electroac

INTRODUCCIÓN A LA ELECTROACÚSTICA
Federico Miyara

1. Introducción
La electroacústica se ocupa del estudio, análisis, diseño y aplicaciones de dispositivos que involucran la conversión de energía eléctrica en acústica y viceversa, así como
de sus componentes asociados. Entre los primeros se encuentran los transductores, tales
como micrófonos, acelerómetros, altavoces, excitadores de compresión,auriculares,
audífonos, calibradores acústicos y vibradores; y, entre los segundos, los filtros acústicos, los sonodeflectores (bafles), las bocinas y los acopladores acústicos.
Para el análisis de estos componentes se introducirán técnicas de modelado por
medio de circuitos mecánicos y acústicos, que podrán resolverse con las técnicas habituales de la teoría de redes eléctricas.
2. Modeloscircuitales
Los circuitos eléctricos están formados por diversos componentes eléctricos interconectados, por ejemplo resistores, condensadores, inductores, fuentes de tensión y corriente y transformadores. El comportamiento externo de un circuito eléctrico puede
describirse por medio de los valores que asumen en diferentes puntos del circuito dos
tipos de variables: la tensión y la corriente. Elcomportamiento de cada componente
individual está determinado por ecuaciones algebraicas o diferenciales que relacionan
entre sí una o más tensiones y una o más corrientes, en tanto que la interconexión entre
ellos está gobernada por las leyes de Kirchhoff. La combinación de las ecuaciones individuales por medio de las leyes de Kirchhoff proporciona un sistema de ecuaciones diferenciales que, una vezresuelto, permite conocer el estado de régimen de todo el circuito. La introducción del cálculo simbólico por Heaviside y su formalización a través
de la transformación de Laplace han permitido reemplazar las ecuaciones diferenciales
por ecuaciones algebraicas cuya resolución se presta admirablemente bien al análisis
frecuencial, que es en muchos casos de mayor importancia que el análisis temporal.Una gran ventaja del enfoque circuital es que, una vez dominada la técnica, es posible plantear las ecuaciones por simple inspección. Otra ventaja es que a lo largo del
tiempo se han desarrollado innumerables herramientas que permiten simplificar el análisis y resolución de los diversos circuitos así como obtener información útil sin necesidad de su resolución completa.
Una situación similar puedeplantearse en otros tipos de sistemas físicos, como los
mecánicos, los acústicos, los térmicos, etc. Existen diversos formalismos para la modelización de sistemas generales, por ejemplo los diagramas de bloques, los grafos y los
diagramas de enlace (bond graphs). La aplicación del concepto de circuito a la electroacústica, desarrollado a continuación, tiene la ventaja de llevar al lenguaje propiode la
ingeniería electrónica el análisis de componentes y sistemas no eléctricos que interactúan con los bloques funcionales típicos del procesamiento eléctrico o electrónico de
señales de audio (amplificadores, filtros, etc.).
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2.1. Circuitos mecánicos
Un sistema mecánico está formado, en general, por componentes elementales que
se encuadran en una de estas categorías: masa, resorte, fricción ypalanca.1, 2 Para poder
representar estos componentes dentro de un circuito mecánico es preciso seleccionar
adecuadamente las variables que sustituirán a la tensión y a la corriente. Las variables
tradicionales en la mecánica son la fuerza y la posición; parecería, por consiguiente, que
estas variables podrían ser apropiadas para su uso en un circuito mecánico. Sin embargo, para que laequivalencia entre los circuitos eléctricos y mecánicos sea más completa,
sería deseable que las relaciones de potencia se mantuvieran. Así, en el caso eléctrico, la
potencia We entregada a un componente al que se aplica una tensión V y por el que circula una corriente I, es el producto de la tensión por la corriente:
We = V⋅I.

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Si la fuerza aplicada a un componente mecánico es F y su posición, X, en...