CENEXION SERIE, PARALELO Y SERIE-PARALELO 

Con mucha frecuencia se repiten en el foro las mismas preguntas respecto al cálculo de impedancias. Intentaremos en esta referencia explicarlo de la forma más sencilla posible, además de describir cada tipo de conexión. Puesto que la impedancia es diferente para cada frecuencia, lo que se calcula es la impedancia nominal, o mínima o a una frecuencia concreta.

Para calcular una curva de impedancia concreta habría que calcular la impedancia resultante para cada frecuencia. La resistencia se calcula igual que la impedancia (de hecho podríamos decir que la resistencia es la impedancia para una frecuencia cero). El cálculo es válido para cualquier tipo de impedancias, sea de equipamiento electrónico o altavoces. Al pie de este documento se encuentra un enlace a un artículo educativo sobre la impedancia de los altavoces.

       Existen dos formas básicas de conexión de cargas, serie y paralelo, con sus respectivo métodos de cálculo. También podemos combinar ambos tipos de conexiones en una conexión "serie-paralelo".

Conexión en serie

La ilustración siguiente muestra la conexión en serie de un grupo de altavoces a un canal de un amplificador de potencia:

Z1 representa la primera carga y Zn la última (enésima) de un grupo de n altavoces. Los puntos suspensivos denotan que la conexión se puede hacer con cualquier número de cajas. La corriente que pasa por cada altavoz es la misma.

La conexión en serie tiene algunas desventajas. La principal es que si una de las cargas falla (el altavoz se quema y queda como un circuito abierto o simplemente un conector se suelta), todos los elementos de la serie quedan sin señal. La otra hace relación a un concepto más difuso: el factor de amortiguamiento (al pie de este documento se ofrece un enlace a un documento educativo a este respecto). La conexión en serie hace que el factor de amortiguamiento tienda a 1, ya que los altavoces que hay en serie con un altavoz dado funcionan como impedancia en serie, y por tanto como si fueran un cable que aporta gran cantidad de impedancia. Por ello las conexiones en serie suelen circunscribirse a las aplicaciones de megafonía (perifoneo) o música de fondo cuando se trata de señales de gama completa, ya que las bajas frecuencias carecen de "agarre". En frecuencias medias y agudas, se aceptan las conexiones en serie ya que en estas gamas de frecuencias el factor de amortiguamiento no afecta a la calidad del sonido, y por ello encontramos cajas acústicas comerciales donde varios componentes dentro de la misma vía de medios o agudos están conectados en serie. Desde un punto de vista práctico, la conexiones en serie son engorrosas de realizar cuando se utilizan cajas acústicas con conector de entrada en aplicaciones portátiles, puesto que no se pueden utilizar cables de puenteo para llevar la señal de una caja a otra, siendo más sencillas de aplicar cuando se usan en aplicaciones con conexiones fijas.

El cálculo de la impedancia en serie es extremadamente sencillo, ya que solamente hay que sumar las impedancias (o resistencias, si queremos calcular el valor de la resistencia total):

3 .... + Zn

Por ejemplo, si tuviésemos cuatro altavoces de 2 ohmios conectados en serie, la impedancia total sería de 8 Ohmios (2+2+2+2). En este ejemplo el amplificador entregaría su potencia especificada por canal a 8 ohmios, que se repartiría igualmente a cada componente. Por ejemplo, si el amplificador especifica 1000W por canal a 8 ohmios, cada uno de los cuatro componentes recibe 250W. El reparto de potencia es equitativo en este ejemplo ya que todos los elementos en serie tienen la misma impedancia.

    (NOTA: Si las impedancias fueran diferentes, el cálculo de la potencia recibida sería más complejo, siendo la potencia recibida por cada elemento proporcional a su impedancia y por ello estaríamos ante una conexión poco práctica).

Conexión en paralelo

La ilustración siguiente muestra la conexión en paralelo de un grupo de altavoces:

Z1 representa la primera carga y Zn la última (enésima) de un grupo de n altavoces. Los puntos suspensivos denotan que la conexión se puede hacer con cualquier número de cajas. El voltaje que llega a cada altavoz es el mismo.

El cálculo de la impedancia total en la conexión en paralelo viene dado por:

Por ejemplo, si tuviésemos dos impedancias de 8 ohmios y otras dos de 4 ohmios tendríamos: que 1/Ztotal = 1/8+1/8+1/4+1/4 = 1/8+1/8+2/8+2/8= 6/8 y por lo tanto, dando la vuelta a la expresión Ztotal = 8/6, es decir 1.25 ohmios.

Cuando todos los elementos tienen la misma impedancia, la fórmula se simplifica mucho, siendo sencillamente la impedancia del altavoz individual dividido por el número de altavoces:

Por ejemplo, si tuviésemos cuatro altavoces de 8 ohmios conectados en paralelo, la impedancia total sería de 2 Ohmios (8/4=2). Siguendo con este ejemplo, el amplificador entregaría su potencia por canal especificada a 2 ohmios, que se repartiría igualmente a cada componente. Por ejemplo, si el amplificador especifica 1000W por canal a 2 ohmios, cada uno de los cuatro componentes recibe 250W. El reparto de potencia es equitativo puesto que todos los elementos en paralelo tienen la misma impedancia.

    NOTA: No es habitual conectar altavoces de impedancias diferentes en paralelo porque se hace difícil cuadrar la potencia que recibe cada elemento en relación a su potencia admisible. Por ejemplo, si conectásemos en paralelo una caja acústica de 8 ohmios con otra de 4 ohmios, la de 4 ohmios recibiría el doble de potencia que la de 8 ohmios y por tanto debería tener el doble de potencia admisible, de forma que cuadrasen los niveles de potencia.

Conexión en serie-paralelo

Si combinamos conexiones en serie con otras en paralelo tenemos la llamada conexión "serie-paralelo". Normalmente se utiliza para sistemas de megafonía o música ambiental cuando tenemos un número de altavoces que queremos conectar a un amplificador y ni la conexión serie ni la conexión paralelo nos dan una impedancia total que encaje con nuestras necesidades. Para calcular la impedancia resultante, se agrupan los altavoces conectados en serie entre sí, y se calcula luego la suma en paralelo de todas esas impedancias.

En la ilustración se ve más sencillo. Tenemos pares de altavoces de 8 Ω (ocho ohmios) conectados en serie. Los pares están conectados entre sí en paralelo. Calculamos las impedancias totales de cada par de altavoces, que, puesto que están en serie, supone sólo sumar 8+8 ohmios, dando un total de 16 ohmios por par. Luego sólo queda calcular tres impedancias de 16 ohmios en paralelo, que es sencillamente 16/3 (o sea, 5,33 ohmios) siguiendo la fórmula vista anteriormente.

Este tipo de conexión comparte las desventajas de la conexión en serie, con la particularidad de que si un altavoz se desconecta o quema (quedando en abierto), sólo los elementos conectados en serie a éste quedarían también sin señal. Para las aplicaciones para las que se usarían conexiones serie-paralelo de altavoces, un sistema de altavoces con transformador de entrada (línea de 70 o 100V) constituye una alternativa que nos permite una sencilla conexión en paralelo.