Control de la ganancia acústica en sistemas de refuerzo sonoro: parámetros y fórmulas

Resumen

El documento explica los parámetros básicos y las magnitudes que intervienen en el control de la ganancia acústica de un sistema de refuerzo sonoro. Incluye la definición de ganancia acústica, la distancia acústica equivalente, la ganancia potencial y necesaria, el margen de estabilidad frente a la retroalimentación y la potencia eléctrica necesaria. Sirve para entender cómo calcular y limitar la ganancia de un sistema de sonorización.

Puntos clave

La ganancia acústica (GA) es el incremento de nivel de presión sonora que produce el sistema sobre la audiencia: GA = Lp(encendido) - Lp(apagado).
La distancia acústica equivalente (DAE) = 10^((65 - NPS(D0))/20), asumiendo un orador a 1 m con 65 dB y atenuación por inverso del cuadrado.
La ganancia acústica potencial (GAP) para un micrófono es 20log(D0·D1/Ds·D2) y, con varios micrófonos abiertos, se resta 10log(NMA).
Se aplica un margen de estabilidad de retroalimentación (MER) de 6 dB al calcular la GAP.
La ganancia necesaria (GAN) = 20log(D0/Dn) y debe ser menor o igual que la GAP para evitar la retroalimentación.
La potencia eléctrica necesaria PEN[W] = 10^((Lp + EL - Lsens + 20log(D2))/10), donde Lp es el NPS deseado, EL el espacio libre y Lsens la sensibilidad del altavoz.

Ponte a prueba

Parámetros Fundamentales

Para comprender el control de la ganancia acústica, es crucial definir ciertos parámetros:

**D0:** Distancia del orador al receptor más alejado.
**D1:** Distancia del micrófono al altavoz más cercano.
**D2:** Distancia del orador al altavoz más cercano.
**Dn:** Distancia del orador al receptor más cercano.
**Ds:** Distancia del orador al micrófono.
**NMA:** Número de micrófonos abiertos.

Ganancia Acústica (GA)

La **Ganancia Acústica (GA)** se define como el incremento de nivel de presión sonora que produce el sistema de refuerzo sonoro sobre la zona de audiencia. Es la diferencia entre el nivel de la audiencia con el sistema encendido y con el sistema apagado.

**GA = Lp(encendido) - Lp(apagado)**

Distancia Acústica Equivalente (DAE)

La **Distancia Acústica Equivalente (DAE)** es la distancia a la que el oyente sitúa subjetivamente al orador cuando el sistema de refuerzo sonoro está apagado. Asumiendo que para un orador normal a una distancia de 1m, el NPS es de 65 dB y que en ausencia de refuerzo sonoro el NPS se atenúa con el inverso del cuadrado:

**DAE = 10^((65 - NPS(D0))/20)**

En un ambiente poco ruidoso, la DAE suele ser de 3m.

Límite Inferior del Sistema de Refuerzo Sonoro

El límite inferior admisible de un sistema de refuerzo sonoro está delimitado por el ruido ambiente.

**NPS(D0) >= NPS(ruido) + 25**

Con lo que la DAE máxima admisible es:

**DAE(máxima) = 10^((40 - NPS(ruido))/20)**

Ganancia Acústica Potencial (GAP)

La **Ganancia Acústica Potencial (GAP)** del recinto se calcula de la siguiente manera:

Para un solo micrófono (NMA = 1): **GAP = 20log(D0·D1/Ds·D2)**
Para múltiples micrófonos (NMA > 1): **GAP = 20log(D0·D1/Ds·D2) - 10log(NMA)**

Si usamos la GAP para configurar la ganancia total del sistema, se usa un margen de 6dB que es el **margen de estabilidad de retroalimentación (MER)**:

**GAP = 20·log(D0·D1/Ds·D2) - 10log(NMA) - 6dB**

Ganancia Acústica Necesaria (GAN)

La **Ganancia Acústica Necesaria (GAN)** es la ganancia en dB requerida para conseguir un nivel acústico equivalente en la posición del receptor más alejado al de la posición del receptor más cercano sin refuerzo acústico:

**GAN = 20log(D0/Dn)**

La GAN debe ser menor o igual que la GAP para evitar la retroalimentación. También se puede expresar en relación a la DAE, asumiendo que todos los receptores deben recibir el mismo NPS con el sistema de refuerzo sonoro encendido, que el que recibe el receptor más cercano con el refuerzo sonoro apagado:

**GAN = 20log(D0/DAE)**

Potencia Eléctrica Necesaria (PEN)

La **Potencia Eléctrica Necesaria (PEN)** se calcula como:

**PEN[W] = 10^((Lp + EL - Lsens + 20log(D2))/10)**

Donde:

**Lp:** NPS deseado en la audiencia.
**EL:** Espacio libre deseado (6-10dB para la palabra y 10-25 dB para música).
**Lsens:** Sensibilidad del altavoz en dB.

**Conceptos Clave:** **Ganancia Acústica (GA), Distancia Acústica Equivalente (DAE), Ganancia Acústica Potencial (GAP), Ganancia Acústica Necesaria (GAN), Margen de Estabilidad de Retroalimentación (MER), Potencia Eléctrica Necesaria (PEN)**

Preguntas frecuentes

¿Qué es la ganancia acústica en un sistema de refuerzo sonoro?

Es el incremento de nivel de presión sonora que produce el sistema sobre la zona de audiencia. Se calcula como la diferencia entre el nivel con el sistema encendido y con el sistema apagado.

¿Cuál debe ser la relación entre la GAN y la GAP?

La ganancia acústica necesaria (GAN) debe ser menor o igual que la ganancia acústica potencial (GAP) para evitar la retroalimentación. Si se cumple esta condición, el sistema puede proporcionar el refuerzo requerido sin inestabilidad.

¿Para qué sirve el margen de estabilidad de retroalimentación (MER)?

Es un margen de 6 dB que se resta a la GAP al configurar la ganancia total del sistema. Su función es reducir el riesgo de retroalimentación acústica.