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Sistemas de sonorizaci贸n centralizada


Adaptación de impedancias • Comprobar la impedancia del altavoz. • Calcular la impedancia total cuando se utiliza más de un altavoz. • Comprobar la resistencia de la línea RL=ρ l/s


1

Cálculo de las magnitudes de potencia, tensión e intensidad de una instalación sonora ┼ La instalación se tiene que realizar con dos altavoces

18 W / 8 Ω

Se opta por montar los dos altavoces en serie

entrada 4 Ω.

4 Ω.

Como la impedancia de salida del amplificador es de 8 Ω, se utiliza dos altavoces de 4 Ω de impedancia nominal.


2

Cálculo de las magnitudes de potencia, tensión e intensidad de una instalación sonora ┼

18 W / 8 Ω

Calculamos la Tensión máxima entregada por el amplificador :

12 V

entrada 4 Ω.

Utilizo la fórmula de la potencia Pt = V2 / Rt

4 Ω.

Vmax = √ Pt * Rt Vmax = √ 8 * 18

= 12 V


3

Cálculo de las magnitudes de potencia, tensión e intensidad de una instalación sonora ┼

18 W / 8 Ω

Calculamos la Intensidad máxima entregada por el amplificador :

12 V 1.5 A

entrada 4 Ω.

Utilizo la fórmula de la potencia Pt = V2 / Rt

4 Ω.

Pt = Rt2 * Imax2/ Rt Pt = Rt * Imax2 Imax2 = √ Pt / Rt = √ 18 / 8 = 1.5 A


4

Cálculo de las magnitudes de potencia, tensión e intensidad de una instalación sonora ┼

18 W / 8 Ω

Calculamos la Potencia máxima :

12 V

Pt = V2 max / Rt = (12)2 / 8 = 18 W 1.5 A entrada 4 Ω.

Calculamos la Potencia aplicada a cada altavoz :

>9w 4 Ω. >9w

P1 = P 2 = Pt / 2 = 9 w


5

Cálculo de las magnitudes de potencia, tensión e intensidad de una instalación sonora teniendo en cuenta la línea de transmisión ┼

18 W / 8 Ω

Línea de transmisión de 50 m

12 V

Sección del cable 1.5 mm2 1.5 A

Resistividad del cobre

entrada 4 Ω.

ρ = 0.017 Ω/m en 1 mm2 de sección

>9w RL = (0.017 * 50 * 2) / 1.5 = 1.13 Ω 4 Ω. >9w


6

Cálculo de las magnitudes de potencia, tensión e intensidad de una instalación sonora teniendo en cuenta la línea de transmisión

15.77 W / 9.13 Ω ┼

18 W / 8 Ω

La resistencia total para el amplificador se ha convertido en :

12 V 1.5 A

Rt = 4 + 4 + 1.13 = 9.13 Ω

entrada 4 Ω. >9w

La potencia total entregada por el amplificador será :

4 Ω. >9w

Pt = 122 / 9.13 = 15.77 W .1.13 Ω.


7

Cálculo de las magnitudes de potencia, tensión e intensidad de una instalación sonora teniendo en cuenta la línea de transmisión

15.77 W / 9.13 Ω ┼

La potencia disipada en la línea será:

12 V

Plínea = I2 *RL = (V / Rt)2 * RL Plínea = (12 / 9.13)2 * 1.13 = 1.9 W

1.5 A entrada 4 Ω.

La potencia útil que llegará a los altavoces será :

>>6.9 9 ww

Pútil = 15.77 – 1.9 = 13.87 W

4 Ω. 9 ww >>6.9

Plínea = (12 / 9.13)2 * 1.13 = 1.9 W .1.13 Ω.

1.9 w

La potencia para cada altavoz : P1 = P2 = 13.87 / 2 = 6.9 W


8

Cálculo de las magnitudes de potencia, tensión e intensidad de una instalación sonora teniendo en cuenta la línea de transmisión

15.77 W / 9.13 Ω ┼

Es decir que en lugar de 18 W, los altavoces reciben 13.87 W.

12 V

Con una simple regla de tres observamos los siguientes resultados :

1.5 A entrada 4 Ω.

18 W

> 6.9 w

--------------------- 100 %

13.87 W ---------------------

X

4 Ω. X = 77 %

> 6.9 w .1.13 Ω. 1.9 w

CONCLUSIÓN SE PIERDE CASI UN 25 % DE POTENCIA


Resistencia de la línea • La resistencia de la línea se suma a la impedancia de los altavoces desadaptando los cálculos realizados. • No se debe permitir resistencias de línea superiores al 5 % de la impedancia de carga del circuito.

• Solución : – Reducir distancias. – Aumentar sección de los cables. – Utilizar líneas de tensión constantes


LÍNEA DE TENSIÓN CONSTANTE • Se basan en utilizar un transformador adaptador de audio para elevar la tensión de salida del amplificador a un nivel alto (70.7 ó 100 v) reduciendo así la corriente que debe transportar la línea. La tensión se vuelve a reducir mediante otro transformador adaptador, al llegar al altavoz, hasta el valor adecuado a la impedancia y potencia de este.


4

Cálculo de las magnitudes de potencia, tensión e intensidad de una instalación sonora ┼

18 W / 8 Ω

Calculamos la Potencia máxima :

100 V

Rt = V2 max / Pt = (100)2 / 18 = 555 Ω. entrada 4 Ω. Resistencia que presenta la línea : 4 Ω. Plínea = 555 Ω >>>> 1.13 Ω.


Línea de tensión constante (100 v ó 70.7 v) ┼ 100 W /4 Ω

V0 = 20 V

100 V

I0 = 1,5 A entrada 1:5

4V

4V

A! = 8 Ω/2 W

A2 = 8 Ω/2W


COMPARATIVA • Longitud máxima aproximada de tirada de cable en:

– Baja impedancia – Línea de 50 v – Línea de 70 v – Línea de 100 v

-

15 m. 40 m. 70 m. 107 m.


Elementos que integran un Sistema de amplificación centralizado • Central de sonido -

Amplificador de potencia centralizo

• Línea de conexión -

Cableado

• Dispositivos de control -

Mandos reguladores

• Dispositivos acústicos -

Altavoces o bocinas


DISTRIBUCIÓN A IMPEDANCIA CONSTANTE


DISTRIBUCIÓN A TENSIÓN CONSTANTE


DISTRIBUCIÓN A TENSIÓN CONSTANTE


¿Qué es una línea de 100 V? Una línea de 100 V como su propio nombre indica es una línea que tiene una tensión de salida máxima entre sus extremos de 100 V RMS con una potencia máxima prefijada. Según la fórmula P=V2 /R, conlleva a que también se le denomine línea de alta impedancia en relación con las impedancias nominales de los altavoces. Normalmente los sistemas que suministran estos 100 V en la salida de audio, utilizan transformadores como elevadores de tensión a la salida de los amplificadores y transformadores a la entrada de altavoces para la adaptación de impedancias. Existen otros métodos para conseguir estos 100 V en la salida sin necesidad de utilizar el transformador de salida.


Ventajas de una línea de 100 V respecto a una de baja impedancia. • Menos pérdidas en la línea, podemos tener tiradas de cable mucho más largas y con cables de menor diámetro. Posibilidad de instalar muchos altavoces en paralelo sin peligro a bajar demasiado la impedancia de la línea en comparación con los sistemas de 8 Ohm . Posibilidad de distribuir diferentes potencias en diferentes salas a través de los transformadores de las cajas acústicas o altavoces de techo. Cálculos sumamente fáciles.


ELEMENTOS BASICOS: • En un sistema de 100V, se transforma después del amplificador, la señal en señal 100V. • En práctica este transformador esta integrado en el amplificador. • Al otro lado, justo antes del altavoz, se encuentra el otro transformador que reduce la señal de 100V a un nivel aceptable para el altavoz. • En práctica este transformador se integra en el altavoz.


Transformadores para lĂ­neas de alta impedancia


Transformadores para líneas de alta impedancia 100 – 70.7 – 50 v

DEBE DE TENER UN BUEN ANCHO DE BANDA


Transformador de alta impedancia


Altavoces para lĂ­neas de alta impedancia


Altavoz CX-820


• GAT-840 • POTENCIA: 10 W máximo. • ALTAVOZ: 8" doble cono Hi-Fi. RESPUESTA: 60-18.000 Hz. • IMPEDANCIA: Alta Z línea 100 V:

2.500 Ohm. (4 W), 5.000 Ohm. (2 W), 10.000 Ohm. (1 W), 20.000 Ohm.(0'5 W). SENSIBILIDAD: 91 dB a 1W/1m. • PRESIÓN ACÚSTICA: 98 dB a máxima potencia a 1m. ÁNGULO DE COBERTURA: 132°. MATERIAL: ABS blanco. • ORIFICIO TECHO: 22 cm Ø Sistema de instalación rápida. PVP: 26,60 € + IVA


GAT-842 POTENCIA: 10 W máximo. ALTAVOZ: 8" doble cono Hi-Fi. RESPUESTA: 50-15.000 Hz. IMPEDANCIA: Alta Z línea 100 V: 2500 Ohm (4 W), 5000 Ohm.(2 W), 10000 Ohm.(1 W), 20000 Ohm.(0'5 W). SENSIBILIDAD: 89 dB a 1W/1m. PRESIÓN ACÚSTICA: 96 dB a máxima potencia a 1m. ÁNGULO DE COBERTURA: 140°. MATERIAL: Metal blanco. ORIFICIO TECHO: 23 cm Ø Sistema de instalación rápida. PVP: 33,00 € + IVA


Altavoz de sonorización 17 cm (6.5")

Datos técnicos: Ajuste salida/ Impedancia

6; 3; 1,5 Watt

Rango de frecuencia (-10 dB)

70 - 20000 Hz

Sensibilidad

90 dB (1W/1m)

Maximo nivel de señal

98 dB (6W/1m)

Frecuencia de resonancia fs Inducción magnética Flujo magnético

100 Hz 0,8 Tesla 200 µ Weber

Altura del centrador

3 mm

Diámetro de bobina

20 mm

Altura de la bobina

6 mm

Diámetro de montaje Peso neto Área efectiva pistón Sd Masa dinámica Mms Inductancia de la bobina L

ø 200 mm 1,15 kg 129 cm2 6,4 g 0,75 mH


Amplificadores para lĂ­neas de alta impedancia


PA-702 Best.-Nr. 17.1330


ETAPA DE POTENCIA 4x120 W


Amplificador FoneStar FCD-1800


Amplificador FoneStar FCD-1800


Amplificador MA-460


Amplificador MA-460


preamplificador

amplificador Trasera del amplificador con sus distintas conexiones

Salidas de baja y alta Z Transformador lĂ­nea de 100 v

Frontal del amplificador con sus distintos selectores

Bus de datos

Micro procesaror o cerebro del sistema


Atenuadores pasivos


ATENUADORES PASIVOS Es frecuente que a veces se necesite atenuar la señal, hay diferentes tipos de atenuadores pasivos: • Atenuadores resistivos: se utilizan para manejar potencias pequeñas y funcionan conmutando una serie de resistencias. • Atenuadores inductivos: trabajan con potencias más elevadas y basan su funcionamiento en transformador con varias tomas.


El atenuador esta compuesto de un auto transformador que reduce la se単al por escala.


El atenuador esta compuesto de un auto transformador que reduce la se単al por escala.


El atenuador esta compuesto de un auto transformador que reduce la se単al por escala.


Atenuadores activos


Atenuador activo digital Atenuadores formados por circuitos electr贸nicos (transistores, tiristores y triac) que minimizan los fallos y aver铆as. Su nivel de regulaci贸n suele ser progresivo no escalonado como en el caso de los pasivos. Su 煤nica desventaja es su precio.


Problemas de una lĂ­nea con transformador a la salida. - Distorsiones y saturaciĂłn a bajas frecuencias. - Respuesta limitada a altas frecuencias. - El coste de un transformador que reduzca estas limitaciones suele ser elevado. - El tamaĂąo y peso de los transformadores suele ser elevado.


¿Qué pasa si instalamos más carga de la que pueda admitir un amplificador? Si por ejemplo, se instalan 10 altavoces a 5W (50W en total) en paralelo en un amplificador de 30W, según la fórmula W=V2 /R, al bajar la impedancia la potencia subiría, pero el amplificador no dará más potencia de la que es capaz de suministrar, por lo que la tensión de la señal de salida se verá comprimida, entrará en funcionamiento la protección de OVERLOAD (sobrecarga) de los amplificadores. (la mayoría de los amplificadores tienen este tipo de protección)


¿Qué pasa si hay un cruce a la salida de un amplificador? Si existe un cruce a la salida de un amplificador, éste verá a su salida 0 Ω de impedancia, entonces, actuará la protección de OVERLOAD (sobrecarga) y el amplificador se parará hasta que no se resuelva el problema. (la mayoría de los amplificadores tienen este tipo de protección)


¿Cuándo actúa la protección de TÉRMICA de un amplificador? • Los amplificadores tienen una temperatura de trabajo alrededor de los 70º (temperatura medida en el disipador del amplificador). • La protección TÉRMICA de los amplificadores actuará cuando éstos superen la temperatura prefijada, aproximadamente 80º de temperatura, el amplificador se parará hasta volver a una temperatura inferior a ésta.


UTILIZACIÓN DE LAS TECNICAS PA 100 V • La técnica 100V a sido desarrollada para sistemas de sonorización/Música de ambiente. • Estos sistemas se encuentra en la mayoría de los supermercados, salas de espectáculos, estaciones de trenes… Se han vueltos indispensables. • • • • • •

ALGUNAS UTILIZACIONES: Estadios y salas de deportes Grandes superficies Almacenes, fabricas Despachos Hoteles, Restaurantes


MONO/ESTEREO: • La mayoría se realizan en versión mono. • Para obtener una señal estéreo es necesario que todos los auditores estén a distancia igual de estas dos fuentes sonoras y quedarse en este sitio. Si dejan el sitio, el efecto estéreo ya no es fiable. • Siempre es el caso cuando las personas están en movimiento permanente (por ejemplo en supermercado). • Este debate mono/estéreo no tiene nada que ver con la calidad del sonido: una señal mono no es por definición peor que una señal estéreo. • La calidad depende exclusivamente de los elementos utilizados y en particular de la calidad de los altavoces. Un transformador de concepción moderna puede tener una banda pasante de 20-20000Hz.


TRANSFORMACION ESTEREO A MONO: • Si deseamos integrar aparatos HI-FI estéreo en un sistema PA se deberá proceder a modificar las salidas de los aparatos estéreo. • Se podría efectuar por una simple conexión pero las 2 salidas estarían en corto circuito, lo que puede originar distorsiones o dañar la salida del amplificador. • Para evitarlo se añadirán dos resistencias en serie con la salida

Vía izquierda •

Señal mono Vía derecha Como valor de resistencia se aconseja: 4,7 KΩ


¿Cual es entonces la diferencia principal entre un sistema PA 100V y una cadena HI-FI clásica? • En una instalación HI-FI, se intenta en un espacio de escucha, colocar los altavoces en consecuencia para obtener una calidad sonora “óptima”. • Una calidad sonora “optima” no es posible en una gran superficie si no se ha estructurado para tal fin, con sus respectivos estudios acústicos.

La verdadera ventaja de un sistema 100V se aprecia en su diseño y durante la instalación de los altavoces.


POR EJEMPLO • • • • • •

Una tienda de muebles Estas tiendas tienen una superficie muy grande que implica la instalación de 20 altavoces o más, repartidos en toda la superficie. En el caso de una instalación con 16 altavoces conectados con un amplificador 8 Ω. Si utiliza altavoces de 8 Ω, debe estar seguro que la impedancia del amplificador se respete. Entonces no es posible conectar los altavoces en paralelo. La impedancia total seria de 0,50 Ω el amplificador estaría totalmente en sobrecarga y en consecuencia se destruiría. Debe hacer una combinación de conexiones en series y paralelas para adaptar los altavoces al amplificador.


En nuestro ejemplo, la conexión se efectuara como indicado en el esquema siguiente:

En el esquema puede parecer relativamente sencillo. Pero con una superficie de 1000 m2, el trabajo de cableado es muy importante porque debe reunir en un solo punto las conexiones únicas de los altavoces o cablear individualmente cada altavoz. Esto implica complicaciones y un mantenimiento difícil. El verdadero punto débil es que todos los altavoces deben ser idénticos. En el caso contrario algunos elementos podrían estar en sobrecarga. Si un altavoz se avería, los otros tres no funcionan. Una prolongación de una de esta instalación es difícilmente factible.


COMO CORREGIR ESTAS DEVENTAJAS: • Si utilizamos altavoces con transformador integrado, todos los elementos pueden conectarse en paralelo. Cada altavoz toma de la línea 100V únicamente la potencia preregulada en el transformador. • Mediante este sistema puede hacer co-existir altavoces de potencia diferente.

La potencia total corresponde a la suma de las potencias individual de los altavoces.


SE ACONSEJA PREVER UNA RESERVA DE POTENCIA AL NIVEL DEL AMPLIFICADOR PARA ANTICIPAR UNA EVENTUAL AMPLIACION DE LA INSTALACION.


REPARTICIร“N DE LOS ALTAVOCES: El altavoz de techo es una soluciรณn generalmente vรกlida para cualquier recinto, siempre que la altura de techo no sea excesiva (mรกx. 4 metros).


Cálculo de altavoces en el techo

Superficie del local Número de altavoces = -------------------------------------------------------------------------------4 [ ( altura techo – altura oido ) tg ángulo de cobertura / 2 ] 2


EN LA NUEVA TERMINAL T4 DEL AEROPUERTO MADRID-BARAJAS, PROYECTO DE SONORIZACIÓN Y GESTIÓN DEL AUDIO


EN LA NUEVA TERMINAL T4 DEL AEROPUERTO MADRID-BARAJAS, SISTEMA DE GESTIÓN DE AUDIO

El sistema MediaMatrix es capaz de trabajar con un máximo de 512 canales de entrada y otros 512 de salida . Los equipos centrales de procesamiento de la instalación son redundantes al 100% y gestionan de una forma global y desde una única aplicación software todas las señales de audio de entrada y de salida, las señales de control del sistema y el control remoto de la red de amplificadores. Una serie de operadores remotos actúa desde diferentes ubicaciones y de manera simultánea sobre el sistema de megafonía digital en aquellos procesos de necesaria intervención humana, mientras que el resto se ejecutan de manera automática y transparente al usuario: MediaMatrix permite la convivencia de la automatización de tareas con el control humano en tiempo real del sistema.


Estudio acústico • Se realizan estudios electroacústicos de los espacios, con tal de poder asegurar una cobertura homogénea en todo el recinto y proporcionar una correcta inteligibilidad de los mensajes. • Esta zona del aeropuerto estaba proyectada con techos de madera de bambú sobre unas placas metálicas con perforaciones y fibra de vidrio. • Se tuvo que simular la combinación entre el bambú y los materiales del propio techo para obtener la absorción final del conjunto. • El estudio predijo un tiempo de reverberación alto en estas áreas, dado que las estructuras del techo tenían un bajo coeficiente de absorción.


Estudio acústico •

Por lo tanto, se tenía que solucionar estos problemas de reflexión y reverberación, que hubieran dificultado notablemente la inteligibilidad de los mensajes de megafonía.

El análisis acabó por determinar los parámetros óptimos para los altavoces de la instalación: El tipo de altavoz, la cantidad, su distribución y la altura.

Este último parámetro fue fundamental para encontrar un compromiso adecuado entre la uniformidad de la cobertura obtenida (evitando zonas “oscuras” cuando los altavoces se ubican demasiado bajos) y el exceso de reverberación (cuando, por el contrario, su altura es excesiva).

Los altavoces utilizados fueron de tipo esférico.


Espacio virtual de simulaci贸n con los elementos arquitect贸nicos que intervienen en los c谩lculos electroac煤sticos


Simulaci贸n de la cobertura de un 煤nico altavoz


Simulaci贸n de la cobertura real de un 谩rea


Espacio real una vez finalizada la sonorizaci贸n


Ejemplo • ¿Se tiene que utilizar una línea de 100 v. en una instalación de sonorización cuyo amplificador es de 500 W y la carga a aplicar es de 8 Ώ? • Se tendrá en cuenta que el bafle esta a una distancia de 55 metros del amplificador y el cable a utilizar es de 2 mm2 de sección (cobre)


Ejemplo • RL = ρ L / s • RL = (0.017 * 55 * 2) / 2 = 0.93 Ώ 8 -------------- 100 0.93 -------------- X x = 11.6% Como es superior al 5 % utilizaremos una linea de 100 voltios


Ejemplo • ¿Se tiene que utilizar una línea de 100 v. en una instalación de sonorización cuyo amplificador es de 200 W y la carga a aplicar es de 8 Ώ? • Se tendrá en cuenta que el bafle esta a una distancia de 20 metros del amplificador y el cable a utilizar es de 1.52 mm2 de sección (cobre)


Ejemplo • RL = ρ L / s • RL = (0.017 * 20 * 2) / 1.52 = 0.45 Ώ 8 -------------- 100 0.45 -------------- X x = 5.6% Como es superior al 5 % utilizaremos una linea de 100 voltios


tema 8 - sonorización