MATERIALES PARA LOS 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

Papel
Polipropileno
Bextreno
TPX
Kevlar
Aluminio y magnesio
Fibra de carbono
Carbono depositad

Tweeters

Cúpula blanda
Cúpula metálica

Los diafragmas tienen forma de cono y 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 de antaño.

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 (mayores de 12"). Tal vez el carbono, pero no al mismo precio. Su presencia es tan clara que incluso los 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 obviamente no es la mejor. El papel es débil y poco estable con el tiempo. Por eso se suelen impregnar con lacas, plásticos barnices y otros productos. Fabricantes de prestigio como Lowther, especializados en altavoces de rango completo usan diafragmas de papel con una impregnación. Las impregnaciones ayudan a variar los parámetros del diafragma, a endurecerlo o ablandarlo. Esto es algo común también en otros fabricantes.

Como ya hemos dicho, los altavoces con diafragma de papel suelen ser los más baratos. No obstante, 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.

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 reduce la coloración.

POLIPROPILENO El 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. Dadas sus propiedades vino a sustituir al bextreno. Sus propiedades son mejores que las del papel, pero tampoco muy diferentes. Es muy ligero (su densidad es menor que la del agua). Produce un 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. Los altavoces de polipropileno suelen llevar una membrana de goma, ya que los pegamentos tradicionales no se pegan a él, con lo cual también se eliminan las suspensiones de espuma, que ensucian el sonido y se pudren con el paso del tiempo.

La calidad de estos altavoces es muy aceptable, aunque no 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 buenas eficiencias (90-92dB).

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 fue 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 de 1988 también con un altavoz de KEF de bextreno. Es posible que incluso hoy día se siga usando. Sus propiedades son bastante parecidas a las del polipropileno, con un nivel de distorsión muy semejante.

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 había 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, su módulo de Young es el doble y su autoamortiguamiento es excelente (6 veces mayor que el del papel), por lo que su comportamiento es mejor en todo el rango. La especialidad son los medios tonos, donde el sonido es suave pero definido y ausente de coloración.

KEVLAR Es la marca comercial de un polimero que forma fibras prácticamente inextensibles y con una extrema resistencia a la tensión. Está 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 o 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 en las 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 y fibra de carbono.

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.

ALUMINIO Y MAGNESIO

Otro representante de los diafragmas rígidos. De hecho, tal vez estos dos sean los más rígidos de todos. Aluminio y magnesio están muy próximos en la tabla periódica, por lo que 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 y 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, la utilización frecuencias de corte muy alejadas de estos picos.

FIBRA 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 en 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.

La fibra de carbono tiene un módulo de Young alto, lo que implica rigidez, y que las ondas viajan rápido por el material, como pasa en todos los rígidos: Kevlar, aluminio y magnesio. 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. 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 160 ohmios. Estos 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. Por lo general son los más caros.

CARBONO DEPOSITADO

Existe una técnica consistente en depositar carbono sobre otros materiales: papel ,polipropileno o PVC.

Son altavoces más baratos que los de fibra de carbono, normalmente.

Las propiedades resultantes son una mezcla entre las del material base y el carbono. Más definición, 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 algunos casos 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.

Los primeros altavoces de agudos eran con forma de cono, como los de graves. Luego se descubrió 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, aunque eran muy malos, debido a materiales como el vidrio y los fenólicos, que dan una excelente eficiencia pero una linealidad mediocre. Se invirtieron posteriormente muchos esfuerzos en crear áltavoces de cúpula blanda que pudieran competir con los de cúpula rígida, algo que se ha conseguido.

El sonido de estos altavoces 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 elegido.

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.

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 todos los altavoces de diafragma 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 incluso 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. Las cúpulas cerámicas son rarezas en general. Su comportamiento es muy bueno, pero sus precios los hacen productos muy exclusivos.