Tantas veces leída y manejada, ¿pero la conoces? La impedancia es una magnitud eléctrica que condiciona lo que obtienes cuando conectas altavoces, auriculares y otros dispositivos…

Cuando trabajamos en corriente alterna (y mira que las señales de audio son de ese tipo), la impedancia resulta ser una magnitud vital tanto en el diseño como en la operación de nuestros equipos de sonido.

En la mayor parte de situaciones con instalaciones más o menos fijas, solemos conectar las señales del equipamiento y, si todo funciona, nos olvidamos de muchos parámetros –la impedancia suele estar entre éstos. Pero cuando trabajas con micrófonos, instrumentos electroacústicos, y especialmente, en situaciones de directo que implican instalaciones temporales, la cosa cambia, y mucho.

En muchas circunstancias, la impedancia es pues una magnitud que todo técnico de sonido, ingenieros (por supuesto), e incluso músicos e usuarios deberían manejar y gestionar con algunos conocimientos físicos bien asimilados. Y bien, para eso hemos llegado con este post, y es así que tú lo estás leyendo. La idea clave para empezar es que la impedancia resulta determinante para crear y escuchar música. Vamos a mostrarte las razones…

Simplifiquemos las cosas gracias a Ohm

Seguro que recuerdas por tus años de formación básica que en cualquier circuito eléctrico donde aplicamos un voltaje o tensión (V), obtenemos un flujo de corriente (I) que está condicionado por una fuerza de oposición denominada resistencia; y las unidades de medida son expresadas en Voltios (V), Amperios (A), y Ohmios (Ω), respectivamente.

El principio básico que pone todo eso en relación es uno de los grandes descubrimientos de la Ciencia: Y así, remontándonos a 1827, tenemos que agradecer al físico alemán Georg Simon Ohm que integrase toda la Física envuelta en el proceso, para después proponer su Ley de Ohm.

El propio Georg, de hecho, introdujo la noción de resistencia eléctrica como factor de proporcionalidad entre diferencia de potencial, tensión o voltaje (V), y el flujo de corriente resultante o I

V = R x I

Es una expresión sencilla y fácil de recordar, que pone de manifiesto la relación y dependencia entre las tres variables. Es decir, un incremento de la resistencia ante la aplicación de un voltaje constante, hará que el flujo de corriente circulante disminuya a través del circuito eléctrico; y por extensión, un incremento del voltaje aplicado a un circuito eléctrico ante una resistencia constante, hará que aumente el flujo de corriente presente.

Wonder Woman ‘Z’: ¿Qué es la impedancia en realidad?

Dicho de una forma muy simplista y, sobre todo, con facilidad nemotécnica, harás bien en asimilar la impedancia como una resistencia eléctrica. Designada entonces por la letra ‘Z‘, la impedancia es en corriente alterna lo que la resistencia (‘R‘) es en corriente continua. Ahora bien, la impedancia tiene una explicación más compleja que la de la resistencia, y es así porque los valores particulares de resistencia en condensadores y bobinas (llamados reactancia capacitiva e inductiva, respectivamente) dependen además de la fase entre voltaje y corriente.

O dicho de otro modo, en corriente continua, tanto condensadores como bobinas no oponen resistencia al paso de la corriente (los primeros no funcionan, mientras que las bobinas se comportan como un cortocircuito); pero ante la corriente alterna, ambos componentes desarrollan un comportamiento totalmente particular y diferente –de ahí la introducción del concepto de reactancia en combinación con la resistencia. En consecuencia, la impedancia es igual a la suma fasorial (no algebraica) de la resistencia y la reactancia combinada de los inductores y capacitores.

La importancia de la impedancia cuando trabajamos con audio

No queremos aburrirte con Matemáticas, Física e Historia de la Ciencia… Yendo a fines prácticos, ¿qué aplicación práctica tiene esto en el mundo del audio y la producción musical? Es sencillo, trabajamos constantemente con circuitos eléctricos y electromagnéticos, y tanto la impedancia como la resistencia son aplicables a cualquier elemento que es atravesado por el audio, puesto que éste tiene la forma de señales eléctricas alternas en la mayor parte de situaciones.

Piensa en cableado de cobre, placas de circuitos, conectores, etapas de potencia, altavoces, pasos iniciales y finales en entradas y salidas… Todos aplican su propia resistencia eléctrica (impedancia), y eso condiciona intrínsecamente el funcionamiento, como nos enseña la Física y acabamos de comentarte.

Reducido a términos prácticos, la impedancia es decisiva cuando te dispones a conectar altavoces y auriculares, por ejemplo –y es así porque, otro principio importante, el del teorema para la transferencia de la máxima potencia, nos enseña que obtendremos el mejor acoplamiento o adaptación cuando las impedancias de los equipos interconectados sean coincidentes, o al menos compatibles.

Trabajando con altavoces pasivos –o mejor monitores activos, ¡qué ventajoso!

La pregunta tiene un tono con tintes de broma… ¿Quién trabaja todavía con altavoces pasivos en el estudio? El monitor activo de dos o tres vías es hoy el Rey de las configuraciones para producción. E incluso en situaciones de sonido directo, cada vez hay más equipos auto-amplificados, especialmente en potencias bajas y medias. Todos esos dispositivos incorporan sus propios amplificadores adaptados de potencia, y han eliminado la preocupación obsesiva por los valores de impedancia.

Monitores activos biamplificados de dos vías (Eve Audio SC205)

Monitores activos biamplificados de dos vías (Eve Audio SC205)

Nada que ver con aquellos tiempos cuando conectábamos altavoces pasivos estéreo a etapas de amplificación. Variable por pasos entre cuatro, seis, ocho y 16 ohmios (Ω), la impedancia de los altavoces determina la carga resultante en las salidas del amplificador, y por tanto, la transferencia final de potencia efectiva.

Siempre que la impedancia de la carga de altavoces sea igual o más alta que la impedancia de salida del ampli, obtendremos un funcionamiento válido, aunque no por ello será ideal. Para conseguir una transferencia completa de potencia es necesario que la impedancia de los altavoces sea la misma que la presente en las salidas del amplificador.

Los problemas surgen, sin embargo, cuando la impedancia resultante del sistema de altavoces es inferior a la impedancia de salida en el amplificador: En ese caso no deseable, la Ley de Ohm designa que el voltaje o la corriente deberían incrementarse, lo que llevaría a un mayor consumo de energía de la que un amplificador conectado es capaz de entregar. Como resultado tendríamos distorsión no deseada en las señales de audio, o incluso estaríamos sometiendo al amplificador y los altavoces a un funcionamiento fuera de los rangos diseñados, causándoles probablemente averías graves a corto plazo.

El caso particular de los auriculares frente a la impedancia

La mayor parte de auriculares en electrónica de consumo, presenta una impedancia muy reducida, que suele variar entre 8 y 32 ohmios (Ω). En consecuencia, los dispositivos a los que conectamos dichos audífonos, no requieren una gran potencia operativa de salida para amplificar de forma conveniente las señales de audio que vamos a escuchar (es decir, trabajan con poco voltaje y flujo de corriente para transferir las señales a nuestros oídos desde los auriculares).

Pero los auriculares de estudio, con mayor calidad y destinados a situaciones profesionales de uso, presentan impedancias superiores, de entre 200 a 600 ohmios (Ω), o incluso más. Eso implica que necesitan fuentes que provean una potencia de amplificación superior, de modo que para monitorizar de una forma conveniente y con calidad, son necesarios interfaces de audio con salidas dedicadas para auriculares, o mejor aún, amplificadores dedicados para esta finalidad.

Por otro lado, los auriculares profesionales de alta impedancia trabajan con circuitería especializada y de una calidad ampliada respecto a los modelos de consumo; así las cosas, garantizan una mayor claridad en el audio (linealidad, respuesta en frecuencia sin coloración), además de reducir el factor de distorsión. Puedes leer sobre esto con mucho más detalle en nuestro reportaje dedicado.

Entradas con ganancia variable y visualizadores de niveles son tus aliados para compatibilizar la impedancia (pic: Focusrite Scarlett 2i2 Studio)

Entradas con ganancia variable y visualizadores de niveles son tus aliados para compatibilizar la impedancia (pic: Scarlett 2i2 Studio)

Entradas de instrumento, ganancia variable, pedales de guitarra, y más

El asunto de la impedancia resulta además crucial cuando trabajas con los diferentes tipos de entradas presentes en mezcladores, consolas, interfaces de audio, y otros dispositivos. No puedes conectar una fuente con nivel de línea (y su correspondiente impedancia de salida, variable generalmente entre 100 y 600 ohms), a una entrada de micrófono, por ejemplo, y esperar resultados de calidad sin realizar ciertos ajustes, selecciones de nivel, o adaptaciones. Para que te hagas a la idea, una fuente con nivel de línea trabaja usualmente en torno a 0dBV (1V), que es de 100 a 1.000 veces superior respecto al voltaje de una señal de micrófono.

De ese modo, las entradas de línea de mezcladores e interfaces suelen presentar una impedancia de más de 10.000 ohmios (10kΩ), y están diseñadas para recibir voltajes típicos de una señal de línea (en torno a 1V); y mientras, las entradas de micro XLR en previos y consolas operan con una impedancia típica de al menos 1.500 ohmios (1,5kΩ), y están optimizadas para recibir señales en el rango de -60dBV a -40dBV (que equivale de 0,001 a 0,010V).

Es así que tanto en consolas, como mezcladores e interfaces de audio, los reguladores de ganancia variable en las entradas, como los indicadores visuales de nivel al estilo de Focusrite Halo, cobran tanta relevancia en la práctica.

Por último, se nos ocurre que la impedancia es otro parámetro relevante en el routing de audio entre dispositivos de diversa naturaleza. Y esto tiene una aplicación operativa muy específica cuando conectas sintetizadores con pedales de guitarra, por ejemplo, o guitarras y bajo a procesadores de efectos con entradas de línea. En todos esos casos, es preciso realizar adaptaciones de señal mediante cajas directas (DI), cables atenuadores, u otros elementos para conversión de niveles.

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