Muy poca potencia en un amplí puede llegar a producir mucha:
De vez en cuando escuchamos algunas historias de usuarios que han dañado el tweeter o el motor de agudos de su sistema de amplificación, utilizando etapas de menos potencia que la recomendada. Comprensiblemente les parece difícil aceptar que esto suceda, ya que les había dicho el vendedor que el altavoz en cuestión soportaba grandes cantidades de energía y que, tal como se afirmaba en el manual del usuario, le proporcionaría un sonido contundente y con cuerpo, incluso a poco volumen. Para entender mejor tal fenómeno hay que repasar la naturaleza de la música y su relación con las señales eléctricas que definen la potencia y la distorsión.
La naturaleza de la música:
No todas las notas musicales se crean de la misma forma. Los registros bajos de la música transportan mucha más energía que los registros medios y agudos. Si examinamos el gráfico adjunto, podemos constatar que el contenido energético de las frecuencias agudas es menor en unos 10 o 20dB que el de los graves y medios. Por eso, aunque en un determinado programa musical permitiéramos picos en agudos de unos 10dB, lo que es común, al altavoz reproductor de las altas frecuencias se le pedirían no más de un 10% del esfuerzo al que se verán obligados los de graves y medios.
Esta distribución natural de la energía en el programa musical funciona a nuestro favor. Significa que, por ejemplo, en un sistema de altavoces de 100vatios la unidad de agudos no tendrá que soportar más de 10vatios. Así si la diseñamos para que soporte 20vatios (muy típico en el panorama actual de la industria) estaremos añadiendo un factor de seguridad del 100% a nuestro sistema. Como resultado tendremos que la capacidad de los componentes de un sistema de altavoces está a la par con la distribución natural de la energía existente en la música.
Veamos ahora lo que pasa con las etapas de potencia:
La potencia de salida especificada para una etapa no es un valor absoluto. Se especifica para determinadas condiciones de funcionamiento, más o menos ideales. Bajo otras, tales como cuando el control del volumen está a tope o cuando la señal de entrada es exagerada, la etapa puede exceder la potencia publicada para la cual fue diseñada. La potencia de salida de un ampli se especifica con referencia a un determinado nivel de distorsión armónica total (THD); si a la etapa se le pide más potencia, ella la producirá, aunque a coste de mayor distorsión. Por ejemplo, una etapa de 10 vatios (20Hz a 20kHz @8 ohms) que genera un nivel de distorsión de 0.5% (THD) podría ser sobreexcitada para producir 20Wt de salida a los altavoces. Bajo estas mismas condiciones adversas, un amplificador de 20 vatios podría transformarlos en 40 y uno de 50 vatios, bajo tal sobrecarga, generar 100. Esta señal de salida distorsionada podría estar justo en la región de agudos como veremos seguidamente.
En general la distorsión afecta los altavoces de alta frecuencia. La potencia adicional obtenida al sobrecargar la etapa es rica en armónicos (distorsión) y estos pueden llegar a ser particularmente peligrosos para los transductores de alta frecuencia. Los armónicos son frecuencias más altas, múltiplos de la señal original, razón por la que un componente de un sistema que reproduce las altas frecuencias debe aguantar lo peor de la distorsión, aunque la señal original hubiera sido generada por un contrabajo.
Veamos como se ve en un osciloscopio:
Cuando una señal de test sinosoidal (una señal formada por una frecuencia fundamental sin armónicos) se muestra en una pantalla de un osciloscopio, sus contornos superior e inferior son redondeados.
La potencia nominal de salida es normalmente la mitad de la potencia de pico. Cuando una etapa sufre una sobrecarga los contornos se “clipan” (intentando como escapar de los limites de la pantalla), produciendo una onda casi cuadrada, con zonas planas en los limites inferior y superior y una lectura de la potencia nominal que se aproxima a la potencia de pico. Cuando esto ocurre cerca del doble de la potencia especificada puede llegar al tweeter o al motor de compresión, que pueden no tener recursos para esta carga anormal. Una etapa con mayor capacidad de potencia podría, en estos casos, generar la energía suficiente sin ser necesario sobrecargarla, permitiendo al sistema de altavoces recibir una señal mucho más limpia y con la distribución de energía adecuada según las frecuencias que la componen. En estas condiciones no suelen ocurrir daños en el altavoz de agudos.
¿Qué puede entonces hacer el usuario?:
No hay reglas infalibles y rápidas. Existen muy pocas etapas que posean indicadores de medida lo suficientemente precisos para indicar su punto de saturación peligrosa para los altavoces. Incluso los potenciómetros de volumen no son una referencia fiable. Media rotación normalmente no significa exactamente el 50% de su potencia. No hay valores absolutos. Aún así os podremos dejar algunos consejos:
- Elegir una etapa que pueda dar más de lo necesario. Recuerda un altavoz puede pedir más que diez veces su potencia nominal para esos picos de energía sónica conocidos como transitorios. Si la etapa tiene potencia de reserva, los transitorios serán limpios y definidos, si no, serán confusos y sin detalle. Cuando una etapa se queda sin capacidad de potencia exenta de distorsión, se ve forzada a exceder las posibilidades para las que fue diseñada, produciendo niveles peligrosamente ricos en distorsión en la gama de agudos.
- No lleves nunca la etapa a clipping. Bajo saturación los pasajes musicales suenan como cuando la aguja de un tocadiscos va desajustada en la raya, sucediendo generalmente en los momentos más fuertes cuando el sistema toca a alto volumen. Si ocurre con regularidad se debe bajar el nivel o instalar una etapa que pueda producir la potencia necesaria sin distorsionar.
- No debes deshacer o rehacer conexiones a la etapa cuando está en funcionamiento. Conectar o desconectar cables de un previo o de un amplificador durante su funcionamiento puede producir ruidos momentáneos de alto nivel cuyo resultado suele ser dañar rápidamente las bobinas.
- Debemos ser precavidos. Si tu magnetofón no posee elevadores de cinta, cuando rebobines se pueden emitir ruidos de alta frecuencia, que pueden llegar a destruir tus tweeters. Bajar el volumen es una buena forma de precaución. Lo mismo se debe hacer siempre que se manipula el brazo de un tocadiscos: si la aguja cae sobre un disco con el volumen a tope, el ruido resultante del impacto podría destrozar un altavoz. Tampoco debemos utilizar el sistema a gran volumen con una cantidad exagerada de graves, ya que fácilmente la etapa entrará en sobrecarga. Recuerda que un aumento de 3dB en el volumen casi no se aprecia al oído, aunque exija el doble de la potencia a la etapa. Sin embargo, muchos controles de tono son capaces proporcionar 15dB de aumento (boost).
En conclusión:
Los sistemas de altavoces puede que sean más o menos eficientes pero siempre serán capaces de producir una cantidad de nivel razonable en una sala de dimensiones moderadas con muy poca potencia de la etapa amplificadora. Sin embargo si se prevé que vamos a sobrecargar un amplificador para obtener el volumen deseado en una determinada sala y por lo tanto generar grandes niveles de distorsión, es aconsejable sustituir esta etapa por otra de mayor capacidad, adecuada para producir la potencia necesaria con una distorsión absolutamente
negligenciable.
En cualquier de los casos siempre deberemos elegir un amplificador cuya potencia de salida especificada sea mayor que la potencia máxima que necesitamos. Este margen de reserva nos asegurará que la etapa nunca intentará entregar más que la potencia que sus diseñadores le han otorgado. El resultado final será por supuesto una reproducción sonora libre de distorsiones y una vida de los altavoces virtualmente ilimitada.
Basado en un texto de John Eargle (1931-2007), uno de los cerebros más influyentes en JBL Inc. y en la industria del audio en general.
Publicado en el boletín nº19 de Reflexion Arts en Febrero del 2003.