Cuestión de ohmios

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Un problema muy común entre los guitarristas es que no suelen tener conocimientos de electrónica, normal, son guitarristas, no técnicos, pero esto no exime de que necesiten de una serie de conocimientos mínimos, para poder funcionar con sus equipos.

Muy a menudo me asaltan guitarristas con preguntas del tipo, a que entrada de la pantalla conecto mi amplificador? A que salida de mi ampli conecto la pantalla?. En ambos casos el problema es al fin y al cabo un problema de ohmios.
Los ohmios, ese gran desconocido que mide la oposición de un material a ser atravesado por una corriente eléctrica, da verdaderos quebraderos a los guitarristas ya que en muchos casos se hacen la picha un lío porque no saben que cojones hay detrás de este tema. Algunos creen que si lo conectan mal el amplificador explotará, no andan muy desencaminados, realmente podrían quemar el transformador de salida, el de la alimentación o las válvulas de potencia, así que os voy a comentar un poco la teoría acerca de este tema, para que el que no lo sepa, lo pueda aprender y poner en práctica.

Que se esconde realmente detrás de este asunto? Porque tanto misterio? El misterio viene determinado por un motivo principal, los amplificadores de guitarra a válvulas, no se diseñan como el resto de amplificadores que utilizamos en la vida real de transistores. El amplificador de guitarra a válvulas se diseña con la idea de que se mantenga la potencia a su salida, independientemente de la carga a la que se conecte. Y los amplificadores usuales de transistores se diseñan con la idea de que manteniendo la tensión en la salida, la potencia sobre la carga, varía según variamos la carga. Realmente tanto los amplificadores de guitarra de válvulas, como los de transistores se basan en los mismos modelos, modelos de generadores de corriente dependientes (amplificadores de corriente) que se convierten en amplificadores de tensión cuando la corriente de salida, amplificada, atraviesa una resistencia, produciendo entonces una tensión amplificada a su salida. Por tanto ambos amplificadores funcionan de la misma forma. Pero mientras que los amplificadores de transistores mantienen una tensión de salida y la potencia eléctrica que entrega a la carga, varía dependiendo de la carga, los amplificadores de válvulas son capaces de aun entregando la misma tensión que los de los transistores sobre su salida, la potencia eléctrica se mantiene constante, aun variando la carga.

¿Cómo se consigue esto? Pues muy fácil, está claro que para mantener la potencia sobre la carga, cuando variemos esta, también vamos a tener que variar la tensión sobre la carga para que la potencia no varíe. Para hacer esto se deberá usar un transformador a la salida del amplificador. Este transformador tendrá unas tomas intermedias en el secundario, cada una de estas tomas variará la tensión que el secundario aplica sobre la carga, y nosotros tendremos que decidir que toma del secundario es la que vamos a usar con nuestra carga para que la potencia permanezca constante. De esta forma sobre el primario, el amplificador está entregando una tensión, incluso podría ser la misma que entregaría un amplificador de transistores, y sobre el secundario que está conectado a la carga, podrá aparecer la misma tensión o una tensión diferente, dependiendo de la toma intermedia seleccionada y cuando se varíe la carga, la potencia se mantendrá constante, porque previamente hemos elegido una toma del secundaria cuya tensión hace que la tensión varíe de una forma proporcional a como varía la carga, manteniendose por tanto la potencia eléctrica.

Y ya está, no hay nada más de misterio, me gustaría mostraros con un ejemplo numérico que es lo que significa el párrafo anterior, y sobre ello voy a comentar un par de cosillas. Para realizar los cálculos de potencia, voy a hacerlo a grosso modo, a partir de una formulita que me relaciona potencia, tensión e impedancia de la carga. Estoy tratando de obviar en la medida de lo posible, la teoría que se esconde detrás de esto, ya que la experiencia me dice, que escribir tochos teóricos, acaba aburriendo y desmoralizando a la gente.

La fórmula P=V^2/R me va a permitir hacer unos cálculos rápidos, para que entendáis la idea, y seáis conscientes de como conectar el amplificador. En esta fórmula, P es la potencia eléctrica desarrollada sobre la carga, V es la tensión existente entre bornas de la carga, y R es la impedancia. Voy a simplificar la impedancia de un altavoz como la parte real de la misma (resistencia eléctrica del bobinado), aunque algunos de vosotros sepáis que la impedancia de un altavoz, tiene una parte real (módulo) y una parte compleja (fase) dependiente de la frecuencia.

Voy a empezar mis cálculos con un clásico amplificador de transistores, un Gryphon del que os subo un pantallazo de sus caraterísticas. Realmente estos datos que a continuación os muestro, en la vida real no son así, son unos datos muy genericos y habría que conocer las condiciones de medida, pero bueno para no complicar más a nivel teórico, estos datos nos valen

gryphon

 

De todos los datos que se muestran quiero que os fijéis en los de la potencia del amplificador, en ellos se nos dice que este amplificador es capaz de desarrollar por canal 175 vatios sobre una carga de 8 ohmios, 350 vatios sobre una carga de 4 ohmios y 700 vatios sobre una carga de 2 ohmios. Como véis la potencia varía en función de la carga. Vamos a calcular la tensión que se suministra sobre la carga en todos los casos.

P=V^2/R; 175 vatios=V^2/8 ohmios; V= 37,41 voltios rms
P=V^2/R; 350 voltios=V^2/4 ohmios; V= 37,41 voltios rms
P=V^2/R; 700 voltios=V^2/2 ohmios; V=37,41 voltios rms

A la vista de los cálculos podéis ver la tensión permanece constante, independientemente de la carga, y lo que va variando es la potencia en función de la carga. Cuando la carga se divide por la mitad, la potencia se multiplica por dos. Esto es al fin y al cabo debido a que aumenta la corriente que circula por la carga, a medida que reducimos el valor de la carga.

Pero esto no sucede así en los amplificadores de válvulas de la guitarra. En los amplificadores de guitarra, la potencia en primario y secundario del transformador se mantiene constante independientemente del valor de la carga, y esto además debe permanecer así para que la potencia máxima no sea sobrepasada pudiendo quemar el amplificador. Dicha potencia constante independiente de la carga se consigue variando la tensión que aplica el secundario sobre la carga a medida que vayamos variando esta. Para hacer esto de una forma teórica tendríamos que conocer la relación entre el número de espiras existentes en el primario y cada una de las tomas intermedias del secundario. Sin embargo el fabricante ya nos facilita la vida etiquetando en los diferentes jacks de salida del amplificador, la carga a la cual debe ser conectada.

Voy a poner un ejemplito muy sencillo para que lo podáis ver con números. Supongamos un amplificador de 100 vatios con un transformador de salida que tiene 3 tomas, una toma es la de 16 ohmios, otra es la de 8 ohmios y otra para 4 ohmios.

La primera toma posee una relación de espiras de 1:1 de tal forma que la tensión que aparece en el primario del transformador aparece integramente en el secundario luego la tensión que hay en el primario y en el secundario lo podemos calcular rápidamente a través de P=V^2/R, siendo V por tanto 40 voltios, para esta tensión la potencia es de 100 vatios

La segunda toma posee una relación de espiras de 1:0.71, con lo cual la tensión que aparece sobre la carga va a ser 0.71 veces la tensión que aparece sobre 16 ohmios, hagamos la cuenta 40·0.71=28.4 voltios, y la potencia que desarrolla esta tensión sobre la carga de 8 ohmios es P=V^2/R= 100.82 vatios.

La tercera toma posee una relación de espiras de 1:0.5, con lo cual la tensión en esta toma es justo la mitad de la tensión existente en la toma de 16 ohmios, es decir 20 voltios, y la potencia que desarrolla sobre la carga de 4 ohmios es P=V^2/R= 100 vatios

A la vista de estos números, podéis comprobar, como aunque el amplificador entregue 100 vatios en el primario, con una tensión de 40 voltios, la potencia en el secundario se mantiene en 100 vatios, independientemente de la carga, variando simplemente la tensión en el secundario, mediante tomas intermedias.

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En resumen, se debe conectar siempre la salida del amplificador correspondiente a la carga que se esté conectando. ¿Pero es esto todo? No, si la vida fuese tan fácil yo no estaría escribiendo esto. Sucede que en la vida real a veces no existe una correlación directa entre la carga que vamos a conectar y las salidas del transformador.

Primeramente voy a dar un pequeño repaso a la asociación de resistencias. Resistencia equivalente en serie, será la suma de las resistencias, resistencia equivalente en paralelo será el resultado de R1·R2/(R1+R2). En el caso de los altavoces que se suelen montar en audio es muy simple, suele haber tres valores, 4,8 y 16 ohmios y generalmente se suelen montar solos, en parejas o en cuartetos, en mono o en stereo. Las diferentes combinaciones que salen las puedes calcular tu mismo, pero si quieres te doy algunos valores usuales

Altavoces de 4 ohmios, generalmente solos, debido a que cargan demasiado al amplificador Req=4 ohmios.

Altavoces de 8 ohmios, en solitario Req= 8 ohmios. En pares stereo Req=8 ohmios por altavoz, en pares mono Req=4 ohmios. En cuarteto stereo Req=4 ohmios por pareja, en mono no se suele usar un cuarteto porque carga mucho al amplificador.

Altavoces de 16 ohmios en solitario Req= 16 ohmios. En pares stereo Req=16 ohmios, en pares mono Req=8 ohmios. En cuarteto stereo Req=8 ohmios por pareja, en cuarteto mono Req=4 ohmios por pareja.

Estas son las configuraciones más usuales, y al final la idea es que tu tienes que conocer que configuración de altavoces tienes, y conectar la salida del amplificador cuyo valor sea el de la Req (resistencia equivalente). Si tu sistema tiene una Req de 8 ohmios, debes conectar la salida del amplificador que ponga 8 ohmios.

Se ha terminado aquí todo, que va, no seas ansias, aun queda algo que te debo contar. La vida real no es tan fácil como llegar enchufar y tocar, puede pasar que no exista una correspondencia entre la Req y las salidas etiquetadas del amplificador y la potencia pensada por el fabricante. Y este es el tema peliagudo así que abre bien los ojos.

Cuando tu ves un amplificador, y observas las salidas del amplificador te puedes encontrar una sorpresa, que no dispongas de una salida que case exactamente con el valor de tu Req. Generalmente los amplificadores muestran para que carga desarrollan la potencia para una relación 1:1 del transformador de salida, y si en el manual no te lo indica es tan fácil como ver cual es la potencia del amplificador y cual de las salidas del amplificador posee el mayor valor de Req. Por ejemplo un amplificador de 100 vatios con salidas para 8 ohmios y 4 ohmios, te indica que originalmente el amplificador está pensado para trabajar con una carga de 8 ohmios en una relación 1:1 y proporcionar 100 vatios, pero que si tienes un altavoz de 4 ohmios, vas a poder seguir desarrollando 100 vatios, usando una toma intermedia del transformador de salida con menor tensión.

Supongamos que tenemos un amplificador de 100 vatios con una única salida de 8 ohmios, y que disponemos de dos altavoces, uno de 16 ohmios y otro de 4 ohmios, cual elegimos de los dos??? Hagamos cálculos

P=V^2/R; 100 vatios= V^2/8 ohmios; V= 28,28 voltios

Calculemos ahora la potencia que produce estos 28,28 voltios sobre una carga de 16 ohmios y sobre una carga de 4 ohmios.

P=28,28^2/16= 50 watios

P=28^28^4/4= 200 watios

Creo que la opción de conectarlo al altavoz de 16 ohmios es la más segura para todos, pero además fíjate en una cosa, como el ejemplo que he puesto no existe tomas intermedias, en el transformador, la potencia en el caso de 16 ohmios, es la mitad, aunque el amplificador esté amplificando completamente la tensión. A que te suena esto??? Bingo!!! a un reductor de potencia casero.

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En definitiva, cuando tengas el problema de que el Req de tu sistema de altavoces no casa exactamente con las salidas serigrafiadas en tu amplificador, debes conectar la salida del amplificador que sea inmediatamente inferior al valor de la Req, de esta forma estás trabajando dentro del margen de potencia del amplificador y no estarás perdiendo tanta potencia. Por ejemplo un amplificador con salidas para 4, 8 y 16 ohmios y un sistema de altavoces con una Req= 10 ohmios, lo deberás conectar a la salida de 8 ohmios, porque si lo conectas al de 16 ohmios, vas a demandar más potencia al amplificador de la que está preparado y si lo conectas a la salida de 4 ohmios vas a perder mucha potencia

Y poco más que contar, como veis no es tan complicado una vez que se conoce la idea que subyace.

Feliz semana santa.

 

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