Bogotá, 28 de marzo de 2017
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PARLANTES (parte 4)

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bafle dos vias

Las cajas o gabinetes para los parlantes

 

Las cajas o gabinetes acústicos, también conocidas como bafles, son cajas de madera y en algunos casos en plástico, que ayudan a dar la sonoridad adecuada a los parlantes o bocinas. Deben ser hechas con medidas calculadas dependiendo del tamaño, potencia y elasticidad del parlante. ESTO NO ES AL GUSTO. Cuando se hacen sin tener en cuenta esto, por mas que trate, y aún usando buenos parlantes, nunca obtendrá un buen sonido.
Un ejemplo del tamaño ideal de la caja para un parlante de 12 pulgadas es: 60 centímetros de altura, por 40 cm de ancho y 30 cm de profundidad, usando aglomerado o MDF de 15 milímetros, pegado con pegante para madera y tornillos autoperforantes.
Para parlantes de 8 pulgadas, recomendamos cajas de 38 centímetros de altura, por 28 centímetros de ancho y 25 centímetros de profundidad.
Recuerde usar desfogues largos y recubrir el interior de la caja con fibra de vidrio, guata 500 o fieltro, para evitar vibraciones parasitas. Esto es solo una recomendación a grandes rasgos, ya que el tema es bastante extenso. No vamos a profundizar en la matemática de las cajas acústicas, puesto que es bastante complejo y son bastantes variables del parlante las que determinan una buena caja y los parlantes que conseguimos en el mercado en muchos casos no traen sus especificaciones técnicas. Este artículo tiene como fin mostrar la importancia de la caja para lograr unos buenos bafles y para el caso de las rockolas, no dejarse meter gato por liebre con esas cajas mal diseñadas que estamos viendo hoy en día.

Si queremos un sonido equilibrado y limpio, no es suficiente con conectar uno o más parlantes a un amplificador. Si se coloca un parlante sin caja suspendido en el aire, se genera un fenómeno llamado Cortocircuito acústico.

Caja acústica sellada

caja acustica sellada

La imagen nos muestra un gabinete acústico y como evita que el sonido frontal se encuentre con el sonido trasero. Como ambos sonidos tienen fases opuestas, eventualmente se pueden anular el uno al otro de forma parcial, sin contar que también pueden generar distorsión. Por lo regular el sonido que el parlante emite hacia el frente es de mayor intensidad que el sonido que sale por atrás del parlante, pero este tiene la suficiente fuerza para cancelar una parte del sonido frontal e incluso introducir distorsión por la sumatoria de señales iguales pero con retardo una de la otra. Al encerrar los parlantes en gabinetes se elimina este problema.
 En algunos tipos de parlantes, sobre todo en los Tweeters y los medios (midrange), los fabricantes los hacen sellados herméticamente en su parte trasera. Esto elimina el cortocircuito acústico y permite una mayor variación en el montaje de los parlantes. Sin embargo si se hace esto con un woofer, se pierde la respuesta de frecuencias bajas.

Los gabinetes o cajas acústicas totalmente selladas, tiene el problema de no dar una buena resonancia de bajos. En muchos casos son insuficientes o ahogados, a menos que se use mucha potencia.
Para lograr el bajo adecuado es necesario hacer un conducto que es conocido con el nombre de Tubo de resonancia o Desfogue. El desfogue consiste en hacer una abertura en la caja y colocar un tubo que generalmente es de cartón o plástico. El largo del desfogue debe ser de al menos una tercera parte de la profundidad del gabinete. Si el desfogue es muy corto se vuelve a presentar el fenómeno de cortocircuito acústico y si es muy largo se puede caer en un bajo exagerado o ahogado.

El uso de desfogues en las cabinas o gabinetes acústicos es muy popular hoy en día. Se le conoce también con el nombre de reflejos de bajos (bass reflex). La frecuencia de resonancia del bafle debe estar de acuerdo con la frecuencia de resonancia de los parlantes, es decir que la caja debe contrarrestar la frecuencia de resonancia del parlante para así lograr un buen sonido. Para esto debemos entender que las dimensiones físicas de la caja son muy importantes. Por ejemplo:
La longitud de onda de una frecuencia a los 40Hz tiene un tamaño aproximado a los 8.5 metros. Esto es muy grande como para hacer una caja de ese tamaño. El tamaño mínimo que en teoría funciona seria de la mitad de la onda, que son 4,25. Aun sigue siendo muy grande. Debido a esto se deben hacer cálculos para lograr la reducción de la caja a un tamaño adecuado y práctico. Existen varias técnicas para lograr una buena cabina y de tamaño reducido.
Una consiste en usar conductos que por el retardo que generan en las ondas traseras del parlante, ayudan a reducir las dimensiones del gabinete. También el uso de tubos que anteriormente llamamos desfogues, dan un buen resultado. Debemos tener en cuenta que así encontremos fórmulas de cálculo de cabinas acústicas, la comprobación de estas se debe hacer probando. Debe ser escuchado por alguien con experiencia y buen oído técnico.
Se debe tener en cuenta que un parlante, entre más pequeño, da menos bajos y su caja debe ser de mejor diseño. Sin embargo si queremos usar un parlante pequeño, debe ser de buena calidad y que tenga un movimiento profundo de la bobina móvil y gran elasticidad en la suspensión del cono, que permita un desplazamiento de varios centímetros. Los parlantes grandes en muchos casos tienen menos recorrido de la bobina móvil.

Ahora bien; hoy en día se construyen sistemas de sonido envolvente llamados popularmente como “Teatro en casa”, estos tienen 4, 5 o más bafles pequeños que se encargan de reproducir las frecuencias medias y altas y un bafle un poco más grande que se encarga de hacer los bajos y ultra bajos.

Ejemplo de una caja para subwoofer de teatro en casa

caja para subwoofer

El gabinete acústico del subwoofer es infinito en los cuales el parlante está montado en forma hermética dentro de un gabinete completamente cerrado, en lo que respecta a la parte trasera del parlante. La parte delantera tiene una salida por medio de un desfogue largo, que va casi hasta el fondo de la caja. Estos parlantes requieren una potencia más elevada para lograr un buen rendimiento acústico, aunque la caja se encarga de darle el cuerpo a los bajos. La caja ciega atrás y con salida por desfogue tiene otra gran ventaja y es que absorve las posibles distorsiones que produzca el parlante, dando un bajo seco y profundo.

Ahora bien: No siempre necesitamos un sonido de teatro en casa. Un sonido para el hogar o incluso para negocio, se usa un sonido estereo con bafles de dos o tres vías. Si comparamos con el subwoofer anteriormente visto, el rendimiento acústico del gabinete ventilado es mayor, a pesar de su tendencia a las resonancias y a los cortocircuitos acústicos.
Debemos comenzar por tener en cuenta otras características que hacen que un bafle tenga buen sonido. Además de las medidas y del desfogue, se requiere una buena caja acústica, recubierta en su interior con lana de vidrio, guata o fieltro. Esto se usa para dar una amortiguación acústica, que absorbe las vibraciones parásitas. Otra característica de una buena caja es su hermetismo, sobre todo en cajas de subwoofer.

Como funciona la caja acústica?

 

caja desfogue simpleLa caja acústica más común es la que va totalmente cerrada, excepto por los desfogues. El parlante cierra la caja y el aire del interior transporta la onda que emite el parlante por detrás por un determinado camino acústico, para que pueda mezclarse con la onda emitida por la parte frontal del parlante, manteniendo la misma fase. Esto quiere decir que una buena caja debe lograr que la onda interna invierta su fase para que pueda sumarse con la frontal. Si esto no es así, se pierde parte de la potencia del parlante.
La onda posterior debe transitar un camino cuya longitud sea igual a la mitad de la longitud de onda de la frecuencia que se desea reproducir. Esto no es tan fácil como parece, ya que como explicamos anteriormente la caja tendría que ser gigante.
El desfogue por lo regular se coloca al frente de la caja, al igual que el parlante. Eso funciona en la mayoría de los casos, pero si tomamos como ejemplo unos bafles profesionales de estudio de grabación como por ejemplo los Alesis Monitor 1 MkII o unos Yamaha HS50M, veremos que su desfogue se encuentra en su parte posterior. Esto es debido a que el tamaño de los parlantes es bastante reducido y para lograr una buna respuesta de bajos y sumar la onda del interior con la frontal en total fase, es necesario lograr que la onda interna tenga un recorrido bastante largo.
Es importante anotar que cuando hablamos de poner en fase las dos ondas, estamos hablando de hacerlo sólo en determinada frecuencia, logrando un sonido aceptable en una pequeña gama de frecuencias en torno a la que fue sincronizada,  pero como son las frecuencias bajas son las que se desplazan en todas direcciones, son las únicas que pueden mezclarse y así producir distorsiones, cuando no están en fase.
Las frecuencias medias y altas son unidireccionales y no es posible hacerlas viajar por un camino que no sea recto.
Esto nos da a entender que sólo se aprovecha aproximadamente un 90% de las frecuencias bajas reproducidas, producto de la suma de las ondas frontales y traseras, mientras que solo se reproducen el 50% de las frecuencias medias y altas.

NOTA: Recordemos que el tema central de esta página son las videorockolas. Últimamente hemos notado que los bafles de las rockolas están mal construidos por algunos carpinteros sin ética profesional que reducen excesivamente el tamaño de las cajas y colocan los desfogues a los lados. Esto da un mal sonido. Si usted va a comprar un mueble de rockola, exija cajas acústicas con las dimensiones correctas y con el desfogue al frente. Además el desfogue debe ser largo. No un simple aro para tapar el agujero.

Cajas reflectoras de bajos

caja desfogue largo

 

Hemos visto el principio de la caja acústica bien hecha, pero con su desfogue simple, es decir sólo un orificio llamado ventana, por la cual sale la onda posterior pero con su fase invertida.
Para lograr el punto ideal en el que se sumen las ondas correctamente, se logra con una distancia adecuada entre el orificio del parlante y el del desfogue. La profundidad y tamaño del desfogue determina la profundidad del bajo y un nivel de distorsión leve.
Entre mas pequeña es la caja, mayor es su frecuencia de resonancia y cuando la superficie de la ventana es menor, su frecuencia de resonancia será menor. Dicho de otra forma, la frecuencia de resonancia de la caja es directamente proporcional al área de la abertura e inversamente proporcional a su volumen.
Cuando colocamos un tubo en el desfogue o ventana, podemos variar su longitud e ir ajustando su frecuencia de resonancia. En ese caso el conducto recibe el nombre de tubo de sintonía.

Para lograr una caja de excelente rendimiento se  debe variar la superficie de la ventana o la longitud del tubo de sintonía de la siguiente manera:
Lo primero es colocar una resistencia en serie, entre el amplificador y el parlante de un valor al menos 10 veces el valor de la impedancia del parlante. Si el parlante es de 8 ohmios se coloca una resistencia de 82 ohmios que es la comercial.
Luego se coloca el multímetro análogo en la escala de voltaje continuo, que no supere los 2 voltios. Este va en paralelo con del parlante. A continuación se envía al amplificador una señal senoidal cuya frecuencia sea tres veces superior a la frecuencia de resonancia del parlante. Para eso debemos saber la resonancia del parlante. Esto es una limitante, ya que los parlantes económicos o genéricos no traen esos datos.

calibrando el desfogue


Procedemos a cerrar totalmente la ventana. En algunos casos se retira el tubo de sintonía. Se ajusta el volumen del amplificador hasta que la aguja de multímetro llegue al punto medio.
Ahora vamos disminuyendo la frecuencia proporcionada por el generador hasta que la aguja del voltímetro tenga la aguja al máximo. Esto indica que encontramos la frecuencia de resonancia del parlante.
Hecho esto se varía el tamaño de la abertura de la ventana o la longitud del tubo de sintonía, hasta que la aguja comience a descender hasta llagar al mínimo. En ese momento hemos logrado que coincida la frecuencia del parlante con la de la caja. Ya sólo es necesario ajustar la abertura y el tubo para que este parámetro no varíe.

laberinto sonoro

 

 

Existen otros tipos de bafles que poseen una división interna para que la distancia entre el parlante y la ventana no sea tan pequeña y así se aumenta la distancia, logrando un efecto que simula una caja más grande. De esta manera la ventana de la caja queda en el fondo de la misma y así se puede tener una caja más pequeña.
Para disminuir aun más el tamaño del bafle se hacen divisiones en el interior de la caja. A estas divisiones se les llama “laberinto sonoro”. El efecto que logran es hacer que la onda recorra una distancia más larga, como si fuera una caja más grande.
Por supuesto, la puesta a punto de este bafle es aun más complicada y la atenuación de ondas será aun mayor, por lo que su rendimiento baja considerablemente y se debe usar un parlante de más potencia que con la caja tradicional.

 

 

 

 

Bafle con Radiador pasivo

 

radiador pasivo

 

 

 

Recibe el nombre de radiador pasivo a un parlante sin excitación eléctrica. Suele ser solo un cono con su suspensión externa e interna y su campana, no lleva imán ni bobina. Esto puede tener algunas ventajas.
El parlante pasivo se coloca en lugar de la ventana o desfogue. No es estimulado por medio de la corriente emitida por el amplificador, sino por las variaciones de presión de aire generadas por el parlante activo y que se acumulan dentro de la caja.
La frecuencia de resonancia del parlante pasivo debe ser similar a la frecuencia de resonancia del parlante principal o activo. Esto permite reforzar los frentes de onda emitidos por este último.
La gran ventaja de este bafle con respecto al bafle con desfogue o tubo de sintonía es que su funcionamiento se acerca más al del bafle infinito pero con dimensiones inferiores. Además responde a frecuencias mas bajas.
Otra gran ventaja del bafle con radiador pasivo es que en la caja tradicional con desfogue, si la ventana no está bien calibrada y el largo del desfogue no es el correcto, las ondas sonoras que saldrán en fase con la onda frontal, generando distorsión. Esto termina siendo un problema que a pesar de usar un ecualizador no se logra un sonido perfecto. En el sistema con radiador pasivo no sucede nada de esto.

 

 

 

Para terminar también debemos pensar en la distribución de los parlantes y desfogues en el frente de la caja. Debemos recordar que los sonidos graves se propagan en todas direcciones, por esto se puede colocar el woofer en la parte inferior de la caja ya que no habrá problema con los obstáculos para llegar a nuestros oídos. Las frecuencias altas o sonidos agudos son unidireccionales. Por eso  se deben colocaran los tweeter los más alto posible para que nos lleguen en forma directa.

 

caja acústica para Woofer de 12 pulgadas

Ejemplo de una caja acústica para Woofer de 12 pulgadas con Medio y Tweeter

 

A continuación presentamos un ejemplo de caja acústica para woofer de 15 pulgadas con Driver. Esta configuración es muy común hoy en día. Podemos observar dos nuevas características que no habíamos contemplado antes. La primera es su forma cónica, es decir con su parte de atrás mas delgada que la parte de adelante. Esto se hace con el fin de evitar que todas las paredes queden enfrentadas (antiparalelismo). Ayuda a mejorar los rebotes internos.

cajas para woofer de 15

Ejemplo de una caja acústica para Woofer de 15 pulgadas con Driver

La otra característica es que el Driver va encerrado en un compartimiento aparte. Esto evita que haya escape de aire por los bordes del orificio donde va colocado el Driver, manteniendo la presión interna. Así solo saldrá aire por los desfogues y se logra una buena respuesta de bajos. se debe experimentar con los desfogues, alargándolos para lograr el bajo ideal.

 

 

 

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