MATERIALES DE DIAFRAGMAS

El material de la membrana o la cúpula tiene un papel muy importante en el sonido, eficiencia y rango de frecuencia del altavoz..

WOOFERS

Los diafragmas tienen forma de cono, deben ser duros para poder mover grandes cantidades de aire. Su forma no ha variado mucho desde la invención del altavoz, simplemente se han variado ligeramente las formas y los perfiles del diafragma, que hoy día tienden a ser exponenciales en vez del cono recto.

Hay que decir que Acutton fabrica woofers de cúpula, con materiales cerámicos.

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PAPEL

Nada conseguirá erradicar al papel de los conos de los altavoces. Es el material más barato, es ligero y no hay sustituto para él en altavoces grandes >12" (tal vez el carbono, pero no al mismo precio).

Su presencia es tan clara que incluso altavoces de Kevlar, carbono o polipropileno usan un dustcap de celulosa. El aluminio y magnesio son los únicos materiales que no lo usan nunca.

La calidad de estos altavoces no es la mejor. El papel es débil y poco estable con el tiempo. Por eso se suelen impregnar con lacas, plásticos barnices y miles de productos. Fabricantes de prestigio como Lowther, especializados en altavoces de rango completo usa diafragmas de papel con una impregnación que no desvelan. Esto es algo común en los fabricantes.

Sobre la calidad, hay que decir que aunque los altavoces baratos son todos de papel, ya que es un material muy barato en sí mismo, si un altavoz de fibra de carbono costase 2e también sonaría mal.

También hay altavoces caros de papel, y no suenan para nada mal. El sonido es muy suave, sin coloración, pero como el papel es débil, se forman ondas en la membrana que ensucian el sonido. Las impregnaciones ayudan a variar los parámetros del diafragma, a endurecerlo o ablandarlo.

Los altavoces grandes, cuando salen del rango de frecuencias crean coloración, pero no muy estridente, es peor la falta de definición. En los modelos más pequeños, el rango de frecuencias aumenta hasta frecuencias bastante altas y el autoamortiguamiento que produce un material blando como el papel reducirá la coloración.

MONACOR MSH116

 

Para altavoces de alta fidelidad sin pretensiones high-end de 2 o 3 vias con filtros de 1er o 2º oden son una opción muy interesante para el woofer y especialmente para el medios. Producen sonidos suaves y sin excesiva coloración.

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POLIPROPILENO.

Es un polímero descubierto por Dudley Harwood que se prevee que sustituirá al PVC en muchas de sus aplicaiones por no ser tóxico. Además es fácil de moldear y muy barato.

Es muy ligero, su densidad es menor que la del agua. Dadas sus propiedades vino a sustituir al bextreno.

Sus propiedades son mejores que las del papel, pero tampoco muy diferentes. Sonido suave, sin coloraciones marcadas. Tienen la ventaja de que no suelen fabricarse altavoces malos con él, y no hay representantes que ensucien el nombre del material.

Suelen llevar membrana de goma, ya que los pegamentos tradicionales no pegan el él, con lo cual también se eliminan las suspensiones de espuma, que ensucian el sonido y se pudren con el paso del tiempo.

Su calidad es muy aceptable, pero no es la mejor. El polipropileno es más rígido que el papel, pero no mucho más. Si alguien tiene un accesorio de cocina fabricado en polipropileno (Los recogedores de la escoba, los cubos de basura,...) verá que se doblan, pero es difícil romperlo.

Esto significa que la distorsión creada es menor que en el papel, y alcanza niveles muy buenos, también con eficiencias buenas (90-92dB). En bafles de hasta 600.000 pts la pareja me parece una muy buena opción, a precios razonables.

MONACOR SPH135

Los dafragmas de éste material son bastante ligeros, pueden extender bastante su rango de frecuencias. Se pueden usar con filtros de 1er o 2º orden sin demasiados problemas, y son una muy buena elección para dos vías, aunque no tanto para altavoces grandes (10, 12"... ) donde resulta ser demasiado blando, a pesar de que se consiguen diafrágmas muy ligeros..

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BEXTRENO

Cómo no guardar un sitio para un material tan popular y ahora desaparecido.

Se desarrolló para corregir los problemas de coloración del papel.

Su gran problema fué la bajísima eficiencia que conseguía. Tuvo su esplendor en los 70, y es legendario en los monitores de la BBC. En Inglaterra fué donde más aceptación y esplendor tuvo. Celestión lo usó en algunos modelos, pero KEF fué la marca que más apostó y arriesgó por él, y tuvo resultados muy dispares, desde rotundos fracasos hasta ser usado en los monitores de estaciones de radio de la BBC durante más de 15 años, concretamente en el LS3/5 de 1975 y su posterior versión LS3/5A, 1988 también con un altavoz de KEF de bextreno. Es posible que incluso hoy día se siga usando, aunque no tengo noticias.

La popularidad de las líneas de transimision en los 70 y el uso del bextreno con baja eficiencia hizo extender la creencia de que las TLs daban baja eficiencia, y cuando el bextreno cayó en desgracia, arrastró a las TLs.

Sus propiedades son bastante parecidas a las del polipropileno, con un nivel de distorsión muy semejante.

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TPX o polimetilpenteno

Este material es el termoplástico más ligero del que se dispone en la actualidad. Se descubrió en los años 50 por ICI, pero no se ha usado hasta que Audax lo rescató del olvido hace pocos años.

Su densidad es tan baja que flota en el agua, incluso podría llegar a flotar en aceite. Es incluso más ligero que el poliporpileno. Es también más rígido que el polipropileno, su módulo de Young es el doble que el del poliprpieno, y su autoamortiguamiento es excelente, mucho mejor que el el papel, 6 veces mayor, por lo que su comportamiento es mejor en todo el rango. La especialidad son los medios, donde el sonido es suave pero definido y ausente de coloración.

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KEVLAR

Es la marca comercial de un polimero que forma fibras prácticamente inextensibles y con una extrema resistencia a la tensión, y registrado por DuPont.

Más información en:

http://www.dupont.com/kevlar/index.html

http://www.dupont.com/kevlar/whatiskevlar.html

Es el material del que están hechos los chalecos antibalas, los fondos anti-minas de vehículos blindados, con muchas aplicaciones en la fórmula 1, en los aros de las cubiertas de bicicletas de competición, y disciplinas en las que se requieran materiales ligeros y muy resistentes.

Las fibras se trenzan y se fabrican diafragmas con una gran rigidez y una masa muy baja.

Sus características son las comunes a los diafrágmas rígidos como el aluminio, magnesio, fibra de carbono y el Kevlar mismo.

Su definición y ausencia de distorsión en el rango lineal son envidiables, y el impacto en graves también. El problema es la ausencia de auto absorción. Precisamente por ser tan rígido crea muy poca distorsión y proporciona claridad en el sonido, pero a frecencias altas se producen resonancias en el diafragama, y entonces la transparencia y ausencia de coloración y distorsión se convierten en lo contrario. Coloración, picos exagerados en la respuesta y subida descabellada de la distorsión, y de ahí en adelante es impredecible, aunque su respuesta se reduce muy rápidamente.

MONACOR SPH165KE

Tienen parámetros Qms muy altos, entre 4 y 5, lo que suele redundar en una gran facilidad para moverse y un sonido más natural y limpio.

Para altavoces de 2 vias, es muy recomendable de 3 o 4 orden para eliminar los picos de resonancia.

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ALUMINIO Y MAGNESIO

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Otro representante de los diafragmas rígidos, tal vez estos dos sean los más rígidos de todos. Aluminio y magnesio están muy próximos en la tabla periódica, por eso sus cualidades son muy semejantes.

Se consiguen diafragmas muy rígidos, más que con Kevlar.

Las características son muy parecidas a las del Kevlar y demás diafragmas rígidos, pero todo se magnifica. La distorsión, la coloración son muy bajas. Su extensión en frecuencia es muy alta, pero tiene el grave problema de que la resonancia del diafragma es mucho peor que en el Kevlar. Los picos pueden llegar a +15dB, y se hace imprescindible el uso de filtros duros, de 3er y 4º orden, o en su defecto, utilizar frecuencias de corte muy alejadas de estos picos.

Es difícil trabajar con ellos, por sus resonancias, pero Seas, en su serie Excel tiene algunos altavoces de éste material con cualidades realmente excepcionales.

MONACOR SPH170AL

 

Su uso es realtivamente nuevo y no existen casi modelos de más de 6.5". Se usan el pantallas de muy alta gama, y nomalmente lo farbican exclusivamente para esa pantalla.

Para altavoces de 2 vias, lo único que posibilita su funcionamiento es que no sea posible fácil encontrar modelos de 8", y sea más normal de 5" o 6.5". Esos tamaños permiten una mayor extensión en frecuencias, y aún así no es casi nunca posible usar filtros de 2 orden, y deben ser de 3, 4, e incluso se debe usar otro notch filter en el pico de respuesta.

 

Tienen los parámetros Qms más altos de todos, alrededor de 5, lo que implica como en el kevlar sonido muy natural, aunque las graves resonancias puedan dejar un sonido residual de aluminio. Los picos de impedanica a Fs pueden llegar a 120 Ohm en un altavoz de 8Ohm.

Son más baratos que los de Kevlar y carbono, pero más caros que papel y polipropileno.

Curisamente, en tweeters de cúpula parece dar un resultado muy bueno en la banda supersónica, dada su extensión en frecuencias.

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FIBRA DE CARBONO

Escuché unos Martin Logan, los Prodigy, que llevan dos woofers de 10" de fibra de carbono y salí con la boca abierta. Los graves tienen una potencia increible, sin ninguna coloración y con un detalle que no había escuchado nunca.

Las mediciones de Martin Logan indican que llegan a 28 Hz a 2dB. He escuchado sobwoofers que presumen de esa cifra y no llegaban a la altura en cuanto a limpieza de los graves, ausencia de coloración e impacto causado por los altavoces de carbono.

Existen varios tipos de fibras de carbono, que principalmente dependen de la temperatura usada en su fabricación. Básicamente el proceso consiste en hacer fibras con un polímero, que al calentarlo pierde hidrógeno y oxígeno, dejando el caso óptimo sólo carbón (Graphitisation). El problema de este proceso es que si la temperatura no es suficiente, en el interior de las fibras más gruesas todavía habrá átomos de hidrógeno y oxígeno. Cuanto mayor sea la temperatura de carbonización mayor será la calidad, y para obtener fibras de carbono puro se requieren temperaturas de 2000-3000 ºC. Esto explica su alto coste. Posteriormente las fibras se mezclan con resinas Epoxy para formar estructuras sólidas.

Un módulo de Young alto implica rigidez, y que las ondas viajan rápido por el material, como pasa en todos los rígidos: Kevlar, aluminio, magnesio y carbono. Como en los demás, cuando estas ondas coinciden con la resonancia del diaframa, se producen picos de resonancia. Curiosamente el carbono, además de tener una gran rigidez, tiene un grado de absorción mayor que el aluminio-magnesio, y en el caso de diafragmas con bastante espesor, (pesados, woofers de más de 6.5") se produce una buena autoabsorción, y los picos de resonancia se reducen hasta lo que podría ser comparable con el Kevlar o incluso el polipropileno.

MONACOR SPH225C

En graves son los mejores de manera indiscutible.

Los parámtros Qms suelen ser muy altos como en el aluminio, de 5 o uncluso 6, lo que hace que los picos de Z a Fs sean terribles, de hasta 160Ohm. Éstos no tienen el problema de poder tener sonido residual si no están bien domados, su sonido es muy limpio, pero resulta difícil trabajar con ellos.

Sus precios no son muy asequibles, y no son nada fáciles de encontrar. son por lo general los más caros.

Son también difíciles de trabajar. Tienen muy altos picos de impedancia en su Fs y altos picos de respuesta al final del rango. Para altavoces de 2 vias, no es siempre posible usar filtros de 2 orden, y deben ser de 3, 4, aunque dependiendo del altavoz se puede prescindir de un notch filter en los picos de resonancia del diafragma o el altavoz al completo.

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CARBONO DEPOSITADO

Existe una técnica consistente en depositar carbono sobre otros materiales: papel (como los Scan-Speak 18W8545), polipropileno, o PVC.

Son altavoces más baratos que los de fibra de carbono, excepto en el caso de Scan-Speak, que lo igualan.

Las propiedades resultantes son una mezcla entre las del material base y el carbono. Más difinición, ligereza en todo caso, menos distorsión, y aparición de resonancias a la fecuencia de resonancia del diafragma.

Los parámetros Qms no son tan altos como en un diafragma rígido, pero tampoco tan bajos como un papel o polipropileno.

Son en todo caso un intermedio entre rígido y blando, y en el caso de Scan-Speak obteniendo características muy buenas de ambos mundos. La balanza que marca su comportamiento mixto siempre se puede variar y controlar dependiendo de la cantidad de carbono depositado.

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TWEETERS.

Los primeros altavoces de agudos eran con forma de cono, como los de graves. Luego se dieron cuenta que las cúpulas mejoraban la dispersión del sonido y que causaban menor distorsión. Los avances técnicos permitieron fabricarlos con mejores resultados. Ahora, todos los tweeters de los que vale la pena hablar son de cúpula.


CÚPULA BLANDA.

En los 70 salieron los primeros tweeters de cúpula, y por lo que he leído, debieron ser pésimos, debido a materiales como el vidrio y los fenólicos, que dan una excelente eficiencia pero un a linelaidad mediocre. Mejor no hablar de los desastres del pasado, porque además están superados.

Se han invertido muchos esfuerzos y dineros en crear áltavoces de cúpula blanda que puedan competir con los de cúpula rígida, y se ha conseguido.

El sonido tiene la suavidad característica de los materiales blandos. Los instrumentos de cuerda suenan con una gran naturalidad.

Tal vez en todos los materiales no rígidos se produzca distorsión, pero pasa desapercibida en general y en algunos modelos llega a límites que están por debajo de los de cúpula rígida.

Su respuesta varía de ser muy poco lineal, lo que causa estrés auditivo, a tener una linealidad excelente, pero todo dependerá del modelo elejido.

Los ejemplos más claros de materiales son la tela tratada, con alguna impregnación que le dé cierta rigidez, la seda tratada con el mismo objetivo, y el Supronyl, un plástico parecido a la goma pero con una rigidez mayor. Se usa también en los dustcap de algunos woofers.

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CÚPULA RÍGIDA.

Hay dos representantes principales: aluminio y titanio.

El titanio es superior, tal vez por popularidad, ya que se han conseguido hacer tweeters de aluminio con muy buenas características. El aluminio es más barato y menos rígido.

Como todo diafrágma rígido tienen el problema de la no absorción, y la ventaja de la baja distorsión, pero a estas frecuencias la no absorción produce acumulciones de energía en la suspensión que pueden restar claridad al sonido. Los picos de resonancia no son tan evidentes como en los woofers, a frecuencias inferiores, e incluo en el caso del aluminio, el comportamiento supersónico es muy bueno.

Existen también tweeters de cúpula cerámica e incluso un modelo de diamante puro de 3/4" que extiende su respuesta hasta 100kHz, por 2800$, de Accuton. Realmente hay poco que discutir sobre la calidad de ese tweeter, con una linealidad casi perfecta y una Fs de 900Hz, y una distorsión bajísima. Las cúpulas cerámicas son rarezas en general. Su comportamiento es muy bueno, pero sus precios los hacen productos muy exclusivos.

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