MANUAL DE AJUSTE E INSTALACIÓN DEL SISTEMA DE AUDIO
Por: PROTECH TECHNICAL SUPPORT TEAM

Bienvenidos a una amplia explicación para el diseño de sistemas y de cajas acústicas, aquí encontrarás prácticas recomendaciones, fáciles de usar. La información de este manual fue ideada para ofrecerte la mayor cantidad de datos posible que te ayuden a diseñar un sistema.

Este manual se divide en varias partes, cada una de las cuales tiene una meta especifica. Las primeras son una serie de lecciones, planeadas para ayudarte a comprender los principios más básicos de los sistemas de sonido para automóvil.

Las lecciones posteriores, fueron diseñadas como una referencia de consulta para usar tipos específicos de cajón acústico, bocinas y amplificadores. Al principio de cada sección, encontrarás un breve comentario y una explicación de cada sección.

INSONORIZACIÓN.

La aplicación de material insonorizante reduce la resonancia de los paneles, el ruido de rodaje, y garantiza un desempeño óptimo del sistema de sonido. El material insonorizante es de las primeras cosas que se tienen que realizar antes de instalar un sistema de sonido. Se aplica por ejemplo a la placa metálica que va bajo la tapa de la puerta y contribuye a mejorar la eficiencia de la bocina de medios graves, dado que de esta manera, la onda posterior que produce la bocina queda aislada de la onda que se mueve hacia adelante. De hecho, este es el mismo principio de montar un subwoofer en un cajón acústico.

El material insonorizante se puede aplicar a cualquier tipo de superficie que pueda resonar o vibrar, por lo tanto, sus funciones son las siguientes:
• Reduce la resonancia de los paneles.
• Reduce el ruido de rodaje (por el roce de las llantas con el pavimento).
• Disminuye las vibraciones.
• Aísla mejor la cabina y amortigua el ruido ambiental (el ruido del viento, de otros automóviles y de la calle).

COLOCACIÓN DE LAS BOCINAS.
Por MARCO A. CAMPUZANO

La colocación de las bocinas se refiere a dónde ubicarlas físicamente en el vehículo, a la manera de conectarlas y a la dirección en la que apuntan. La correcta colocación de las bocinas, es el factor más importante para reproducir un escenario con sonido preciso y balanceado. Se dice que un par de bocinas de baja calidad colocadas en el lugar más adecuado, con frecuencia van a superar el desempeño de un par de bocinas más costosas, si éstas se colocan descuidadamente.

Hay una serie de reglas muy sencillas que se deben respetar, y que contribuyen a que el sistema de audio automotriz reproduzca el sonido tal como fue grabado.
• La bocina de medios se debe colocar lo más cerca posible del tweeter.
• Deben utilizarse el menor número posible de bocinas.

Esta parte dedicada a la colocación de bocinas fue pensada para ayudarte a mejorar el funcionamiento general del sistema de sonido. Debido a las reflexiones, absorciones y cancelaciones en el ambiente que hay en un automóvil, es imposible predecir con precisión el resultado de un sistema de sonido, hasta que se llevan a cabo las pruebas de ensayo y error.

COLOCACIÓN DE LAS BOCINAS DE MEDIOS Y LOS TWEETER.
• Las bocinas se colocan en donde tengan una trayectoria directa al área donde se van a escuchar.
• Para lograr la mejor integración entre la bocina de medios y el tweeter, este último debe colocarse a menos de 5 centímetros de la bocina de medios. Si no es posible colocar el tweeter a menos de 5 cm. de la bocina de medios, entonces el tweeter debe estar a más de 17 centímetros de la misma. Si el tweeter queda ubicado entre 5 y 17 cm de la bocina de medios, esto puede provocar una interferencia destructiva (esto es, problemas en la respuesta de frecuencias), lo cual afectará la capacidad de la bocina para reproducir el rango de frecuencias que se encuentra muy cerca del punto de cruce del sistema.
• Siempre que sea posible, el tweeter deberá colocarse sobre la bocina de rangos medios (tipo coaxial), dado que así se logra aumentar al máximo la capacidad de crear una buena imagen con esas bocinas (se escucha como un solo punto de origen).

LUGAR DONDE DEBEN MONTARSE LAS BOCINAS.
La situación ideal sería si la trayectoria que debe recorrer el sonido procedente de cada bocina, tanto de la izquierda como de la derecha, tienen una longitud tan similar, que el sonido llegue al mismo tiempo al oyente. En un automóvil, normalmente esto no es sencillo, dado que los oyentes no están en una posición centrada con respecto las bocinas. Existen 3 lugares que se utilizan comúnmente para montar las bocinas en el habitáculo de un automóvil. Cada uno de estos lugares tiene sus ventajas y desventajas. Solamente uno de estos lugares tiene una longitud de trayectoria similar para las bocinas izquierda y derecha, pero de todas maneras, se requiere bastante trabajo de ajuste fino para lograr un buen resultado. Los otros dos sitios, representan una solución intermedia en la que se pueden jugar con otros factores para lograr los mejores resultados posibles.

Los 3 puntos más comunes para montar las bocinas en un automóvil son los siguientes:
• Unos Kickpanels
• En el tablero.
• En las puertas.

MONTAJE EN LOS KICKPANELS
Prácticamente en cualquier automóvil, el montaje de las bocinas en los llamados “Kickpanels” ofrece la menor diferencia entre las longitudes de las bocinas izquierda y derecha (la diferencia es de aproximadamente 12 a 25 cm), y para el oyente, eso representa una respuesta de frecuencias mucho más efectiva sobre el eje de dispersión. Esta ubicación permite que la información de los canales lleguen al oyente, prácticamente al mismo tiempo por ambos canales, lo cual reduce la información secundaria provocada por las reflexiones que se producen fuera del eje de dispersión.

Es muy común que los automóviles no sean diseñados de agencia para poder montar las bocinas en los paneles protectores laterales que están bajo el tablero, así que puedes construir tus propios paneles hechos a la medida.

Ventajas:
• Buena respuesta sobre el eje de propagación.
• Una imagen central coherente.
• La diferencia en trayectorias de los canales izquierdo y derecho, es mínima.

Desventajas:
• Es difícil hacer la calibración de las bocinas en ese lugar.
• Es muy común que el escenario acústico quede muy bajo.
• Resulta estorboso para el conductor.
• La dispersión del sonido en ese lugar puede ser bloqueado por los propios pasajeros.

Al momento de hacer tus paneles kickpanels, lo primero que debes hacer, es determinar en qué área bajo el tablero, debes colocar las bocinas, y esto depende de en qué punto logra su mejor desempeño, y posteriormente debes saber en qué dirección deben apuntar la bocina de medios y el tweeter.

Una simple prueba de sonido te ayudará a determinar cuál es la mejor posición para esas bocinas. Para hacer esto, es necesario simular la colocación de las bocinas en el área de los Kickpanels bajo el tablero, lo cual se puede hacer de la siguiente forma:

• Colocando un par de bocinas de referencia en un cajón pequeño.
• Probando con las bocinas que realmente vas a instalar.

Y por cierto, si para esta prueba piensas utilizar las bocinas que realmente van a instalarse, primero debes contener el sonido procedente de la parte posterior de las bocinas de medios. Esto se puede realizar con un “mini” cajón, o envolviendo toda la periferia de la bocina con material insonorizante, dejando un pequeño espacio de aire para la bocina de medios, de manera que pueda reproducir el rango de frecuencias más bajas. Ésta no sería una prueba para determinar la precisión del tono de las bocinas, sino más bien una prueba para establecer con cierta precisión, qué lugar es el ideal para colocar las bocinas del sistema.

En cuanto tengas todo listo, sigue este procedimiento:
1. Se conectan a un amplificador y se colocan en el área del Kickpanel.
2. Se escuchan atentamente las bocinas para ver si reproducen con precisión el escenario y la imagen está bien centrada.
3. Coloca las bocinas en diferentes posiciones y oriéntalas de formas distintas, hasta que estés complacido con el sonido y ubicación que escuchas.
4. En cuanto encuentres la mejor ubicación y orientación de las bocinas, marca la posición en las bocinas de prueba, y bájalas del carro.
5. Monta las bocinas que vas a utilizar finalmente, en la misma posición y apuntando en la misma dirección que las bocinas de prueba, y ve si suena igual, para tener la certeza de que es la mejor posición. Recuerda que los Kickpanels deben aislar la información de la onda posterior, en las bocinas de rango medio.

Un sistema de este tipo requiere una cuidadosa atención a la calibración del sistema, para lograr una reproducción precisa.

BOCINAS MONTADAS EN EL TABLERO.
En la mayoría de los automóviles, las bocinas que se montan en el tablero, tienen una diferencia en longitud de trayectoria comprendida entre 30 y 38 centímetros. En esta posición, las bocinas no tienen la mayor diferencia en longitudes de su trayectoria, pero sí sufren de una serie de reflexiones en el parabrisas. Es por esto que se recomienda colocar las bocinas en ángulo, de manera que el cono apunte lo más lejos posible del parabrisas. Casi siempre se requieren hacer pruebas de ensayo y error, colocando las bocinas en diferentes ángulos hasta encontrar la óptima posición.

Las ventajas de montar las bocinas en el tablero son las siguientes:

• La diferencia en longitud de trayectoria de las bocinas izquierda y derecha, es aceptable.
• Es fácil instalarlas.

Las desventajas son éstas:
• Se producen reflejos en el parabrisas.
• El lugar para montar las bocinas, no es muy amplio.

BOCINAS MONTADAS EN LAS PUERTAS.
Las bocinas montadas en las puertas es la opción más sencilla, dado que la mayoría de los automóviles de hoy en día, ya traen instalada las bocinas en ese lugar. El problema al montar las bocinas en las puertas, es que pueden tener una diferencia en trayectoria de más de 60 centímetros entre la bocina izquierda y derecha. El problema de tener una diferencia en trayectoria tan grande, es que el sonido proviene en su mayor parte de la bocina que está más cerca de ti. Esto se complica, si consideramos que las bocinas de más alto desempeño tienen un patrón de dispersión muy amplio, lo que significa que dirigen casi todo el sonido hacia la persona más cercana.

Ventajas.
• Se instalan fácilmente.
• La propia puerta actúa como un cajón acústico.
• Excelente separación de canales.

Desventajas.
• Hay una enorme diferencia en la longitud de trayectoria de las bocinas izquierda y derecha.
• Es difícil centrar bien la imagen.

La solución para reducir la dispersión de las bocinas montadas en las puertas, consiste en colocar dos bocinas idénticas muy cerca una de la otra. Cuando están tan cerca, esto reduce el patrón de dispersión en la dirección opuesta, lo cual a su vez, reduce la intensidad de sonido que se escucha cerca del oyente. Esto es consecuencia de un principio fundamental de la acústica, y es que dos bocinas no pueden reproducir el sonido en forma tan coherente como una sola.
Cuando se pone un par de bocinas una al lado de la otra, se tiene un patrón de dispersión muy angosto, pero cuando son dos bocinas, una encima de la otra, se tiene un patrón de dispersión muy amplio.

BOCINAS DEL CANAL CENTRAL.
Las bocinas del canal central no puede corregir la capacidad de un sistema para formar correctamente la imagen. En otras palabras, el canal central no es una cura para problemas de inestabilidad de imagen, y no contribuirá en mucho al sonido, a menos que el sistema por sí solo suene bien. El canal central solamente contribuye a que el sistema tenga una imagen un poco más precisa, y esto se nota más, cuando las bocinas principales izquierda y derecha están debidamente montadas. Se recomienda el uso del canal central solo cuando se tienen una señal disponible para ese fin como por ejemplo un sistema con decodificador o procesador 5.1 canales dentro del auto (DTS).
Si se trata de un sistema de bocinas componentes, deberán montarse en configuración coaxial para que el sonido se escuche como si tuviera un solo punto de origen.

POLARIDAD DE LAS BOCINAS.
La correcta polaridad de las bocinas, garantiza que todas las bocinas del sistema de sonido se muevan en la misma dirección, al reproducir cualquier tipo de sonido. Cuando una bocina se conecta con la polaridad invertida, esto no solamente reduce la intensidad del sonido que se escucha, sino que afecta la calidad del mismo en todo sistema. Existen varios métodos para probar la correcta polaridad de las bocinas.

El método más común por ser el más sencillo, es utilizar una batería o pila de 1.5v. pero nosotros por ningún motivo recomendamos realizar así esta prueba, porque los tweeters, y las bocinas pequeñas de rango medio se dañan.

Utiliza un probador de polaridad y un CD de prueba con el tono de polaridad (3 positivos y uno negativo), es el mejor método para tener la certeza de la polaridad correcta de una bocina.
• No se recomienda la prueba de polaridad con una pila.
• Los probadores de polaridad son el método más preciso, y más seguro.
• Los probadores de polaridad permiten verificar fácilmente la polaridad correcta de las bocinas, cuyo cono no se puede ver, debido a la rejilla que las protege o porque están detrás de la tapa de la puerta.

Para determinar con certeza la polaridad de una bocina, se debe hacer lo siguiente:

1. Se instala el CD de prueba.
2. Se ajusta el control de balance y el fader, y se prueba una sola bocina a la vez.
3. Se coloca el medidor de polaridad frente a la bocina que va a probarse (20 centímetros).
4. Se va incrementando lentamente el volumen hasta que comienza a parpadear la luz del medidor de polaridad.
5. Se repite el paso 2 para todos los canales, y se confirma que todas las bocinas tengan la misma polaridad.

CALIBRACIÓN DEL LA ESTRUCUTURA DE GANANCIAS DEL SISTEMA
Por MARCO A. CAMPUZANO

Cuando se ajusta debidamente la estructura de ganancias, el sistema logrará su máximo desempeño produciendo la mínima distorsión, y reduciendo la probabilidad de ruido inducido. Además de eso, el rango dinámico estará operando a su máximo potencial, y el ruido de fondo de los componentes se verá reducido drásticamente. En cambio, un sistema mal ajustado produce un zumbido audible, “Gis”, se facilita la inducción de ruido, y se produce prematuramente la distorsión por recorte de señal.

En esta sección vamos a hablar de cómo se utilizan los tonos de prueba a 0 dB para ajustar la intensidad de volumen así como la ganancia del sistema. Es importante recordar que cuando se utilizan tonos de prueba de 0 dB, esto producirá el menor ruido de fondo y el máximo rango dinámico.

AJUSTE ADECUADO DE LOS NIVELES:
• Mejor calidad de sonido.
• Disminución del ruido.
• Menor siseo audible en el sistema.
• La distorsión se elimina.
• La distorsión por recorte de señal también se elimina.
• El rango dinámico aumenta a su máximo.

¿PERO QUÉ ES EL RANGO DINÁMICO?
El rango dinámico de un sistema de sonido, es el rango entre el ruido de fondo y la máxima salida sin distorsión. Se desea aumentar al máximo el rango dinámico, para poder recibir toda la potencia del sistema de sonido, de manera que se escuche música, no ruido. La única forma que se conoce para incrementar el rango dinámico de un sistema ruidoso, es incrementar la potencia de salida sin distorsión.

¿Qué se necesita para eso?
1. Bocina amplificada de RadioShack (cajita feliz) la Monsiry Box, el Detector de distorsión de SMD o un osciloscopio.
2. Un multímetro (para medir voltaje en AC).
3. El disco de prueba Auto Sound 2000 CD 104.

¿Por qué se utilizan tonos de prueba a 0 dB en lugar de música?
Antes de comenzar a ajustar los niveles, vamos a abrir un paréntesis para discutir la importancia de utilizar un tono de prueba a 1 kHz a 0 dB, en lugar de música grabada. La razón es que somos muy sensibles a los tonos de prueba agudos (como el de 1 kHz), ya que nos permiten detectar niveles muy bajos de distorsión, inclusive del 1%. Además los tonos de prueba a 1 kHz pueden tener un nivel constante o un voltaje de salida constante.

Durante la prueba, el tono constante se puede calibrar fácilmente con el oído, y con un multímetro. La música estaría cambiando continuamente, y eso hace imposible distinguir con el oído, si se está distorsionando la señal o no.

TONO DE PRUEBA A 1 KHZ A 0 dB (track 10).
Cuando se dice a 0 dB. Representa el más alto nivel posible en el formato de disco compacto. No existe ningún nivel de grabación más elevado que a 0 dB.
• Los tonos de prueba se encuentran a un nivel de intensidad constante.
• Nuestros oídos son más sensibles a los tonos de 1 kHz.
• Con el oído podemos detectar fácilmente cuando inicia la distorsión.

RECORTE.
El término recorte (distorsión), se refiere a una condición eléctrica del amplificador cuando se le obliga a funcionar más allá del nivel de salida máximo en el que puede operar con limpieza. En otras palabras, el amplificador comienza a recortar los picos y crestas de la señal.
Todo amplificador tiene barras de distribución positivas y negativas en la fuente de alimentación, y dependiendo de las condiciones y niveles de intensidad de la señal, se puede utilizar parcial o totalmente la capacidad de estas barras de voltaje. Cuando se le pide a un amplificador que produzca una señal de salida más elevada de la que normalmente puede producir, comenzará a recortar la señal, es decir, le recorta las crestas y los valles a la señal.
Cuando se ve en el osciloscopio, la forma de la onda se ve plana en la parte superior y en la parte inferior de la onda sinusoidal. Cuando se escucha la distorsión en una bocina de prueba cambia de tono claramente. Entre más se produzca el recorte, más evidente será el cambio en el tono de sonido. El recorte de la señal de salida tiene dos propiedades perfectamente identificadas y ambas son indeseables. Por una parte el sonido se distorsiona, y por otro, el consumo de corriente aumenta mucho.
La distorsión producida por el recorte de señal puede provocar daño, a las bocinas o a los amplificadores (se produce ese sonido desagradable, sucio y discordante), La potencia excesiva que se produce cuando se intenta que el amplificador funcione a ese nivel, puede provocar que las bocinas se averíen mucho antes de lo esperado. Un amplificador que está recortando fuertemente la señal, puede producir hasta el doble de su potencia nominal, y esto significa un consumo excesivo de corriente, que pasa a través de la fuente de alimentación del amplificador.
Con el tiempo, esta condición comenzará a dañar, no solamente al amplificador, sino también a las bocinas que está alimentando. Algunas pistas para darse cuenta si el amplificador está recortando la señal, es recordar que si el amplificador se apaga regularmente como resultado de que entre en funcionamiento su circuito de protección, y además al tocarlo se siente muy caliente, lo más seguro es que no esté calibrado correctamente, y como resultado, está recortando fuertemente la señal de salida.

PRIMER PASO.
Localizar el máximo nivel de salida sin recorte de la unidad principal.
En efecto, el primer paso para ajustar el nivel, es determinar cuál es el nivel de salida máximo de la unidad principal, en la que la señal todavía no se recorta (MUL maximum unclipped output level).

1. Se desconectan todas las bocinas.
2. Todos los controles se ajustan en la posición neutra, y se apagan los controles de sonoridad y de refuerzo de graves.
3. Se conecta la salida RCA izquierda o derecha de la unidad principal al dispositivo de prueba.
4. Se elige la pista 10 del disco compacto 104 (tono de prueba a 1 kHz y a 0 dB).
5. Se incrementa el volumen de la unidad hasta que se pueda escuchar claramente el cambio de tono, indicando la distorsión por recorte de señal.
6. Se mide el voltaje de salida en la unidad principal, utilizando un multímetro digital, ajustándolo a la escala de voltaje en AC.
7. Se repite y se confirma la paridad de nivel en el canal opuesto.

Existen solamente dos soluciones para una unidad central que recorte la señal, antes de llegar a su volumen máximo.

1. Se ajusta el control de volumen de la unidad central justo abajo de que comience a recortar la señal. En la carátula de la unidad principal, se marca este como el volumen máximo al que se le debe subir la unidad principal.
Por ejemplo, si la unidad central comienza a recortar la señal al volumen de 25, pero el botón de volumen puede subir hasta 35, entonces el volumen 25 será el máximo de referencia al que se deberán ajustar todos los niveles del sistema.

Otra solución más radical, pero muy recomendable, sería cambiar la unidad principal por otra que no recorte la señal al girar el botón de volumen al máximo.

SEGUNDO PASO.
Ajuste de los procesadores de señal.
Una vez que se haya determinado cual es la calibración de volumen máximo sin recorte en la unidad principal, el siguiente paso consiste en ajustar el procesador de señal, si es que existe.
1. Se ajustan todos los controles a la posición neutra, y se ajustan a 0 todos los controles de ecualización.
2. Los niveles de entrada se ajustan al mínimo.
3. Si el procesador tiene niveles de salida, se ajustan a la posición máxima.
4. Se conecta la salida del procesador al aparato de pruebas.
5. El control de volumen de la unidad central se aumenta al máximo sin recorte. (Posición que se determinó en el paso anterior).
6. Se ajustan los niveles de entrada del procesador justo abajo del punto de recorte.
7. Se ajustan las salidas del procesador justo antes del punto de recorte (que será el máximo de salida).
8. Se verifica el nivel de salida en cada uno de los canales utilizando un voltímetro digital.

PASO 3.
Ajuste de los amplificadores.
El ajuste de los amplificadores es el último paso del proceso.

AJUSTE DE LA GANANCIA DEL AMPLIFICADOR.
1. Se desconectan todas las bocinas del amplificador.
2. Se conecta la unidad principal o el procesador a la entrada del amplificador.
3. Todos los controles del amplificador se ajustan en posición neutral (sin que corrijan nada).
4. Se ajusta el control de volumen de la unidad principal al valor máximo en el que se ha comprobado, no recorta la señal.
5. Se ajusta la ganancia del amplificador hasta abajo y empezamos a girar la perilla de ganancia (no es volumen) serán solo unos milímetros, antes de que inicie la distorsión.
6. Se repite la prueba en los demás canales del amplificador.

Cabe aclarar que la calibración del crossover integrado en el amplificador, y la frecuencia del tono de prueba que se usará para detectar la distorsión, dependerán de la bocina que se conecte.
Ejemplo, si la bocina que finalmente quedará conectada el amplificador es un juego de bocinas componentes de dos vías o unas 6 x 9”, entonces movemos el crossover a la posición “pasa altas”, y el tono de prueba utilizado será de 1 kHz (track 10 a -0dB o bien podemos utilizar el track 16 que permite -5db de salida). Si la bocina fuera un subwoofer, entonces el crossover se usa como filtro “pasa bajas”, utilizando el track de 40 Hz.

Una recomendación más, utiliza el track que permite de 40Hz a -5 dB o a -10dB de salida hacia subwoofers comparado con los canales donde se conectaran las bocinas (0dB). Esto permitirá una salida mejor proporcionada entre las bocinas de baja y de alta frecuencia.

ASENTAMIENTO DEL SUBWOOFER
Por MARCO A. CAMPUZANO

Los subwoofers, fueron diseñados para reproducir la música con excelente fidelidad, y en esto no solamente entra en juego el diseño, sino también el uso de los materiales de la mejor calidad. Es precisamente por esta razón, es decir, el uso de materiales de vanguardia, que ciertos componentes que se utilizan en determinados subwoofers, necesitan un periodo de asentamiento (el material tiene que aflojarse un poco).

Proceso de asentamiento.
Para lograr los mejores resultados, se recomienda asentar el subwoofer antes de instalarlo en el cajón acústico. Existen ciertos tipos de cajón diseñados de tal manera que ejercen un estricto control sobre el movimiento del cono, y eso no permite que el subwoofer se asiente tan rápido como sería deseable. En otras palabras, la suspensión es muy rígida, y en consecuencia, durante cierto periodo de tiempo, la bocina no estará funcionando en su rango óptimo de operación.

ASENTAMIENTO DEL SUBWOOFER.
1. Primero se debe colocar el subwoofer sobre una almohadilla acojinada, sobre una superficie firme, de modo que el imán quede apoyado contra la superficie acojinada.

2. Se conecta el subwoofer a un amplificador que deberá alimentarle la potencia suficiente para hacer funcionar el cono con una excursión (carrera) relativamente larga.

3. A continuación se conecta el amplificador a una fuente sinoidal (un componente que origine una señal oscilante). El término sinoidal significa que es una señal de frecuencia invariable, que se va alternando continuamente entre un valor máximo positivo y uno máximo negativo, pasando por todos los valores intermedios. La fuente de esa señal puede ser un generador de ondas sinusoidales, o un reproductor que esté tocando un disco compacto con un tono de prueba grabado.

4. Se debe hacer funcionar la bocina al aire libre (es decir sin caja acústica) a una frecuencia a que debe oscilar entre 25 y 30 Hz.

5. Se debe ajustar el nivel de entrada de manera que el amplificador no esté recortando la señal, y que el subwoofer no esté sobrealimentado, o recorte las crestas negativas de la señal. La intención de asentar el subwoofer, es alimentarlo de manera que logre todo su rango de movimiento, permitiendo que se logre la flexibilidad necesaria en la araña y la suspensión. Gracias a este proceso, la bocina puede alcanzar su máximo desempeño una vez que esté montado en el cajón. El subwoofer deberá funcionar de esta manera, durante un periodo comprendido entre 30 minutos. Por último, el subwoofer se instalará en el caja acústica.

CÓMO SE ELIGE EL DISEÑO CORRECTO DE CAJA ACUSTICA, PARA UN TIPO DE SUBWOOFER ESPECÍFICO.
Por MARCO A. CAMPUZANO

No todos los subwoofer son iguales. Algunos tipos de subwoofers son más adecuados para utilizarse en cajas acústicas selladas, en tanto que otros son más aptos para utilizarse en cajas con puerto. La eficiencia del ancho de banda del producto, será un excelente criterio de selección para saber qué tipo de cajón es el que mejor se acomoda a ese subwoofer.

La siguiente fórmula es para calcular la Eficiencia del Ancho de Banda del Producto (EBP, por sus siglas en inglés) de un subwoofer:
[Resonancia al aire libre (Fs)]/[Factor eléctrico Q (Qes)].
• Si el cálculo resultante es menor a 50, significa que la bocina es más adecuada para un caja sellado (sin puerto).
• Si el número resultante de este cálculo, es superior a 100, significa que la bocina es más adecuada para una caja ventilada.
• Si el resultado queda entre 50 y 100, significa que la bocina funcionará bien en cualquiera de las dos tipos de cajas acústicas.
Sería conveniente aclarar que esto no significa que una bocina con una Eficiencia de Ancho de Banda de Producto igual a 45, no va a funcionar bien en un caja con puerto, pero lo que sí significa, es que tendrá una respuesta más suave y lineal cuando se utiliza montada en un caja hermética (sin puerto). Cuando una bocina diseñada para un caja sellada, se utiliza en una caja acústica con puerto, la respuesta de frecuencias resultante tendrá una joroba con una ondulación residual más alta, y eso significa una reproducción de graves descontrolada. Al decir respuesta de graves descontrolada, significa que puede producir sonidos muy pesados o muy débiles, y lo hará de forma aleatoria. En ciertos casos, este tipo de respuesta es deseable, porque significa que suena más fuerte (tiene mayor sonoridad).

CONCEPTOS BÁSICOS DE SISTEMAS DE AUDIO
Vamos A Hablar De Los Filtros De Frecuencia.
ARTÍCULO DE ING. JUAN CASTILLO.

Los aficionados a los sistemas de sonido con mucha experiencia, pueden estarse preguntando porqué comenzamos una nueva serie de artículos hablando de los temas más básicos de los sistemas de sonido. Tenemos dos razones importantes para esto. Por una parte, los artículos están enfocados a informar a los nuevos aficionados pero también para refrescar los conocimientos de los veteranos en sistemas de sonido automotriz, pensando en que quizás quieran sentirse más seguros de lo que saben, repasando los conceptos básicos.

El ser humano puede escuchar las frecuencias audibles que van desde los 20 Hz hasta los 20 kHz (un hertz o "Hz", equivale a un ciclo por segundo). El hecho de que sean una gama de frecuencias tan amplia, representaba una hazaña considerable para una sola bocina.

Dado que una sola bocina no puede reproducir con éxito todas estas frecuencias, porque es un espectro demasiado ancho, y porque no podría reproducirlo en la calidad y cantidad adecuadas, se utilizan bocinas específicas para encargarse de ciertos rangos de frecuencias.

En las instalaciones para automóviles, casi siempre se les encarga la tarea de reproducir las notas más bajas a los potentes subwoofers, mientras que los tweeters se encargan de las notas altas, y las bocinas de medios reproducen las frecuencias que están entre esos dos extremos. Para que estas bocinas diseñadas especialmente para cada frecuencia, puedan realizar mejor su función, únicamente deben recibir la gama de frecuencias para las que fueron diseñadas. Y es aquí en donde entran el juego los filtros de frecuencia.

Al reproducir música, todo depende de cuánto aire se mueva, y en el caso de las frecuencias más bajas, se necesita desplazar mucho aire. Si la intensidad del sonido (o volumen) tiene que ser constante, cada vez que la frecuencia llega a la mitad del cono o al domo de una bocina, ésta debe moverse 4 veces más fuerte. Así que cuando todo lo demás es igual, para un volumen específico, entre mayor sea el diámetro del cono, menos recorrido es necesario para reproducir ese mismo volumen.

El inconveniente de este principio, es que entre mayor es el cono más pesado será, y por lo tanto tiene mayor inercia. De modo que en la medida en que la frecuencia aumenta, digamos 5,000 Hz para un subwoofer de 12 pulgadas, sencillamente no podrá arrancar y pararse con la velocidad suficiente para reproducir esa frecuencia.

Pero a pesar de que le sea imposible, la bocina no tiene otro remedio que intentarlo, lo cual produce varios tipos de distorsiones, que la persona puede notar en mayor o menor medida. Para evitar eso, la señal que llegue a los subwoofers no debe incluir frecuencias altas, hay que buscar la forma de eliminarlas.

En el extremo opuesto del espectro de frecuencias, si un tweeter puede arrancar y pararse 20 mil veces por segundo sin pestañear siquiera, pues tampoco tiene el menor inconveniente en moverse 50 veces nada más (eso representaría una frecuencia de 50 Hertz).

El problema es que si queremos que un área de domo tan pequeña y moviéndose tan pocas veces, produzca un sonido que alcancemos a escuchar, el domo tendría que desplazarse varios centímetros hacia delante y otros tantos hacia atrás, y naturalmente eso significaría que se destruiría así misma al momento de intentarlo. Esta es la razón por la que es tan importante eliminar las frecuencias más bajas e impedir que lleguen a los tweeters, esto es, para mantenerlos funcionando, evitando un recorrido excesivo. Al estar entre estos dos extremos de las frecuencias audibles, las bocinas de medios padecen ambos problemas.

FILTROS.
Llegando al rescate, los filtros separadores de frecuencia eliminan todas las frecuencias altas, antes de que puedan llegar al subwoofer; y en cuanto a la señal que llegan a los tweeters, los filtros de frecuencia se encargan de eliminar las frecuencias más bajas, antes de que lleguen a él, y así sucesivamente.

Un punto de cruce entre dos bocinas consta de dos filtros, un filtro de paso bajo y uno de paso alto, y por lo general, tienen el punto de cruce a la misma frecuencia (aunque no es necesario que sea así).

De los 3 diferentes tipos de filtros (o redes) separadores de frecuencia, los de paso alto eliminan todas las frecuencias que quedan abajo del valor de cruce (las bajas frecuencias); los filtros de paso bajo eliminan las frecuencias altas, y el filtro de paso de banda se deshace de las frecuencias que quedan arriba y abajo de un rango específico.

Independientemente del tipo de filtro que estemos hablando, un filtro de separación de frecuencias dispone de dos áreas bien distintas: el paso de banda y el bloqueo de banda. El paso de banda son todas las frecuencias que el filtro no está eliminando, es de hecho la región de trabajo de la bocina. El bloqueo de banda es justamente en donde no está dejando pasar las frecuencias, es decir es ahí, donde se lleva a cabo la atenuación.

PUNTO DE CRUCE.
Un filtro separador de frecuencias se puede describir mediante 3 propiedades distintas: su punto de cruce, su pendiente y su Q. El punto, o frecuencia de cruce, se define como la frecuencia a la cual la intensidad de una señal ya ha disminuido 3 decibeles (dB). Representa el comienzo del bloqueo de banda. También se conoce como el punto de media potencia, es la diferencia de intensidad a la cual, el ser humano promedio comienza a notar un cambio de nivel (es decir, un cambio en la intensidad del sonido).

PENDIENTE.
La pendiente representa el área de la banda de bloqueo, la cual se expresa comúnmente en múltiplos de 6 dB de atenuación por octava. Una octava, representa el doble de una frecuencia. Supongamos que tenemos un filtro de paso alto, cuyo diseño intenta eliminar las frecuencias bajas; digamos que tiene una frecuencia de cruce de 100 Hz, entonces a los 200 Hz, la señal será atenuada 6 dB, a los 400 Hz estará atenuada 12 decibeles, y así sucesivamente).

En los sistemas de sonido, es común utilizar 4 diferentes grados de atenuación, los filtro de primer orden, que tienen una atenuación de 6 dB por octava. Después vienen los filtros de segundo orden, con una pendiente de 12 dB por octava, enseguida están los filtros de tercer orden con una pendiente de 18 dB por octava, y por último están los filtros de cuarto orden con una pendiente de 24 dB por octava.

Claro que es posible diseñar un filtro separador de frecuencia con pendientes mayores, pero por lo general, con un filtro de cuarto orden suele ser más que suficiente. Los filtros de frecuencia, además de atenuar las señales, básicamente tienen dos efectos colaterales que son adversos para el sonido, esto es que, por una parte alteran la fase, y por otra la respuesta transitoria.

El cambio de fase se puede definir como un pequeño retardo en la señal. No es un retardo absoluto, que pueda medirse en segundos, sino un retardo en grados con respecto a la longitud de onda, en la frecuencia de cruce.

Se dice que los filtros separadores de frecuencia de primer orden producen un cambio de fase de 90 grados; los de segundo orden producen un cambio de fase de 180 grados; los de tercer orden lo tienen de 270 grados, y los filtros separadores de frecuencia de cuarto orden producen un cambio de fase de 360 grados.

La sabiduría común dictaría que los filtros de cuarto orden están nuevamente en fase, dado que han completado un ciclo completo y que el problema del cambio de fase de un filtro de segundo orden, podría arreglarse invirtiendo la polaridad de una de las bocinas. Claro que decir eso, sería simplificar demasiado las cosas. Hay demasiados parámetros operando al mismo tiempo en esta ecuación, como para que la física sea tan sencilla.

La respuesta transitoria, que es el segundo efecto negativo que producen los filtros de frecuencia, puede definirse como la capacidad de una bocina para obedecer fielmente las instrucciones que le está dando el amplificador. Entre más alto sea el orden del filtro, más se ve comprometida la respuesta transitoria.

EL FACTOR Q.
El Q de un filtro, es el mismo valor Q que se utiliza en el diseño de los cajones acústicos y en los ecualizadores paramétricos. A esto se le conoce como el "valor del mérito". El valor de este parámetro describe la resonancia. Se puede definir como la frecuencia central dividida entre el ancho de banda, en puntos de -3 decibeles.

Dependiendo del Q de cada filtro, se describe la forma de la "rodilla", en la curva de atenuación progresiva de las frecuencias que se encuentran cerca del punto de cruce. Cada uno de estos puntos de cruce reciben el nombre del ingeniero que fue el primero en describirlos matemáticamente, como Butterworth (que es muy común) con un Q de 0.707, o el de Linkwitz-Riley, con un Q de 0.49.

PASIVO O ACTIVO.
Además de las diferencias anteriores, los filtros o redes separadores de frecuencia pueden ser activos o pasivos. Un circuito activo necesita corriente para funcionar, en tanto que un pasivo no la necesita. En la actualidad, los filtros activos se pueden encontrar en casi cualquier amplificador, o se le pueden agregar a un sistema como equipamiento externo, con conexiones a nivel de la señal.

Por lo general, los filtros activos se utilizan antes de la etapa de amplificación, mientras que los filtros pasivos se utilizan después de dicha etapa. Los filtros pasivos más comunes en un sistema de sonido, forman parte de los sistemas de bocinas componentes. Casi siempre, este tipo de filtros pasivos son esas pequeñas cajitas que contienen condensadores, bobinas y resistencias que están conectados entre el amplificador y la bocina correspondiente.

Vamos a ahondar un poco más en algunas áreas específicas y aprender cómo sacarles mejor provecho.

FILTROS SUBSÓNICOS.
Un filtro subsónico es una red separadora de frecuencias de paso alto, que trabaja a una frecuencia, que por lo común se calibra entre 20 y 40 Hz. Nada más para dejarlo bien claro, cabe señalar que el término "subsónico" no se refiere a que tenga una operación a una velocidad inferior a la del sonido, es decir 340 metros por segundo (a nivel del mar).

Por ejemplo, los aviones comerciales por lo general vuelan a velocidades subsónicas, es decir, jamás igualan o superan la velocidad del sonido en el aire, a la que en términos de la aviación se le conoce como Mach 1. En contraste, el Concorde era un avión supersónico, porque podía volar a velocidades superiores a la velocidad del sonido.

En los filtros o redes de separación de frecuencia, un filtro subsónico no se denomina "subsónico" porque viaje a velocidad menor que la del sonido. Por tal motivo, un término más apropiado sería "infrasónico", que significa una frecuencia que se encuentra por abajo de la audición humana normal, es decir entre 20 Hz y 20 kHz. El término opuesto sería "ultrasónico", como las ondas sonoras que utilizan los médicos para revisar la condición del feto de las mujeres embarazadas.

FILTRO INFRASÓNICO.
Un filtro subsónico se deshace de las frecuencias muy bajas. El propósito de esto, es que las frecuencias más bajas son difíciles de reproducir, e inclusive pueden llegar a dañar a las bocinas de rango medio grave, que son más pequeñas.

Incluso los subwoofers montados en cajones acústicos ventilados pueden beneficiarse utilizando este tipo de filtro, porque comúnmente "pierden el control" por abajo de la frecuencia a la que calibraron el puerto del cajón acústico. En la medida en que la frecuencia que intenta reproducir el subwoofer, queda por abajo de la frecuencia a la que calibraron el puerto, comienza aumentar potencialmente la probabilidad de que esa bocina llegue a fallar, o inclusive a dañarse.

¿Recuerdas el viejo tocadiscos de la abuela en la que ella únicamente escuchaba música muy suave? A pesar de la falta de música en el rango de frecuencias más bajas, las bocinas más grandes se movían alocadamente. Es más, casi se salían del cajón acústico, pero este movimiento extra, no producía ningún sonido audible.

Los tornamesas baratos son célebres por producir ruidos mecánicos en el rango de 3 a 30 Hz mientras estaban girando. Para resolver este problema muchos tornamesas incluían filtros subsónicos para eliminar esas dañinas frecuencias bajas.

LAS VENTAJAS DE UN FILTRO SUBSÓNICO.
Actualmente la técnica ha evolucionado más allá de los tornamesas de baja calidad, y aquí estamos hablando de un sonido para automóvil. ¿En qué puede beneficiarnos el uso de un filtro subsónico? Vamos a volver a tomar un punto del que ya habíamos hablado antes, esto es, la relación entre la frecuencia de calibración del puerto de disipación de resonancia del cajón para el subwoofer, y su potencia admisible.

A la frecuencia de calibración o frecuencia de resonancia del puerto, el subwoofer se detiene (es decir, reduce drásticamente su movimiento), mientras casi todo el sonido sale a través del puerto.

Esto permite que el sistema pueda aceptar una gran cantidad de potencia, y esto puede hacerse, hasta que alcance el límite térmico del mecanismo electromagnético, sin que produzca prácticamente ninguna distorsión. Y digo que no hay distorsión porque si el cono deja de moverse, entonces no puede apartarse de su rango de movimiento lineal.

Esto representa una parte muy ventajosa de su rango operativo. Pero abajo de esa frecuencia de calibración, ocurre justamente lo contrario.

Podríamos decir que el puerto se descarga, produciendo ondas de cancelación (es decir produce ondas fuera de fase con respecto a la salida del subwoofer) y se comporta simplemente como un orificio en un cajón. El resultado de esto, es que el movimiento del cono se sale rápidamente de control y fácilmente llega a la máxima carrera permisible.

Es por esta razón que el hecho de elegir adecuadamente la frecuencia de calibración para un cajón acústico con puerto de disipación, se vuelve un parámetro muy importante. Si escogemos una frecuencia demasiado baja, eso significaría mayor protección para la bocina, y permitiría una menor frecuencia de cruce, sin embargo no permitiría una mayor potencia admisible, ni tendría mayor impacto en las frecuencias más altas (dentro de ese rango de notas graves).

Si calibramos esa frecuencia demasiado alta, podrías producir altos niveles de presión acústica y tener mayor control en zonas más convenientes (de 40 a 80 Hz), sin embargo a cambio de eso, existe mayor riesgo para la bocina cuando intenta reproducir frecuencias mucho muy bajas.

Es aquí en donde entran el juego los filtros subsónicos. El uso de un filtro subsónico permite el uso de frecuencias de calibración más altas en un cajón acústico equipado con puerto, y permite un sonido mucho más agresivo y mayor potencia admisible, al mismo tiempo que, eliminando las frecuencias más bajas, se quita el riesgo de que el cono se salga del armazón.

La frecuencia elegida está directamente relacionada con la frecuencia de calibración del puerto. Un buen punto de partida sería alrededor de 10 o 15 Hz por abajo de la frecuencia a la que calibraron el puerto (pero siempre debe verificarse con el viejo método de prueba y error, antes de tocar la música a todo volumen).

Si leíste y comprendiste bien esta explicación, entonces debes deducir que esto no se aplica oficialmente a los cajones sellados, pero todo es posible. Solamente recuerda que el uso de cualquier filtro separador de frecuencias también produce un cambio de fase, además de afectar la respuesta transitoria, y esto en última instancia, se refleja en la calidad de sonido del sistema.

Además, un filtro también puede incluir una etapa de amplificación, antes del bloqueo de banda, lo que permitiría el uso de cajones ventilados de sexto orden, pero eso sería tema para otro artículo.

EL SISTEMA DE SONIDO DEL AUTOMÓVIL vs UN SISTEMA DE SONIDO CASERO.
Por MARCO A. CAMPUZANO

Primer vamos a considerar cómo es el sonido de un sistema casero. Necesitamos dar unas cuantas explicaciones para entender bien la enorme diferencia que existe entre escuchar música en la habitación de una casa, y hacerlo en la cabina del automóvil.

La diferencia más importante, es el tamaño de la habitación en comparación con la cabina del coche. Al escuchar el sonido en la habitación de una casa, se trata de un espacio más grande, y eso requiere una aplicación diferente para poder recrear adecuadamente el registro más bajo, lo que resulta mucho más sencillo en el confinado espacio de un automóvil.

Es precisamente por la diferencia en dimensiones, que casi siempre se recomienda el uso de una caja ventilada para escuchar música en un sistema casero. En una caja dotada de puerto, se produce mayor sonoridad que en un cajón sellado, a pesar de ser un espacio más grande.

Lo que es más, cuando el cajón de subwoofer se coloca cerca de las paredes, o bien se pone cerca del piso, esto tiene un efecto muy marcado en la sonoridad que produce el sistema de subwoofers. El hecho de colocar el caja acústica de un subwoofer cerca de un área grande y plana, como son las paredes o el piso, produce una potencia de sonido mucho más grande que cuando se coloca la caja a la mitad de la habitación, o el nivel de la mirada del oyente.

EN EL AUTOMÓVIL.
En un automóvil, son las dimensiones de la cabina así como los gustos de la persona que escucha el sonido, lo que determinará principalmente la cantidad de espacio, y en consecuencia, el diseño y colocación del sistema de subwoofers. Existen varios métodos para cambiar el desempeño de un subwoofer, cuando éste se escucha en la cabina de un automóvil. Creo que es el momento oportuno para hacer notar que cualquier sistema de subwoofer, independientemente de que sea sellado o ventilado, tendrá un comportamiento diferente cuando se escucha en el automóvil, que si lo escuchamos en un sistema casero.

El hecho de que el automóvil tenga un espacio relativamente pequeño, reforzará de manera natural la sonoridad del sistema de subwoofers.

CARGA.
También es posible alterar el funcionamiento de una caja sellada utilizando diferentes métodos de carga. La carga se logra en la cabina de un automóvil, de la misma forma que sucede en un sistema casero. El subwoofer se puede apuntar a la parte posterior del vehículo o hacia una esquina.

La mejor recomendación consiste en intentar diferentes posiciones del subwoofer, y dejar que sean los oídos del oyente quienes decidan dónde suena mejor. Este método de la carga puede dar como resultado un aumento de 3 dB, o incluso más, en toda la gama de bajas frecuencias.

También es posible cargar de la misma forma las cajas con puerto, colocando el subwoofer, o el puerto, cerca de una esquina, o apuntando contra un panel. Durante el montaje en el auto, es importante asegurarse de que el puerto se encuentra separado cuando menos la misma distancia que el diámetro del puerto, de cualquier superficie del vehículo, porque sólo así se puede lograr el desempeño deseado. Esta medida permitirá que el aire pueda salir del puerto libremente, sin que la proximidad resulte en una restricción de flujo.

Otra alternativa para carga el subwoofer, es apuntar la bocina y el puerto hacia abajo, es decir, dirigirlos hacia el piso del vehículo. También en estos casos, es muy importante recordar que el puerto debe quedar separado del piso al que apunta, cuando menos la misma distancia que su diámetro.

Al cargar el subwoofer de esta forma, debe recordarse que la bocina no debe quedar en contacto con ninguna de los paneles o respaldos de los asientos, dado que eso esto altera el movimiento del cono. El hecho de restringir el movimiento del cono de esta forma puede dañarlo, además de anular la respuesta de las frecuencias bajas.

CONCEPTOS BÁSICOS DE SISTEMA DEL SONIDO AUTOMOTRIZ.
Vamos a comprender conceptos como potencia, sensibilidad y reproducción de baja frecuencia.
Por Ing. JUAN CASTILLO.

En los sistemas de sonido para el automóvil, como sucede en muchas áreas de nuestras vidas, existen términos que utilizamos cotidianamente, pero cuyo significado no comprendemos. Un buen ejemplo de esto que digo, es la palabra "potencia".

Una persona con un sistema que tenga muchos amplificadores de alta potencia, conectados a media docena de subwoofers, probablemente piensa que tiene mucha potencia (y hasta es posible se sienta complacido al pensar que tiene más potencia que su vecino de al lado). La potencia como tal, constituye una sólida plataforma de mercadotecnia, por lo que la mayoría de las empresas arrojan más leña a la fogata de la "potencia". Pero en realidad, la potencia no es tan importante como quieren hacernos creer.

LA ENTRADA, NO LA SALIDA.
La razón de esto es que la potencia especificada para una bocina, es potencia a la entrada, no potencia a la salida. La eficiencia de una bocina es algo realmente bajo, aproximadamente de un 0.5% para la inmensa mayoría de las bocinas que reproducen las frecuencias más bajas.

Eso significa que por cada 100 Watts de potencia a la entrada, en realidad la bocina utiliza aproximadamente 0.5 Watts para producir sonido. Sabemos que la energía no se crea ni se destruye, lo cual nos lleva a plantearnos esta pregunta: "¿Qué ocurre con el resto de esa potencia?". Pues resulta que 99.5 de esos 100 Watts totales, se transforman en calor, y se desperdicia constantemente. La bobina móvil de un subwoofer opera prácticamente a 150ºC, y no se considera que sea demasiado caliente. ¿Entonces por qué hacemos tanto escándalo y estamos dispuestos a desperdiciar toda esa energía en un barril sin fondo?

Para aquellos que deseen arrojar algo de luz sobre este tema, debemos saber que, para que una bocina produzca el sonido, la energía debe transformarse dos veces. En primer lugar, la energía eléctrica se transforma en mecánica para mover el cono y en segundo lugar, esta energía mecánica tiene que transformarse en energía acústica, es decir, en sonido.

Es un hecho bien conocido que el mejor aprovechamiento de la potencia ocurre, cuando las impedancias de entrada y salida de un dispositivo son idénticas. El problema es que el peso del cono de la bocina es considerablemente mayor que el peso del aire. Así que entre más se parezcan estas dos variables, mejor se llevará a cabo la transferencia de potencia. Es ésta la razón principal por la que en años recientes, los conos de material compuesto sumamente liviano han ganado cada vez mayor popularidad.

La especificación de potencia que viene impresa en la placa posterior de una bocina, nos dice la intensidad a la que se puede alimentar una señal a esa bocina, y todavía tener una operación segura. Lamentablemente, esta intensidad no se expresa en Watts, sino en Volts, e inclusive en ese caso, el verdadero límite en un sistema de sonido para automóvil depende de muchos otros factores que dependen, no de las especificaciones de la bocina, sino de lo que el instalador haga con ella. ¿Cómo puede ser esto?

CARRERA Y DISIPACIÓN DE POTENCIA.
El funcionamiento de las bocinas tiene dos factores que limitan su eficacia. Por una parte está la carrera y por otra la disipación de potencia (o potencia absorbida). En otras palabras, la limitación de la carrera se refiera a que el cono puede llegar a vibrar más rápido de lo que le es físicamente posible y se rompe, y si el mecanismo electromagnético no puede absorber toda esa energía eléctrica, por una señal excesivamente grande, puede quemarse.

Para que una bocina pueda mantener el mismo nivel de intensidad de sonido en un rango de frecuencias específico, cada vez que la frecuencia se reduce a la mitad (esto es, cada vez que baja una octava) la distancia que el cono debe recorrer se cuadruplica.

Eso significa que existe un punto al que eventualmente llegará la bocina, al intentar reproducir una frecuencia extremadamente baja, a la que el mecanismo recorra más de la cuenta, y en el proceso se destruya (aunque antes de que eso pase, emite muchos "ruidos de advertencia").
Ahora lo importante aquí, es que esto no está relacionado exclusivamente con la magnitud de la señal a la entrada, ni tiene una relación directa con las especificaciones de la bocina, sino más bien depende de la forma en que el instalador coloque la bocina.

Por ejemplo, para una bocina de medios, podría ser posible utilizar una frecuencia de cruce que se encuentra una octava más baja que el estándar, incrementando su pendiente, instalándola en un cajón sellado herméticamente.
Una bocina para graves en un cajón sellado grande (Qtc = 0.707) podría presentar un límite de carrera, a la frecuencia de 45 Hz cuando se alimentan 30 Volts. Para ese mismo voltaje de alimentación, la misma bocina instalada en un cajón más pequeño (Qtc = 1.2) su gama podría bajar hasta los 30 Hz. Por lo tanto, el límite de carrera de la bocina, depende del tipo y tamaño del cajón acústico en el que está operando, y de las características del filtro de frecuencias que se está usando, y no tanto de la potencia máxima admisible que viene especificada en el folleto de ventas.

El límite de la potencia absorbida, se refiere a la potencia que una bobina móvil puede soportar antes de quemarse. Contrariamente a lo que indica el sentido común, esto tiene mucho que ver con la forma en que ajustamos la ganancia de nuestro sistemas (en relación a la cantidad de traslape de ganancia que estamos dispuestos a tolerar) así que no tiene tanto que ver con la máxima potencia de salida.

Primero, es muy importante comprender la forma en que se comporta la música. La música contiene principalmente información de baja intensidad o "promedio" mezclada con señales instantáneas de gran intensidad, que forman un pico, por ejemplo, cuando golpea el bombo de la batería.
La diferencia entre el nivel promedio y la intensidad pico se conoce como el factor de cresta, y se expresa en dB (decibeles). Cuando estamos escuchando por radio un programa de controversia en AM, la señal se puede procesar para que tenga un factor de cresta de 6 decibeles; la música comercial tendría un factor de cresta de 15 decibeles, y la música para audiófilos, por ejemplo esas pistas que utilizamos durante las competencias de IASCA o USACi, pueden tener un factor de cresta de 25 decibeles, e incluso más. Entre menor sea el factor de cresta, la música será más ruidosa y menos dinámica, y va a consumir mayor potencia.

ESTRUCTURA DE LA GANANCIA.
Cuando un sistema es llevado hasta el punto en que comienza a cortar la señal (se produce la distorsión conocida como recorte o "clipping"), el amplificador comienza a producir lo que se conoce como "onda cuadrada". Cuando la señal de entrada aumenta tanto, que en la salida, el amplificador trata de producir una señal más elevada de lo que le permite su capacidad máxima de voltaje. En esas condiciones, lo que ocurre es que los dos extremos de la señal se recortan, y nos recuerda la forma de una onda cuadrada.

La potencia que se transfiere a una bobina móvil, se puede calcular como el área bajo la curva de la señal. Si esa onda ha sido sobreexcitada hasta el punto de distorsión en que se produce una señal recortada, su área, y por lo tanto la potencia de salida real que se transfiere a la bocina, se incrementa significativamente.

Bajo ciertas condiciones del mundo real, la potencia de salida se puede duplicar fácilmente con este truco. Agregando la burla al insulto, las pequeñas áreas en las que la señal se recortó, se pueden interpretar como pequeñas señales de corriente directa (DC), señales con las que las bocinas no se sienten nada cómodas.

De hecho, una bobina móvil solamente se puede comportar como un elemento de inducción, cuando pasa por ella una señal de corriente alterna (AC). Es por tal motivo que no es posible aumentar o disminuir el voltaje (por medio de un transformador) cuando se trata de una corriente directa; primero debe transformarse en una corriente alterna, para que los alambres enrollados dentro del transformador, puedan comportarse como elementos de inducción y bajar o subir el voltaje.

Cuando una corriente directa pasa por una bobina, ésta en realidad se comporta como una resistencia, o inclusive como un cortocircuito, desperdiciando grandes cantidades de potencia. Eso significa que esas pequeñas ráfagas de corriente directa presentes en una señal recortada, tienden a incrementar todavía más el desperdicio de potencia de esa bocina. Esto puede provocar que una bocina, cuya potencia nominal sea de 100 Watts, fácilmente comience a fallar cuando su señal es alimentada por un amplificador de igual o menor potencia (100-75 Watts), cuando se le aplica una severa dosis de distorsión.

Por otra parte, si estamos reproduciendo música con un factor de cresta muy alto, en un sistema cuya estructura de ganancia se ajustó de tal forma que no puede pasar ninguna distorsión, o cuando mucho, pasan cantidades muy pequeñas, esa misma bocina de 100 Watts fácilmente puede conectarse a un amplificador de 500 Watts, siempre y cuando no se llegue a su límite de carrera. Es un caso muy parecido a cuando pasas tu dedo por una flama. Si no dejas tu dedo mucho tiempo sobre la flama, en realidad no se puede calentar y no te vas a quemar.

Todo eso significa que cuando se utiliza un amplificador de igual potencia o inclusive menor, como sucedió en nuestro primer ejemplo, esto puede destruir una bocina especificada para manejar 100 Watts, pero esa misma bocina puede llevar una vida longeva y feliz con un modelo de 500 Watts, si se ajusta como se describió en el segundo ejemplo. Entonces, ¿qué tan poderosa podemos decir que es realmente esa bocina? No podemos. Porque no depende de la bocina misma, sino de lo que el instalador haga con ella.

SON VOLTS, NO WATTS.
Ahora vamos a regresar a la especificación de potencia de salida del amplificador. La potencia es lo que se produce, o lo que se desarrolla, bajo una carga es decir, cuanto esfuerzo se hace para hacer un trabajo contra algo que se opone a ello. En términos eléctricos, es el voltaje al cuadrado dividido, entre la resistencia (P = V x V/R, o lo que es lo mismo P = V x I).
Lo que estamos solicitando de nuestras bocinas, es que reproduzcan la música, y que lo hagan en forma clara, con mucha intensidad y sin desperdiciar tanta potencia. La eficiencia típica de una bocina de baja frecuencia, se especifica en términos de su sensibilidad, esto es los decibeles que puede producir cuando se le alimenta una señal con una potencia de 1 Watt y se mide a 1 m distancia.

Esta misma especificación suele expresarse utilizando un voltaje a la entrada de 2.83 Volts a 1 m, porque 2.83 Volts es la tensión eléctrica que se necesita para producir una potencia de 1 Watt, cuando se alimenta una impedancia de 8 Ohms. El problema es que esos 8 Ohms representan un valor nominal, pero no es un valor constante, ni tampoco es real.

Esto se debe a que las bocinas no tienen una sola impedancia, sino presentan una curva de impedancias. En otras palabras una bocina presenta un valor de impedancia diferente para cada frecuencia, la cual (para un subwoofer de automóvil de una impedancia nominal de 4 Ohms) casi siempre fluctúa desde algo cercano a los 3 Ohms, hasta más de 120 Ohms.
Lo que trato de dar a entender, es que la antigua especificación de 1 Watt, resulta demasiado ambigua. La especificación de 2.83 Volts para una bocina de 8 Ohms, o la especificación de 2 Volts para bocinas de 4 Ohms, tienen mucho más lógica. Esto significa que una bocina no necesariamente necesita consumir 1 Watt para producir un cierto número de decibeles.
Básicamente, lo que una bocina necesita para producir sonido, no es potencia, sino voltaje (obviamente, respaldada por la corriente necesaria para producir la potencia necesaria). Dependiendo de la intensidad de la señal a la entrada, el voltaje se relaciona con los decibeles que una bocina puede producir y, dependiendo de su impedancia, de la potencia que puede soportar.

Cabe recordar que la potencia es el trabajo que desarrolla un elemento bajo una cierta carga (contra algo que se opone a la realización de ese trabajo). Si necesitas pasar una mesa de un punto A, a un punto B, esa acción requiere más potencia de tu parte, si la mesa tiene muchas cosas encima, de lo que se necesitaría sino tiene nada.

No obstante, lo que quieres hacer es mover la mesa, esto es, producir muchos decibeles. El esfuerzo que hagas depende de qué tan pesada sea la mesa, y esa es la potencia invertida.

UNO A UNO.
Esta es la razón por la que muchos amplificadores de sonido para uso profesional, no están especificados en Watts, sino en dBW (dB referidos a 1 Watt). Un amplificador capaz de producir 20 dBW, es un aparato que puede agregar 20 decibeles de nivel de presión acústica a la bocina, con una sensibilidad a 2.83 Volts.

Esto representa un amplificador de 100 Watts en el modo antiguo (10 log 100). Si tu conectas una bocina a este amplificador, le vas a agregar 20 decibeles.

Si alimentas dos bocinas idénticas en paralelo (y si además, el amplificador puede soportar dicha carga) la intensidad de sonido que va a producir cada bocina no se va a incrementar (en realidad puede disminuir un poco), pero el amplificador producirá el doble de potencia, la mitad para cada bocina. Entre mayor número de bocinas estén conectadas en paralelo, más baja será la carga, y más potencia va a producir el amplificador, pero el nivel de salida en dB para esa bocina, no va a cambiar.

Por otra parte, cuando la impedancia baja demasiado, por ejemplo, al tratar de hacer funcionar una carga de 1 Ohm, con un amplificador normal clase D para automóvil, el amplificador falla drásticamente, dado que no puede mantener el voltaje de salida, reduciendo significativamente la potencia de cada bocina.

Esto significa que tendría mucho más lógica utilizar una bocina para cada amplificador, dado que esto permite que el amplificador pueda sostener un voltaje de salida más alto, funcionar a menor temperatura y disponer de mucha corriente de reserva extra para los picos. Sin embargo, esto va en contra de las costumbres en las instalaciones de sonido automotriz. Cuando en el futuro pienses en la configuración de un sistema de sonido para automóvil, piensa un momento si tu propósito es lograr la mayor calidad de sonido, o el mayor nivel de presión acústica.