Hoy quiero compartirles este articulo interesante sobre la impedancia escrito por Facundo Ramón...
Espero que lo disfruten.
Espero que lo disfruten.
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Impedancia (Z)
La impedancia es un concepto muy
utilizado en la electroacústica. Existen adaptadores de impedancia
(acústicos o eléctricos), impedancia de entrada, de salida, impedancia
nominal, impedancia del aire, de radiación, etc. Tanto en electrónica
como en acústica la impedancia significa lo mismo, en este post se
aborda el concepto desde una forma global para comprender mejor su
significado.
Por definición, la impedancia es una
medida de la oposición de un medio a la propagación de una onda. En
otras palabras, indica la relación entre una diferencia de potencial y
el flujo que genera una onda en un medio.
Z = Diferencia de potencial / Flujo
En el caso de la electrónica, la diferencia de potencial es el voltaje V y el flujo es la corriente I, entonces Z=V/I.
Cuando se trata de un circuito puramente resistivo, en donde no existe
diferencia de fase entre tensión y corriente, esta relación no es más
que la famosa Ley de Ohm y la impedancia es la resistencia eléctrica.
Ley de Ohm
Cuando un circuito tiene elementos
reactivos y por él circula corriente alterna, la impedancia pasa a ser
compleja, es decir, existe diferencia de fase entre la tensión y la
corriente dependiente de la frecuencia. Además, el valor de la
impedancia depende de la frecuencia.
En acústica sucede lo mismo. La
diferencia de potencial es la presión sonora y lo que fluye es un
volumen de aire. Entonces la expresión queda en Z=p/U, en donde p es
presión y U es la velocidad del volumen que fluye. Al igual que en la
electrónica, la impedancia acústica tiene componentes activos y
reactivos.
La parte compleja de la impedancia
indica la capacidad del sistema en almacenar energía temporalmente,
mientras que la parte activa de la impedancia indica la capacidad del
sistema de desarrollar energía activa, es decir transferir energía.
Todos los tipos de onda (electricas,
acústicas, mecánicas, etc) reaccionan de la misma forma ante un cambio
brusco de impedancia. Parte de su energía se refleja y otra parte se
transmite. En un cable, cuando hay un cambio abrupto de impedancia, se
genera una onda reflejada (este es el principio utilizado en la
reflectometría); en acústica, cuando la impedancia del medio cambia
bruscamente (por ej.: el sonido se encuentra con una pared) también se
genera una onda reflejada y se transmite parte de la energía a la pared.
Esto es fácil de ver en las cuerdas.
Cuando una onda incidente pasa bruscamente de una cuerda liviana a una
pesada (la onda pasa de una impedancia baja a una impedancia alta) una
parte se refleja y otra parte se transmite.
Cambio a Z Mayor
Además, un cambio de impedancia modifica la relación entre la diferencia de potencial y el flujo que general la onda.
Por esto, en acústica, es necesaria la
adaptación de impedancias. Cuando las impedancias de dos medios son
iguales o cambian progresivamente, no existe reflexión y la onda sigue
su curso. Ese es el motivo por el cuál usamos bocinas en los drivers de
compresión. De no usarlas la onda sonora sale de un medio con alta
impedancia (la cámara de compresión del driver) y se encuentra
bruscamente con un medio de menor impedancia (aire libre). Además, se
desea cambiar la relación entre presión y velocidad de partícula. Dentro
del driver se genera mucha presión y poca velocidad, esa relación se
equilibra cuando se reduce la impedancia.
En electrónica de audio se suele buscar
una baja impedancia de salida y una alta impedancia de entrada. Esto es
porque se prioriza la forma de la señal, es decir, las variaciones de
voltaje por sobre las de corriente. Una alta impedancia de entrada no
desarrolla corriente pero copia a la perfección todas las variaciones de
señal que hay en la línea.
Comprender la impedancia desde un punto
de vista global es el primer paso para lograr comprender las analogías
electro-mecano-acústicas, que son una de las piedras fundamentales de la
electroacústica.
Bibliografía:
Leo L. Beranek, “Acoustics“, 1954 Ed.
Leo L. Beranek, “Acoustics“, 1954 Ed.
Facundo Ramón
Investigación & Desarrollo – Equaphon
Investigación & Desarrollo – Equaphon
