La caja acústica perfecta para mi equipo: una cuestión de potencia y sensibilidad

Se trata de uno de los eternos problemas a la hora de adquirir un sistema de Alta Fidelidad (y, por extensión de Cine en Casa, aunque en el presente Blog nos concentraremos sólo en la estereofonía), independientemente de cuál sea el precio de mismo. Un “problema” cuya solución puede no obstante cuantificarse con precisión si se entiende cuál es el objetivo que realmente se busca, debiéndose comprender para ello la mecánica del sonido en el contexto del espacio en el que va a ser reproducido, es decir, la sala de escucha. Tal mecánica no es otra que tener bien claro que lo que nosotros percibimos cuando escuchamos música es el nivel de presión sonora creado por nuestras cajas acústicas cuando son excitadas por la electrónica de ataque de nuestro equipo.

En definitiva, captamos decibelios, no vatios. Sucede simplemente que para obtener un número concreto de decibelios a una distancia determinada (el punto de escucha) necesitamos una cierta cantidad de vatios de amplificación. ¿Y cómo se armoniza todo esto? Pues teniendo en cuenta la fundamental sensibilidad de nuestras cajas, responsable última de que, para conseguir “X” decibelios a “Y” metros, se necesiten más o menos vatios. Afinar todo esto implica tener una serie de conocimientos no especialmente complicados que explicamos a continuación partiendo un documento publicado por el reconocido especialista británico en componentes de audio High End Musical Fidelity.

Potencia de amplificación y sensibilidad de cajas acústicas: la teoría

Lo primero que hay que saber es que por regla general la sensibilidad de una caja acústica es el nivel de presión sonora que obtenemos a una distancia de 1 metro de la misma cuando es excitada por 1 vatio de amplificación. Un valor muy corriente es, por ejemplo, 88 dB/W/m, aunque hay que tener en cuenta que algunos fabricantes exageran tal cifra en 2 ó 3 dB, algo potencialmente nefasto a la hora de optimizar nuestro equipo. Hay además otro elemento clave a considerar: la distancia de escucha típica no es de 1 metro; de hecho, en las instalaciones de altos vuelos suele ser del orden de 3-3’5 metros.

Ahí entran también en juego las reglas de la acústica, siendo la primera de ellas que cuando se dobla la distancia, la sensibilidad percibida (el nivel de presión sonora) se reduce en 6 dB, lo que significa que a 3’5 metros tal merma es de 10 dB y que, por tanto, los 88 dB antes mencionados pasarán a ser 78. Llegados a este punto, es fundamental saber que el sistema de percepción sonora humano no funciona de manera línea, sino logarítmica: sin pretender entrar en detalles sobre acústica psicológica ni recurrir a fórmulas matemáticas, valga para comprender la temática que nos ocupa que es necesario multiplicar la potencia de amplificación por 10 para tener la sensación de que la intensidad del sonido que obtenemos es el doble.

Esto tiene unas implicaciones muy serias de cara a la excitación requerida por un sistema de altavoces para que proporcione una gama dinámica adecuada. Así, para un modelo cuya sensibilidad sea de 83 dB/W/m, se necesitarán, a 3’5 metros, nada menos que 800 vatios continuos por canal, cifra que se reducirá (siempre en potencia continua por canal y a la misma distancia) a 500 vatios para un diseño de 85 dB/W/m, a 325 vatios para una de 87 dB/W/m, a 250 W para una de 88 dB/W/m y a 130 vatios para una de 91 dB/W/m.

Potencia de amplificación y sensibilidad de cajas acústicas: la práctica

¿Cómo gestionar lo dicho hasta ahora? Puesto que la salida del amplificador se mide en vatios y tanto las cajas acústicas como nuestros oídos perciben los eventos acústicos en decibelios (escala logarítmica), lo mejor es “recalibrar” vatios a decibelios:

No obstante, es muy importante observar que:

1- Entre 17 dB y 20 dB hay sólo 3 dB de diferencia.

2- Sin embargo, se requiere multiplicar por 2 la potencia de amplificación (50 a 100 W).

3- Entre 26 dB y 27 dB hay una diferencia de sólo 1 dB pero de 100 W en amplificación.

4- Es evidente que se necesitan potencias muy elevadas para cada paso de 1 dB.

5- Por otro lado, el carácter logarítmico de los dB hace que la adición de una caja acústica extra (con la misma sensibilidad, claro) supone otros 3 dB de presión sonora. En el caso concreto de nuestro modelo de 88 dB/W/m, esto significa que a 1 m tendríamos 91 dB.

Concretemos un poco más, tomando siempre como referencia nuestra caja acústica de 88 dB/W/m:

1- Sensibilidad de la caja acústica: hay que restar 10 dB para considerar la posición de escucha a 3’5 m y añadir 3 dB al disponerse de 2 cajas acústicas. Esto nos lleva a la sensibilidad real, que será de 88 dB-10 dB+3 dB = 81 dB.

2- Ahora habrá que definir qué nivel de presión sonora de pico queremos (en general 105 dB, aunque algunos prefieren incluso mucho más, del orden de 110 dB). Lo que tenemos que hacer es restar la nueva sensibilidad del nivel de pico, lo que nos lleva a una potencia de amplificación de 24 dB(W) (105 dB-81 dB) o de 29 dB(W) (110 dB-81 dB).

3- A continuación utilizaremos la tabla anterior para traducir de nuevo la potencia de nuestro amplificador a vatios:

• 24 dB(W) = 251 vatios para picos de 105 dB a 3’5 m.
• 29 dB(W) = 795 vatios para picos de 110 dB a 3’5 m.
• 17 dB(W) = 50 vatios para picos de 105 dB a 1’5 m.
• 22 dB(W) = 156 vatios para picos de 110 dB a 1’5 m.

Obsérvese que para la escucha a 1’5 m hay que tener en cuenta que a esa distancia se produce una caída de 3 dB en el nivel de presión sonora, lo que para nuestra caja acústica con sensibilidad de 88 dB/W/m implica 88 dB-3dB+3 dB (al tener 2 cajas acústicas) = 88 dB y, por tanto, 105 dB-88 dB = 15 dB(W) = 50 vatios por un lado y, por otro, 110 dB-88 dB = 22 dB(W) = 156 vatios

 A modo de conclusión

De lo anterior se desprende que en muchos casos el uso de un amplificador de salida limitada, por ejemplo del nuevo A1 de Musical Fidelity, es idóneo y el resultado será un sonido de calidad superior. Por el contrario, en otras situaciones de escucha el uso de amplificadores muy potentes será, en sintonía con los hechos científicos que se acaban de exponer, absolutamente necesario. Aún así, el usuario siempre puede “jugar” con la sensibilidad de sus cajas, que a partir de 90 dB/W/m permite disminuir de manera drástica las exigencias anteriores. Y, por supuesto, debe quedar bien claro que lo tratado en estas líneas es estrictamente objetivo, lo que significa que quienes deseen introducir en la ecuación elementos más subjetivos, el dilema transistores-válvulas sin ir más lejos, deberán investigar por su cuenta.