Sistema de Megafonía para Laboratório de Acústica

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL. 
 
 
 
 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA 
MECÁNICA Y ELÉCTRICA. 
UNIDAD ZACATENCO. 
 
 
“ANTEPROYECTO DE DISEÑO DE UN SISTEMA DE 
MEGAFONÍA PARA EL LABORATORIO DE 
ACÚSTICA”. 
 
 
T E S I S 
 
 
 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE 
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y 
ELECTRÓNICA 
 
 
PRESENTAN: 
 
 
 SERGIO ARIEL RIVERA DELGADO 
 CÉSAR VEGA BELTRÁN 
 
 
 
 ASESORA: 
 
DRA. ITZALÁ RABADÁN MALDA.| 
 
 
MÉXICO, D.F, 2010. 
ÍNDICE 
 
Objetivo. I
Justificación. I
Antecedentes. II
 
1. INTRODUCCIÓN TEÓRICA. 1
 1.1 Pérdida en cables. 1
 1.2 Transformadores. 3
 1.3 Sistema de voltaje constante. 6
 1.3.1 Funcionamiento de un sistema de voltaje constante. 6
 1.3.2 Amplificador de voltaje constante. 7
 1.3.3 Altavoces. 9
 1.3.4 Desventajas de otros sistemas de audio. 10
 1.3.5 Ventajas de un sistema de voltaje constante. 10
 1.3.6 Desventajas de sistemas de voltaje constante. 11
 1.3.7 Funcionamiento de un transformador con diferentes voltajes. 11
 1.3.7.1 Transformador para sistema de 25V. 12
 1.3.7.2 Transformador para sistema de 70.7V. 12
 1.3.7.3 Transformador para sistema de 100V. 12
 1.3.8 Funcionamiento de un transformador con diferentes cargas. 13
 1.3.8.1 Transformador con un secundario de 2Ω. 13
 1.3.8.2 Transformador con un secundario de 4Ω. 13
 1.3.8.3 Transformador con un secundario de 8Ω. 13
 1.4 Inteligibilidad de la palabra. 14
 1.4.1 Pérdida de articulación de las consonantes. 15
 1.4.2 Causas que pueden reducir la inteligibilidad. 17
 1.4.2.1 Ruido de fondo y relación S/N. 17
 1.4.2.2 Tiempo de reverberación excesivo. 18
 1.4.2.3 Inapropiado Q. 18
 1.4.2.4 Reflexiones y retardo. 18
 1.4.2.5 Desalineamiento. 18
 1.4.2.6 Ecualización deficiente. 18
 1.4.2.7 Distancia a la fuente. 19
 1.5 Decaimiento del sonido. 19
 1.5.1 Decaimiento en campo libre. 19
 1.5.2 Decaimiento en una sala. 19
 1.6 Cubrimiento de un sistema de audio. 20
 1.6.1 Recintos cerrados. 21
 1.6.1.1 Montaje en el techo. 21
 1.6.1.2 Espaciamiento cuadrado. 22
 1.6.1.3 Espaciamiento hexagonal. 23
 1.6.1.4 Superposición centro a centro. 24
 1.6.1.5 Superposición mínima. 24
 1.6.1.6 Superposición límite con límite. 24
 1.6.1.7 Montaje en las paredes. 25
 1.6.2 Recintos abiertos. 25
 1.6.2.1 Arreglo centralizado. 26
 1.6.2.2 Arreglo descentralizado. 27
 
2. DISEÑO DEL SISTEMA DE MEGAFONÍA. 28
 2.1 Zonas de megafonía. 28
 2.1.1 Criterio y propuesta de diseño. 28
 2.2 Altavoces. 28 
 2.2.1 Altavoz de plafón sin gabinete acústico. 29
 2.2.2 Altavoz de plafón con gabinete acústico cerrado. 29
 2.2.3 Altavoz de montaje en pared. 29
 2.2.4 Patrones de cobertura. 29
 2.3 Transformadores. 30
 2.3.1 Potencia de cada altavoz. 30
 2.4 Cableado. 31
 2.5 Equipo de procesamiento. 31
 2.5.1 Sistema de prioridad. 32
 2.6 Micrófono de voceo. 32
 2.7 Colocación de altavoces y trayectorias de ductería. 32
 2.8 Amplificador. 34
 2.9 Acondicionador de corriente alterna. 35
 2.10 Gabinete. 35
 2.11 Sistema de megafonía con el método de espaciamiento cuadrado. 36
 2.12 Comparativo técnico. 
 
3. COMPARATIVO ECONÓMICO. 39
 3.1 Presupuesto del anteproyecto del sistema de megafonía utilizando el 
método por espaciamiento cuadrado. 
 
40
 3.2 Presupuesto del anteproyecto del sistema de megafonía mediante el 
sistema propuesto. 
 
46
 3.3 Análisis comparativo. 52
 
4. ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD. 54
 4.1 Tiempos de trabajo. 54
 4.2 Formas de pago. 54
 4.3 De los trabajos. 54
 4.4 Garantía. 54
 
5. CONCLUSIONES. 55
 
6. PROPUESTAS PARA EL FUTURO. 56
 
7. BIBLIOGRAFIA. 57
 
APÉNDICES. 58
 
 
I 
 
Objetivo. 
 
Analizar y diseñar un sistema práctico y eficiente de audio distribuido para 
voceo, ambientación y aplicaciones internas, utilizando el método de voltaje1 constante, 
empleado en la academia de acústica de la ESIME Zacatenco. 
 
 
Justificación. 
 
 La implementación de un sistema de audio distribuido es un conjunto de 
elementos tecnológicos que se acoplan y utilizan para aumentar el nivel de presión 
acústica NPA en lugares de gran concurrencia de personas, es relativamente económica. 
Sin embargo, cuando utilizamos un gran número de altavoces, como en el caso de una 
tienda comercial, representa costos elevados debido a que en la mayoría de los casos, 
los altavoces promedio, presentan una impedancia de 4 u 8 ohms. Esto es fundamental 
al momento de interconectarlos en configuraciones serie-paralelo para poder lograr una 
impedancia de carga compatible con el amplificador, típicamente 4, 8 y 16 ohms. El 
costo de un proyecto se elevará aún más por la cantidad de metros de tubería y cable de 
altavoz utilizados en las trayectorias para lograr este cometido. 
 
Ante este panorama la utilización del sistema de audio distribuido de voltaje 
constante o línea de 70.7V, ofrece una solución económica, eficiente y sencilla, 
utilizando como complemento transformadores acopladores en los altavoces que 
permiten interconectarlos en paralelo, y 1 transformador más a la salida bocinas del 
amplificador. Cabe mencionar que de este último algunos modelos cuentan ya con 
salida de carga a línea de 70.7V. El costo que representará la adquisición de los 
transformadores comparado con el que representará la tubería y el cableado, 
corresponderá a una cantidad mucho menor. 
 
Como sistema de voceo, hacemos énfasis en la necesidad de comunicación entre 
los 2 pisos que conforman los laboratorios de la academia de acústica. En materia de 
seguridad, nos permitirá, por ejemplo, tomar las medidas pertinentes en caso de 
siniestros como incendios o accidentes, donde el tiempo es un factor fundamental a fin 
de evitar pérdidas humanas. De manera paralela sería de gran ayuda en la localización 
del personal docente o alumnado. 
 
En épocas de austeridad económica, este sistema bien podría emplearse como 
medio informativo y de difusión cultural mediante la programación de ESIME RADIO 
en el departamento para lograr el crecimiento del proyecto a través de patrocinios. 
 
Sentamos las bases para que, en un futuro, el sistema de voltaje constante sea 
utilizado de manera eficiente para cubrir amplias extensiones, el resto del edificio o la 
escuela en su totalidad. 
 
 
 
 
1. De acuerdo conel vocabulario internacional de electrotecnia, IEV por sus siglas en inglés, IEV número 121‐
11‐27 de la Comisión Internacional de Electrotecnia, IEC por sus siglas en inglés, publicado en Agosto de 1998, 
el término correcto para indicar la diferencia de potencial generada por un campo eléctrico entre dos puntos a 
y b se denomina tensión eléctrica. En el contenido de este documento cada vez que aparezca el término voltaje 
se referirá a este concepto. 
II 
 
Antecedentes. 
 
Voltaje constante es el nombre común dado a una práctica general que comenzó 
en la última parte de los años 20’s y principios de los años 30’s (llegando a ser una 
norma en Estados Unidos de América en 1949) que gobiernan las interfaces entre 
amplificadores de potencia y altavoces utilizados en sistemas de audio distribuido. Las 
instalaciones que emplean altavoces montados en plafón, como es el caso de las 
oficinas, restaurantes o escuelas son ejemplos de sistemas de audio distribuido. 
 
Sin embargo, se presentaron por primera vez aplicaciones de este sistema en 
estadios, fábricas y centros de convención que requerían distribuir el audio a diversos 
lugares a largas distancias, lo que representó un problema económico y físico. El precio 
del cobre era elevado, y considerar largas tiradas de cable para estos sistemas resultaba 
muy engorroso. 
 
Derivado de la necesidad de minimizar costos, maximizar la eficiencia y 
simplificar los complejos diseños de sistemas de audio, fue como nació el término de 
voltaje constante. La llave de la solución fue entender lo que la compañía de 
electricidad practicaba al distribuir la energía eléctrica. Ellos resolvieron elegantemente 
el mismo problema de distribución entendiendo que lo que estaban distribuyendo era 
potencia, no voltaje. Sabían que la potencia dependía del voltaje y de la corriente, y ese 
valor se conservaba. Esto significaba que podrían mezclar los valores de voltaje y 
corriente, aun en distancias muy lejanas: 100W aquí eran 100W a 10km, ya sea que esa 
potencia resultara de enviar 10V y 10V, o 100V y 1A. 
 
Elevando el voltaje, disminuye la corriente y viceversa. Si se distribuye 1MW de 
potencia desde el generador hasta el usuario, la potencia que emite la compañía resulta 
de elevar el voltaje a 200,000V mediante un transformador elevador con una corriente 
de 5A a través de un alambre relativamente delgado, y luego lo disminuye otra vez para 
suministrar a 1000 usuarios finales 1kW a cada uno. Esto se logra disminuyendo el 
voltaje mediante un transformador reductor y elevando la corriente; como consecuencia 
de ello, el calibre del cable aumentaba, pero solo era necesario para distancias cortas 
que van a cada casa. La solución del costo del cable está aquí. 
 
Aplicado al audio, esto significa que usando un transformador que eleve el 
voltaje de salida de un amplificador de potencia (con su correspondiente reducción de la 
corriente), se logrará conducir la señal a través de largas líneas de cable (ahora el calibre 
será menor debido a que la corriente es más pequeña) a los altavoces, y luego usar un 
transformador en cada altavoz que disminuya la tensión. 
 
 
Normas en Estados Unidos de América. 
 
Este procedimiento llegó a ser conocido como método de distribución de voltaje 
constante. Los más comunes son de 25V, 70.7V (América) y 100V (Europa). El valor 
de 70,7V proviene originalmente del hecho de abaratar costos. En la década de los 40 en 
Estados Unidos se especificaba que todo voltaje sobre los 100V pico creaba un riesgo 
de choque eléctrico, por lo que las líneas de potencia debían ir al interior de conductos, 
encareciendo excesivamente la instalación de los sistemas de voltaje constante. Por ese 
III 
 
motivo se empezó a utilizar el valor 70,7VRMS, ya que su valor pico de 100V era el 
valor máximo que se podía usar sin la utilización de conductos. 
 
Las primeras menciones a este respecto se pueden encontrar en Radio 
Engineering, 3rd Ed. (McGraw-Hill, 1947), y fue normalizado por la American Radio 
Manufacturer’s Association como SE-101-A y SE-106, emitidos en Julio de 1949. 
Posteriormente fue adoptado como un estándar por la EIA (Electronic Industries 
Association) y hoy es cubierto también por la National Electric Code (NEC) en los 
Estados Unidos de América. 
 
 
 1
CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN TEÓRICA. 
 
1.1 Pérdida en cables. 
 
Una práctica común en los sistemas de sonido es tratar de localizar los 
amplificadores de potencia lo más cerca a los altavoces como sea posible. Con esta 
medida se busca minimizar la pérdida de potencia que se produce en los cables de la 
línea, pero en algunas aplicaciones esto no es posible de realizar, por lo que el ingeniero 
debe considerar la pérdida que se produce a lo largo de la línea. 
 
Para comprender un poco mejor el origen de esta pérdida hay que considerar que 
todos los cables poseen resistencia, capacitancia e inductancia propia, afectando cada 
uno en mayor o menor medida a la disipación de energía; sin embargo, en la práctica 
solo se toma en cuenta la resistencia al momento de calcular la pérdida. Los cables 
empleados como conductores eléctricos son fabricados de acuerdo a normas y 
especificaciones bien definidas, siendo en Estados Unidos creada la tabla A.W.G. 
(American Wire Gauge). En esta tabla de calibres se encuentra información de mucha 
utilidad para los diseñadores de sistemas de sonido. Por comodidad, se acostumbra en 
este sistema designar los conductores por medio de números; el mayor calibre comercial 
que se puede encontrar es el Nº 0000. Le sigue el Nº 000, el 00 y el Nº 0; y luego 
continúa la sucesión comenzando por Nº 1 y continuando hasta el Nº 46. Hay que 
considerar, para que no exista confusión, que los números mayores representan 
secciones menores. Los diversos calibres utilizados han sido normalizados de manera 
que las secciones transversales sucesivas se diferencien en un factor de 1.26 
aproximadamente. 
 
La resistencia de los conductores eléctricos depende de su temperatura, siendo 
ese el motivo por el que se especifica la temperatura (20ºC) en la Tabla 1.1. A medida 
que la temperatura aumenta, la resistencia de los conductores también aumenta. 
 
Tabla 1.1 Resistencia alambre de cobre (American Wire Gauge). 
 
 2
La tabla 1.1 es de gran importancia, ya que gracias a ella es posible conocer las 
características eléctricas de cada cable. Pero toda esta información es inútil si no se 
puede relacionar con la pérdida de potencia de consumo debida a la impedancia del 
cable. 
 
Para calcular la pérdida que se produce en una línea, se utilizará el circuito 
mostrado en la figura 1.1, en el cual no existe pérdida en la línea: 
 
 
Figura 1.1 Amplificador-carga. 
 
La potencia disipada en la carga de la figura 1.1 es expresada en la ecuación 1.1: 
 
 P1 = V02 / ZL ……………...……………………………….(1.1) 
 
Donde: 
 
P1 = potencia disipada en la carga (W) 
V0 = voltaje de la fuente = Voltaje en la carga (V) 
ZL = impedancia de carga (Ω) 
 
Agregando al circuito anterior la resistencia del cable, se muestra la figura 1.2: 
 
Figura 1.2 Amplificador-carga-línea. 
 
 
De la nueva potencia disipada en la carga obtenemos la ecuación 1.2: 
 
 P2 = (V02 x ZL) / (ZL + 2ZC)2…………….…...…………….(1.2) 
 
Donde: 
 
P2 = nueva potencia disipada en la carga (W). 
V0 = voltaje de la fuente (V). 
RC = impedancia del cable (Ω). 
RL = impedancia de carga (Ω). 
 
 3
La pérdida debido al cable se expresa: 
 
Pérdida (dB) = 10 log(P1/P2) 
 
Sustituyendo P1 de la ecuación 1.1 y P2 de la ecuación 1.2 tenemos que: 
 
 Pérdida (dB) = 20 log [(ZL + 2ZC)/ZL]……………………(1.3) 
 
Es importante notar que hay dos fuentes de pérdida en la ecuación (1.3), una 
pérdida debida a la resistencia del cable mismo y otra debido al cambio que se produce 
en la impedancia de carga conectada al amplificador. Hay que tomar en cuenta, que el 
funcionamiento de los amplificadoresdepende del valor de la carga que se les conecte. 
Usando la ecuación 1.3, es posible ejemplificar mejor la cantidad de potencia que se 
puede perder en una línea de potencia por elegir un cable inadecuado. Sugerimos 
consultar el ejemplo número 1 del apéndice A. 
 
Desde un punto más práctico en el caso de un sistema de sonido, se puede decir 
que la pérdida en la línea dependerá de: 
 
 Cantidad de altavoces que se conectan al amplificador. A mayor cantidad de 
altavoces conectados en paralelo se tendrá una mayor pérdida de potencia. Esto 
se produce porque la impedancia de carga disminuye y por consiguiente la razón 
entre la impedancia del cable y de carga aumenta. 
 
 Cable A.W.G utilizado. Como lo muestra la tabla 1.1, a mayor número A.W.G. 
mayor resistencia del cable. Es normal tratar de utilizar cables con la menor 
resistencia posible, pero la diferencia de valor comercial entre un calibre y otro 
es notoria cuando se usa en grandes cantidades. 
 
 Longitud de la línea. La resistencia del cable aumenta con su longitud. Si se 
tiene una gran distancia entre el amplificador y el último altavoz de la línea, la 
resistencia de la línea será alta. Ese es el motivo por que se recomienda que los 
altavoces estén lo más cercano a los amplificadores. Además, la impedancia de 
carga total conectada al amplificador aumentará, por lo que entregará menor 
potencia. 
 
 
1.2 Transformadores. 
 
Un transformador es un dispositivo que consta de una o más bobinas devanadas 
sobre un núcleo de material magnético. Los transformadores diseñados para audio 
difieren en algunas de sus características de los transformadores usados para 
alimentación. Un transformador de alimentación esta diseñado para trabajar en una sola 
frecuencia o en un pequeño margen de frecuencias; en cambio los transformadores de 
audio deben trabajar en un gran margen de frecuencias (20Hz a 20KHz), e incluso 
muchos transformadores empleados en audio se diseñan para trabajar en un rango de 
frecuencia entre 20Hz a 200KHz. Estas características de frecuencia tan amplia 
requieren un diseño cuidadoso de las bobinas, su conexión y el material para impregnar 
devanados, así como el tipo de núcleo y el método de enchapado. 
 
 4
En audio los transformadores se usan generalmente para transferir energía de un 
circuito a otro. Debido a que la mayoría de las veces estos difieren en su impedancia, es 
necesario igualarla si se quiere obtener la máxima transferencia de energía. Por eso la 
relación de espiras del transformador debe ser tal que proporcione una adaptación de 
impedancia entre los circuitos (fuente y carga). Además, la relación del número de 
espiras entre la bobina primaria y la secundaria permite determinar la relación de 
tensión y corriente. 
 
 
Figura 1.3 Diagrama de un transformador ideal. 
 
Para presentar ciertos conceptos útiles se usará el transformador ideal, el cual se 
define como un transformador que no tenga pérdida de potencia, tenga un coeficiente de 
acoplamiento unitario, y tenga una permeabilidad en el núcleo que sea muy grande. De 
estas suposiciones e idealizaciones, se pueden obtener las siguientes ecuaciones: 
 
 
V1 / V2 = N1 / N2 
 
I1 / I2 = N2 / N1 
 
V1 / V2 = I2 / I1 …………………………………..………………………..(1.4) 
 
Donde: 
 
V1 = voltaje de entrada del transformador (V). 
V2 = voltaje de salida del transformador (V). 
I1 = corriente de entrada del amplificador (A). 
I2 = corriente de salida del amplificador (A). 
N1 = número de vueltas del embobinado primario. 
N2 = número de vueltas del embobinado secundario. 
 
Dividiendo las ecuaciones: 
 
 
V1 / I1 = (N1 / N2)2 x (V2 / I2) 
 
 
La relación entre V
2
/I 
2
es igual a Z
L
, por lo tanto: 
 
 ZS = (N1 / N2)2 x ZL…………………………………………(1.5) 
 5
 
De las ecuaciones anteriores, se observa que el funcionamiento del 
transformador depende de la relación de su número de espiras. Entonces existirán tres 
casos: 
 
 N1< N2: El número de espiras en el primario es menor al número de espiras del 
secundario, entonces el voltaje aumenta y la corriente disminuye, lo que es 
llamado transformador elevador. 
 
 N1> N2: El número de espiras en el primario es mayor al número de espiras del 
secundario, entonces el voltaje disminuye y la corriente aumenta, lo que es 
llamado transformador reductor. 
 
 N1= N2: El número de espiras en el primario es igual al número de espiras del 
secundario, por lo tanto el voltaje y la corriente se mantienen constante en su 
salida. 
 
Como se aprecia en la ecuación 1.5, los transformadores tienen la capacidad de 
igualar la impedancia entre dos circuitos electrónicos cuando N1=N2, lo que 
normalmente se utiliza para poder transferir el máximo de energía de un dispositivo a 
otro. En un transformador bien diseñado la relación de impedancia debe mantenerse a 
través del intervalo de frecuencias de interés. 
 
Otra característica importante del transformador es su capacidad para aislar 
eléctricamente, ya que no deja circular corriente continua. Esto se debe a que el 
transformador funciona con la variación de flujo de la corriente, siendo la variación de 
ésta en el primario la que da como resultado una corriente inducida en el secundario. 
Como la corriente continua se caracteriza por no tener variación de flujo, entonces no 
existirá corriente inducida en el secundario. 
 
La potencia que se presenta en las terminales de entrada de un transformador se 
puede expresar de la siguiente manera: 
 
 P1 = V1 X I1……………………………………………….(1.6) 
 
Es posible notar que la potencia de entrada de un transformador (ideal) es igual a 
la que se presenta en su salida, independiente de sí el voltaje o la corriente cambian, la 
razón siempre se mantiene constante. 
 
Tomando en cuenta que en la operación de un transformador real como en 
cualquier dispositivo o sistema físico pasivo se requiere más potencia en las terminales 
de entrada que las que se obtiene en las terminales de salida. La diferencia entre la 
potencia de salida y de entrada es lo que se llama pérdida de potencia por inserción. 
Esta pérdida varía entre distintos transformadores, la cual puede ir del 0,5dB en buenos 
transformadores a 3 dB en transformadores de mala calidad. 
 
Los transformadores utilizados en sistemas de audio pueden especificar de dos 
maneras la potencia que consumen. Puede ser especificada como la potencia que el 
transformador consume de la fuente o como la potencia que entrega el transformador en 
su salida. En el primer caso, la potencia que consume el transformador es la potencia 
 6
señalada en sus especificaciones, pero la potencia que entrega en su salida es la indicada 
menos su pérdida por inserción. En el segundo caso, la potencia que tomará el 
transformador es la señalada en sus especificaciones más su pérdida por inserción, y la 
potencia que entregará en su salida es la que se indica en sus especificaciones. 
 
 
1.3 Sistema de voltaje constante. 
 
Es común que en lugares públicos se utilicen sistemas de sonido para reproducir 
música de fondo y/o transmitir mensajes de voz, de manera que cubran en forma 
uniforme áreas de gran extensión. Esto no puede ser realizado en forma eficiente por 
sistemas convencionales de audio, debido al gran costo que significa y a su complejidad 
en el momento del diseño. 
 
Los sistemas de voltaje constante fueron creados con el propósito de poder 
conectar altavoces a una gran distancia del amplificador y/o conectar una gran cantidad 
de altavoces a un solo amplificador. Fueron desarrollados para permitir un diseño e 
instalación fácil de cualquier sistema de sonido distribuido, siendo los más comunes los 
de 25V, 70.7V y 100V. La gran mayoría de los sistemas de distribución fabricados en 
Estados Unidos hacen empleo de líneas de 70.7V; en cambio en Europa son más 
comunes las líneas de 100V. La línea de 25V es utilizada también en los Estados 
Unidos ya que es una tensión baja que permite una seguridad eléctricamenor a efectos 
legales. 
 
Los sistemas de voltaje constante se comenzaron a dar a conocer a fines de 1920 
y a comienzos de 1930, siendo tomado este sistema de distribución como norma en 
Estados Unidos por la "American Radio Manufacturers Association” en Julio de 1949. 
 
El valor de 70,7V proviene originalmente del hecho de abaratar costos. En la 
década de los 40 en Estados Unidos se especificaba que todo voltaje sobre los 100V 
pico creaba un riesgo de choque eléctrico, por lo que las líneas de potencia debían ir al 
interior de conductos, encareciendo excesivamente la instalación de los sistemas de 
voltaje constante. Por ese motivo se empezó a utilizar 70,7VRMS, ya que su valor pico 
de 100V era el valor máximo que se podía usar sin la utilización de conductos. 
 
 
1.3.1 Funcionamiento de un sistema de voltaje constante. 
 
Las empresas de energía eléctrica a nivel mundial han desarrollado una 
excelente idea para disminuir la pérdida de potencia en las líneas de energía, la cual ha 
sido aplicada al audio. Cuando trasladan energía de un lugar a otro, atravesando cientos 
de kilómetros de cable, minimizan la pérdida de potencia, producto de la resistencia del 
cable - elevando el voltaje y disminuyendo la corriente. Las empresas resolvieron el 
mismo problema de distribución, pero entendiendo bien que lo que realmente querían 
distribuir era potencia y no voltaje. Como el valor de la potencia no cambia con las 
variaciones de los valores del voltaje y la corriente, siempre que se mantenga su razón, 
se pueden variar sus valores sin producir cambios en el valor de la potencia. Por 
ejemplo, 100W se reciben de igual forma combinando 10V y 10A, o bien 100V y 1A. 
 
 7
La idea de las compañías eléctricas, fue utilizar un transformador elevador en la 
estación generadora y luego un transformador reductor en el lugar receptor de la 
energía. Esto reduce la pérdida de potencia, debido a que la pérdida se produce por la 
resistencia que presenta el conductor al paso de la corriente, aumentando la pérdida con 
el cuadrado de la corriente. 
 
La misma solución fue aplicada al audio, con el nombre de sistema de voltaje 
constante. En forma análoga a lo que hicieron las compañías eléctricas, en este sistema 
se acopla un transformador elevador a la salida del amplificador (estación generadora) y 
un transformador reductor en la entrada de cada altavoz (estación reductora). Esto se 
ilustra en la figura 1.4. 
 
 
 
Figura 1.4 Diagrama de un Sistema de Voltaje Constante de 70 V. 
 
 
1.3.2 Amplificador de voltaje constante. 
 
Los amplificadores de voltaje constante no desarrollan siempre un voltaje 
constante en su salida como se podría pensar, por lo que el término “voltaje constante” 
puede ser confuso. Lo que en verdad sucede es que el amplificador desarrolla el voltaje 
indicado en sus especificaciones cuando entrega toda la potencia en su salida. Por 
ejemplo un amplificador de voltaje constante de 70.7V funciona a ese voltaje cuando 
opera con toda su potencia, por lo que el término más correcto podría ser “amplificador 
de alto voltaje”. 
 
Se debe considerar, por ejemplo en el caso de un amplificador de 70.7V, que el 
amplificador puede alcanzar un nivel máximo de 100V pico en su salida, por lo que el 
término 70.7V se refiere a un valor RMS (valor efectivo), pero es comúnmente llamado 
amplificador de 70V. 
 
Los amplificadores de voltaje constante utilizan un transformador elevador 
acoplado a su salida. Gracias a esto se logra disminuir la corriente que circula en la 
línea, obteniendo como resultado una pérdida mucho menor. 
 
 8
Los amplificadores diseñados para funcionar en sistemas de voltaje constante 
cuentan con su propio transformador elevador acoplado internamente a la salida de 
potencia, como se ilustra en la figura 1.5, por lo que no es necesario conectar un 
transformador externo al amplificador. 
 
 
 
Figura 1.5 Transformador acoplado internamente a la salida de un amplificador. 
 
En caso de utilizar un amplificador de potencia que no ha sido diseñado para 
funcionar en un sistema de voltaje constante, es necesario acoplarle un transformador 
elevador a su salida en forma externa. Los transformadores que se utilizan para esto, son 
transformadores que están especialmente diseñados para esta función, los que se 
caracterizan por tener varios terminales de salida, cada uno destinado para un voltaje 
constante diferente. 
 
Figura 1.6 Diagrama de un transformador acoplado en la salida de un amplificador. 
 
Normalmente en los amplificadores de voltaje constante se puede seleccionar el 
voltaje en el que se desea que trabajen. Los más comunes son 25 V, 70.7 V, 100 V, 
además de poseer una salida para conectar cargas de 4, 8 y 16Ω. Esto se puede apreciar 
en las figuras 1.4 y 1.6, en las que se muestra la salida de un amplificador con 
transformador acoplado internamente y otro en forma externa. 
 
Se debe considerar, que el voltaje de salida será el mismo para amplificadores de 
voltajes iguales pero de potencias distintas. Esto quiere decir, que si se tienen diferentes 
amplificadores que entregan potencias distintas - por ejemplo uno de 500W, otro de 
100W y uno de 10W – pero diseñados para un mismo voltaje - por ejemplo 70V - el 
voltaje máximo que presentará cada uno en su salida será 70V. 
 
 
 
 
 
 9
1.3.3 Altavoces. 
 
Hay que considerar que el voltaje que circula por la línea es alto, por lo que 
nunca se debe conectar altavoces directamente si no poseen un transformador acoplado 
a su entrada. Por eso en el mercado existen altavoces que poseen un transformador 
interno conectado a su entrada, pero en caso de conectar un altavoz normal a la línea de 
voltaje constante será necesario acoplarle un transformador apropiado en su entrada. 
Esto se ilustra en la figura 1.7. 
 
 
 
Figura 1.7 Altavoz con un transformador acoplado. 
 
Los transformadores acoplados a los altavoces poseen varias terminales (o taps), 
cada uno de diferente color. Cada uno de los taps posee características propias en cuanto 
a la potencia que consumen y su impedancia. En la figura 1.8 se muestra el caso de un 
altavoz que esta a la venta en el comercio con sus respectivos taps. 
 
 
 
Figura 1.8 Diagrama altavoz marca Penton. 
 
 
La tabla 1.2 nos muestra que a medida que el transformador del altavoz consume 
más potencia, su impedancia disminuye. Esto se debe a que la relación entre las espiras 
del transformador cambia para cada tap de potencia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 10
Tabla 1.2 Especificaciones altavoces Penton para 70.7V. 
 
 
Cada terminal del altavoz indica la máxima potencia que consumirá el 
transformador. En el caso del tap que acepta mayor potencia (de color rojo en este 
caso), indica además la máxima potencia con que puede trabajar el transformador. 
 
Los taps de los transformadores son muy útiles, ya que permiten escoger la 
máxima potencia entregada a cada altavoz en forma independiente. De esta manera se 
pueden ajustar los niveles de presión acústica máximos de los altavoces conectados a 
una misma línea en forma individual. 
 
 
1.3.4 Desventajas de otros sistemas de audio. 
 
Los sistemas de conexión directa tienen diversas desventajas respecto a un 
sistema de voltaje constante. Algunas de ellas son: 
 
 Si el común de los cables del altavoz hace corto a tierra, la conexión directa 
puede producir zumbido. 
 
 Usualmente solo unos pocos altavoces pueden ser conectados al amplificador sin 
bajar la impedancia de carga más de lo indicado en sus especificaciones. 
 
 Cables muy grandes (AWG 12 o menor) son necesarios para no producir una 
pérdida alta. 
 
 El cableado directo no puede ser usado efectivamente cuando los altavoces se 
encuentran localizados a una gran distancia del amplificador, producto de la 
pérdida que se produce en la línea. 
 
 
1.3.5 Ventajas de un sistema de voltaje constante. 
 
Los sistemas de voltaje constante tienen muchas ventajas respecto a los otros 
sistemas:11
 
 La salida del amplificador esta acoplada a un transformador, así que hay 
aislamiento entre la línea de altavoces y el amplificador. Esto es por que los 
transformadores no transmiten la corriente continua que se puede producir. 
 
 Se puede conectar una gran cantidad de altavoces mediante un arreglo, a un 
mismo amplificador sin sobrecargarlo. 
 
 La potencia entregada a cada altavoz puede ser ajustada individualmente por 
medio de los taps que posee cada uno de los transformadores. 
 
 Pueden ser usados cables pequeños entre el amplificador y los transformadores, 
ya que se produce menos pérdida en la línea. 
 
 Pueden ser conectados altavoces con transformador a la línea de voltaje 
constante en cualquier punto entre el amplificador y el último altavoz, sin bajar 
la impedancia más de lo recomendado. 
 
 
1.3.6 Desventajas de sistemas de voltaje constante. 
 
Los sistemas de voltaje constante también poseen algunos inconvenientes: 
 
 Los transformadores usualmente consumen excesiva potencia en el extremo más 
bajo de su respuesta de frecuencia. 
 
 Muchas veces es necesario montar transformadores externos, lo que implica que 
deben hacerse dos conexiones extras durante la instalación. 
 
 Los transformadores pueden ser conectados invertidos, cargando excesivamente 
el amplificador. 
 
 Todos los transformadores tienen pérdida por inserción. 
 
 
1.3.7 Funcionamiento de un transformador con diferentes voltajes. 
 
Un transformador diseñado para un sistema de voltaje constante especifico, 
también puede ser usado en sistemas que utilicen mayor o menor voltaje. 
Evidentemente no va a funcionar de la misma manera cómo funcionaría en el sistema 
para el que fue diseñado. 
 
Muchos transformadores indican en sus especificaciones el funcionamiento que 
tendrán en los diferentes voltajes, pero hay otros que no lo indican, por lo que se debe 
tomar en cuenta algunas correcciones y precauciones, las que se pueden calcular de 
manera muy sencilla 
 
 
 
 
 12
1.3.7.1 Transformador para sistema de 25V. 
 
 En un sistema de 70V el transformador consumirá 8 veces la potencia indicada 
en sus especificaciones. 
 
 En un sistema de 100V el transformador consumirá 16 veces la potencia 
indicada en sus especificaciones. 
 
1.3.7.2 Transformador para sistema de 70.7V. 
 
 En un sistema de 25V el transformador consumirá 1/8 de la potencia indicada en 
sus especificaciones. 
 
 En un sistema de 100V el transformador consumirá 2 veces la potencia indicada 
en sus especificaciones. 
 
1.3.7.3 Transformador para sistema de 100V. 
 
 En un sistema de 25V el transformador consumirá 1/16 veces de la potencia 
indicada en sus especificaciones. 
 En un sistema de 70V el transformador consumirá de la potencia indicada en sus 
especificaciones. 
 
Para todos los casos, cabe resaltar que la potencia que consuma el transformador 
de la línea no debe exceder por ningún motivo la potencia máxima indicada en el 
amplificador. 
 
Existen en el mercado transformadores que en sus especificaciones indican su 
funcionamiento para distintos sistemas de voltaje constante. La figura 1.9 nos deja ver 
un ejemplo, el transformador Mackie PATX60 que muestra en sus especificaciones 
como se comporta en sistemas de 70V y 100V. 
 
 
Figura 1.9 Transformador Mackie PATX60. 
 13
1.3.8 Funcionamiento de un transformador con diferentes cargas. 
 
En muchos casos se debe acoplar un transformador externo a un altavoz por lo 
que se debe tomar en cuenta el valor de la impedancia del altavoz para determinar el 
funcionamiento que presentará el transformador. Los transformadores a veces no 
indican en sus especificaciones su funcionamiento con diferentes cargas, por lo que se 
deben determinar los cambios que sufrirá el transformador 
 
1.3.8.1 Transformador con un secundario de 2Ω. 
 
 Conectando un altavoz de 2 Ω al secundario, el transformador consumirá la 
potencia indicada en sus especificaciones. 
 
 Conectando un altavoz de 4 Ω al secundario, el transformador consumirá ½ de la 
potencia indicada en sus especificaciones. 
 
 Conectando un altavoz de 8 Ω al secundario, el transformador consumirá ¼ de la 
potencia indicada en sus especificaciones. 
 
1.3.8.2 Transformador con un secundario de 4Ω. 
 
 Conectando un altavoz de 2 Ω al secundario, el transformador consumirá 2 veces 
la potencia indicada en sus especificaciones. 
 
 Conectando un altavoz de 4 Ω al secundario, el transformador consumirá la 
potencia indicada en sus especificaciones. 
 
 Conectando un altavoz de 8 Ω al secundario, el transformador consumirá ½ de la 
potencia indicada en sus especificaciones. 
 
1.3.8.3 Transformador con un secundario de 8 Ω. 
 
 Conectando un altavoz de 2 Ω al secundario, el transformador consumirá 4 veces 
la potencia indicada en sus especificaciones. 
 
 Conectando un altavoz de 4 Ω al secundario, el transformador consumirá 2 veces 
la potencia indicada en sus especificaciones. 
 
 Conectando un altavoz de 8 Ω al secundario, el transformador consumirá la 
potencia indicada en sus especificaciones 
 
Por lo anteriormente descrito, es fundamental tomar en cuenta que la impedancia 
de operación del transformador sea compatible con la impedancia del altavoz. 
 
La figura 1.10 muestra el diagrama del transformador marca QSC, modelo 
OT300a. Este diagrama indica el diferente funcionamiento que tendrá el transformador 
con distintas cargas. 
 
 14
 
 
Figura 1.10 Diagrama transformador QSC OT300a. 
 
Para todos los casos cabe resaltar que la potencia que consuma el transformador 
de la línea de potencia no debe exceder por ningún motivo la potencia máxima indicada 
en el transformador. 
 
 
1.4 Inteligibilidad de la palabra. 
 
La inteligibilidad de la palabra se puede definir como el grado con el cual las 
personas pueden descifrar el mensaje de un orador, siendo uno de los parámetros que 
más se relaciona con el diseño de un sistema de audio, por lo que es importante ser 
capaz de predecirla antes de la implementación. 
 
Hay que tomar en cuenta que existe una importante diferencia entre la música y 
las palabras. El cerebro tiene la capacidad de completar una buena porción de la 
información perdida cuando se escucha música, pues hay un alto grado de redundancia, 
en cambio el lenguaje hablado es muy rico en información continuamente cambiante, 
por lo que existe menos redundancia con respecto a la música. Basta que un pequeño 
porcentaje de información se pierda o se distorsione para que el cerebro le resulte difícil 
descifrar el mensaje. Por eso los sistemas de audio destinados a la reproducción de la 
palabra están sujetos a requerimientos más rigurosos que aquellos destinados a 
reproducir música solamente. 
 
La pérdida de articulación de las consonantes de la palabra (%ALcons) es una de 
las formas mas conocidas de cuantificar la inteligibilidad, la que expresa el valor de la 
pérdida como un porcentaje. 
 
Victor Peutz investigó los distintos parámetros que afecta la inteligibilidad, 
llegando a la conclusión que ésta se ve afectada principalmente por el tiempo de 
reverberación, ruido de fondo y la distancia crítica, publicando los resultados de su 
investigación en el artículo “Articulation loss of consonants as a criterion for speech 
transmission in a room” en el año 1971 en el Journal of the Audio Engeenering Society. 
 
Se debe considerar que la pérdida de inteligibilidad dependerá tanto de la 
capacidad de articulación del orador como de la capacidad de audición de los auditores. 
Por eso Peutz en su estudio clasificó los oyentes en buenos y malos, al igual que los 
oradores. 
 
 15
1.4.1 Pérdida de articulación de las consonantes. 
 
La fórmula que presenta Peutz para calcular la pérdida de articulación de las 
consonantes como porcentaje es: 
 
 %ALCONS = 656D22T602 / VQM………………………………(1.7) 
 
Donde: 
 
D2 = distancia desde el altavoz al auditor más lejano (m). 
T60 = tiempo de reverberación (s).V = volumen de la habitación (m3). 
Q = factor de directividad del altavoz. 
M = es la distancia crítica (DC) modificada (normalmente toma el valor 1). 
 
La inteligibilidad ha sido clasificada según el valor del porcentaje de ALcons. 
Según Peutz, los porcentajes límite para pasar de un estado a otro son: 
 
 Si el %ALcons es menor al 10%, la inteligibilidad será muy buena. 
 
 Si el %ALcons está comprendido entre el 10 y el 15% la inteligibilidad será 
buena, pero si el mensaje es complicado y el orador o auditor no son buenos, la 
inteligibilidad será deficiente. 
 
 Si el %ALcons es mayor a 15 %, la inteligibilidad sólo será suficiente para 
buenos auditores con buenos altavoces y/o mensajes 
 
Comparando el método de Peutz con datos conocidos de muchas instalaciones, 
un %ALcons de un 15 % es considerado como un valor límite para un trabajo práctico. 
 
Se puede apreciar que la ecuación que propuso Peutz no considera el ruido de 
fondo. Para corregir esto se puede usar el gráfico de la figura 1.11, el que muestra la 
ALcons en función del tiempo de reverberación (T60) y la relación señal ruido (S/R). 
 
 16
 
Figura 1.11 Efecto de la señal/ruido con respecto al porcentaje de ALcons. 
 
Como la inteligibilidad de la palabra depende directamente del tiempo de 
reverberación, la tabla 1.3 indica la inteligibilidad que se puede lograr con diferentes 
T60, la que se muestra a continuación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 17
 
Tabla 1.3 Inteligibilidad alcanzable con distintos T60.
 
 
 
1.4.2 Causas que pueden reducir la inteligibilidad. 
 
Don y Carolyn Davis en su libro “Sound System Engeenering”, indican las 
causas más comunes que disminuyen la inteligibilidad. 
 
 Baja relación S/R. 
 Reverberación excesiva. 
 Reflexiones con mucho nivel. 
 Altavoces desalineados (verificar el punto 1.4.2.5). 
 Ecualización deficiente. 
 Equipos de baja calidad. 
 Distancia de la fuente. 
 
1.4.2.1 Ruido de fondo y relación señal a ruido S/R. 
 
Uno de los parámetros más influyentes en la inteligibilidad de la palabra es el 
nivel de ruido de fondo. Se considera ruido de fondo cualquier sonido indeseado que se 
produce de forma simultánea a la realización de una medida acústica, y que puede 
afectar al resultado de la misma. 
 
Hablamos de enmascaramiento cuando un sonido impide la percepción de otro 
sonido, es decir, lo enmascara. Enmascaramiento se produce, por ejemplo, cuando dos 
personas están conversando y el sonido del tráfico impide que una escuche total o 
parcialmente lo que está diciendo la otra. También puede darse en un conjunto musical, 
cuando la dinámica de un instrumento (o la suma de varios) impide percibir los sonidos 
que está produciendo otro instrumento musical. 
 
Si se aumenta de manera constante el nivel de un ruido (enmascarador) se podrá 
percibir también una transición continua entre un sonido de prueba audible y uno 
enmascarado. Esto quiere decir que existe también un enmascaramiento parcial, en el 
cual el nivel de percepción del sonido de prueba disminuye, pero no desaparece. 
 
Existen dos tipos básicos de enmascaramiento: el enmascaramiento simultáneo y 
el no simultáneo. En el simultáneo el sonido de prueba y el enmascarador coinciden 
temporalmente. En el caso del enmascaramiento no simultáneo, el sonido de prueba 
 18
puede ser anterior (pre-enmascaramiento) o posterior (post-enmascaramiento) al 
enmascarador. También puede suceder que el sonido de prueba continúe después de 
haberse apagado el enmascarador. También en ese caso recibe el nombre de post-
enmascaramiento. 
 
La relación señala ruido se define como el margen que hay entre la potencia de 
la señal que se transmite y la potencia del ruido que la corrompe. Este margen es 
medido en dB. 
 
Un nivel de ruido de fondo demasiado alto puede llegar a enmascarar la señal, 
por eso se recomienda que la relación S/R sea de 25 dB, pero para muchas aplicaciones 
donde esto no puede ser aplicado, una relación S/N entre 10 dB y 15 dB puede ser 
suficiente. 
 
1.4.2.2 Tiempo de reverberación excesivo. 
 
La pérdida de articulación de las consonantes se ve directamente influenciada 
por el tiempo de reverberación (T60). Un ejemplo común donde se puede observar el 
efecto negativo de un tiempo de reverberación excesivo es el que se presenta en las 
iglesias, donde suele ser muy difícil descifrar los mensajes de los oradores. 
 
1.4.2.3 Inapropiado Q. 
 
El error más frecuente en el uso de patrones direccionales es utilizar en un 
espacio muy reverberante un Q bajo. Si se observa la ecuación de Peutz, se aprecia que 
a medida que el valor de Q aumenta, la pérdida de articulación disminuye, lo cual no es 
deseable. 
 
1.4.2.4 Reflexiones y retardo. 
 
Una mala ubicación y/o dirección de los altavoces puede producir reflexiones 
molestas e incluso eco. También la distancia entre los altavoces es muy importante, ya 
que una distancia excesiva entre ellos puede producir un retardo entre las señales de los 
distintos altavoces. En muy pocos casos esto es tema del tratamiento acústico. 
 
1.4.2.5 Desalineamiento. 
 
El desalineamiento de los altavoces en el espacio es probablemente la causa más 
común de la reducción de la inteligibilidad de la palabra en sistemas de sonido. El 
desalineamiento causa lóbulos alterados que son radiados por los altavoces, los que 
pueden excitar las superficies de las paredes. Esto puede causar un incremento en el 
nivel del campo acústico reverberante. 
 
1.4.2.6 Ecualización deficiente. 
 
Un mal ajuste de niveles, asociado normalmente al mal uso de ecualizadores puede 
dar como resultado una reducción de la inteligibilidad debido a una distorsión 
prematura antes del amplificador de potencia. 
 
 
 19
1.4.2.7 Distancia a la fuente. 
 
El reducir la distancia que hay entre la fuente y el escucha puede ayudar en gran 
medida a resolver el problema de la baja inteligibilidad. Esto se debe a que la relación 
entre el sonido directo y el sonido reverberante aumenta. La inteligibilidad decrece con 
el incremento de la distancia entre el receptor y la fuente hasta una distancia crítica DC, 
después de la cual la inteligibilidad se mantiene constante, independiente de la distancia 
entre la fuente y el receptor. 
 
 
1.5 Decaimiento del sonido. 
 
Al momento de diseñar un sistema de sonido, se debe considerar que el nivel que 
entrega un altavoz cambia con el incremento de la distancia. Esto es producto del 
decaimiento del sonido que se produce al recorrer una trayectoria. Este decaimiento no 
es igual en todas las situaciones, depende del ambiente acústico en que se trabaje, ya 
que las características varían en campo libre y en campo reverberante. A continuación 
se indica el comportamiento del sonido en los distintos ambientes acústicos. 
 
1.5.1 Decaimiento en campo libre. 
 
En campo libre la técnica más conocida para calcular el decaimiento es la “ley 
cuadrática inversa”. Esta ley dice que al duplicarse la distancia desde la fuente el nivel 
de presión acústica decae en 6 dB para una onda esférica. La fórmula con la cual se 
puede determinar el decaimiento para cualquier distancia es: 
 
 LP = Lref – 20 log (DM / Dref) ………………………..……..(1.8) 
 
 
Donde: 
LP = NPA en el punto de medición (dB). 
Lref = NPA en la distancia de referencia (dB). 
Dref = distancia de referencia (m). 
DM = distancia de medición (m). 
 
Hay que tener en cuenta que esta ecuación solo es útil para una onda esférica, ya 
que el decaimiento para una onda cilíndrica de una fuente lineal infinita es de solo 3 dB 
al duplicar la distancia. 
 
 
1.5.2 Decaimiento en una sala. 
 
El decaimiento que se presenta en una sala es totalmente distinto al que se 
produce en campo libre. En una sala se encuentra una gran cantidad de reflexiones, las 
cuales dificultan en gran medida el cálculo. Por eso la ecuación para el cálculo del 
decaimiento de una sala es más compleja que la ecuación usada en campo libre, ya que 
tomaen cuenta tanto el sonido directo, como el sonido reverberante. 
 
El nivel del sonido directo en cualquier punto puede ser calculado con: 
 
 20
 LD = LW + 10 log (Q / 4πr2) + 0.2………………………….(1.9) 
 
Donde: 
 
LD = NPA del sonido directo (dB). 
LW = nivel de potencia de la fuente (dB). 
Q = directividad del altavoz. 
r = distancia desde la fuente (m). 
 
El nivel del sonido reverberante será: 
 
 LR = LW + 10 log (4 / Sā) + 0.2…………………….……..(1.10) 
 
Donde: 
 
LR = NPA del sonido reverberante (dB). 
LW = nivel de potencia de la fuente (dB). 
S = superficie total del recinto (m2). 
ā = coeficiente promedio de absorción de la sala. 
 
Combinando las dos ecuaciones anteriores, finalmente se obtiene: 
 
 
 LT = LW + 10 log [(Q / 4πr2) + (4 / Sā)] + 0.2…………..(1.11) 
Donde: 
 
LT = NPS total (dB). 
LW = Nivel de potencia de la fuente (dB). 
Q = directividad del altavoz. 
r = distancia desde la fuente (m). 
S = Superficie total de la sala (m2). 
ā = Coeficiente promedio de absorción de la sala. 
 
 
1.6 Cubrimiento de un sistema de audio. 
 
Cuando se diseña un sistema de audio distribuido, uno de los objetivos es 
conseguir un cubrimiento uniforme de todas las zonas de interés. Para eso se debe 
calcular la cantidad de aparatos que se utilizarán y la disposición que deberán tener, 
siendo necesario conocer las características del recinto y de los altavoces. 
 
Hay dos casos distintos que se pueden encontrar, el primero es el que se produce 
al interior de un recinto cerrado, donde se debe tomar en cuenta las características 
acústicas del local y el segundo es en recintos abiertos, caso en el que se debe 
considerar principalmente el ruido de fondo. 
 
 
 
 
 
 21
1.6.1 Recintos cerrados. 
 
1.6.1.1 Montaje en el techo. 
 
Cuando se quiere cubrir el interior de un recinto con una altura entre 2,5 y 6 m 
(máximo 8 m) y una extensión considerable, se puede realizar el montaje de los 
altavoces en el techo, de tal forma que su radiación sea en dirección hacia abajo. Hay 
que tener cuidado de no producir posibles ecos producto del tipo de superficie, por lo 
que se recomienda que el techo y/o el suelo sea de un material absorbente. 
 
Para efectos de análisis, se considerará que los altavoces poseen un patrón de 
radicación cónica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.12 Esquema geométrico de la instalación de un altavoz en el plafón (techo). 
 
De la figura 1.2 se tiene que: 
 
 r = (h-l) tan (α/2)………………………………………….(1.12) 
 
Donde: 
 
h = altura del techo (m). 
l = altura del plano de audición (m) 
α = ángulo de cobertura (°) 
r = radio del cono en el plano de audición (m). 
 
Para calcular el valor de α, se puede utilizar la siguiente ecuación: 
 
 α = 2arcsen (sen 180° / Q)…………………………..(1.13) 
 
Donde: 
 
α = ángulo de cubrimiento (°) 
Q = patrón direccional 
 
Es importante determinar la cantidad de altavoces necesarios para lograr un 
cubrimiento uniforme de un área determinada, de tal forma que cada altavoz esté 
 22
separado de forma equidistante de cada uno de los vecinos más cercanos. Se puede 
considerar el cubrimiento como un polígono regular con un altavoz en el centro y en 
cada uno de sus vértices. Hay dos polígonos que satisfacen de forma apropiada esto, el 
cuadrado y el hexágono. 
 
1.6.1.2 Espaciamiento cuadrado. 
 
Cuando se utiliza un espaciamiento cuadrado, el número de altavoces necesarios 
para cubrir un área AC es: 
 
 NR = AC / S2………………………………………….….(1.14) 
 
 
 
Donde: 
 
AC = área cubierta (m
2
) 
S = distancia diagonal entre los altavoces (m) 
NR = número de altavoces 
 
 
Figura 1.13 Espaciamiento cuadrado. 
 
De la figura anterior se tiene que: 
 
 a = S / 2……………………….………………………..(1.15) 
 
 Donde: 
 
 a = la longitud (m) de la mitad de la arista del cuadrado. 
 
 
 
 
 23
1.6.1.3 Espaciamiento hexagonal. 
 
Para un espaciamiento hexagonal, el número de altavoces necesarios para cubrir 
un área AC es: 
 NH = 2 x AC / 3 x S2……………………………………(1.16) 
 
Donde: 
 
AC = área cubierta (m
2
) 
S = distancia entre los altavoces (m) 
NH = número de altavoces 
 
 
Figura 1.14 Espaciamiento Hexagonal. 
 
De la figura anterior se tiene: 
 
 a = (S 3) / 2..…………………………………………..(1.17) 
 
 b = S / 2……………………………………………………(1.18) 
 
 
Existen distintos criterios para la superposición de los patrones direccionales de los 
altavoces, siendo los más comunes los que se muestran en las figuras 1.15 y 1.16. 
 
 
Figura 1.15 Diagramas de patrones cuadrados. 
 24
 
 
 
Figura 1.16 Diagramas de patrones hexagonales. 
 
 
1.6.1.4 Superposición centro a centro. 
 
En este caso la distancia entre los altavoces es: 
 
S = r 
 
 Patrón cuadrado. 
 
 N = AC / [( h-l) tan α/2]2…………………………………(1.19) 
 
 Patrón hexagonal. 
 
 N = 2AC / 3 x [(h-l) tan α/2] 2………………………....(1.20) 
 
 1.6.1.5 Superposición mínima. 
 
 Patrón cuadrado. 
 
Se tiene las siguientes ecuaciones: 
 
S = 2 x r 
 
 N = AC / 2 [( h-l) tan α/2]2………………………………(1.21) 
 
 Patrón hexagonal: 
 
Las fórmulas usadas son: 
 
S = 3 x r 
 
 N = 2AC / 3 3 x [(h-l) tan α/2] 2…………………….….(1.22) 
 
1.6.1.6 Superposición límite con límite. 
 
En este caso la distancia entre los altavoces debe ser: 
 
 25
S = 2r 
 
 Patrón cuadrado: 
 
 N = AC / 4 [( h-l) tan α/2]2………………………………(1.23) 
 
 Patrón hexagonal: 
 
 N = 2AC / 2 3 x [(h-l) tan α/2] 2…………………….….(1.24) 
 
 
 
Cuando el techo del recinto es demasiado alto (más de 6m), se recomienda que 
los altavoces sean suspendidos a menor altura por medio de soportes desde el cielo y 
radiando en dirección hacia abajo, de manera de disminuir su altura. Para el cálculo del 
número de altavoces y su distribución se puede aplicar los mismos principios que para 
el caso de los altavoces montados en el techo. 
 
1.6.1.7 Montaje en las paredes 
 
En las ocasiones en que la instalación de los altavoces en el techo no es posible 
de realizar, se debe aplicar esta solución. 
 
La radiación del altavoz se realiza en forma horizontal o ligeramente inclinada 
en un pequeño ángulo hacia abajo. La ventaja que posee esta clase de instalación, es que 
gracias a las características direccionales es posible escoger un espaciamiento más 
ancho del altavoz. Además se debe preferir este tipo de montaje cuando el riesgo de 
producir eco entre el techo y el suelo es demasiado alto y no puede ser eliminado de otra 
manera. 
 
Los altavoces deben ser instalados aproximadamente al nivel de la cabeza de una 
persona de pie, de manera de evitar el enmascaramiento por la audiencia y la irradiación 
directa en el área cercana al altavoz (menor a 1m). La altura preferible para instalar los 
altavoces es entre los 2 y 3m. Si la altura es más alta y no se puede evitar, los altavoces 
se deben inclinar acorde con la altura. Además la distancia entre altavoces vecinos no 
debe exceder los 17m, es decir, considerar un retardo menor a 50 m entre los frentes de 
onda de los altavoces. 
 
Haas estableció que el oído siempre localiza primero la señal de la fuente cuya 
onda sonora llega en primer lugar. Esto se mantiene si la señal secundaria posee un 
nivel de 10dB más alto y llega dentro de los 30ms. Solo con diferencias de tiempos 
mayores a 40ms el oído comienza a notar la separación de las reflexiones, pero todavía 
continúa localizando el primer evento. Con un tiempo mayor 50ms ya se comienza a 
percibir eco. 
 
 
1.6.2 Recintos abiertos 
 
Cuando se desea cubrir espacios exteriores o zonas muy abiertas, es necesario 
utilizar otras clases de arreglos de altavoces,los que se caracterizan por cubrir grandes 
 26
áreas en forma económica y con una adecuada razón señal a ruido (de por lo menos 
10dB). Aquí, muchas veces es posible encontrar que no hay techos o paredes donde 
montar los altavoces, por lo que se deben diseñar otros tipos de arreglos de altavoces. 
 
En muchas ocasiones el sonido debe recorrer una gran distancia desde el altavoz 
hasta el último escucha, por lo que se debe tener el cuidado de no exponer a niveles de 
sonido demasiado altos a los escuchas más cercanos a los altavoces. Una forma práctica 
de evitarlo es montando los altavoces a una mayor altura. 
 
Cuando se trabaja con sistemas al aire libre, es común encontrar atenuaciones 
producto de las dependencias climáticas como el viento, gradientes de temperatura y 
humedad, las que afectan al sonido cuando se desea cubrir grandes distancias. Como la 
mayoría de los sistemas se utilizan principalmente para la transmisión de la voz, es 
tolerable una pequeña caída cerca de los 10KHz. 
 
En recintos abiertos se puede encontrar dos tipos de arreglos: 
 
1.6.2.1 Arreglo centralizado 
 
Esta solución se usa normalmente para el cubrimiento de recintos pequeños 
(tales como los recintos deportivos). Comúnmente los altavoces son instalados en una 
posición central elevada, apuntando en las distintas direcciones que se desea cubrir. 
 
Hay que tener el cuidado de no generar niveles de sonido demasiado altos en la 
zona cercana al altavoz, ya que se debe evitar entregar un NPA excesivo a los oyentes. 
Con esto no se debe creer que los niveles que entregan los altavoces se deban disminuir, 
basta con lograr una distancia considerable entre los altavoces y los oyentes, lo que en la 
mayoría de los casos se soluciona montando los altavoces a una gran altura. 
 
 
 
Figura 1.17 Arreglo centralizado típico. 
 
Para obtener una buena inteligibilidad, el intervalo de frecuencias entre 250 Hz y 
2.5KHz debe ser transmitida con suficiente intensidad Debido al incremento de la 
directividad de los altavoces en las frecuencias más altas, hay que tener cuidado con el 
comportamiento de estas frecuencias en zonas alejadas del altavoz. 
 
 
 
 27
1.6.2.2 Arreglo descentralizado. 
 
Esta clase de instalación normalmente se emplea cuando se debe cubrir áreas 
grandes y extensas en forma uniforme, como sucede en las calles, las industrias, los 
estadios, etc., siendo el arreglo centralizado insuficiente para cumplir satisfactoriamente 
esto. La figura 1.18 nos muestra un ejemplo de la utilización de este tipo de arreglo. 
 
 
Figura 1.18 Sistema descentralizado típico. 
 
Al momento del diseño, hay que tomar la decisión de cual será el máximo 
espaciamiento entre los altavoces. Por economía, se recomienda que el espaciamiento 
sea lo más ancho de modo que permita una inteligibilidad aceptable, de tal forma que se 
utilice la menor cantidad de altavoces sin producir posibles ecos o audiciones dobles. 
Hay que considerar que con un espaciamiento entre los altavoces menores a 17m es 
poco probable la generación de ecos, ya que la diferencia en llegar al escucha entre los 
frentes de ondas del altavoz más cercano y su vecino no será superior a 50ms. En 
cambio, cuando el espaciamiento entre un altavoz y otro excede los 17m, el primer 
frente de onda debe exceder en 10dB al resto los frentes de onda. Bajo esas condiciones 
el frente de onda del altavoz más cercano enmascarara a los demás altavoces, 
eliminando el riesgo de producir ecos. 
 
Para utilizar un mayor espaciamiento sin la necesidad de utilizar sistemas de 
retardo, se recomienda que los altavoces adyacentes tengan las mismas características 
direccionales y el mismo ángulo de radiación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 28
CAPÍTULO 2. DISEÑO DEL SISTEMA DE MEGAFONÍA. 
 
 
2.1 Concepto de megafonía y zonas de cobertura. 
 
 Se denomina megafonía a un conjunto de elementos tecnológicos que se acoplan 
y utilizan para aumentar el NPA en lugares de gran concurrencia de personas para 
facilitarles información de interés, emitir música ambiental o activar la emergencia de 
evacuación en casos de peligro inminente. 
 
En los sistemas de megafonía actuales se utilizan componentes de alta tecnología 
tales como micrófonos, altavoces, amplificadores, reproductores, mezcladores, 
acompañados de un moderno diseño. Dichos componentes son los que determinan los 
conceptos de calidad, robustez y fiabilidad de los productos de audio. 
 
La variedad de los productos de megafonía permite la sonorización desde 
grandes complejos industriales, la comunicación en actos públicos o instalar 
sencillamente la megafonía en un pequeño comercio o un equipo portátil de megafonía 
personal. 
 
El anteproyecto de audio distribuido comprenderá dos zonas de cobertura 
independientes, que corresponden al segundo y tercer piso de los laboratorios de la 
academia de acústica. Ambos espacios serán cubiertos por altavoces montados sobre 
plafón y en pared instalados en los pasillos, cubículos, laboratorios de prueba, almacén 
y salones de clase. En primera instancia será posible tener un sistema voceo de 
emergencia en caso de siniestros, y como alternativa gozar de un sistema de sonido 
ambiental. 
 
 2.1.1 Criterio y propuesta de diseño. 
 
El presente anteproyecto propone en su diseño los elementos mínimos 
necesarios para tener un sonido agradable y de buena calidad, ambos parámetros 
fundamentales no solo a la hora de una emergencia, sino el placer de tener un sonido 
ambiental grato. Se trata de un sistema funcional. 
 
La distancia entre los altavoces no obedece a alguno de los tipos de 
espaciamiento que se mencionaron en el capítulo 1 como el espaciamiento cuadrado o el 
hexagonal, por esta razón habrá espacios donde los patrones de cobertura de los 
altavoces no alcanzarán a cubrir. Sin embargo no se sacrifica la calidad del sistema pues 
los espacios son mínimos. Un punto importante a resaltar es que en este diseño la 
distancia entre altavoces es mayor comparada con la distancia que puede haber si 
utilizamos un espaciamiento cuadrado o un espaciamiento hexagonal, y se disminuye 
considerablemente el número de altavoces y como consecuencia el costo del proyecto 
también será menor. El costo es el beneficio principal. 
 
 2.2 Altavoces. 
 
 Considerando que se trata de un espacio cerrado y cuyas características se 
asemejan al montaje sobre el techo donde la radiación sonora va en dirección hacia el 
 29
piso, utilizaremos altavoces montados sobre plafón tal y como lo mencionamos en el 
primer párrafo de este capítulo. Como información complementaria, cabe destacar que 
la extensión que queremos cubrir no es tan grande y que la altura entre piso y techo es 
de 2.7m. 
 
 Utilizaremos 3 tipos de altavoces: de montaje sobre plafón sin gabinete acústico, 
de montaje sobre plafón con gabinete acústico cerrado y altavoces sobre pared. 
 
 2.2.1 Altavoz de plafón sin gabinete acústico. 
 
 Este tipo de altavoces son ideales para instalaciones donde tenemos plafón 
cerrado, ya que una vez que son montados el plafón funciona como cajón de resonancia. 
Por ello serán colocados en todos los cubículos, todos los salones del segundo piso, los 
pasillos de ambos pisos y las salas 4 (cámaras) y 5 del tercer piso. Utilizaremos los 
altavoces de plafón de dos vías de la marca canadiense Paradigm modelo PV-60R a los 
cuales se añaden transformadores de acoplamiento a línea de 70V. Las especificaciones 
se incluyen en el apéndice C. 
 
 2.2.2 Altavoz de plafón con gabinete acústico cerrado. 
 
 Este tipo de altavoces son ideales para instalaciones donde no podemos utilizar 
el plafón como cajón sonoro, como en los casos de las salas 1, 2 y 3 ubicadas en el 
tercer piso. Utilizaremos los altavoces de plafón de dos vías de la marca inglesa 
Mordaunt-Short modelo AC-261 a los cuales se añaden transformadores de 
acoplamiento a línea 70V. Las especificaciones se incluyen en el apéndice C. 
 
 2.2.3 Altavoz de montaje en pared. 
 
Este tipo de altavoces son funcionalesen espacios donde no es posible colocar 
altavoces en plafón como en las salas 1,2 y 3 del tercer piso. Utilizaremos los altavoces 
de superficie de dos vías de la marca inglesa Mordaunt-Short modelo AX-151 a los 
cuales se añaden transformadores de acoplamiento a línea de 70V. Las especificaciones 
se incluyen en el apéndice C. 
 
 2.2.4 Patrones de cobertura. 
 
 En el caso de los altavoces de plafón, estos ofrecen un patrón de cobertura hacia 
abajo con geometría cónica. El ángulo de cobertura de cada altavoz permitirá conocer el 
radio de la base del cono de cada altavoz colocado en el plafón. El ángulo de cobertura 
(α) es de 70° según consulta con el fabricante. La altura de piso a techo (h) es de 2.7m, 
consideramos la altura del plano de audición (l) con un promedio de 1.6m. Con estos 
datos utilizaremos la ecuación 1.12 para determinar el radio del cono (r): 
 
r = (h-l) tan (α/2) 
 
Sustituyendo los valores: 
 
r = (2.70m – 1.60m) tan (70°/2) 
r = (1.10m) tan (35°) 
r = (1.10m) x (0.7002) 
 30
r = 0.77m 
 
 Esto implica que en la posición donde se encuentre instalado cada altavoz tendrá 
una radiación cónica sobre el plano de audición, cuyo diámetro de circunferencia será 
de 1.54m. 
 
 Para el caso de los altavoces de superficie, el ángulo de cobertura es de 76° en 
horizontal y 40° en vertical colocados en el muro. 
 
 
2.3 Transformadores. 
 
 Utilizaremos transformadores marca estadounidense Lowell modelo TLM572. 
Las especificaciones se incluyen en el apéndice C. 
 
 2.3.1 Potencia de cada altavoz. 
 
 Pretendemos que el nivel de presión acústica (NPA) emitido por los altavoces 
sea mayor que el ruido de fondo existente en cada zona, pasillos, cubículos y salones de 
clases. De esto dependerá elegir la potencia adecuada a la cual conectaremos los 
transformadores a los altavoces. 
 
 Las mediciones del ruido de fondo fueron efectuadas con un sonómetro marca 
PHONIC modelo PAA3, utilizando la curva de ponderación A. Los resultados se 
muestran en la tabla 2.1. 
 
Tabla 2.1 Ruido de fondo por zonas. 
Zona NPA (dB)
Pasillo segundo piso 60 
Pasillo tercer piso 78 
Cubículo 60 
Salón de clases 74 
 
 La hoja de especificaciones del altavoz PV-60R nos dice que su sensibilidad en 
es de 85dB. Esto significa que al aplicar una potencia de 1W en el altavoz, su NPA será 
de 85dB medido a un metro de distancia. Considerando que la distancia (h – l) es de 
1.1m (aproximadamente a la del estudio sugerido por el fabricante), el NPA arrojado 
por nuestro altavoz será de prácticamente 85dB, si le aplicamos una potencia de 1W. 
Recordemos que al incrementar al doble la potencia se logrará aumentar en 3dB el 
NPA, y al disminuir la potencia a la mitad también disminuye el NPA 3dB debido a que 
para el cálculo de la sensación recibida por un oyente, a partir de unidades físicas 
medibles como la potencia, se define el nivel de potencia en decibelios según la fórmula 
2.1: 
 
 LW = 10 log [W1/W0]………………….………………………(2.1) 
 
 31
 
Donde: 
 
LW = nivel de potencia de la fuente (dB). 
W1 = potencia a estudiar (W). 
W0 = potencia de referencia (1x10-12W). 
 
 Si a la misma bocina le aplicamos 2W, entonces el NPA será de 88dB. En caso 
de aplicar, por ejemplo, 1/2W el NPA será de 82dB. Para los altavoces AX-151 la 
sensibilidad es de 88dB. Para los altavoces AC-261 su sensibilidad es igual a 89dB. 
 
 De esta manera, las potencias elegidas para cada zona se muestran en la tabla 
2.2. 
 
Tabla 2.2 Potencias elegidas para alimentar los altavoces por zonas. 
 
Zona  Modelo de 
altavoz 
Potencia elegida a 
70V (W) 
Nivel de 
potencia de la 
fuente (dB) 
Pasillo segundo piso  PV‐60R 0.5 82 
Pasillo tercer piso  PV‐60R 1 85 
Cubículos  PV‐60R 0.5 82 
Salón de clases PV‐60R 1 85 
Salón de clases AC‐261 0.5 86 
Salón de clases AX‐151 0.5 88 
 
 
2.4 Cableado. 
 
 El sistema de audio distribuido por línea 70V, tal y como se explicó en el 
capítulo 1, permite enviar a los altavoces señal de audio con voltaje elevado y corriente 
pequeña. Este último factor es importante al considerar el calibre del cable que vamos a 
utilizar, ya que a menor cantidad de corriente podemos utilizar cableado más delgado. 
Proponemos utilizar cableado marca ARSA modelo 2x16, ya que además de ser un 
calibre que soporte el transporte de corriente a largas distancias, es anti-flama. Esto es 
importante en caso de haber una demanda de potencia superior a la que se calculó en la 
potencia de los altavoces. 
 
 
2.5 Equipo de procesamiento. 
 
 Una matriz de audio es un dispositivo electrónico que posee un N número de 
entradas de audio y M número de salidas de audio. Su función es administrar las señales 
 32
de las fuentes de audio que recibe en sus entradas y asignarlas a sus diferentes salidas. 
Como fuentes de audio podríamos considerar un reproductor de CD, probablemente la 
transmisión de ESIME radio, pero además tener un sistema de voceo en caso de 
emergencia mediante la utilización de un micrófono. 
 
 Utilizaremos la matriz de la marca norteamericana inter M modelo PX-8000. 
Las especificaciones se incluyen en el apéndice C. 
 
 2.5.1 Sistema de prioridad. 
 
 Consideremos una matriz de audio en la que tenemos como fuentes sonoras de 
entrada un reproductor de CD y un sintonizador de radio FM y que ambos están 
funcionando de forma simultánea. Como en este caso donde queremos tener 2 o más 
fuentes sonoras en la misma zona debemos establecer en orden ascendente cual es la 
más importante de todas. Por ejemplo, si queremos que el reproductor de CD sea el 
número 1 y el sintonizador el 2, cuando estén funcionando los dos al mismo tiempo en 
la zona solo escucharemos el CD ya que tiene mayor prioridad con respecto al 
sintonizador, y en el momento que el reproductor de CD deje de emitir señal de audio 
entonces escucharemos en la zona la señal de audio del sintonizador. Así se aplica para 
N número de fuentes bajo el mismo principio: la prioridad. 
 
 En el caso de sistemas de emergencia, el micrófono de voceo debe tener 
prioridad sobre todas las fuentes de audio. Este aparato ofrece esta aplicación, y en caso 
de tener hasta 4 micrófonos también podemos establecer la prioridad entre ellos 
mediante un switch en el panel trasero. 
 
 
2.6 Micrófono de voceo. 
 
 El micrófono de voceo que utilizaremos es de la marca inter M modelo RM-
8000 como complemento de la matriz digital de la misma marca. Las especificaciones 
se incluyen en el apéndice C. 
 
 
2.7 Colocación de altavoces y trayectorias de ducterías. 
 
En el párrafo 4 del presenta capítulo se han mencionado los espacios que 
requerimos sonorizar. Conocidas las dimensiones físicas de los laboratorios de la 
academia de acústica, hacemos los planos correspondientes a cada piso. Ya se estableció 
el diámetro del patrón de cobertura, podemos empezar a proponer la colocación de 
altavoces a través de todas las zonas. Cabe destacar que en el caso de los pasillos la 
ubicación de las luminarias representa un inconveniente ya que no es posible lograr que 
los patrones de cobertura se asemejen la configuración de patrones cuadrados límite con 
límite. 
 
En el caso de los cubículos, por ser lugares donde el nivel de ruido de fondo es 
pequeño no se consideran los espaciamientos hexagonales ni cuadrados, ya que aquí las 
dimensiones del cuarto cerrado sirven como refuerzo sonoro y el diseño es funcional. 
 
En la figura 2.1 se muestra la distribución de altavoces en el segundo piso. 
 33
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.1 Distribución de altavoces en el segundo piso. 
 
En la figura 2.1 se muestran en rojo las trayectorias que han de seguir las 
tuberías en cuyo interior introduciremos el cable de bocina. Utilizaremos tubería 
delgada de ½” pegada al techo, posteriormente bajan los cables por tubería flexible. Las 
bocinas están representadas por los círculos de color verde, y a su alrededor de color 
azul el patrón de cobertura correspondiente. La trayectoriacolor verde indica la tubería 
del micrófono. Este plano completo se puede observar a detalle en el apéndice B1. 
 
 En la figura 2.2 se muestra la distribución en el tercer piso. 
 
 34
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.2 Distribución de altavoces en el tercer piso. 
 
El equipo de amplificación y procesamiento estará situado en un gabinete 
ubicado en el almacén del tercer piso. Este plano completo se puede observar a detalle 
en el apéndice B2. 
 
 
 2.8 Amplificador. 
 
 Ya se conocen las potencias de salida por zona para cada altavoz y obtener la 
potencia total de consumo del sistema de megafonía. En la tabla 2.3 se muestran las 
potencias de consumo por zona para cada altavoz. 
 
 El amplificador debe satisfacer la demanda de energía del sistema, y además 
tener en cuenta no solo las potencias de los altavoces tal y como se muestra en la tabla 
2.3, sino también las pérdida por concepto del cable, por el acoplamiento del 
transformador. Es por esto que varios fabricantes recomiendan para esta selección que 
la potencia del amplificador sea de al menos 1.5 veces la potencia requerida por el 
 35
circuito. En este circuito cuya demanda de energía es de 37W deberá ser utilizado un 
amplificador con una potencia de aproximadamente 60W o más. 
 
Tabla 2.3 Potencia de consumo total del sistema de megafonía. 
 
Zona 1 segundo piso 
Espacio 
Número de 
altavoces 
Potencia de salida del transformador 
(W) 
Potencia total 
(W) 
Pasillo 6 0.5 3 
Cubículos 6 0.5 3 
Salones 8 1 8 
Total segundo piso 20  N/A 14
Zona 2 tercer piso 
Espacio  Número de 
altavoces 
Potencia de salida del transformador 
(W) 
Potencia total 
(W) 
Pasillo 6 1 6 
Cubículos 8 0.5 4 
Salones (PV-60R) 7 1 7 
Salones (AX-151) 10 0.5 5 
Salones (AC-261) 2 0.5 1 
Total tercer piso  33  N/A 23
Total del sistema 53 N/A 37 
 
 
 Se utilizará el amplificador de la marca Inter-M modelo PA-9312 de 120W, en 
caso de que en un futuro se requieran instalar más altavoces en el sistema. Las 
especificaciones se incluyen en el apéndice C. 
 
 
 2.9 Acondicionador de corriente alterna. 
 
 Estos equipos de carácter profesional requieren de protección contra variaciones 
de voltaje de la línea de alimentación. Por ello utilizaremos un acondicionador de 
corriente alterna marca Furman modelo PL-PlusII, para minimizar los afectos 
provocados por los impulsos de voltaje, además de ofrecer protección contra voltaje 
extremo constante, soporta 15A máximos de carga. 
 
 2.10 Gabinete. 
 
 Colocaremos los equipos en un gabinete metálico de la marca Inteliksa modelo 
RM-140, con tapa frontal de acrílico y tapa posterior de aluminio. Estará situado, como 
se hizo mención en este capítulo, en el almacén del tercer piso. 
 
 
 36
2.11 Sistema de megafonía con el método de espaciamiento 
cuadrado. 
 
En el capítulo 1 hicimos referencia al método de distribución de altavoces en 
recintos cerrados. Consideremos entonces un sistema basado en el método de 
espaciamiento cuadrado y cuyos patrones direccionales sean límite con límite y en 
algunos casos mínimos. Utilizando los altavoces que hemos propuesto, una vez 
conocido su patrón de cobertura, las potencias de salida de cada transformador, 
podemos establecer un diseño con las características de espaciamiento cuadrado, 
quedando la distribución de los altavoces en el segundo piso como se muestra en la 
figura 2.3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.3 Distribución de altavoces y su patrón de cobertura utilizando el método de espaciamiento cuadrado 
en el segundo piso. 
 
La distribución de los altavoces en el tercer piso se muestra en la figura 2.4. 
 37
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.4 Distribución de altavoces y su patrón de cobertura utilizando el método de espaciamiento cuadrado 
en el tercer piso. 
 
 
 En la tabla 2.4 se muestran la cantidad de altavoces necesarios si utilizáramos el 
método de espaciamiento cuadrado en ambos pisos y la potencia de consumo. Se puede 
comparar los datos contenidos en la tabla 2.4 con los que se encuentran en la tabla 2.3 
que es nuestra propuesta de diseño. 
 
 
 
 
 38
Tabla 2.4 Potencia de consumo total del sistema de megafonía utilizando el método de espaciamiento 
cuadrado. 
Zona 1 segundo piso 
Espacio 
Número de 
altavoces 
Potencia de salida del transformador 
(W) 
Potencia total 
(W) 
Pasillo 10 0.5 5 
Cubículos 16 0.5 8 
Salones 33 1 33 
Total segundo 
piso 
59  N/A 46 
Zona 2 tercer piso 
Espacio  Número de 
altavoces 
Potencia de salida del transformador 
(W) 
Potencia total 
(W) 
Pasillo 11 1 11 
Cubículos 30 0.5 15 
Salones (PV-60R) 26 1 26 
Salones (AC-261) 66 0.5 33 
Total tercer piso  133  N/A 85 
Total del sistema 192 N/A 131 
 
 
 La cantidad de total de altavoces en el sistema utilizando el método de 
espaciamiento cuadrado son 192 piezas, entre altavoces de plafón y de pared. Si 
comparamos esta cantidad con la tabla 2.3 donde solo tenemos 53 piezas entre altavoces 
de plafón y de pared, podemos comprobar que nuestra propuesta cumple el objetivo que 
se menciona en el segundo párrafo del punto 2.1.1, menor número de altavoces. La 
comparación de presupuestos se presenta en al capítulo 3, para comprobar que a menor 
número de altavoces menor el costo del presupuesto. 
 
 
2.12 Comparativo técnico. 
 
En el segundo párrafo del punto 2.1.1 se menciona que utilizando el método de 
espaciamiento cuadrado aseguramos que la cobertura sea uniforme en todas las zonas. 
De acuerdo a nuestra propuesta de anteproyecto, debido a la distancia de separación 
entre los altavoces habrá espacios donde los patrones de cobertura de los altavoces no 
alcanzarán a cubrir. Sin embargo experiencia adquirida en la práctica nos ha demostrado 
que no se sacrifica la calidad del sistema pues los espacios son mínimos, y pueden ser 
cubiertos debido a los rebotes de la señal en las paredes. 
 
 
 
 
 
 
 39
CAPÍTULO 3. COMPARATIVO ECONÓMICO. 
 
 
En el presente capítulo se muestran los presupuestos de cada diseño. El primero 
de ellos basa su diseño en el método de espaciamiento cuadrado y el siguiente es el 
diseño de nuestro anteproyecto, ambos desarrollados en el capítulo número 2. Incluye el 
costo de las bocinas, de los transformadores, del equipo de amplificación y 
procesamiento con su respectiva mano de obra. Al final del capítulo haremos una 
comparativa de ambos presupuestos. 
 
Para presentar cada presupuesto, creamos un catálogo de conceptos mediante 
claves que indican las partidas necesarias para la instalación del sistema. Por ejemplo, la 
clave 1001 corresponde a la instalación de 1 bocina en el segundo piso y todo lo que 
ello conlleva, lo que denominamos como costo directo. Entiéndase por costo directo la 
suma de materiales, mano de obra y equipo necesario para la realización de un proceso 
productivo. Se suman los costos indirectos que son los costos diferentes a los materiales 
y mano de obra pero que intervienen para producir un producto, tales como la renta del 
inmueble de trabajo, el pago de la luz, depreciación, impuestos, agua, papelería. La 
suma de ambos costos nos da un precio unitario. Esto nos permitirá realizar un análisis 
de precio unitario y finalmente presentar un presupuesto. 
 
El precio unitario se define como el costo por artículo, o el costo por unidad de 
medida. Un análisis de precio unitario nos permitirá realizar una comparación del costo 
del mismo artículo en distintas cantidades. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 40
3.1 Presupuesto del anteproyecto del sistema de megafonía 
utilizando el método por espaciamiento cuadrado. 
 
 
Análisis de precio unitario. (Entre 1.297) 
Clave: 1001 
 
 Suministro e instalación de altavoz de plafón marca 
PARADIGM, sistema de 2-vías, woofer de 6 1/2" de 
polipropileno, unidad de agudos de 1" domo de seda, incluye 
transformador para línea de 70V marca LOWELL en el 
segundo