¿Qué pasa si uso un altavoz de distinta impedancia en un crossover? ¿Puedo?

¿Qué es un crossover de altavoz? ¿Qué hace un crossover?

Arriba: Un crossover típico de altavoz de estéreo de coche, con piezas principales etiquetadas. Abajo: Un crossover típico de estéreo doméstico, extremadamente similar. (Normalmente van instalados dentro de la caja del altavoz) Ambos usan condensadores e inductores para formar filtros de cruce y controlar el sonido enviado a tweeters, medios o woofers para mejor calidad de audio.

A los crossovers de altavoz se les llama a menudo "pasivos" porque pasan señales sin necesitar fuente de alimentación, a diferencia de los electrónicos ("activos"). Funcionan usando componentes pasivos: condensadores e inductores.

Un crossover de altavoz es un circuito eléctrico que usa inductores y condensadores para filtrar una señal de altavoz y dividirla entre 1 o más salidas. Las salidas dependen de la respuesta en frecuencia de los altavoces usados.

Difieren de los crossovers electrónicos en que en vez de conectarse a la ruta de señal (cables RCA, por ej.) los crossovers de altavoz se conectan a la salida de amplificadores o estéreos. Los altavoces se conectan luego a las conexiones de altavoz del crossover.

Uno de los tipos de crossover de altavoz más comunes hoy: crossover 2º orden 2 vías con salidas tweeter y medio/woofer. Inductores representados con símbolo "L" y condensadores con "C". Los crossovers separan el sonido enviado a ciertos altavoces para mejor sonido, menor distorsión y control sobre cómo se usan. Por ejemplo, bloquean graves que tweeters no pueden producir y agudos que un woofer no produce bien.

Los inductores y condensadores tienen propiedades muy interesantes (¡y útiles!) cuando una señal de audio eléctrica fluye por ellos:

• Los inductores son bobinas de alambre que tienen más resistencia (llamada impedancia en este caso) a señal de alta frecuencia que a una baja. Por tanto filtran frecuencias altas de sonido cuando se conectan en serie.
• Los condensadores tienen más "resistencia" a señal de baja frecuencia que a una alta cuando están en serie. Cuanto menor la frecuencia, menos señal dejan pasar.

Cuando un condensador o inductor tiene una señal aplicada más allá de un rango de frecuencia llamado frecuencia de cruce, frecuencia de esquina, o frecuencia de corte, la cantidad de señal que deja pasar se reduce, actuando como filtro.

Esto significa que el altavoz recibirá cada vez menos de la señal que queremos bloquear, reduciendo la salida de volumen para ese rango no deseado. Es importante entender que la frecuencia a la que esto ocurre depende de la impedancia (carga en Ohmios) del altavoz conectado.

Órdenes (pendientes) y diseños de crossovers de altavoz

Al usarse en serie con un tweeter, un crossover filtra graves dañinos y distorsionantes que no puede aguantar. Usado solo, un solo condensador es crossover de 1er orden (etapa simple) con pendiente de -6dB por octava —el nivel más básico.

Los crossovers vienen en distintos diseños para diferentes tipos de ajuste y niveles de rendimiento, pero todos funcionan básicamente igual. Están diseñados con "órdenes", o etapas, que al sumarse hacen su filtrado aún mejor bloqueando sonidos no deseados de llegar a los altavoces.

Por ejemplo, lista de órdenes comunes que verás a menudo:

• 1er orden: No muy empinado -6dB/octava), consiste en un solo condensador o inductor en serie con el altavoz.
• 2º orden: Mejor filtrado -12dB/octava, usando DOS componentes por altavoz.
• 3er orden: Aún mejor, con filtrado -18dB/octava, usando TRES componentes por altavoz.

Los filtros de cruce son siempre múltiplos de 6 decibelios (dB) por cómo funcionan los componentes. Un orden de cruce más "empinado" (mayor) solo significa que es más efectivo bloqueando el rango de frecuencias que no queremos en el altavoz.

¿Qué es la impedancia del altavoz? ¿Cómo funciona?

La impedancia del altavoz es la cantidad total de resistencia que tiene debido tanto a la resistencia de su bobina de alambre y la inductancia del bucle de la bobina. La impedancia se valora en unidades de resistencia llamadas Ohmios.

Igual que no puedes tener un cortocircuito en una batería, un amplificador o estéreo necesita algo de impedancia de carga de altavoz para limitar cuánta corriente intenta suministrar.

A diferencia de un cable recto que va de un punto a otro al conectar alimentación, el bobinado de la bobina móvil forma un bucle con propiedad eléctrica llamada inductancia. La inductancia es distinta de la resistencia ya que cambia al cambiar la frecuencia. Se llama reactancia inductiva.

Para casi todos los altavoces, esto significa que la impedancia real (resistencia total) cambia algo mientras suena la música.

Cuando nos referimos a la impedancia de los altavoces, la mayoría de veces nos referimos a la categoría (rango general de Ohmios) del altavoz usada para igualar amplificadores de estéreo de hogar o coche.

Las mediciones de resistencia, en unidades de Ohmios, a veces se muestran con el símbolo griego Omega: "Ω"

¿Cómo funciona la impedancia del altavoz?

Cuando una señal musical (hecha de corriente alterna) mueve un altavoz, crea campos magnéticos al fluir corriente por la bobina móvil bien enrollada. Lo interesante es que una bobina de alambre desarrolla campos magnéticos alrededor que resisten el flujo de corriente cuando esto pasa.

Ahí es de donde viene la parte dependiente de frecuencia de la impedancia del altavoz.

(Esto pasa también con otros dispositivos eléctricos, como motores, bobinas de bujías de motor, y más. También lidian con resistencia eléctrica al aplicarse corriente alterna (CA).)

¿Qué pasa si uso altavoz de distinta impedancia en un crossover?

Diagrama mostrando qué pasa al cambiar la carga en Ohmios del altavoz conectado a un crossover: ocurre desplazamiento de cruce (crossover shift). Esto significa que al estar diseñado para otra impedancia, la frecuencia a la que trabaja cambia.

Desplazamiento de cruce (crossover shift) al usar altavoces de distinta impedancia

Como dije, los crossovers de altavoz se basan en piezas (condensadores e inductores) que funcionan como filtros según la carga del altavoz a la que están conectados. Por esto, cuando cambias la impedancia del altavoz cambias la frecuencia de cruce y el sonido.

Puedes notar varios problemas:

• Sonido "áspero" de woofers o medios. Tweeters pueden sonar distorsionados y empezar a "romper" a menor volumen que antes.
• Calidad de música "delgada", débil.
• Huecos en los rangos de sonido que deberías oír.

Los crossovers de altavoz solo pueden usarse con la impedancia de altavoz para la que están diseñados o no sonarán igual.

Por ejemplo, usar un crossover de altavoz doméstico de 8 Ohmios con altavoz de coche de 4 Ohmios no funcionará correctamente. Es porque los valores de las piezas se eligieron para una impedancia solo. Al cambiar eso, ¡cambia drásticamente la frecuencia de cruce!

¿Qué pasa al crossover si reduzco a la mitad la impedancia del altavoz?

Al cambiar la impedancia del altavoz conectado a un crossover de altavoz, puede desplazar significativamente la frecuencia de corte. Como regla general:

• Reducir a la mitad la impedancia (ej.: 8 ohmios a 4 ohmios) duplica la frecuencia de cruce (Ej.: 3,5 kHz sube a 7 kHz).
• Duplicar la impedancia (ej.: 8 ohmios a 16 ohmios) reduce a la mitad la frecuencia de cruce (Ej.: 3,5 kHz baja a 1,75 kHz).

No queremos eso porque permite que los altavoces reciban rango de sonido para el que no sirven y suena mal. En tweeters, graves y medios son malos porque no los producen bien. De hecho, tras cierto nivel de potencia los tweeters pueden dañarse al ser exigidos duro por frecuencias de graves.

Similarmente, muchos woofers no producen bien sonidos de alta frecuencia y suenan terrible.

Normalmente, si cambias la carga en Ohmios del altavoz tendrás que cambiar también el crossover para igualar la carga.

Pero hay una solución alternativa que da esperanza...

¿Cómo puedo usar altavoces con distinta impedancia? ¿Es posible?

¡La buena noticia es que sí es posible usar distinta impedancia de altavoz con un crossover para el que no está diseñado! Hay algunos compromisos, eso sí.

Cómo igualar distinta impedancia de altavoz a un crossover

¡Es bastante simple! Para igualar impedancia de altavoz a un crossover:

1. Caso #1: altavoz con impedancia MENOR: Puedes añadir una resistencia en serie con el altavoz para subir la carga total en Ohmios a lo que el crossover necesita. Necesitarás resistencia con suficiente manejo de potencia ("resistencia de potencia") para evitar sobrecalentamiento (ver abajo).
2. Caso #2: altavoz con impedancia MAYOR: Puedes añadir una resistencia en paralelo con el altavoz para bajar la carga total en Ohmios a lo que el crossover necesita.

Ejemplos:

• Puedes usar altavoz de 8 ohmios con crossover de 4 ohmios conectando resistencia de 8 ohmios en paralelo. Resultado: 8 Ohmios / 2 = 4 ohmios que verá el crossover.
• Puedes usar altavoz de 4 ohmios con crossover de 8 ohmios conectándolo en serie con resistencia de 4 ohmios. Resultado: 8 ohmios total vistos por el crossover.

¿Qué es una resistencia de potencia?

Ejemplos de resistencias de potencia usadas comúnmente con altavoces. A diferencia de las diminutas resistencias de electrónica, estas aguantan mucha más potencia y no se queman por calor. Disponibles en proveedores de electrónica incluyendo tiendas de componentes de altavoz.

Una resistencia de potencia es solo una resistencia de mayor tamaño que aguanta mucha más potencia y calor que las pequeñas de placas electrónicas. Son bastante baratas (unos 5$ por 2-4 en paquete) y se usan mucho en proyectos de altavoces personalizados.

Para sistemas de altavoces, recomiendo usar una con valoración de potencia de 25 vatios o más para ir seguro. Para estéreos de coche, a menudo valen 10W a 15W.

Los inconvenientes de usar resistencias para igualar un crossover

Como dije, no es sin compromiso. Tendrás que vivir con unas cosas según el caso:

• Añadir resistencia en serie con altavoz reducirá la potencia y volumen máximo disponible. En caso de altavoz 4 ohmios y resistencia 4 ohmios, pierdes 3 dB de volumen (cantidad diminuta) pero la potencia será siempre 1/2 de la que era.
• Añadir resistencia en paralelo con altavoz significa que la potencia se repartirá entre los dos. En caso de resistencia 8 ohmios en paralelo con altavoz 8 ohmios, cada lado recibe 1/2 de la potencia que antes iba a un altavoz. (Ej.: amplificador 50W daría ahora 25W máx al altavoz).

Normalmente recomendaría usar el crossover correcto, pero si estás "en un apuro" esta solución es gran manera de poner tus altavoces en marcha y que sigan sonando bien.

Lectura adicional recomendada

No te pierdas mis otros artículos fascinantes:

• Una impedancia menor de altavoz puede ser problema — aquí cómo una impedancia menor es mala.
• Aprende más sobre cómo funcionan los altavoces aquí.
• ¡Tweeters altos son molestos! Aquí cómo reducir volumen de tweeter correctamente.

Consulta mi línea completa de guías de cómo-hacer e info aquí.