Clase 3 cajas acusticas

Las Cajas o Gabinetes
para los parlantes
Clase 3
08-06-2013

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.

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 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 pegamento
para madera y tornillos.

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 Para parlantes de 8 pulgadas, se recomienda cajas de 38 centímetros de
altura, por 28 centímetros de ancho y 25 centímetros de profundidad.
 Recuerde usar desfogues largos y recubrir la caja con fibra de vidrio, guata
500 o fieltro en su parte interior, 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 en el 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.

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 Guata 500

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 Fieltro

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 Fibra de vidrio

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 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.

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 Caja acústica sellada

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 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

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 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.

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 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.

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 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.

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 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

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 Ejemplo de una caja para subwoofer de teatro en casa

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 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, y la parte
delantera tiene salida por 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 observe las posibles distorsiones que produzca
el parlante, dando un bajo seco y profundo.

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 Ahora bien: No siempre necesitamos un sonido de teatro en casa. Un
sonido para el hogar o incluso para negocio, se usa un sonido estéreo 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 a tener en cuenta otras características que hacen que un bafle
tenga buen sonido. Además de las medidas y del desfogue, una buena
caja acústica también debe estar 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.

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 Como funciona la caja acústica?
 La 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 potencia del
parlante.

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 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 unos Yamaha, veremos que su desfogue se encuentra en su parte
posterior

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 Esto es debido a que el tamaño de los parlantes es bastante reducido y
para lograr una buena 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.

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 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
noventa por ciento de las frecuencias bajas reproducidas, producto de la
suma de las ondas frontales y traseras, mientras que solo se reproducen el
cincuenta por ciento de las frecuencias medias y altas.

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 Cajas reflectoras de bajos
 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. En muchas partes recibe el
nombre de “reflex” o “bass reflex”.

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 Cajas reflectoras de bajos

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 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.

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 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.

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 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.

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 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 sonoros”. 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.

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 Bafle con 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.

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 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.

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 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 colocar los tweeters los
más alto posible para que nos lleguen en forma directa.

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

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 A continuación se presenta 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.

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

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 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.

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 Para ver diseños de cajas acústicas, entre aquí:
 http://melca.com.ar/a_bafles.html

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