Parlantes y Crossover

Que es un parlante?

Un parlante, bocina o altavoz, es un transductor electroacústico que se encarga de reproducir los sonidos que vienen en forma de electricidad, desde un amplificador.
El parlante recibe una señal en forma de corriente alterna, la cual convierte, la energía electromagnética, en energía mecánica. Ésta energía mecánica, no es más que vibraciones, las cuales empujan el aire y se convierten en energía acústica.
Los hay de muchas formas, materiales y tamaños, dependiendo de las frecuencias que deba reproducir. Por ejemplo: un parlante dedicado a reproducir bajos, recibe el nombre de subwoofer. Su diseño está optimizado para reproducir frecuencias inferiores a los 200 Hz. Su bobina es grande, con alambre grueso y en muchos casos con 4 capas de alambre o doble bobina. La suspensión es blanda y de gran movilidad.
En cambio los parlantes diseñados para reproducir frecuencias altas reciben el nombre de tweeter o driver. Reproducen frecuencias superiores a los 2KHz en adelante. Estos son mas rígidos y de bobina pequeña y en muchos casos tiene un diafragma piezoeléctrico.
No quiere decir que todos los parlantes estén hechos para reproducir un pequeño grupo de frecuencias, los hay de rango completo, es decir que reproducen todo en ancho de banda audible por el humano.

Antes de entrar en materia, existen tres conceptos que relacionan las frecuencias audibles de acuerdo a su efecto sico-acústico en el escucha. Estas son muy importantes para poder entender el parlante:

CUERPO: se refiere al efecto producido por los bajos (20-700 hertz). Este se percibe al escuchar el fondo musical, especialmente por el bajo de una canción.

PRESENCIA: da la sensación sico-acústica de que determinado instrumento se encuentra cerca o lejos del oyente. Su rango de frecuencia comprende de 700 a 4500 hertz, o sea las llamadas frecuencias medias. Además los efectos como la reverberación o eco, ayudan a cambiar la presencia de los instrumentos.

BRILLO: comprende las altas frecuencias desde 4500 hasta 20000 hertz, y da un efecto relevante a instrumentos tales como platillos, maracas, panderetas, etcétera.
Finalmente en los bafles formados únicamente por un tweeter y un woofer , el woofer hará las veces de midrange, o sea que se encarga de reproducir las frecuencias medias, igual que las frecuencias bajas.

POTENCIA En cuanto a la escogencia  de potencia de un parlante con respecto al amplificador, se debe tener en cuenta que un parlante que dice entregar (x potencia pico o max), realmente entrega el 40 por ciento de esto, dependiendo de la calidad del parlante.

NOTA: Un parlante de buena marca, puede entregar el 60 por ciento de lo que estipula como potencia máxima. Y un parlante económico, entrega el 40 por ciento.

Ejemplo:

Un amplificador estereo de 200W, entrega 100W por canal. Para éste habría que utilizar dos parlantes de 250W como mínimo y 400W máximo ya que si el parlante es de mucha potencia, el amplificador no alcanza a moverlo de la manera adecuada.
A continuación daremos una breve explicación de las partes y funcionamiento de un parlante.

Partes de un parlante

El parlante se divide en tres secciones que son determinadas por su función. Estas son:

Sección electromagnética: Está formada por el imán, el yugo o núcleo y la bobina móvil. La bobina se mueve dentro de un entrehierro, debido a la atracción y repulsión de campos magnéticos.
Sección mecánica: Está formada por el cono y el sistema de suspensión. El cono está unido a la bobina, por lo tanto, se mueve con ella.
Sección acústica: Está formada por el aire contenido en el espacio acústico y se encarga de transmitir al lugar la energía sonora desarrollada por el cono.

Un parlante tiene un promedio de 10 piezas. El número de partes depende del tipo de parlante, además algunas también cambian de nombre según la región. La descripción a continuación es de un parlante común o woofer.

El Yugo

Comenzaremos de atrás para adelante. La primera pieza que encontramos es un disco llamado la Placa posterior o también conocido como Plato posterior. Esta pieza trabaja en conjunto con la placa frontal, sosteniendo en su sitio el Imán permanente.
Otra pieza es la Junta. En muchos de los parlantes de hoy en día encontramos que la junta y la placa posterior, son una sola pieza. Esto lo podemos observar en la fotografía y la pieza completa formada por plato y junta, se conoce en algunos sitios con el nombre de Yugo. Esta es la guía interna de la bobina móvil. Lo importante es entender que las dos placas, la junta y el imán hacen una sola pieza que servirá como soporte y guía de la bobina móvil. Al espacio de aire que contiene la bobina se le conoce con el nombre de Entrehierro.
El material mas usado en la fabricación del yugo es el hierro. Algunos parlantes de lujo lo traen cromado y en los parlantes de potencia tienen un desfogue que es un agujero que permite la entrada y salida del aire al interior de la bobina, ayudando a su refrigeración. Normalmente los parlantes de poca potencia no traen este orificio. En algunos casos se abre con un taladro y se usa para convertir el parlante a dos vías. Por el orificio se mandan los cables del tweeter.
El yugo se pega al imán usando resinas epóxicas de buena calidad y de secado lento.

El Imán permanente

Existen dos tipos de parlantes: los parlantes electrodinámicos y los dinámicos. Los parlantes electrodinámicos tienen un electroimán alimentado desde la red pública, que genera un campo magnético solo cuando es alimentado. En cambio los parlantes dinámicos tienen un imán permanente. Estos son los parlantes más comunes de hoy en día.
El Imán permanente se encarga de mantener un campo magnético en la parte posterior del parlante, que es aprovechado por la bobina móvil.
Estos imanes no son naturales. Son construidos con una Ferrita dura y se magnetiza al momento de colocarlo en el parlante.
En la actualidad se están usando en los parlantes de alta gama imanes de Neodimio, también conocidos como imanes NdFeB, NIB, o Neo. Estos son imanes permanentes hechos de una aleación de neodimio, hierro y boro. Fueron desarrollados por la empresa General Motors en el año 1982. Como los imanes permanentes de neodimio son los más poderosos, permiten hacer parlantes de gran calidad y rendimiento con un tamaño mas reducido y menor peso. Estos son usados en los sonidos Line Array y en Car Audio.

La Placa frontal o arandela  es un anillo de casi el tamaño del imán que va entre el imán y la campana o cuerpo del parlante. Los 4 remaches que observamos en la fotografía sirven para asegurar la placa frontal a la campana. Para esta operación se utiliza una prensa hidráulica que abre los remaches, asegurando de manera permanente estas dos piezas. Además se usa pegamento epóxico para dar un mejor agarre.
Los parlantes de marca de hoy en día aseguran estas dos piezas mediante tornillos con tuerca de seguridad. Esto facilita su desarme al momento de ser necesario hacer un mantenimiento.

La Campana

La campana o canasta es el soporte o cuerpo del parlante. Posee orificios para poder ajustarlo a la caja acústica mediante tornillos o remaches. Está elaborado con lámina anodizada. Quiere decir que tiene una capa de óxido de Aluminio en la superficie del Metal. Esto le da una gran rigidez y baja conductividad eléctrica, sin contar que este tratamiento químico evita la oxidación. Usualmente un buen parlante tiene a lo largo unas líneas o nervaduras que le suministran un máximo de rigidez mecánica.
El extremo superior, soporta el cono del cartón y su forma y tamaño están hechos de acuerdo al rango de frecuencias que reproduzca el parlante.
La campana de los parlantes de gran potencia es de hierro colado o aluminio. Los parlantes de carro full rango son ovalados.

La Araña

La Suspensión interna del cono o araña, también conocida como membrana, es una especie de diafragma circular elaborado en muchos materiales, especialmente en algodón C3 y tela Nomex, en Fibra de Aramida, Algodón acrílico, Algodón de poliéster, etc.
Trae un recubierto con barniz que le da una cierta dureza sin perder su elasticidad y su forma. La araña va adherida al extremo inferior de la campana y en su agujero central va suspendida la bobina móvil. Así que la suspensión interna mantiene centrada la bobina alrededor del Entrehierro, formado por la junta o yugo, el imán y la placa frontal. El pegante usado para pegar esta pieza a la campana es cemento de contacto, esto a diferencia del pegante que la une con la bobina que es resina epóxica.
La función principal de esta membrana es permitir el movimiento hacia fuera y hacia adentro sin que haya rozamientos de la bobina móvil con los bordes del entrehierro. Cuando la bobina se mueve hacia adentro y hacia afuera, No debe tocar las partes metálicas. Si esto sucede, el alambre magneto pierde su aislamiento de barniz dieléctrico y las espiras entran en corto, ocasionando una reproducción distorsionada del sonido y luego la avería del parlante.
Hay tres tipos de arañas según la forma y profundidad de la campana. Estas son: Plana, semi-copa y copa. (ver foto).

La Bobina Móvil

La Bobina Móvil está formada por un cilindro que puede ser de papel prespán, aluminio, un acetato especial llamado (kapton), fibra de vidrio o fibra de hilo. En el caso de parlantes de gran  potencia se usa aluminio negro, que soporta altas temperaturas también se usa fibra de carbono. En este cilindro se enrollan las espiras de un alambre especial que trae su propio pegante y viene aislado con un barníz dieléctrico, que soporta altas temperaturas y aísla de la humedad. El papel aluminio original para hacer bobinas también trae su propio pegante que se activa con un disolvente. Su espesor es bastante reducido para que quepa en el entrehierro. Además el alambre original usado en los parlantes finos, es plano (ovalado).
El cilindro o también llamado solenoide se fabrica sobre una formaleta o molde de aluminio, como la que vemos en la foto. Así al construir la bobina, ésta queda totalmente cilíndrica. el molde sostiene el kapton o el aluminio mientras se dan las vueltas de alambre magneto. El calibre del alambre determina la impedancia y potencia con que se construya el parlante.
En cuanto a las vueltas de alambre, también determinan la impedancia. Por lo general se mide es el ancho del bobinado y no se cuentan las vueltas.
Es importante recalcar que la bobina va fuertemente adherida al cilindro, con pegamento de buena calidad, para evitar que se desarme por los fuertes movimientos que sufre la bobina. Se pega con pegamento epóxico de secado lento y luego se hornea.

El devanado se debe realizar con mucha exactitud, sin montar una vuelta de alambre sobre otra. Esto determina la calidad del parlante. La bobina se construye de 1, 2, 3 o 4 capas de espiras enrrolladas sobre el cilindro, teniendo en cuenta que se debe aplicar resina epóxica entre cada capa, para lograr una adherencia perfecta entre una y otra.
Los calibres de alambre también dependen del tamaño de la bobina. Así entre más grande es la bobina, más grueso es el alambre. Claro está que el alambre para 8 ohmios es 2 calibres más delgado que para 4 ohmios. A continuación presentamos una tabla con calibres y espiras aproximadas usados en las bobinas más populares.
Para saber la equivalencia del calibre del alambre en milímetros, visite nuestra Tabla AWG

NOTA: Los datos aquí expuestos en esta tabla son solo una aproximación. Cada marca o tipo de parlante tiene un calibre cercano al aquí mostrado, pero como hay alambres tipo elípticos, estos logran más vueltas que los alambres redondos comunes.

Tamaño de la bobina en pulgadas	Ancho del bobinado	calibre en 4Ω	Calibre en 8Ω
1	8 mm	32	34
1½	16 mm	30	32
2	18 mm	29	31
2½	17 mm	28	30
3	20 mm	27	29
4	22 mm	26	28

Para parlantes de grandes potencias, la construcción de la bobina cambia. Debido a que la temperatura de los parlantes de gran potencia es bastante alta, se producen dilataciones de diferente magnitud entre el alambre y el cilindro, haciendo que la bobina se separe de su soporte provocando la destrucción de la misma.
Esto obliga a enrollar el alambre por ambos lados del soporte o cilindro, es decir que lleva alambre por dentro y por fuera A este tipo de bobinas se les conoce como ¨bobinas In-Out¨. De esta manera se obliga al cilindro a dilatarse en la misma proporción que la bobina. La disipación de calor de la bobina In-Out hacia el exterior mejora notablemente.
Los parlantes de car audio tienen dos bobinas independientes de hasta 4 capas doble punta. Esto se hace para poder sumar o restar impedancias, de acuerdo a la necesidad.

El Cono

El cono o diafragma tiene diversas formas y materiales. Los más comununes están elaborados a base de papel fibroso, elástico y liviano, para que en su movimiento no presente mucha inercia ni se rompa con el uso. También los vemos hechos de pulpa de papel y en algunos casos de plástico, logrando así una mayor rigidez y resistencia a la humedad. Hoy en día se encuentran conos de fibra de carbono, que tienen mayor rigidez sin incrementar su masa. La calidad del material es directamente proporcional a la calidad del parlante.
El diseño del cono se hace muy complicado debido a la precisión que debe tener. Un buen cono debe emitir sonido al golpearlo suavemente con la punta de los dedos.
La forma del cono depende de la frecuencia que se piense reproducir y de la potencia del parlante. El diámetro del cono se expresa en pulgadas y coincide con la medida comercial del parlante.
La suspensión de algunos conos viene pegada a éste y en otros casos viene por aparte. La suspensión del cono puede ser de goma, caucho o tela. El cono se pega a la bobina con pegamento epóxico y en  su exterior va pegado a la suspensión y a la campara con pegante de contacto negro, del mismo usado en zapatería.

El tapa polvo

La tapa de retención de polvo es una pieza de cartón, tela o plástico de forma convexa, que protege la bobina, impidiendo que el polvo o las limaduras de hierro (partículas ferromagnéticas) penetren y obstaculicen su libre movimiento.

El tapa polvo va pegado al cono con abundante pegante de contacto negro.

 

Rienda, Riata, Trencilla o Colillas

Los extremos de alambre de la bobina deben salir al exterior del parlante para recibir la corriente proveniente del amplificador. Como son filamentos tan delgados se deben extender a partir de un par de centímetros de la bobina, hasta un par de orejas terminales ubicadas sobre la campana, donde se sueldan los cables provenientes del amplificador. Este conector recibe el nombre de bornera o terminal.  Para hacer esta extensión de los cables de la bobina, se usa un tipo de cordón conductor conocido popularmente como Trencilla o Rienda. Este cordón Está fabricado con filamentos de nylon y cobre. Los parlantes finos lo traen en plata o cobre trenzado.
La unión de los cables de la bobina y los cordones se hace con soldadura de estaño y se cubre con pegante de blanco de madera al que previamente se le aplica un poco de vinilo negro para que se mimetice con el color negro de los conos comunes. Cuando el parlante es de otro color. Se aplica el pegante blanco sin problemas, ya que éste pegante al secar se vuelve transparente. Algunos lo tinturan del mismo color del cono.

Los terminales de conexión se marcan con el signo mas (+) y el signo menos (–), pues aunque la bobina trabaja con corriente alterna y no tiene polaridad, si tenemos que conectar parlantes en paralelo o en un amplificador estéreo y no usamos la misma polaridad, los parlantes quedan en desfase y se pierde potencia y gran respuesta de bajos.

Para fijar esta pieza a la campana, solo es introducir un pequeño cuello metálico que tiene en el centro en un orificio que trae la campana. Luego se abre ese cuello, asegurando la pieza al estilo remache.

Funcionamiento de un parlante

El parlante tiene tres piezas principales que son: un imán permanente, la bobina móvil y el cono de papel o cartón. El imán permanente, en conjunto con el yugo o la junta forman un cilindro o entrehierro, que mantiene un campo magnético. Dentro del entrehierro, se mueve la bobina de la misma manera que se mueve un pistón de un motor. La bobina está adherida en su parte superior al cono de papel. La señal  proveniente del amplificador viene en forma de impulsos eléctricos de corriente alterna. Quiere decir que unas veces es positiva y otras negativa, al ritmo del sonido. Al llegar la corriente a la bobina móvil, esta crea su propio campo magnético y como la polaridad estará cambiando al ritmo de dicha señal, la bobina es atraída o rechazada por el imán permanente, generándose en ella un movimiento que es transmitido al cono de papel. El movimiento del cono, comprime y descomprime el aire, produciendo el sonido.

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