• Aguante de potencia (potencia admisible) en cajas acústicas

    De entre las muchas confusiones que abundan en el mundo de la sonorización profesional está la del aguante de potencia (en inglés, power handling) de un altavoz, también llamado potencia admisible. Por una parte, los fabricantes utilizan una variedad de términos tales como potencia de pico, RMS, media, continua o de programa. Por otra, existen diferentes formas de medir el aguante de potencia de un altavoz o caja acústica que producen diferentes resultados. En este tema de audio trataremos de arrojar algo de luz sobre esta cuestión.

    1. Potencia


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

    Potencia = -----
    Z
    Según que tipo de voltaje utilicemos, lograremos un tipo de potencia. Si el voltaje es de pico, la potencia será también de pico. Si el voltaje es RMS, obtendremos potencia media (RMS). El RMS (del inglés, root-mean-square), es sólo una herramienta matemática que extrae el valor eficaz de una señal alterna. Este valor eficaz es similar a mediar el voltaje de la señal excluyendo el signo.


    2. Pruebas de potencia


    Para determinar el aguante de potencia (que también podríamos llamar potencia admisible) de un altavoz, se lo ha de someter a una prueba de potencia. Ésta consiste en alimentar el altavoz con señal de prueba, que normalmente consiste algún tipo de señal de ruido con un margen dinámico controlado, durante un tiempo determinado, habitualmente entre 2 y 100 horas.

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

    El margen dinámico de una señal se expresa con el factor de cresta, que es la relación entre la potencia de los picos y la potencia de la media de la señal. La figura que puede verse a continuación muestra una señal de ruido rosa con un factor de cresta de 6 dB, es decir, que la potencia del pico es 6 dB mayor que la potencia media de la señal. Ello equivale a una relación de 2 a 1 entre el voltaje de pico y el RMS, que corresponde a una relación de 4 a 1 entre la potencia de pico y la potencia media ("rms"), puesto que la potencia se calcula en base al voltaje al cuadrado. Esta dinámica es la especificada habitualmente por la normas internacionales. Antiguamente el factor de cresta de la música comercialmente grabado era elevado (del orden de 20 dBs), pero hoy en día el pop y el rock vienen muy comprimidos con factores de cresta que oscilan por los 10 dBs, pero que pueden incluso acercarse a esos 6 dBs de las señales usadas en las pruebas de potencia de laboratorio.


    Existen varias normas que especifican procedimientos a la hora de realizar las pruebas. Las más relevantes son :
    2.a. La norma AES2-1984

    Ésta es una norma para componentes de altavoz realizada por el Audio Engineering Society. Es de uso muy habitual y, aunque es solo para componentes, se aplica también, a veces, a cada una de las vías de un sistema activo. Especifica una señal de ruido rosa con factor de cresta de 6 dB, con un ancho de banda de una década. Por ejemplo, un altavoz de bajos podría usar una banda de 50-500 Hz, mientras que una unidad de agudos podría usar una de 1000-10000 Hz. El gráfico muestra el espectro de ambos ejemplos. La duración de la prueba es de dos horas, tras la cual el componente no deber mostrar daño apreciable. La impedancia (Z) utilizada será la impedancia mínima del componente.


    Espectro comparado de diferentes señales para pruebas de potencia vistas por un analizador de banda porcentual constante (tipo RTA). El ruido rosa sin filtrar sería una línea recta plana

    2.b. La norma AES2-2012

    La norma AES2-1984 ha sido sustituida por la AES2-2012. Ahora la señal de ruido rosa tiene un factor de cresta de 12 dB (4:1) y la impedancia que se utiliza para el cálculo de potencia es la impedancia nominal. Esto último supone que la potencia calculada ahora será típicamente del orden de un 20% inferiores para el mismo componente con respecto a la norma del 1984 (que utiliza la impedancia mínima para el cálculo de potencia), lo que puede crear mucha confusión. Además, el filtrado en los extremos de la banda es ahora de 24 dB/octava en vez de 12 dB/oct (por claridad no se ha añadido al gráfico de arriba).

    2.c. La norma IEC268-5 (1978)
    Ésta es una norma realizada por la Comisión Electrotécnica Internacional en 1978 y reafirmada en los años ochenta. Especifica una señal de ruido rosa con espectro IEC de programa y factor de cresta de 6 dB. El espectro de programa IEC intenta ser un espectro que se aproxime al contenido de una señal musical real, y tiene por ello menos agudos y menos graves. La norma usa la nomenclatura "Rated noise power" y "power handling capacity".
    La duración de la prueba es de cien horas, tras la cual el altavoz no deber mostrar daño apreciable.
    NOTA: Para añadir confusión, hay una norma de igual código de 1972 que especifica un tiempo y señal de prueba diferentes, aunque raramente se usa.

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

    2.e. La norma EIA RS-426-B (1998)
    La 426-B supone un cambio sustancial con respecto a la 426-A. El resultado ya no es una especificación de potencia admisible, sino que se opta por especificar la potencia óptima del amplificador (optimum amplifier power), que será la potencia máxima que pase tres pruebas diferentes: una prueba de compresión de potencia con un barrido sinusoidal rápido entre 40 y 10 kHz que se repite en bucle, una prueba de distorsión a diferentes frecuencias y una última de "envejecimiento acelerado" (accelerated life test) a la mitad del la potencia óptima del amplificador con ruido rosa de 6 dB de factor de cresta y el espectro que puede verse en la ilustración comparativa. La duración de esta última prueba es de ocho horas, y tras ninguna de las tres pruebas debe haber daños o cambios apreciables. El proceso de medida de esta norma es bastante complejo, laborioso y en momentos subjetivo; de momento esta norma no ha sido comúnmente aceptada por la industria del refuerzo sonoro y dudamos que lo sea en el futuro, quizá con la excepción de la prueba de envejecimiento acelerado, que en cualquier caso no es significativamente diferente de su predecesora 426A, excepto por un espectro más ancho.

    3. Tipos de especificaciones de potencia


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

    3.b. Potencia de programa. La potencia de programa es un término arcaico que proviene de antiguas pruebas de potencia con senoidal. Hoy en día, no tiene un significado concreto ni mucho sentido, ya que muchas de las señales estándar de prueba ya son de "programa". Para muchos fabricantes, es, simplemente, el doble de la potencia media, aunque otros fabricantes usan relaciones diferentes a 2:1. Puede usarse como guía para la elección de amplificador. Por ejemplo, un altavoz de 300W de potencia media y 600W (2x300W) de potencia de programa podría utilizar un amplificador de 600W de salida. Esto es para aplicaciones de gran control, para aplicaciones más habituales con cierto abuso del sistema este amplificador sería quizás demasiado grande.

    3.c. Potencia de pico. Corresponde al cálculo de la potencia en base a los voltajes de pico. Para una señal de 6 dB de factor de cresta, la potencia de pico es cuatro veces más que la potencia media. Así pues, para señales de potencia con factor de cresta de 6 dB, las potencias quedarían como sigue:
    Potencia
    Relación
    Ejemplo
    Media 1 300W
    Programa 2 600W
    Pico 4
    (¡no siempre!)
    1200W

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

    4. Causas de averías de altavoces


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

    Las causas del fallo térmico de un componente pueden ser :

    • exceso de potencia media de entrada
    • señales fuera de la banda pasante (radio frecuencia, frecuencias subsónicas) con excesivo nivel. La energía que no se convierte en sonido se convierte en calor
    • recorte (clip) del amplificador, la causa más común de fallo térmico
    • corriente continua entregada por el amplificador, caso poco habitual en los amplificadores profesionales de hoy en día puesto que incorporan protección contra esto
    • excesiva ganancia en los ajustes de ecualización en los extremos de la banda de paso (por ejemplo, por el uso radical de ganancia de los típicos controles de bajos y agudos, o la clásica curva de "U" en los ecualizadores gráficos), principalmente de agudos, puesto que en esta zona de frecuencias los componentes poseen una eficiencia muy baja y generan mucho calor, que puede acabar quemando la bobina si se lleva el sistema a potencias elevadas


    Para prevenir los fallos térmicos, evite recortar (llevar en clip) el amplificador de potencia. Y asegúrese de que sólo envía al altavoz aquellas frecuencias que éste puede reproducir, utilizando filtros paso-alto y/o paso-bajo para limitar la banda de frecuencia que alimenta el altavoz.

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

    5. Cómo elegir la potencia del amplificador


    En general, para sonorización, se debe elegir un amplificador cuya potencia de salida esté por encima del aguante de potencia del altavoz. Esto se debe a que un amplificador sólo entrega la potencia especificada con señal senoidal, y entrega mucha menos potencia para una señal real con dinámica.

    Por ello, se recomiendan amplificadores que entreguen un 50% más de potencia que la potencia media (RMS) del altavoz. Por ejemplo, para una caja de 450W, podríamos usar un amplificador que entregara 700W. Si utilizamos un amplificador pequeño, no obtendremos el nivel suficiente ni la sensación (de nivel) suficiente, así que tenderemos a saturar el amplificador y con ello pondremos en peligro la integridad del altavoz. Esto es solamente una norma general, que puede tener que modificarse en función de las aplicaciones concretas (por ejemplo, no es infrecuente encontrar relaciones de 2:1 para las vías de agudos dada su mayor dinámica y por no resultar caro este sobredimensionamiento) y otros factores (como puedan ser lo conservador o no de la cifra de potencia admisible especificada por el fabricante). En general hay que ser mucho más conservador para la música grabada que para la música en directo, ya que el mismo amplificador producirá niveles medios de potencia mucho más elevados con la primera.

    Es posible usar un amplificador más grande que el recomendado, pero deberemos estar atentos de no llevar el amplificador a clip (o hacerlo solamente de forma ocasional, tanto menos cuanto más descompensado sea la potencia del amplificador) y escuchar que no estemos sobre-excursionando los altavoces, ya que, con frecuencia, éstos nos dan avisos claramente audibles de que están recibiendo demasiada potencia.

    NOTA: Esta recomendación es para aplicaciones de refuerzo sonoro. En otras aplicaciones las relaciones son diferentes e incluso contrarias; por ejemplo, en un combo de guitarra la potencia del altavoz ha de ser muy superior a la del amplificador debido al uso frecuente de grandes dosis de distorsión en el amplificador.

    Anexo. El control de volumen del amplificador no es un control de potencia


    Un concepto erróneo que se ve a menudo en el foro es la creencia de que los controles de volumen del amplificador permiten ajustar la potencia de salida de éste, lo que que permitiría usar un amplificador en teoría demasiado grande para un altavoz de baja potencia, ajustando los controles de volumen, por ejemplo, a la mitad (a las doce del reloj).

    Nada más lejos de la realidad. El amplificador es básicamente un "multiplicador". Entra una señal y sale otra con un voltaje X veces mayor. El control de volumen es un atenuador de entrada; si lo bajamos a cierta posición, lo único que sucede es que necesitaremos mandar una señal de mayor nivel desde el mezclador.
    Comentarios 12 Comentarios
    1. Jorge L. Praise -
      si el parlante dice 250 rms y mi amplif. da 360 watt rms ...es suficiente ?
    1. Iván Rivera -
      claro q si
    1. Antonio Pérez B -
      Para un amplificador de 150W por canal y unos altavoces de 150W RMS existe algun peligro sin subir el volumen al maximo.
    1. Halley Freitez -
      Cita Originalmente Publicado por Antonio Pérez B Ver Mensaje
      Para un amplificador de 150W por canal y unos altavoces de 150W RMS existe algun peligro sin subir el volumen al maximo.
      Tu amplificador lo forzaras un poco ya que tus watts de salida del amplificador y parlantes son iguales, siempre tus w del amplif tienen que sobrar mas que los rms de tus parlantes.
    1. Juan Manuel Esparza -
      excelente informacion gracias
    1. Ildemaro Javier Avila -
      Excelente informacion me sirvio de mucho gracias
    1. Ery Dovales -
      Saludos, una pregunta se que han concluido bien, pues tengo 2 jbl jrx 112m y jrx115, y 2 yamahas parecias a los monitores de la jbl. todas a 8 ohms original, y tengo pensado comprar el amplificador y no se cual elejir, en teoria de acuerdo esas 6 cornetas que son de 250w rms kisas las yamaha un pokito mas, pero esas 6 cornetas me sirven poner 3 y 3 por canal en un amplificador como el modelo crowns xls 1500 kisas una configuracion de 2 ohms a 750w. osea me sirve ese amplificador o que me recomiendan para esas cornetas?
    1. Fredy Quiñones Alvarado -
      Hola, necesito de ayuda, no soy profesional, pero saben tengo 4 parlantes B&C 12PE32 500W CONTINIO 8Ω, colocados en 4 cajas clon de DAS AERO 12, y quiero utilizar un amplificador que me mueva dos cajas por canal, osea, dos parlantes por canal, conectado en paralelo a 4Ω, quisiera saber cuanto tiene que ser la salida del amplificador a 4Ω para que trabaje correctamente. Espero su gentil ayuda, de antemano te los agradezco.
    1. Jorge Saavedra -
      Cita Originalmente Publicado por Fredy Quiñones Alvarado Ver Mensaje
      Hola, necesito de ayuda, no soy profesional, pero saben tengo 4 parlantes B&C 12PE32 500W CONTINIO 8Ω, colocados en 4 cajas clon de DAS AERO 12, y quiero utilizar un amplificador que me mueva dos cajas por canal, osea, dos parlantes por canal, conectado en paralelo a 4Ω, quisiera saber cuanto tiene que ser la salida del amplificador a 4Ω para que trabaje correctamente. Espero su gentil ayuda, de antemano te los agradezco.
      Que tal mi estimado fredy quiñones, mira yo a diferencia del post, te aconsejo que a tus bocinas les metas los watts rms que te piden, los cuales serían 250, osea que a 4 ohms te de 500 rms, yo desde hace 10 años tengo 12 bocinas de 400 rms y les meto los 400 con un amplificador y nunca han dado problema de nada y suenan perfectamente bien, un sonido fuerte, claro limpio y de calidad. te invito a que pruebes tu sistema así, veras que te va a convencer y de esa forma nunca te va a dar problema y te sonara bien, mis diez años con esas bocinas y amplificadores me hacen sentir confiado de la recomendación que te hago, mi sistema lo utilizo para sonorización de grupos afamados en méxico y es un equipo de gran escala, saludos!
    1. Jesus Rojo -
      buenas, soy nuevo acá y necesito ayuda, no quiero romper ni mis cajas ni mis potencias, y necesito algún ingeniero o alguien que la tenga muy clara, paso a explicar mi problema tengo 4 behringer vp 2520 500 rms 2000 picos segun datos técnicos,y 4 sublow behringer vp1800 400 rms 1600 picos, 8 monitores de piso behringer vp 1220 200 rms 800 pico, 4 potencias behringer nu 6000 sin dsp y un dbx driver rack plus, mi problema es que no se si la potencia que tengo es mucho para cada caja o esta bien, la cuestion de los ohms trabajo todo a 4 ohms, osea 2 2520 por canal ( las 2520 son en 4 ohms por eso hice una Y con una caja como si fuera una zapatilla de corriente pero con speakon y eso no se si altera los ohms, asumo que no por teoría, osea de un speakon doy potencia y separo la linea como una Y y en cada punta un speakon, un positivo y un negativo por lado conectado a cada caja) asumo que con eso divido la potencia ( las nu 6000 dice por manual 3000 por canal a 4ohms) mas allá de que sean rms reales o no, creo que en algun lado de un manual lei que tiran 2100 rms reales por canal que igual sigue siendo a mi parecer mucha potencia para cada caja, mi duda es si es mucha potencia o esta bien, según lo que se expone en este articulo estan bien, les sobra un poco pero esta bien, si alguen me puede ayudar o dar un poco de fe a como lo tengo armado estaria bueno, gracias desde ya atte jesus
    1. German Rodriguez B -
      Buen día, cuando dice: "evite recortar el amplificador" se refiere a? No me queda muy claro allí, si por ejemplo, mi amplificador tiene un Low Cut, y mis altavoces dicen que su rango de frecuencia va desde los 45 Hz, no puedo utilizar el Low Cut de mi amplificador seleccionando los 45 Hz de corte (ya que el amplificador lo tiene) ? No se debe hacer ese corte?

      Gracias
    1. Martín Almazán -
      Cita Originalmente Publicado por German Rodriguez B Ver Mensaje
      Buen día, cuando dice: "evite recortar el amplificador" se refiere a? No me queda muy claro allí, si por ejemplo, mi amplificador tiene un Low Cut, y mis altavoces dicen que su rango de frecuencia va desde los 45 Hz, no puedo utilizar el Low Cut de mi amplificador seleccionando los 45 Hz de corte (ya que el amplificador lo tiene) ? No se debe hacer ese corte?
      Ese recorte que se debe evitar se refiere al clip o saturación. El filtro paso-alto que mencionas siempre es aconsejable.
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