Electroacústica: Bocinas

Los dispositivos electroacústicos son aquellos que convierten la energía eléctrica en energía acústica o sonido; este proceso ocurre, por ejemplo, en las bocinas. Los micrófonos también forman parte de este grupo, aunque en su caso operan de manera inversa, es decir, transforman la energía acústica en energía eléctrica. Debido a esta función de conversión, ambos dispositivos son conocidos como transductores.

⚡ Un Transductor es aquel dispositivo que recibe un tipo de energía y entrega otra energía distinta a la que recibió en principio.

Parlante o Bocina

En términos técnicos, se trata de un dispositivo que transforma las señales eléctricas provenientes de un amplificador de audio, en sonido. Esto ocurre gracias a los componentes internos de la bocina, que generan ondas sonoras a través de las vibraciones producidas por una corriente eléctrica que circula por ella. Estas vibraciones dan lugar al sonido que escuchamos en los distintos equipos de audio.

Principio de operación

De acuerdo a su principio de operación, las bocinas se clasifican en dos tipos:

• Dinámicas: Operan según el principio del electromagnetismo, que establece que los campos magnéticos se generan a partir de la energía eléctrica. La polaridad magnética de estos campos depende del sentido de la corriente eléctrica, mientras que su potencia acustica está relacionada con la cantidad de corriente que circula por la bobina de voz. Debido a su diseño, las bocinas dinámicas están principalmente orientadas a la reproducción de frecuencias de tonos medios y graves.

• Cerámicas: Funcionan mediante el efecto piezoeléctrico, donde un material cerámico genera vibraciones al aplicarse una tensión eléctrica. Este tipo de bocina es ideal para reproducir frecuencias altas, como tonos agudos, debido a la capacidad de los materiales piezoeléctricos para responder rápidamente a las señales eléctricas.

Como sabemos, el efecto piezoeléctrico se manifiesta en materiales como el cuarzo, el cual, genera una tensión eléctrica en sus extremos cuando se le aplica una presión mecánica. Los efectos de este fenómeno son reversibles, es decir, al aplicar una tensión eléctrica al cristal piezoeléctrico, se produce una deformación o movimiento mecánico. Este principio es aprovechado en las bocinas de tipo cerámico, donde la deformación del material piezoeléctrico es producida por energía electrica, y como resultado de esto se obtienen vibraciones que producen el sonido.

Frecuencia de operación

Otra manera de clasificar a las bocinas es por su frecuencia de operación, en esta clasificación agrupamos las bocinas en tres tipos:

• Bocina Tweeter: es una bocina diseñada para reproducir frecuencias altas, generalmente agudas, proporcionando claridad y detalle en el sonido.

• Bocina Midrange: está diseñada para reproducir frecuencias medias, ofreciendo un equilibrio tonal entre agudos y graves en el sonido.

• Bocina Woofer: diseñada para reproducir frecuencias bajas, como los graves, proporcionando potencia y profundidad al sonido. 

Bocinas de baja potencia

Como parentesis en este tema, es importante hacer una mención a las bocinas de auriculares o audífonos. Estas están diseñadas en un tamaño compacto y optimizadas para funcionar a distancias cercanas al oído, lo que permite una experiencia auditiva clara y precisa, especialmente en los agudos. Debido a su pequeño tamaño el rango de frecuencias en el que operan se reduce, principalmente en los tonos graves, ya que las ondas sonoras de baja frecuencia necesitan más espacio para propagarse adecuadamente. Al igual que las demás bocinas, pueden operar mediante los principios electromagnético y piezoeléctrico; Pero a diferencia de las bocinas de mayor tamaño, las de auriculares no requieren corrientes eléctricas altas, y pueden funcionar con corrientes muy pequeñas o incluso con señales no amplificadas. Este es uno de los aspectos más importantes de dichas bocinas, pues tienen la capacidad para operar con baja potencia, lo que les permite transmitir sonido de manera eficiente dentro de un espacio reducido.

Impedancia

Otro punto importante a considerar es la impedancia de las bocinas, ya que esta determina el máximo rendimiento del amplificador de audio. Si las especificaciones de impedancia no se respetan, existe el riesgo de dañar el circuito amplificador o incluso la fuente de alimentación del equipo. Recordemos que la impedancia es la oposición que un circuito presenta al paso de corriente alterna. Es importante mantener un valor de impedancia adecuado en las bocinas, independientemente del número de bocinas que se conecten al sistema. Si la impedancia de las bocinas es menor que la del amplificador, la corriente eléctrica aumentará, lo que podría llevar a que los componentes de salida del amplificador, como los transistores o circuitos de potencia, sufran daños por sobrecarga. Este exceso de corriente puede hacer que los elementos activos del circuito superen su punto de saturación, lo que genera un aumento de temperatura y potencialmente una falla irreversible. En caso contrario, si la impedancia de las bocinas es mayor que la requerida por el amplificador, no hay riesgo de daño directo, solo se verá afectado el rendimiento del sistema. En este caso, la potencia de salida disminuirá, resultando en una menor eficiencia y volumen. Por lo tanto, para garantizar tanto la seguridad del equipo como un rendimiento óptimo en la reproducción de sonido, es importante respetar las especificaciones de impedancia que indica el fabricante.

Autores:

Profesor Juan José Ramírez Velasco ♰
Profesor Francisco Javier Lazalde Torrez