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Jueves, 12 Noviembre 2020

Criterios técnicos para la instalación de sistemas de altavoces en distintos entornos y aplicaciones

Escrito por  Juan Camilo Salazar, Ingeniero de audio Bosch Building Technologies Systems

La instalación de un sistema de altavoces varía mucho de un proyecto a otro dependiendo del tipo de aplicación y de las necesidades particulares de la infraestructura en la que se hará; Bosch presenta algunos criterios técnicos útiles para tomar las decisiones correctas. 

Criterios técnicos para la instalación de sistemas de altavoces en distintos entornos y aplicaciones Fuente: Bosch

Esta es la continuación del artículo sobre los criterios para la elección de un sistema de altavoces. En esta ocasión analizaremos casos aplicados para tener mayor claridad sobre el desempeño del altavoz seleccionado en la aplicación o tipo de instalación especificada.

El altavoz es el elemento electro-acústico mediante el cual podemos sonorizar un espacio determinado con un propósito definido, ya sea reproducción de música de fondo, anuncios o señales de alerta para notificar una situación determinada. 

Sin embargo, dependiendo de las características del espacio en el cual queremos ubicar el altavoz, es necesario determinar el tipo de instalación así como las mejores opciones, para cumplir cabalmente con las necesidades de la aplicación.

Es justo en este punto en dónde radica la premisa inicial de la selección del altavoz: el tipo de instalación requerida para las demandas del lugar en el que se ubicará.

Estar alineados tanto técnica como estéticamente con la arquitectura y diseño de los espacios es casi tan importante como los requerimientos mismos de sonorización.

Aspectos a tener en cuenta para la instalación de sistemas de altavoces en exteriores e interiores

Lo primero que hay que tener en cuenta para la instalación es saber si los altavoces estarán en condiciones medio ambientales controladas o no controladas, dependiendo de esto se elegirán altavoces para exterior o altavoces para interior.

Generalmente, los altavoces ubicados en exteriores deben cumplir algunos requerimientos. como el grado de protección IP, resistencia a ambientes salinos y húmedos, así como coberturas o recubrimientos resistentes a los rayos UV del sol.

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El grado de protección IP es un sistema que permite clasificar la protección ofrecida por las carcasas contenedoras de los componentes, en este caso de altavoces. El primer dígito especifica el grado de protección contra el ingreso de sólidos, mientras que el segundo indica el de protección contra agua o líquidos.

Incluso, en algunas aplicaciones de seguridad, es posible encontrar especificaciones a prueba de explosiones. Verticales de mercado como industrias químicas, petroleras y de seguridad nacional, encuentran un gran valor agregado en este tipo de especificaciones, pues garantizan la operatividad de sus altavoces aún en situaciones críticas.

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Por su parte, los requerimientos de los altavoces ubicados en interiores están enfocados en el cumplimiento de la normatividad, el tipo de instalación y el diseño. 

La normatividad que regula y certifica los sistemas de notificación de emergencias (por ejemplo la EN-54 y la NFPA-72) está enfocada al sistema, es decir, al conjunto de elementos como controladores, enrutadores y amplificadores. 

En los sistemas de altavoces hay recubrimientos, cúpulas y materiales ignífugos que permiten, en conjunto con cableado a prueba de fuego o retardante y con placas o tarjetas de detección de fallas, aportar al cumplimiento de la normas desde la perspectiva de materiales y modos de conexión a prueba de fallas.

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Adicionalmente, dependiendo del tipo de instalación y del diseño requerido, podemos encontrar altavoces con diferentes sistemas de instalación como:

  • Altavoces de cielo
  • Altavoces colgantes
  • Altavoces sobrepuestos

Los altavoces de cielo son altavoces que permiten, mediante un diseño e instalación discretos y elegantes, sonorizar espacios interiores de forma eficiente y sencilla. 

Debido a su instalación en una superficie plana y continua, que mantiene constante la distancia con el oyente, se minimizan tanto la interferencia como los retardos de la señal de audio.

La cobertura de los altavoces de cielo depende de la altura de instalación, de esta depende una mayor o menor cobertura por altavoz y, en conjunto con el nivel de presión sonora generado por sus características propias como sensibilidad y potencia nominal, es necesario seleccionar el altavoz adecuado para la aplicación y el ambiente acústico (ruido) en el cual se instalará.

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Una analogía interesante con este comportamiento es la de la linterna: cuanto más cerca está a una superficie, más intensa y más focalizada es la luz sobre ésta; si se aleja de la superficie, encontraremos que disminuye la intensidad, pero aumenta el área iluminada por la linterna. El altavoz se comporta de forma similar dependiendo de la altura a la que se instale. 

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¿Cómo calcular el número de altavoces de cielo para un área determinada?

Fijémonos en el siguiente diagrama:

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En esta figura se observa la ubicación de un oyente en un sistema de altavoces de cielo, a partir de su altura podemos calcular el número de altavoces para cubrir un área determinada:

H: la altura entre los oídos del oyente y el techo

α: el ángulo de apertura del altavoz a 4 kHz

Mediante esta información podemos calcular la distancia D entre altavoces requerida para una distribución homogénea y cubrimiento con la fórmula:

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Finalmente podemos calcular el número N de altavoces necesarios para cubrir el área determinada A: 

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Estos simples cálculos se convierten en una herramienta ágil y rápida para estimar el número de altavoces mediante unos pocos datos.

Cálculo del número de altavoces de cielo con software de predicción acústica

Otra forma de calcular el número de altavoces de cielo para este tipo de aplicaciones es mediante la utilización de software de predicción acústica. Este tipo de programas permite un mayor detalle y aproximación a la implementación real del sistema mediante valores de referencia y la incorporación de librerías de altavoces completos, con todos los datos necesarios para hacer una simulación de la solución.

A continuación, explicaremos una guía rápida sobre el cálculo automático que es posible generar en el software de simulación gratuita EASE Address, de la compañía AFMG.

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1. En la sección “Room” de la ventana inicial, diligenciar datos de referencia como:

  •   Room Height (m): altura del cuarto en metros
  •   Ear Height (m): altura de los oídos en metros
  •   Network: voltaje nominal de operación, típicamente 70/100V o Low impedance para baja impedancia

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2. Configurar el nivel de ruido de fondo en la sección “Noise Levels”

Se puede obtener mediante aplicaciones móviles como dB Meter o buscando niveles de referencia del uso del lugar (biblioteca, oficina, etc.).

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3. Sección “Layout Images”. Ubicando los puntos A y B con el cursor en una medida de referencia y poniendo dicho valor en metros en el campo “Line length (m)”. Esto permitirá escalar la imagen y trabajar bajo una escala de referencia.

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4. En la sección “Auto-Arrange” podemos habilitar el arreglo y cálculo automático de altavoces, seleccionando el modelo y marca del altavoz en la sección “Loudspeaker”.

5. Se selecciona el “Tap Setting” de potencia de los altavoces y su distribución hexagonal o cuadrada.

6. Muy importante seleccionar el criterio de solapamiento entre los cuales podemos encontrar:

  •   Edge to Edge: cobertura tangencial
  •   Minimum Overlap: solapamiento mínimo para una cobertura homogénea
  •   Center to Center: solapamiento máximo para una cobertura homogénea
  •   Distance: distancia en metros entre altavoces
  •   Level Variation (dB): variación máxima permitida en dB

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De esta forma podemos obtener una simulación automática y fácil del número de altavoces necesario según el criterio seleccionado. 

Finalmente, mediante Ctrl+P podemos obtener un resumen en formato PDF del trabajo realizado.

Los altavoces colgantes ofrecen una alternativa de instalación en infraestructuras en las que no se cuenta con un sistema de fijación homogéneo y nivelado. Estos, a su vez, se convierten en un elemento estético y de diseño que contribuyen tanto a la operación del sistema de audio, como a la arquitectura del espacio. Estos pueden ser diseñados de forma similar a los altavoces de cielo.

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