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Acústica y sistemasde Megafonía.
Curso de FPE
ELECTRICISTA DE EDIFICIS
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!"eti#os Diferenciar las características y cualidades
del sonido. Conocer las magnitudes acústicas que
intervienen en el sonido. Distinguir los principales dispositivos
transductores de sonido. Identicar los distintos equipos y
dispositivos acústicos. Conocer los distintos tipos de instalaciones
y conexiones de equipos acústicos.
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C$ALIDADES DEL S%ID
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C$ALIDADES DEL S%ID El sonido es la variación de la presión del aire con el
tiempo, que se propaga en un medio elstico como el aire. !e caracteri"a por tres factores que denen sus
propiedades importantes#$. La intensidad
%. E' tono'. E' tim!re
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C$ALIDADES DEL
S%ID(a I%TE%SIDAD es el valor mximo de lapresión sonora, transmitida por el aire enforma de ondas sinusoidales.
Desde el nivel cero de presión )asta ()* d+ correspondientes a una sensación dolorosa alser escuc)ado por el oído.*or e+emplo# un nivel de )* d+ puedecorresponder al nivel sonoro existente en un
+ardín situado le+os de calles o carreteras contraco y sin ninguna fuente sonora articialque eleve anormalmente dic)o nivel. !econsidera la intensidad sonora muy d-il.
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C$ALIDADES DELS%ID
,* d+ nivel acústico de una vivienda domestica vacía,únicamente su+eta a los ruidos transmitidos por lasparedes, suelos y tec)os.
-*d+ nivel de intensidad sonora correspondiente a unaconversación entre varias personas sin que ninguna deellas eleve el nivel de su vo".
(** d+ este nivel sería parecida a la del sonidoproducido en el interior de una f-rica en plenaactividad.
()* d+ como el mximo que podría escuc)ar el oído)umano sin que se produ"can en l lesiones graves,aunque perci-iendo una sensación dolorosa, seria elruido producido por un avión reactor en el momentodel despegue.
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C$ALIDADES DEL
S%IDtro de los factores característicos del sonido como es el T% est denido por la frecuencia en /er"ios de la componentefundamental de ste, produciendo en el oyente una sensaciónde altura o tono, tonos alto y -a+os.El TIM+RE como otro factor del sonido da una idea del numerode frecuencias diferentes, con niveles ms o menos elevadosque acompa0an a la fundamental. En muc)as ocasiones sereali"a la me"cla de diferentes frecuencias de forma conscientepara provocar sensaciones agrada-les, como es el caso de lamúsica.*ara oír sonidos de distintas frecuencias con la misma sensaciónde sonoridad o de intensidad sonora, de-en de ser emitidos condistinto nivel de potencia, ya que el oído no respondelinealmente. *or e+emplo, un sonido de )*d+ a una frecuenciade ( /0 es perfectamente audi-le, mientras que otro con lamisma intensidad sonora, pero con una frecuencia de (** /0 est por de-a+o del um-ral audi-le.
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LA FREC$E%CIA (a frecuencia de una onda sonora se dene
como el número de pulsaciones 1ciclos2 que tienepor unidad de tiempo 1segundo2. (a unidadcorrespondiente a un ciclo por segundo es el
)er"io 1/"2. (as frecuencias ms -a+as se corresponden con loque )a-itualmente llamamos sonidos 3gra#es4,son sonidos de vi-raciones lentas. (as frecuenciasms altas se corresponden con lo que llamamos
3agudos4 y son vi-raciones muy rpidas. Elespectro de frecuencia audi-le varía según cadapersona, edad, etc. !in em-argo normalmente seacepta como intervalos entre %5 /" y %5 6/".
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LA IMPEDA%CIA El termino im2edancia es una generación del concepto
de resistencia, incluyendo adems de sta, cualquier otraclase de oposición al paso de la corriente elctrica, siendode aplicación fundamentalmente a corrientes alternas.
(a resistencia ante corrientes continuas sólo puedereali"arse de una manera y sta es la utili"ación de loscomponentes conocidos con este nom-re, los cualesa-sor-en una determinada cantidad de potencia quedisipan al am-iente en forma de calor.
!in em-argo, ante corrientes alternas pueden emplearseotras forma de oposición que se conoce con el nom-re dereactancia, las cuales a diferencia de la primera, poseenla particularidad de ser no disi2ati#as4 lo cual signicaque no alteran la potencia elctrica que circula a travs deellas. (a impedancia se o-tendr mediante la composiciónde resistencias y reactancias.
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LA IMPEDA%CIA
Existen dos clases de reactancias# la reactancia inducti#a y lareactancia ca2aciti#a.(a primera de ella se dene como la oposición que presenta una-o-ina ó solenoide a la circulación de una corriente alterna. !u valordepende de un factor denominado inductancia que depende del
numero de vueltas de la -o-ina.(a reactancia capacitiva es la oposición que presenta uncondensador ante la corriente alterna. Depende tam-in de lafrecuencia.*uede o-servarse que mientras la reactancia inductiva aumenta conla frecuencia, la reactancia capacitiva disminuye, lo que se traduce enque las -o-inas presentarn una fuerte oposición a las frecuencia
altas y los condensadores a las -a+as, pudiendo )acer com-inacionesde am-os elementos para controlar determinadas -andas defrecuencias, efecto aprovec)ado para la reali"ación de 5'trosacústicos.(a unidad que se utili"a para expresar la impedancia es tam-in el o6mio.
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EL DECI+ELIEl deci!e'io es una unidad de medida o-tenida de lacomparación de dos niveles de se0al en un circuitoelectrónico. 7sí el d8 se utili"a para niveles de se0alelctrica con relación a 5,99: ;olt y d8 !*( se utili"a paraniveles de presión sonora con relación a 5,555% *ascal
1um-ral de escuc)a ó d8 !*(2.El logaritmo decimal de la ganancia expresa su relación enla unidad logarítmica del 8elio *out
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LA 1A%A%CIA
>omando como referencia una etapacualquiera de un amplicador, en la que seo-tenga una cierta elevación del nivel de
una se0al , se puede denir el terminodenominado 1A%A%CIA como el resultadode dividir el nivel de la se0al o-tenida enla salida por el que se aplicó en la entrada,
esto es# ? = ;s < ;e
;s = >ensión de salida y ;e = tensión deentrada.
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LA ATE%$ACI7%
!e entiende por ATE%$ACI7% a todo circuitoformado por elementos resistivos +os yvaria-les, mediante los cuales es posi-le
reducir una se0al elctrica a un valordeseado sin introducir ninguna distorsiónaprecia-le.
>omando como referencia una se0alcualquiera de un amplicador, en la que se
produce una disminuci3n de la se0al paraevitar su saturación, se puede denir eltermino como atenuaci3n.!e considera atenuaci3n cuando la gananciade un sistema es menor que $.
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DISPSITI8S 9 E:$IPS
E' A'ta#o0 E' Micr3fono
E' Pre#io E' Me0c'ador
E' Ecua'i0ador E' Am2'i5cador
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EL ALTA8;
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EL ALTA8;!on elementos encargados de transformar las se0aleselctricas que reci-en en ondas sonoras audi-les por eloído )umano. !on, por lo tanto, unos transductores e'ectroacústicas que reali"an su función mediante elmovimiento mecnico de una mem-rana actuada por unprocedimiento electromagntico o electrosttico.
(os primitivos altavoces que sefa-rica-an antiguamente fueronlos llamados din
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EL ALTA8;
(a !o!ina m3#i' construida porvarias espiras de )ilo de co-reesmaltado ó de aluminio depeque0a sección se encuentraarrolladas so-re un soporte de
papel o cartón. (os extremos de la-o-ina se llevan al exterior cono-+eto de poder conectar a ellos lase0al de excitación al cono que seune a travs de dos )ilos @exi-lesy resistentes.
Esta -o-ina se suele calentar de-ido a la potencia queentrega el amplicador al altavo" donde se transforma endos componentes# 2otencia acústica radiada y la otrala 2otencia =ue se 2ierde en la resistencia propia del)ilo y se disipa en forma de calor.
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EL ALTA8; El cono se encuentra unido a la
-o-ina y constituido por un tipode cartón -roso, no, detextura especial. 7ctualmentese emplean tam-in el aluminio
y los plsticos. En los tipos dedimensiones mayores se utili"anel cartón, el elemento queforma el cono, que facilita ladifusión del sonido.
El movimiento del cono del altavo" se produce gracias ala corriente de la -o-ina móvil, la cual contiene la se0alde sonido y genera un campo magntico varia-le queproduce una ciertas atracciones y repulsiones conrespecto al campo del imn +o.
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EL ALTA8;
El im
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EL ALTA8;(os altavoces de mayoresdimetros se empleannormalmente para reproducirlas frecuencias ms -a+as y
se les conoce con el nom-rede >oofer. De 9 pulgadas1 $A cm de dimetro. De $5pulgadas 1%:,B cm dedimetro2
(os de menor tama0os seemplearn, por tanto, con lasfrecuencias ms altas,llamndose t>eeter. 7 partirde % pulgadas 1 : cm de
dimetro2
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EL ALTA8;(a im2edancia de unaltavo" est determinadapor la resistencia ó)mica ypor la reactancia inductivade la -o-ina, cuyo valor,
como ya es sa-ido,depender de lafrecuencia. (os valoresnormali"ados deimpedancia son %, B, A,$, %:, :5, $55, B55 y A55
o)mios.tros modelos de altavoces diferentes a losdinmicos pueden citarse los e'ectrost
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EL ALTA8;(os altavoces e'ectrost
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EL MICRF%
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EL MICRF%
El micr3fono recoge y conviertelas ondas de presión sonora ense0ales elctricas mediante unamem-rana muy delgada que vi-raal reci-ir la excitación acústica y un
dispositivo mecnico que transmitedic)as vi-raciones al elementotransductor.
(os micrófonos, sea cual sea su tipo, vienen denidos por tresparmetros fundamentales# Sensi!i'idad# Corresponde al nivel de se0al que entrega el
micrófono )acia el circuito exterior. Fide'idad# Capacidad de reproducir con precisión todo el
espectro o gama de frecuencias acústicas que reci-e. Directi#idad# Comportamiento del micrófono en relación
con la dirección en que le llegan las ondas sonoras.
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EL MICRF%
(a directi#idad de un micrófono expresa lacapacidad que tiene el micrófono para captar lossonidos que le llegan de distintas direcciones delespacio que le rodea.
En la prctica se puede encontrar varios modelos dediferentes directividad, así se tiene, por una parte losmicrófonos unidirecciona'es que captan sólo lossonidos que les llegan a lo largo de una líneaperpendicular a su "ona frontal. (os micrófonosomnidirecciona'es son capaces de recogercualquier sonido independientemente de suprocedencia, y los de los tipos !idirecciona'es ycardioides son un modelo intermedio entre losanteriores, ya que en un caso captan las ondasfrontales adems de una amplia región alrededor del
e+e, incluyendo en ella una parte de la "ona posterior.
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EL MICRF%
(a c
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EL PRE8I
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EL PRE8I!e conoce al equipo encargado de seleccionar una salida,)acia la etapa amplicadora, de varias fuentes de sonidode entrada.El 2ream2'i5cador4 como tam-in se conoce, seencuentra comercialmente como equipo independiente óincorporado en el propio equipo amplicador.
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EL PRE8I
El 2re#io tiene la función de adaptar el nivel de se0al deentrada a un nivel de salida óptimo y amplicado paraintroducir la se0al en la etapa amplicadora. Esta se0al de-ede igualarse en ganancia con las dems se0ales de entrada.
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EL PRE8I (as fuentes de se0ales conectadas a laentrada de un previo ó preamplicador son,
entre algunas#$. CD%. !IF>FIG7DH DE H7DI JK
'. KICHJF!B. H?7F! E(LC>HFIC!:. *(E>IF7 CIF>7 M C7!!E>>E.
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EL ME;CLADR
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EL ME;CLADR
!on equipos encargados de efectuar unacom-inación de varias se0ales que provienen dediferentes fuentes, de tal forma que la se0al desalida corresponde a la suma de todas ellas.
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EL ME;CLADR
Cada una de las se0alesde entrada entra en elme"clador por una víasdenominadas canales.
Cada una son amplicadasy su control y ganancia sepuede variar por medio deun potenciómetro.nindose todas ellas a un
sumador y posteriormentela se0al o-tenida se aplicaa un control de volumen ytonos.
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EL EC$ALI;ADR
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EL EC$ALI;ADR
(os ecuali"adoresson equipos quepermiten me+orar ycorregiracústicamente, enla medida de loposi-le, el sonido enun recinto sonoro.
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EL EC$ALI;ADR(os ecua'i0adores gr
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EL AMPLIFICADR
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EL AMPLIFICADREl am2'i5cador es un equipo destinado a aumentarla ganancia de una se0al ó fuente de sonido.Heproduciendo con total precisión una amplia gamade frecuencias y niveles de sonido sin introducirningún factor de ruido ó distorsión que cam-ie la
se0al de origen.n amplicador se caracteri"a por su gama depotencia en #atios y por su factor de distorsi3n enN.*ara o-tener un excelente nivel de sonido no -asta
con tener un -uen amplicador, )ay que tener encuenta otros factores# (a fuente ó reproductor de sonido 1 !intoni"ador,
Kicro, CD, etc2 (os altavoces 1 ca+as acústicas, -a@es, etc.2
El medio ó recinto acústico1exterior ó interior 2
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EL AMPLIFICADR
El am2'i5cador est constituido por varias
unidades ó módulos de funcionamiento#$. nidad selectora de entradas 1*revio2%. nidad de Control de tonos 1?raves y 7gudos2'. nidad de potencia amplicadora.1 % para
estreo2
B. nidad de fuente de alimentación simtrica
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EL AMPLIFICADR
*otencia de salida# Dos son los tipos depotencia#
(. Potencia E5ca0
). Potencia Din
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EL AMPLIFICADR (a salida de un amplicador se da en ;atios 1O2# : O,
$5 O, %: O, B5 O, $55 O... (a im2edancia de carga especica el valor o)mico
que tiene que poseer los altavoces para una correctacarga a la salida del amplicador, elegida entre B, A y
$ P. (a mxima distorsi3n no (a 2otencia de-e
so-repasar el $N de la potencia nominal. El anc6o de !anda de frecuencia de tra-a+o, e+emplo#
B5 /" $%,: 6/".
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CA+LEADS E I%STALACI%ES
Ti2os de ca!'eadosAcústica de 'oca'es
Sonori0aci3n de sa'as
Recomendaciones en 'ainsta'aci3n
Sistemas de sonidos
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TIPS DE CA+LES
El ca!'e a2anta''ado se emplea en equipos de sonido ypermite conducir corrientes muy d-iles sin que so-re lamisma se produ"can ninguna alteración por ruidoselctricos del exterior, tales como c)ispas de encendido deautomóviles, motores, encendido y apagado deiluminaciones y cualquier tipo de parsitos industriales ódomsticos.
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TIPS DE CA+LES Ca!'e 2ara'e'o ro"o@negro# Estos tipos de ca-le
permite identicar la polaridad para la conexión degrupos de altavoces y se polaricen en la mismafase cuando estn conectados en grupos serieQparalelo. Cada altavo" posee una polari"ación R
1color ro+oQpositivo2 y 1color negroQnegativo2.
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ACSTICA DE
LCALES
AC STICA DE
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AC STICA DELCALES
Fo sólo es suciente tener un -uen equipoamplicador de sonido para conseguir una -uenarecepción de la fuente de sonido sino que en granmedida depende tam-in de las condiciones acústicasde la sala en la que tenga lugar la audición.
Formalmente el campo creado por una fuenteacústica es muy diferente según se encuentre encam2o 'i!re o en recinto cerrado.
AC STICA DE
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AC STICA DELCALES
En el primer caso, en cam2o'i!re, no existen paredes quediculten la li-re difusión delsonido, por lo tanto la presiónsonora en cualquier puntodepender únicamente de lapotencia de la fuente y de ladistancia a la misma, llegando aanularse prcticamente cuandosta es sucientemente grande.
En cam-io, en un 'oca' cerrado,se producen re@exiones en lasparedes, en las cuales la energíade la onda incidente ser tam-ina-sor-ida en parte. Escuc)ndoseel sonido no solo de la fuenteoriginal sino tam-in procedente
de las paredes que le rodean. !eacentúa los sonidos agudos en los
AC STICA DE
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AC STICA DELCALES
/ay que tener en cuenta que el lugar idóneo deescuc)a se encuentra a una distancia de $,: veces laseparación entre los altavoces, se procurar instalar astos a lo largo de la pared intentando que no seencuentren demasiado próximos a las paredes ni alos rincones puesto que se producir unrefor"amiento de las -a+as frecuencias
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LCALES
El recu-rimiento en las paredes con un material degran a-sorción como es el corc)o, lana de vidrio,
porespn, goma espuma, cortinas de tela ligera,proporciona un excelente mtodo de a+uste de lascondiciones acústicas.
El suelo de la sala ser cu-ierto con una gruesamoqueta de lana de $5 ó $: mm de espesor . !o-re eltec)o se puede a0adir un falso panel con material de
tipo loseta perforada ó -ien de poliuretano expandido
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S%RI;ACI7% DE SALAS
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S%RI;ACI7% DE SALASEn toda sonori"ación de sala se tendr en cuenta algunosparmetros fundamentales tales como las dimensiones de lasala, altura de los tec)os, esquinas, rincones, ventanas,mo-iliarios, etc. Con todo ello decidiremos la 2otencia necesaria para el equipo amplicador, número de2anta''as acústicas para cu-rir toda la supercie de la sala,
tiempo de re#er!eraci3n y sistema de distri-ución de lasse0ales a los distintos altavoces.
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S%RI;ACI7% DE SALAS
!e clasican en#
(. E=ui2amientonecesario para
ofrecer un nivelsonoro adecuado alrecinto.
). Distri!uci3n delsonido am-iental y a
un cierto número desalas ó )a-itacionesde tama0oconvencional paraeste tipo de recintos.
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S%RI;ACI7% DE SALAS *ara el primer caso, Equipamiento,se precisar un amplicador cuya
potencia de salida va a dependerdel volumen de la sala a sonori"ar,del tiempo de rever-eración quepresenta y del nivel sonoro que se
requiera.El tiempo de rever-eración es unparmetro a tener muy en cuenta,ya que de l va a depender lacalidad de la reproducción musicaló la inteligi-ilidad de las pala-rasdel orador./ay que tener en cuenta que sepodría producir una perdida deinteligi-ilidad importante su-iendoel volumen del amplicador, ya queel efecto equivalente sería el deincrementar el tiempo de
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S%RI;ACI7% DE SALAS
(a conexión de varios altavoces, conectadosen serieQparalelo, permiten radiar con lamisma fase y potencia el sonido en todo elrecinto.
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S%RI;ACI7% DE SALAS
n solo altavo" produce una onda de presión deforma esfrica. 7 1onda esfrica 2, sin em-argo, cuando seagrupan varios altavoces en fase, la radiacióntiende a aplanarse.
$. 8 1onda plana2. De esta forma se consigueuna me+or distri-ución del sonido sonoro en todoel campo de acción de la columna ó pantallaacústica.
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S%RI;ACI7% DE SALAS
En la sonori"ación desalas de -aile,discotecas, conciertos,etc. se empleanpantallas acústicas /IQJIde gran tama0o parapotencias yrendimientos elevados,pudiendo tam-inefectuar com-inaciones
entre las diferentesca+as para la adaptaciónde salida delamplicador.
S%RI;ACI % DE
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S%RI;ACI % DESALAS
*ara el segundo caso de Distri!uci3n, lainstalación de un sistema de música am-iental, sepersigue producir un determinado nivel acústico,no muy e'e#ado, distri-uidos en un gran numero
de puntos de audición diferentes que pueden serocinas, grandes locales comerciales, )oteles,etc.
En este caso los niveles de presión sonora sonrelativamente -a+os, por lo que el factor que va a
denir el nivel de salida del amplicador va a serel número de altavoces diferentes de lainstalación y la potencia mxima que va aradiarse en cada uno de ellos.
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S%RI;ACI7% DE SALAS
En este tipo de sistema se emplean altavoces depeque0os tama0os del orden de $5 a %5 cm dedimetros de B a A pulgadas.
(os recorridos de línea )asta el amplicador centralsuele ser muy grandes y para evitar perdidas se sueletra-a+ar en alta impedancia, de esta forma ladistri-ución de potencia se reali"a con una tensiónelevada y una d-il intensidad de corriente,emplendose un transformador a la salida delamplicador que eleva la impedancia de A P a :55 P ycrea un nivel de tensión de $55 ;, precisando cada
altavo" de un transformador adaptador de impedancia
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RECME%DACI%ES TBC%ICAS E%LAS I%STALACI%ES ACSTICAS
RECME%DACI%ES TBC%ICAS E% LAS
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RECME%DACI%ES TBC%ICAS E% LAS
I%STALACI%ES ACSTICAS
. El ca-leado del sistema acústico de-emontarse separadamente de la redelctrica.
. Disponer exclusivamente de unInterruptor Kagneto trmico y deprotección para la instalación acústica.
. (a suma de las potencias de los
altavoces alimentados no de-eso-repasar la potencia del amplicador ydel trasformadorQadaptador.
RECME%DACI%ES TBC%ICAS E%
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RECME%DACI%ES TBC%ICAS E%LAS I%STALACI%ES ACSTICAS
>ampoco se de-e permitir instalar unaserie de grupos de altavoces que poseanun valor menor de impedancia que elfa-ricante aconse+a. Hecurrir a laconguración serieQparalelo.
Con frecuencias inferiores a %5 /", laimpedancia del transformadorQadaptador-a+a. Jinalmente solo queda la
resistencia o)mica del conductor.Conectar una resistencia en serie con unvalor igual a la de la impedancia deltransformador ó altavo".
RECME%DACI%ES TBC%ICAS E%
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RECME%DACI%ES TBC%ICAS E%LAS I%STALACI%ES ACSTICAS
En instalaciones para niveles deseguridad ms elevados, convieneinstalar % amplicadores como mínimo.
>enemos que conectar los altavoces demanera alterna so-re estosamplicadores. !i uno de losamplicadores falla, la otra mitad de losaltavoces siguen funcionando
normalmente. Fo colocar los productos ó dispositivos
acústico cerca de am-ientes )úmedos,próximos a focos de calor 1radiadores,
sol2 o en atmósfera potencialmente
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SISTEMAS DE
S%IDS
SISTEMAS DE
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SISTEMAS DES%IDS
>odo sistema de sonido se compone de una serie deequipos -sicos, siendo el primer elementoimprescindi-le e' a'ta#o0 como transductor de lasse0ales elctricas en sonidos. Estos pueden estaragrupados por ms de un altavo", por medio de un
circuito de 5'tro, o-tenindose unos resultados decalidad acústicos óptimos.
SISTEMAS DE
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SISTEMAS DES%IDS
(os 5'tros di#isores seemplean para separar lasdiferentes frecuencias que seenvían a los altavoces en
varias vías distintas, )aciendoque a cada uno de stos leslleguen aquellas frecuenciasque pueden reproducir sinpro-lemas#
• Agudos 1tUeeter2# % 6/" a%5 6/".• Medios A55 /" a 9 6/".• 1ra#es 1Uoofer2# '5 /" a
A55 /".
SISTEMAS DE
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SISTEMAS DES%IDS
Estos 5'tros di#isores tam-in se encargande adaptar la frecuencia de impedancia, paraque la resultante sea igual a la de cualquierade ellos.
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SISTEMAS DE S%IDS (a se0al elctrica entregada a los altavoces proviene del
am2'i5cador de 2otencia, el cual reci-e en su entradauna se0al muy d-il y tiene la misión de amplicarlasucientemente para o-tener la potencia necesaria. Estatarea de-e llevarla a ca-o el am2'i5cador de forma queno modique o lo )aga en una proporción mínima, las
características de la se0al de entrada. (as se0ales que reci-e a su entrada el amplicador depotencia provienen de un elemento denominado2ream2'i5cador o 2re#io y en muc)as ocasiones seencuentran reunidos am-os equipos en una sola unidaddenominada genricamente amplicador.
(as tareas asignadas al 2ream2'i5cador son variadas ycomprenden la selección de la fuente de se0al que sedesea escuc)ar 1radio, cinta, micrófono, D;D2, loscontroles de volumen, tonos y -alance, los ltros desonido, la selección monoQestreo, así como las
conexiones de las diferentes entradas.
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Jin de la presentación