en frecuencia amplia
• Sensibilidad alta
• Económicos
• Tamáño reducido
ELECTROACÚSTICA micrófonos
CONEXIÓN La señal eléctrica que proporciona un micrófono es débil y susceptible
de ser enmascarada por ruido eléctrico.
Como norma general, cable apantallado (Cu).
1+pantalla si la señal es asimétrica (unbalanced)
2+pantalla si la señal es simétrica (balanced).
Señal asimétrica hasta 20 m
Señal simétrica hasta 80 m
Conexión simétrica micrófono-
amplificador = SNR
Señal asimétrica
Señal simétrica
ELECTROACÚSTICA micrófonos
CONEXIÓN Señales que circulan entre micrófono y equipo de procesado de audio.
La señal de audio: 1 (asimétrica) ó 2 hilos (simétrica)
Alimentacion: 0 (no necesaria o phantom) ó 1 (con negativo = pantalla)
Prioridad: 1 (normalmente + ó – en el momento de pulsar para hablar)
Conector DIN Conector XLR Conector JACK
ELECTROACÚSTICA micrófonos
CONEXIÓN Conexiones especiales de pupitres microfónicos de control.
Analógico: Señales para control de zonas de altavoces: 1 hilo por zona.
Digital: Señal de datos para selección, programación y control.
Analógico Digital
ELECTROACÚSTICA altavoces
Transductor que convierte la energía
eléctrica en energía acústica.
La energía eléctrica provoca la
vibración de la membrana que pone
en movimiento el aire circundante,
provocando la onda de presión.
SENSIBILIDAD Presión acústica a 1 m cuando se aplica 1 W
de potencia. Normalmente a 1 kHz.
RESPUESTA EN FRECUENCIA Sensibilidad para cada una
de las frecuencias.
DIRECCIONALIDAD Comportamiento del altavoz según la
dirección de emisión del sonido.
POTENCIA Indica la máxima potencia eléctrica aplicable al
altavoz sin causarle daños.
IMPEDANCIA Entre 8 y 16 W. El transformador de línea de
100 V eleva la impedancia del conjunto.
CAJA ACÚSTICA Sensibilidad 88 dB, 1 W, 1 m, 1 kHz
Presión acústica máxima 104 dB (40 W)
Respuesta en frecuencia 70 ~ 20.000 Hz
Potencia 40 W
Impedancia 8 W / línea de 100 V
ALTAVOZ EXPONENCIAL Sensibilidad 109 dB, 1 W, 1 m, 1 kHz
Presión acústica máxima 124 dB (30 W)
Respuesta en frecuencia 350 ~ 6.000 Hz
Potencia 30 W
Impedancia 16 W / línea de 100 V
ELECTROACÚSTICA altavoces
Clasificación según mecánica • Radiación directa
• Radiación indirecta
Clasificación según margen de frecuencia • Banda ancha
• Bajas frecuencias
• Medias frecuencias
• Altas frecuencias
Clasificación según diseño eléctrico • Electrodinámico
• Electroestáticos
• Piezoeléctricos
TIPOS DE ALTAVOCES
UTILIZADOS EN MEGAFONÍA
Altavoces exponenciales
Proyectores acústicos
Altavoces • Para techo
• Para pared
Columnas acústicas
Esferas acústicas
Cajas acústicas • De baja, media y alta potencia
• Compact array
• Line array
Especiales • Para jardín
• Subacuáticos
• Antihumedad
• Antipolvo
Normativas
Atmósferas peligrosas: ATEX, EN 50014
Resistencia a la intemperie IP: IEC 529
Evacuación y alarma por voz (VA): EN-60849
ELECTROACÚSTICA altavoces ALTAVOZ DE TECHO Distribuyen el sonido directamente sobre el oyente, sin
obstáculos, desde techos relativamente bajos.
Cobertura acústica uniforme (según espaciado y potencia) y
respuesta en frecuencia correcta para palabra y para música.
Se instalan empotrados en falsos techos, aunque existen
modelos para instalar en superficie.
Sin caja trasera; se utiliza el hueco entre techo y falso techo
para el refuerzo de graves.
Los modelos de altas prestaciones son de calidad similar a
cajas acústicas equivalentes
Altura de montaje entre 2,5 y 4 m. En techos más altos se
instalan los modelos más potentes u otro tipo de altavoces
Para recintos con ruido medio-bajo, inferior a 70~75 dB:
edificios de oficinas, restaurantes, hoteles, tiendas, bancos,
vestíbulos de cines y teatros, almacenes y supermercados...
ELECTROACÚSTICA altavoces ALTAVOZ EXPONENCIAL Elevado rendimiento: presión acústica muy alta (más de
120 dB) con una mínima potencia de amplificador.
Respuesta en frecuencia baja y distorsión elevada.
Con anclaje para instalación en pared o techo, preparados
para instalaciones en exterior.
Elevada inteligibilidad en recintos o áreas de elevadas
dimensiones y en entornos ruidosos (correctamente
instalados).
Alcanzan largas distancias con un buen nivel de presión
acústica (40 ~ 50 m, según el nivel de ruido).
Adecuados para fábricas, talleres, industrias, zonas
exteriores de cualquier instalación, playas, zonas
peatonales, estaciones de servicio...
Modelos con Índice de Protección muy
elevada (hasta IP67) y con certificación ATEX
ELECTROACÚSTICA altavoces PROYECTOR ACÚSTICO Compromiso entre elevada presión acústica y una buena
calidad para distribución de música.
Con anclaje para instalación en pared o techo.
Normalmente preparados para instalaciones en exterior.
Sensibilidad elevada, con pocos W de potencia consiguen
elevadas presiones sonoras.
Calidad de reproducción musical buena gracias al ancho
de banda, en muchos modelos > 15 kHz.
Los modelos más eficaces pueden alcanzar los 20 ~ 30 m
con un buen nivel de presión acústica.
Modelos bidireccionales especiales para pasillos, y
modelos suspendidos para acercar el altavoz al oyente.
Adecuados para recintos deportivos, aparcamientos,
estaciones de ferrocarril, autobuses, metro...
ELECTROACÚSTICA altavoces COLUMNA ACÚSTICA Las columnas acústicas incorporan en su interior varios
altavoces iguales montados en vertical.
Difunden la capa sonora a la altura de los oyentes y no la
proyectan hacia el techo, reduciendo la reverberación.
Presión acústica de estos altavoces bastante elevada (más de
100 dB), con respuesta en frecuencia adecuada para música
y palabra.
El eje del haz acústico debe estar a la altura de la escucha
(1,5 ~ 1,6 m) de los oyentes más alejados.
Alcance entre 10 y 20 veces su altura física.
Habitualmente se distribuyen a lo largo de las dos paredes
laterales del recinto.
Adecuadas para recintos religiosos, salones de actos, salas de
conferencias, andenes de ferrocarriles o autobuses.
Existen columnas procesadas especiales para
sonorizar recintos acústicamente complicados
ELECTROACÚSTICA altavoces CAJA ACÚSTICA Buena respuesta en frecuencia, para distribución de música de
calidad en primer plano.
Ancho de banda en graves por debajo de los 100 Hz y en agudos
hasta los 20.000 Hz, con respuesta plana.
Gran variedad de potencias para adaptarse a cualquier situación.
Modelos con y sin transformador.
Estética importante por el tipo de recinto en el que se instalarán.
Variedad de diseños, colores y opciones de montaje muy amplia.
Se complementan con subwoofers para refuerzo de graves.
Modelos con altavoces orientables y con parámetros con control
externo con procesadores de audio (normalmente DSP).
Adecuados para vestíbulos de hoteles, salas de reuniones, salones
de actos, salas de aerobic de gimnasios, grandes centros
comerciales, pubs y bares musicales, tiendas de moda, ferias...
ELECTROACÚSTICA altavoces ESFERA ACÚSTICA Constituidas por un reflector externo y uno o varios altavoces en
el interior de una envolvente esférica
Reproducen todo el margen de frecuencias de forma uniforme
dentro de su área de cobertura de 180º x 360º.
Se maximiza la inteligibilidad de palabra y la calidad de la
música.
Crean un campo sonoro sin estridencias, distorsiones o
resonancias. El sonido no se percibe con direccionalidad.
Se necesitan menos esferas acústicas que altavoces
convencionales para el mismo espacio.
Se instalan colgadas del techo, en el centro del recinto o
repartidas procurando que cubran áreas iguales.
Adecuadas para pabellones deportivos, gimnasios, naves de
ventas, ferias de muestras, museos, ...
Altavoz convencional Esfera acústica
ELECTROACÚSTICA altavoces CONEXIÓN ALTAVOCES BAJA IMPEDANCIA
Impedancias habituales: 4, 8 ó 16 ohm.
Distancias de cableado cortas (> 50 m) con cables de sección elevada.
Adecuado para pocos altavoces.
Topologías:
Conexión en serie Z=SZi
Conexión en paralelo 1/Z=S1/Zi
Conexión mixta serie-paralelo
Conexión serie Conexión paralelo Conexión serie - paralelo
ELECTROACÚSTICA altavoces CONEXIÓN ALTAVOCES ALTA IMPEDANCIA
Altavoces con transformador, para línea de 100 V, 70 V ó 50 V.
Distancias de cableado elevadas con cables de sección habitual, en función de la
potencia y la distribución de los altavoces.
Adecuado para cantidades elevadas de altavoces.
Topología única: conexión en paralelo.
Ejemplo: Altavoz 20 W para línea de 100 V
Su impedancia es
Z = V2/P = 1002/20 = 500 ohm
Si lo conectamos a la salida de 70 V del amplificador
P= V2/Z = 702/500 = 9,8 W (~ 10 W)
Si lo conectamos a la salida de 50 V del amplificador
P = V2/Z = 502/500 = 5 W
P(línea 70 V) = ½ P(línea 100 V)
P(línea 50 V) = ¼ P(línea 100 V)
ELECTROACÚSTICA altavoces SECCIÓN DEL CABLE LÍNEA DE 100 V
ejemplo
datos 10 altavoces de 1000 W
cable de 1,5 mm2
cálculo Impedancia = 1000/10 = 100 W
Lectura en tabla Distancia máxima = 200 m
ELECTROACÚSTICA altavoces SECCIÓN DEL CABLE LÍNEA DE 100 V
ejemplo
datos 10 altavoces de 10 W
cable de 2,5 mm2
cálculo Potencia = 10 10 = 100 W
Lectura en tabla Distancia máxima = 360 m
ELECTROACÚSTICA altavoces SECCIÓN DEL CABLE LÍNEA DE 100 V
Sección adecuada para una pérdida máxima del 10 %.
Cable de cobre con formación multifilar.
Evitar interferencias electromagnéticas que provengan de cables de líneas eléctricas.
Evitar posibles diafonías por compartir canalización con otras señales de música.
Distancias máximas (m) recomendadas según la sección del cable y la potencia del amplificador
0,75 1 1,5 2,5 4
60 W 178 237 345 577 931
120 W 89 119 173 289 466
240 W 44 59 86 144 232
360 W 30 40 58 96 155Po
ten
cia
Sección (mm2)
ELECTROACÚSTICA Fuentes
musicales FUENTES MUSICALES
Sintonizador de radio AM / FM
Reproductor de CDs simple o múltiple (en desuso)
Reproductor multiformato CD/DVD/CD, CD-R/RW, DVD-Video, DVD-R/+R/-, RW/+RW/DL,
SVCD, VCD, DivX, MP3, WMV, WMA, JPEG...
Controlador digital de audio – reproductor MP3 con conector USB / tarjeta SD
Grabador de audio con disco duro
Hilo musical: varios canales de música por red telefónica. / datos.
Música por Internet: descarga de música a disco duro y gestión de estilos, programaciones
horarias, duración...
Música en streaming desde la red de datos
…
ELECTROACÚSTICA Mensajes
pregrabados MENSAJES PREGRABADOS
Formatos PCM, WMA y actualmente MP3, OGG...
Para mensajes comerciales, informativos y/o de alarma.
Imprescindibles en sistemas VA de evacuación y alarma por voz (normativa EN-60849).
Activados manualmente o automáticamente desde la central de alarmas.
ELECTROACÚSTICA Procesado
Preamplificación: unifica el nivel e impedancia de las señales de audio y garantiza la
correcta adaptación entre las fuentes musicales y las etapas de potencia.
El sonido que capta un micrófono pasa por una serie de aparatos que
modifican la señal eléctrica para que llegue en óptimas condiciones al altavoz
micrófonopupitre microfónico
preamplificadofuente musical
impedancia 600 ohm 600 ohm 10 kohm
nivel de señal -60 dB 0 dB -20 dB
tipo de señal simétrica o asimétrica simétrica asimétrica estéreo
ELECTROACÚSTICA Procesado Mezcla: Suma de las señales de audio ya preamplificadas.
Prioridad: Función de los sistemas de megafonía en la que una señal de
audio atenúa o inhibe el resto de señales.
Por cierre de contacto
Por umbral de audio
prioridad 1 prioridad 2 prioridad 3 prioridad 4 prioridad 5
mensaje
pregrabado de
alarma
pupitre
microfónico de
mensajes en
directo
mensaje
pregrabado
comercial
otros
micrófonos fuente musical
Ejemplo de prioridades
ELECTROACÚSTICA Procesado Ecualización: ajuste de la ganancia de cada banda de audio en que se divide el sonido.
Control de tono (graves y agudos) = ecualizador de dos bandas.
Antilarsen: filtro que elimina las frecuencias de realimentación acústica.
Limitador: evita que se superen los dB SPL que fija la normativa para cumplir la ley.
Compresor: reduce el margen dinámico de la señal de audio para proteger a los equipos
de picos de señal o disimular señales saturadas.
Funciones DSP (Digital Signal Processing): Equalizador gráfico y paramétrico, retardos de
señal, filtros (paso alto, paso bajo, banda eliminada, notch...), puerta de ruido, control de
ganancia, compresor / limitador...
ELECTROACÚSTICA Amplificación Etapa de potencia: recoge la señal de audio que proviene del preamplificador, la
amplifica y la envía hacia los altavoces.
Amplificador = Preamplificador + Etapa de potencia. Permite la conexión directa de las
fuentes de sonido, regula su nivel y su curva en frecuencia -graves, agudos...-, las mezcla
y finalmente las amplifica hacia los altavoces.
Se habla de amplificador cuando nos referimos a
etapa de potencia, aunque son equipos diferentes
AMPLIFICADOR
ETAPA DE POTENCIA
ELECTROACÚSTICA Amplificación SEÑAL DE ENTRADA De 0 dB (775 mV), 600 W
Entrada de programa (señal de música)
Entrada de prioridad (señal de avisos / alarma)
Conectores DIN / RJ45 / regleta
SEÑAL DE SALIDA Línea de 100 V (además de 70 V y de 50 V)
Salida de baja impedancia (4 a 16 W)
Conectores de regleta / speakon (baja impedancia)
ELECTROACÚSTICA Amplificación POTENCIA Potencia RMS (root mean square) es el valor cuadrático medio
obtenido al aplicar una señal senoidal de 1 kHz a al entrada. Es la
potencia máxima en régimen contínuo.
Potencia IHF (institute of high fidelity) es entre un 35 y un 50 %
superior a la RMS y especifica la potencia máxima que puede
proporcionar el amplificador en un pico transitorio.
CLASE A/B Compuesto por dos transistores que se alternan en la amplificación de
la señal (clase B), con una pequeña corriente de polarización constante
(clase A) que reduce la distorsión.
Rendimiento medio (< 50%) y peso elevado (dos transformadores, de
alimentación y de salida de 100 V).
CLASE D Los transistores de salida están alimentados con una señal conmutada
generada, normalmente, por una señal modulada por anchura de
pulsos (PWM).
Rendimiento elevado (> 80%) y peso ligero.
