Sistemas de Sonorización y Megafonía: Conceptos Clave

Diferencias entre Instalaciones de Alta y Baja Impedancia

En sonorización y megafonía, la elección entre una instalación de alta o baja impedancia es crucial y depende de varios factores, principalmente la distancia y el número de altavoces.

Baja Impedancia

La baja impedancia se refiere a valores de 4, 8 y 16 ohmios (Ω). Los amplificadores de baja impedancia ofrecen salidas directas para la conexión de altavoces de baja impedancia. Este tipo de configuración es ideal para distancias cortas entre el amplificador y los altavoces, y para un número limitado de estos, donde se busca una alta fidelidad de sonido.

Alta Impedancia (Línea de 100V/70V)

La alta impedancia se utiliza cuando la distancia entre el amplificador y los altavoces es superior a 20 o 30 metros, o cuando el número de altavoces es elevado. Los amplificadores de alta impedancia generan una salida de tensión constante (comúnmente 100V, 70V o 50V), a la cual se conectan todos los altavoces en paralelo mediante transformadores de línea. Esta configuración minimiza las pérdidas de señal en cables largos y simplifica la distribución de potencia a múltiples altavoces.

Atenuadores de Volumen: Uso y Tipos de Instalación

Los atenuadores de volumen son resistencias variables de tipo bobinado. Se utilizan principalmente en instalaciones de alta impedancia (línea de 100V/70V) para controlar el nivel de sonido de altavoces individuales o grupos de altavoces en diferentes zonas. Pueden instalarse de forma independiente, empotrados en cajas universales o en superficie, ofreciendo flexibilidad en el diseño de sistemas de sonorización por zonas.

Componentes Clave en Sistemas de Sonorización y Hilo Musical

Un sistema de distribución de sonorización o hilo musical se compone de varios elementos interconectados que trabajan en conjunto para capturar, procesar, amplificar y reproducir el sonido. A continuación, se describen los principales componentes:

(Nota: El esquema de conexiones representativo no se incluye en este documento.)

El Micrófono

El micrófono es un transductor fundamental que transforma las ondas sonoras o señales acústicas en sus correspondientes señales eléctricas. Estas señales eléctricas pueden ser posteriormente procesadas y amplificadas por equipos electrónicos.

Características Principales de los Micrófonos

• Sensibilidad: Es la relación entre la intensidad de la señal sonora que recibe el micrófono y la amplitud de la señal eléctrica que proporciona a su salida. Se mide en mV/Pa (milivoltios por Pascal).
• Fidelidad: Se refiere a la capacidad del micrófono para responder con la misma sensibilidad, sin distorsión ni perturbación, a todas las frecuencias comprendidas dentro del espectro de audio.
• Curva de Respuesta o Respuesta en Frecuencia: Describe el comportamiento del micrófono ante distintas frecuencias de la señal sonora. La curva de respuesta representa la sensibilidad correspondiente a las diversas frecuencias, referidas a un nivel convencional o de referencia (0 dB para 1 Pa y 1 mV). Un micrófono de calidad debe tener una curva lo más plana posible.
• Grado de Distorsión: Indica la capacidad del micrófono para producir respuestas sin deformación.
• Direccionalidad: Esta característica indica cómo varía la sensibilidad del micrófono con respecto a la dirección de procedencia del sonido. Existen dos tipos principales:
  • Omnidireccionales: Captan los sonidos en todas las direcciones.
  • Direccionales: Captan los sonidos procedentes de una sola dirección (ej. cardioide, supercardioide, hipercardioide).
• Impedancia:
  • Los micrófonos de alta impedancia tienen valores superiores a 1000 Ω y proporcionan una tensión de salida de 10 a 30 mV, pero muy poca corriente.
  • Los de baja impedancia (típicamente 600 Ω o menos) son preferibles para tiradas de cable largas, ya que son menos susceptibles a ruidos e interferencias.

El Altavoz

El altavoz es un transductor que convierte la señal eléctrica de audio en energía acústica. Recibe del amplificador señales eléctricas con información de audio y las transforma en variaciones de presión del aire que corresponden a esas señales, permitiendo la reproducción del sonido.

Características Principales de los Altavoces

• Impedancia: La impedancia de un altavoz no es solo la resistencia medida con un ohmímetro, sino que incluye el valor de la componente inductivo-capacitiva de sus elementos internos. Es un valor que varía con la frecuencia.
• Ángulo de Cobertura o Directividad: Es el haz sonoro que un altavoz es capaz de proyectar sin que su nivel sonoro disminuya en -6 dB con respecto al medido en su eje central. Determina la dispersión del sonido.
• Sensibilidad: Es el nivel de presión sonora (SPL) que un altavoz es capaz de proporcionar en su eje a 1 metro de distancia cuando se le aplica 1 vatio (W) de potencia de audio. La sensibilidad se expresa en dB/W/m.
• Eficiencia o Rendimiento: Está estrechamente ligado a la sensibilidad. Los altavoces tienen mayor rendimiento cuanto más alto sea su valor de sensibilidad. El rendimiento es la relación entre la potencia acústica de salida del altavoz y la potencia eléctrica suministrada a su entrada.

El Amplificador

El amplificador es uno de los componentes más importantes en las instalaciones electroacústicas. Su función principal es tomar una señal de audio de baja potencia y aumentarla lo suficiente como para alimentar los altavoces, permitiendo sonorizar grandes estancias con buena calidad de sonido. Debe proporcionar tanto ganancia de tensión como ganancia de potencia.

Características Principales de los Amplificadores

• Potencia Entregada: Se refiere a la potencia que el amplificador puede entregar de forma continuada a la salida de los altavoces. Suele expresarse en términos de potencia nominal o como potencia eficaz (RMS). La potencia nominal de un amplificador de gama media puede oscilar entre 10 y 250 W.
• Distorsión: Se refiere a las alteraciones que sufre la señal de audio al pasar por el amplificador. Básicamente, se distinguen dos tipos:
  • Lineal o de Frecuencia: Es la modificación que sufre la señal de entrada al pasar por los circuitos electrónicos del amplificador. Se define como la diferencia de valor entre la amplitud de la señal de entrada y la de salida, tomando diferentes frecuencias de referencia.
  • No Lineal o Armónica: Se produce cuando varía el contenido de armónicos entre la señal de entrada y la de salida. Los valores de distorsión de los amplificadores se expresan en valores porcentuales.
• Características de Entrada (Impedancia y Nivel de Tensión):

  Normalmente, la impedancia de entrada presenta valores medios o altos, del orden de 4000 a 25000 Ω, y está compuesta principalmente por elementos inductivo-capacitivos. Esta característica no suele ser el factor más crítico al diseñar una instalación de sonido.

• Características de Salida:

  El amplificador proporciona a la salida una potencia P a una tensión prefijada V. Por lo tanto, la carga (altavoz) debe tener una determinada impedancia para obtener la máxima potencia en la salida del amplificador.

  Los amplificadores pueden tener dos tipos de salida para la conexión de altavoces:

  • Salidas a Impedancia Constante: Los valores más usuales son 2, 4, 6, 8 y 16 Ω. Utilizadas en sistemas de baja impedancia.
  • Salidas a Tensión Constante: Las tensiones de salida más utilizadas son 25, 50, 70 y 100 V. Utilizadas en sistemas de alta impedancia (línea de 100V/70V).

  Dentro de las características de salida, podemos referirnos a:

  • Impedancia de Salida
  • Impedancia Mínima de Carga
• Control de Volumen o de Nivel:

  Existen dos tipos principales:

  • Los que regulan el nivel de audio de las fuentes de entrada.
  • Los que regulan y controlan el volumen de los altavoces conectados a sus salidas mediante el control de ganancia del amplificador.
• Control de Tonos:

  Permite regular la curva de respuesta del amplificador para las distintas frecuencias de sonido que puede producir. De esta forma, se pueden controlar los tonos graves, medios y agudos, ajustando la ecualización del sonido.

Sistemas de Alarmas y Detección

Tipos de Alarmas y Detectores

Las alarmas son sistemas de seguridad diseñados para alertar sobre eventos específicos. Se pueden clasificar en tres grandes grupos:

• Alarmas contra robo: Diseñadas para detectar intrusiones y accesos no autorizados.
• Alarmas contra incendio y escape de gases: Orientadas a la detección temprana de fuego, humo o fugas de gases peligrosos.
• Alarmas de vigilancia en procesos industriales: Utilizadas para monitorear parámetros críticos y alertar sobre desviaciones en entornos industriales.

Detectores

Los detectores son los componentes que inician la señal de aviso. Envían una señal eléctrica al modificar la magnitud física o química que controlan, utilizando un transductor. Esto puede manifestarse como una variación de la señal de frecuencia recibida, de su resistencia interna, o mediante la apertura o cierre de un circuito, entre otros.

Tipos Comunes de Detectores y su Aplicación

• Detector de Infrarrojos (PIR – Passive Infrared): Basados en la propiedad de todo cuerpo de emitir radiaciones infrarrojas. Detectan cambios bruscos en la radiación infrarroja del ambiente, como el movimiento de personas. Son comunes en alarmas antirrobo.
• Detector de Ultrasonidos: Formado por un elemento que genera una señal de frecuencia ultrasónica (entre 20 y 40 kHz). Un transductor convierte la energía eléctrica en una onda acústica inaudible. Detecta cambios en el patrón de ondas ultrasónicas causados por el movimiento dentro de un área.
• Detector Microfónico: Incorpora un pequeño micrófono de alta sensibilidad que recibe y amplifica los sonidos ambientales. Cuando el sonido sobrepasa un valor preestablecido, el detector activa un relé, ideal para detectar rotura de cristales o ruidos fuertes.
• Detector de Infrasonido: Capaz de detectar variaciones bruscas de presión o depresión atmosférica. Puede ser activado por la apertura y cierre de puertas y ventanas en una vivienda o local. Es inmune a ruidos y movimientos de personas u objetos, lo que lo hace útil en entornos específicos.
• Detector por Contacto Magnético: Constituido por dos piezas que forman un circuito magnético, junto con un relé Reed. Al separarse estas piezas (por ejemplo, al abrir una puerta o ventana), un contacto normalmente cerrado (NC) del relé cambia a la posición de abierto, interrumpiendo una señal eléctrica y disparando la alarma.
• Detector de Contacto por Vibración de Mercurio: Formado por una ampolla de mercurio y una membrana. La vibración transmitida por el cristal de una puerta, ventana, etc., hace que varíe la posición del mercurio en la ampolla, abriendo el circuito que, en estado normal, se mantiene cerrado. Utilizado para detectar golpes o roturas.
• Detector Iónico (de Humo): Formado por dos cámaras: una interna aislada del ambiente y una externa en contacto con él. Un elemento radiactivo emite partículas alfa, ionizando el aire en ambas cámaras. La presencia de humo altera la ionización en la cámara externa, provocando una variación de corriente que activa la alarma.
• Detector Óptico de Humos y Gases Visibles (Fotoeléctrico): Consta esencialmente de una célula fotoeléctrica y una lámpara flash que emite destellos periódicamente (cada 2.5 segundos). Ambos se encuentran instalados en un pequeño laberinto de color negro mate. En condiciones normales, la luz emitida por la lámpara flash no alcanza la célula fotoeléctrica. La presencia de humo dispersa la luz, permitiendo que llegue a la célula y active la alarma.
• Detector Óptico de Llamas: Su funcionamiento se basa en la sensibilidad de una célula fotoeléctrica a las radiaciones infrarrojas o ultravioleta, que son emitidas cuando se produce una combustión con llama.
• Detector Termovelocimétrico: Formado por dos termistores NTC (uno interno y otro externo) que, en estado normal, mantienen un equilibrio eléctrico a través de un puente de resistencias. Detecta un aumento rápido de la temperatura, no solo una temperatura umbral.
• Detector de Monóxido de Carbono (CO): Formado por un semiconductor. Las pequeñas concentraciones de gas CO son absorbidas por este semiconductor, aumentando su conductividad. Esto provoca una variación en el circuito eléctrico del detector, haciendo que se dispare la alarma.

Sistemas de CCTV (Circuito Cerrado de Televisión)

Tipos y Características de Cámaras de CCTV

En una instalación de CCTV, las cámaras son los ojos del sistema, capturando imágenes para vigilancia y seguridad. Existen diversos tipos, cada uno con características específicas para diferentes aplicaciones.

(Nota: El esquema de un procesador de video con 4 cámaras y dos monitores no se incluye en este documento.)

Tipos de Cámaras de CCTV

• Cámaras Fijas: Son cámaras diseñadas para vigilar un punto concreto y estático. No disponen de movimiento motorizado y se instalan sobre soportes que se fijan en paredes o techos. Son ideales para áreas donde la cobertura visual requerida es constante.
• Cámaras Motorizadas (PTZ – Pan-Tilt-Zoom): Son cámaras fijas que se instalan en un soporte motorizado. Este soporte permite su posicionamiento y movimiento (panorámica, inclinación y zoom) a distancia desde una unidad de control. Ofrecen flexibilidad para cubrir áreas más amplias o seguir objetos.
• Cámaras de Infrarrojos (IR): Este tipo de cámaras está diseñado específicamente para facilitar la visión nocturna o en condiciones de baja luminosidad. Además del conjunto cámara-lente, disponen de una matriz de diodos de alta luminosidad que emiten luz infrarroja, lo que permite la visión en condiciones de extrema oscuridad.
• Cámaras Domo: Son cámaras móviles (a menudo motorizadas) de reducido tamaño, diseñadas principalmente para instalación en interiores. Disponen de una carcasa de protección semiesférica y una base para fijar sobre techos o paredes, lo que las hace discretas y resistentes a manipulaciones.

Fenómenos Acústicos Fundamentales

Absorción y Reflexión del Sonido

Cuando una onda sonora encuentra un obstáculo o superficie, se producen dos efectos opuestos: una parte de la energía de la onda sonora es absorbida por el material del obstáculo, y el resto es reflejado. La proporción de absorción y reflexión depende de las propiedades del material y de la frecuencia del sonido.

Enmascaramiento Sonoro

El enmascaramiento sonoro es un efecto psicoacústico que se produce cuando un sonido de mayor intensidad o una frecuencia dominante dificulta o impide la audición de otro sonido menos intenso o de una frecuencia cercana. Este fenómeno es relevante en el diseño de sistemas de sonido y en la acústica de espacios.

Funciones y Tipos de Amplificadores en Sistemas de Sonido

Esta sección resume y profundiza en las funciones esenciales de los amplificadores en el ámbito del sonido, incluyendo sus variantes y diferencias clave.

Función Principal de un Amplificador de Audio

Los amplificadores son dispositivos electrónicos esenciales en cualquier sistema de sonido. Su función principal es tomar las señales de audio de baja potencia provenientes de diversas fuentes (como micrófonos o reproductores) y convertirlas en señales amplificadas con la potencia suficiente para mover los conos de los altavoces y producir sonido audible. Son el puente entre la fuente de audio y los altavoces.

Función de los Amplificadores Mezcladores

Los amplificadores mezcladores son una variante muy utilizada en sistemas de sonorización y megafonía, especialmente en entornos comerciales o públicos. Además de cumplir con la función básica de amplificación, estos dispositivos permiten mezclar señales procedentes de diferentes fuentes de audio simultáneamente (por ejemplo, un micrófono, música de fondo y anuncios). Esto ofrece un control centralizado sobre múltiples entradas de audio antes de la amplificación final.

Diferencias entre Amplificadores de Baja y Alta Impedancia

La distinción entre amplificadores de baja y alta impedancia es fundamental para el diseño y la eficiencia de una instalación de sonido:

• Amplificadores de Baja Impedancia:

  Estos amplificadores tienen salidas diseñadas para conectar directamente altavoces de baja impedancia, con valores típicos de 4, 8 y 16 ohmios (Ω). Son ideales para sistemas donde los altavoces están relativamente cerca del amplificador y se busca una alta fidelidad de sonido. Sin embargo, no son eficientes para largas distancias o un gran número de altavoces debido a las pérdidas por resistencia en el cableado.

• Amplificadores de Alta Impedancia (Línea de 100V/70V):

  Son necesarios cuando la distancia entre el amplificador y los altavoces es considerable (superior a 20 o 30 metros) o cuando se requiere conectar un número elevado de altavoces. Estos amplificadores generan una salida de tensión constante (100V, 70V o 50V), a la cual se conectan todos los altavoces en paralelo, utilizando transformadores de línea en cada altavoz. Esta configuración minimiza las pérdidas de potencia en el cableado y simplifica la instalación de múltiples altavoces distribuidos en grandes áreas.

(Nota: El esquema representativo de estas dos alternativas no se incluye en este documento.)