Cajas Acústicas, Características Y Aplicaciones
Universidad Tecnológica NacionalFacultad Regional CórdobaJunio 2011, ArgentinaCátedra Fundamentos de Acústica y ElectroacústicaCAJAS ACÚSTICAS, CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONESGERARDO PELLIS1, GERMAN VARGAS1 y EMANUEL ZAMBRONI11Estudiante de Ingeniería Electrónica. Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Córdoba(UTN. FRC). Maestro López esq. Cruz Roja Argentina, CP X5016ZAA, Córdoba, ArgentinaGerardo pellis@hotmail.com, Gernesto.v@gmail.com, Zambroni.emanuel@gmail.comResumen – En este trabajo se desarrolla el análisis y diseño de cajas acústicas a partir de las característicasgenerales de diversos transductores electroacústicos utilizando diferentes métodos y criterios de diseño. Además,se realiza un análisis de los métodos actualmente utilizados para el diseño de cajas acústicas propuestos pordiversos autores. Por último se presenta una breve descripción de las especificaciones de potencia en los gabinetesy los distintos materiales utilizados en la confección de los mismos.1. INTRODUCCIÓNLos altavoces se montan en cajas acústicas paramejorar las características de radiación sonoraprincipalmente. El agregado de una caja acústica, osonodeflector, o baffle, permite corregir estacaracterística [1].Los altavoces necesitan instalarse en cajas debidoa que la membrana posee dos lados, uno exterior yotro interior. Cuando el lado exterior de la membranacrea una onda, el interior crea la misma onda peroopuesta en fase, es decir, en contra fase.Los sonidos graves mueven una gran cantidad deaire, cuando el lado exterior empuja, el interior tira.Con presiones elevadas, resulta fácil que la presióndel lado exterior y la contraposición del lado interior,den lugar a la cancelación del movimiento y lapresión del aire. Este fenómeno se denominacortocircuito acústico.Al instalar el altavoz en una caja se elimina esteproblema, pero se crea otro problema menor. La ondacreada por la parte interior, se refleja en el fondo dela caja y se puede llegar a encontrar con la creada porla parte exterior. La suma de la onda en diferente fasecrea una onda distorsionada, que siempre es diferentea la onda que queremos reproducir.Para solucionar esto, el fondo del altavoz no debeser paralelo al frontal, para que la onda reflejada nose junte automáticamente con la onda inicial. Ademásde esto, en el interior de la caja se colocan materialesque absorben la onda del interior [2].factible debido a que se necesita un volumen muygrande detrás del altavoz [1]. Básicamente las cajasacústicas se clasifican en:Caja cerrada.Caja Bass-réflex o caja abierta.Caja paso banda.a) Paso banda de 4to orden.b) Paso banda de 6to orden.Caja radiador pasivo.Caja ELF.Caja laberinto acústico.3. CAJA CERRADAUtiliza una caja recubierta interiormente conmaterial absorbente, de modo que su interior secomporta como un espacio abierto. El resultado essimilar al de un bafle infinito. [1]La calidad del sellado influye en la calidad finaldel sonido. Es un volumen de aire cerrado, por lo quela Fb (frecuencia de sintonía, frecuencia deresonancia del altavoz dentro de la caja) será siempremayor que Fs (frecuencia de resonancia de un altavozsin caja), por ello conviene utilizar altavoces con Fsbaja.Estos bafles se utilizan en sistemas de pequeñapotencia y frecuencias relativamente alta [2].2. TIPOS DE CAJASExisten varios tipos de baffles el más simple es elbaffle infinito o sonodeflector infinito, el cualconsiste en colocar el altavoz al ras de una superficieperforada, de tal manera que las ondas de compresióny descompresión no puedan mezclarse, aprovechandola totalidad de la onda radiada por el altavoz.Teóricamente este es uno de los mejores sistemaspor cuestiones de orden práctico su aplicación no esFigura 1: Caja sellada.3.1 Ventajas-mayor control de la membrana del altavoz.-el diseño es muy sencillo de calcular.Departamento Ingeniería Electrónica – Cátedra Fundamentos de Acústica y Electroacústica – FAyE0511E2: PELLIS G.- VARGAS G.- ZAMBRONI E.1
-el tamaño es reducido en relación a otrasconfiguraciones.-admite algo más de potencia al tener que trabajarcon una presión/depresión de aire.-sonido más real.-sonido más agradable.3.2 Desventajas-en las frecuencias bajas se nota su menor presiónsonora.-necesitamos más potencia para rendir como otrasconfiguraciones.-la frecuencia de corte no es muy baja, con untamaño de caja normal.- el aire contenido en la caja, a gran SPL (SoundPressure Level, nivel de presión sonoro), actúa comoun muelle y se crea gran distorsión a alto volumen.FCFrecuencia de resonancia del altavoz al airelibre.QTC Coeficiente de sobretensión del sistema enla frecuencia de resonancia de la caja.QTS Coeficiente de sobretensión total delaltavoz.(2)Donde:4. CÁLCULO DE UNA CAJA CERRADAFC4.1 Principio de funcionamientolibre.Frecuencia de resonancia del altavoz al airePara evitar un cortocircuito acústico entre las doscaras de la membrana, se debe colocar el altavozsobre una caja cerrada. La onda trasera seráamortiguada por medio de materiales acústicos.(3)4.2 Forma de la curva amplitud/frecuencia(4)Es posible determinar en una caja cerrada sucoeficiente de sobretensión Q, el cual depende de losparámetros mecanos acústicos del altavoz elegido, asícomo del material de la caja en la que se instalarádicho altavoz.A continuación, se muestra la forma de la curvade respuesta de una caja cerrada en el extremo grave,en función del coeficiente de sobretensión de la cajaen su frecuencia de resonancia (frecuencia con la quevibra el sistema).(5)(6)Donde:VAB Volumen de aire equivalente a la elasticidadacústica del aire de la caja.VAS Volumen de aire equivalente a la elasticidadde la suspensión del altavoz.Figura 2: Curva de respuesta de una caja cerrada.Amplitud vs. frecuencia normalizada(7)(1)Donde:FNivel acústico en cada frecuencia.Donde:Departamento Ingeniería Electrónica – Cátedra Fundamentos de Acústica y Electroacústica – FAyE0511E2: PELLIS G.- VARGAS G.- ZAMBRONI E.2
5. CAJA BASS-REFLEX O CAJA ABIERTASe trata de una caja parcialmente cerrada llena dematerial absorbente, pero con un tubo con salida alexterior. Este tubo tiene la función de ofrecer unaresistencia entre el aire interior y el exterior, con ellose consigue reforzar las bajas frecuencias.En este bafle se irradian dos ondas. La primera esla creada por la onda de compresión de la caraexterna o delantera del cono, que es irradiada enforma directa. La segunda es creada por la onda dedescompresión de la cara interna o posterior del cono,que sale por la abertura o boca del bafle.Si esta onda sale al exterior en forma inmediata loque sucedería es una cancelación con la onda decompresión por estar en contrafase dando un sonidoresultante muy débil.Entonces lo que hacemos es que la onda recorracierta distancia antes de salir, de manera que cuandosalga, la otra onda (la que se irradia en forma directa)ya paso a ser de descompresión y entonces las dosestán en fase, reforzándose el sonido resultantedebido a la contribución de las dos.La distancia que debe recorrer la onda internapara que esto ocurra es la que recorre la onda en lamitad de un ciclo, es decir, media longitud de onda(λ/2).En principio tiene una limitación y es que lalongitud de onda depende de la frecuencia, por lotanto del cambio de fase será el óptimo solo para unafrecuencia determinada, ya que la distancia entre elaltavoz y la abertura es constante.Una menara de solucionar este problema serecurre interiormente el bafle con una materialabsorbente acústico (generalmente lana de vidrio) elcual se encarga de absorber la onda creada por laparte posterior del altavoz cuando está es de altafrecuencia. Cuando la frecuencia es demasiada baja(la longitud de onda es demasiado grande) lacancelación es inevitable [1].5.2 Desventajas-su cálculo es mucho más complicado que unahermética.-el control de la membrana es peor que enhermético.-La pendiente de atenuación es muy alta, y quecuando se trabaja por debajo de la frecuencia de cortede la caja, el aire contenido en el conducto ya noactúa como resistencia, y el altavoz es como siestuviese funcionando al aire libre.-la respuesta temporal no es demasiado buena.6. CÁLCULO DE UNA CAJA BASS-REFLEX6.1 Principio de funcionamientoEn el caso de una caja cerrada, la emisión acústicaproducida por la parte trasera de la membrana, sepierde en forma de calor a través del materialabsorbente. La caja Bass-réflex tiene por objetorecuperar una parte de esta energía. En la caja existeuna abertura llamada respiradero (tubo).La masa de aire que esta en este respiradero, va aser puesta en vibración por el volumen de aireexistente en la caja. Existen dos masas, el altavoz y elaire comprendido en el respiradero, las cuales seencuentran separadas por una tercera masa, elvolumen de aire comprendido en la caja. A muy bajafrecuencia, el sistema estará en oposición de fase, alsubir la frecuencia se pondrá en fase en la frecuenciade resonancia, para volver a descender a oposición defase. Debido a este fenómeno, la presión acústicapodrá aumentar. Haciendo variar el volumen de lacaja y las dimensiones del respiradero, será posibleoptimizar las características del sistema [2].6.2 Forma de la curva amplitud/frecuenciaLa forma de la curva amplitud/frecuencia dependedel volumen de caja, del parámetro del altavoz, asícomo del respiradero. Esta forma está caracterizadapor el coeficiente de sobretensión del sistema en laresonancia.A continuación se muestra la forma de la curva derespuesta de una caja Bass-réflex en los extremosgraves, en función del coeficiente de sobretensión (S)de la caja en su frecuencia de resonancia.Figura 3: Caja Bass-Réflex.5.1 Ventajas-su buen rendimiento en graves.-rinde aproximadamente 3 dB más que lahermética.-mayor SPL en las frecuencias más bajas-si está bien calculada su respuesta en frecuenciases más ancha que una hermética.Figura 4: Curva de respuesta de una caja Bass-réflex.Amplitud vs frecuencia normalizada.(8)Departamento Ingeniería Electrónica – Cátedra Fundamentos de Acústica y Electroacústica – FAyE0511E2: PELLIS G.- VARGAS G.- ZAMBRONI E.3
Y la longitud del respiradero será:Donde:VB(18)Volumen de la caja para una curva recta.(9)Donde:SVSuperficie del respiradero.Donde:FRFrecuencia de resonancia del transductor alaire libre.F3Frecuencia de corte de la caja, en –3 dB.Conviene efectuar una corrección de extremidad.La columna de aire que es opuesta en movimiento enel respiradero, arrastra el aire próximo a susextremidades, provocando un aumento de la masaacústica del respiradero. Por lo tanto conviene reducirla longitud teórica y hacer una corrección ecuación(19).(10)Donde:S(19)La longitud definitiva LD será:Coeficiente de sobretensión de la caja.(20)Cálculo del volumen de la caja y de la frecuenciade corte para un S dado ecuación (11).7. CAJA PASO BANDA(11)Con el nuevo VB calculamos nuevamente F3(12)(13)(14)(15)También llamadas cajas de cargas simétricas porel circuito equivalente. Se trata de una caja con unapared interior donde se encuentra el altavoz. En unode los lados hay una sub-caja Bass-réflex y en el otropuede haber una Bass-réflex (caja de 6º orden), o unacaja sellada (4º orden). Se han hecho muy popularesúltimamente, sobre todo en los sistemas HomeCinema.Las cajas deben estar muy bien construidasporque la presión en el interior es muy grande, conestas cajas se suele tener la impresión de que sólo seoye una frecuencia. Este tipo de caja deja salir elsonido por el conducto. La respuesta del conductotiene una pendiente de 24 dB/octava en ambasvertientes es por ello que se llaman pasa banda.La caja de propiamente dicho un resonadorHelmholtz lo cual tenemos la impresión de que solose oye una sola frecuencia.8. CAJA PASO BANDASiendo la elasticidad del aire en la caja:4to ORDEN(16)La masa acústica del respiradero será:(17)Figura 5: Paso banda de4toorden.Departamento Ingeniería Electrónica – Cátedra Fundamentos de Acústica y Electroacústica – FAyE0511E2: PELLIS G.- VARGAS G.- ZAMBRONI E.4
8.1 Ventajas-se necesita poco volumen de carga-disponen de buena respuesta de frecuencias-no se necesita para su filtraje una pasivo demucha calidad ya que su grafica de respuesta es enforma de campana.8.2 Desventajas-si su cálculo no es perfecto se pueden producirrespuestas turbias en según qué frecuencias.-se aconseja para este tipo de cajas un filtro conpendiente de 18 dB/Octava.Figura 7: Caja de carga simétrica.9. CAJA PASO BANDA6to ORDEN9.5 Forma de la curva amplitud/frecuenciaLa forma de la curva amplitud/frecuencia dependede las características del altavoz elegido y de los dosvolúmenes de la caja, así como del respiradero. Lacaracterística de sobretensión del sistema en lafrecuencia de resonancia se muestra en la tablasiguiente:SEFigura 6: Paso banda de0,42,70,51,250,60,350,70Tabla 1: Características de sobre tensión.6to orden.Donde:9.1 Ventajas-excelente control del desplazamiento de lamembrana-casi su respuesta es auto filtrada por lo que nonecesitan filtros de calidad-buenos rendimientos con altavoces dedimensiones pequeñasSCoeficiente de sobretensión.EAtenuación en la resonancia en dB.Cálculo de la frecuencia normalizada:(21)9.2 Desventajas-gran volumen-descontrol del cono del altavoz en frecuenciasmuy bajas.9.3 Cálculo de una caja de carga simétrica deorden4toDonde:FR Frecuencia de resonancia del transductor alaire libre.QtsCoeficiente de sobretensión total del altavoz.9.4 Principio de funcionamientoCálculo del volumen delantero VB:Como se puede ver en la Fig.7 el altavoz se hayacargado en la cara delantera por un resonador, y en lacara trasera por una caja cerrada. El resonadordelantero tiene el cometido de ajustar el sistema yhace la función de filtro acústico paso-bajo. Este tipode principio está reservado para uso en el extremograve.(22)Frecuencia de corte alta (FCH):Elegir la frecuencia de corte alta FCH(120 Hz como máximo).Deducir la relación.Departamento Ingeniería Electrónica – Cátedra Fundamentos de Acústica y Electroacústica – FAyE0511E2: PELLIS G.- VARGAS G.- ZAMBRONI E.5
(23)Cálculo de QTE:(24)Donde:VFFigura 8: Curva de respuesta en función del Qt para uncoeficiente de sobretensión de 0,5. Amplitud vs frecuencianormalizada.Volumen trasero.Se determina sobre la red de curvas el parámetroen QTE, la curva correspondiente a la frecuencia decorte alta en –3 dB (igual a R). Anotar sobre la red decorte baja en -3 dB (FCB) nuevo valor de R. Calcularla frecuencia de corte baja en -3 dB (FSB).A continuación se muestra la forma de la curva derespuesta en función del Qt para un coeficiente desobretensión (S) de 0,7.(25)Cálculo del volumen trasero:(26)Figura 9: Curva de respuesta en función del Qt para uncoeficiente de sobretensión de 0,7. Amplitud vs frecuencianormalizada.Cálculo de las dimensiones del respiradero:10. CAJA RADIADOR PASIVO(27)(28)Donde:LVLongitud del respiradero.SVSección del respiradero.FBFrecuencia de resonancia de la caja.Factor de extremidad:(29)Da como resultado un respiradero en forma detubo. LV es la longitud definitiva del respiradero.A continuación se muestra la forma de la curva derespuesta en función del Qt, para un coeficiente desobretensión (S) de 0,5.Existen algunas cajas infinitas que aprovechan laenergía del sonido en contrafase para mover unradiador pasivo, que es un altavoz sin el motor, sólocon la membrana.Este tipo de radiadores transmiten las ondastraseras en fase invertida por delante de la caja, esdecir, cuando el altavoz se mueve lo hace haciaadelante, el radiador lo hace hacia atrás.La Caja de Radiador Pasivo se ha sustituido eltubo resonador por un altavoz sin motor que semueve como consecuencia de las variaciones depresión originadas en el interior de la caja. Dentro deeste sistema existe una variante mejorada que pone enjuego distintas cavidades y radiadores pasivosconvenientemente acoplados entre sí, de modo que seconsigue una extensión importante en bajafrecuencia.Es una variante de la caja Bass-réflex. Fueinventada por Celestion, consiste de una caja Bassréflex en la que se ha sustituido el port por unradiador pasivo.Un radiador pasivo es como un altavoz, pero sinimán y sin bobina. Solo tiene el chasis, la suspensióny el diafragma. Su misión es dejar pasar a los gravesque se crean en el interior de la caja.Departamento Ingeniería Electrónica – Cátedra Fundamentos de Acústica y Electroacústica – FAyE0511E2: PELLIS G.- VARGAS G.- ZAMBRONI E.6
Se trata de hacer que el radiador pasivo ofrezca lamisma resistencia al aire que el port de un sistemaBass-réflex, para esto se le añade masa. Elrendimiento de estas cajas es menor que los Bassréflex ya que a la frecuencia de resonancia delradiador se produce una disminución en la respuesta(como un notch filter).La ventajas son las mismas que en la cajas Bassréflex teniendo en cuenta que hay que agregar elprecio del radiador.Aunque se pensaron para reforzar los graves enlas frecuencias de resonancia, realmente no aportanninguna ventaja sobre un reflector de graves y tienendos desventajas importantes, el sonido producido porel radiador pasivo está en contrafase, lo que puedeproducir reducciones de rendimiento y distorsión yademás el altavoz queda sin amortiguar, por lo que untransitorio podría dañarlo.Figura 10: Caja Radiador Pasivo.Normalmente una caja se considera "usable" apartir de la frecuencia de sintonía (Fb), pero en estetipo concreto de caja se usa desde Fb haciafrecuencias menores. Aquí el aire reduce laelasticidad, equivale a una suspensión más rígida y lafrecuencia de sintonía de la caja aumenta, por eso enuna altavoz con Fs 40Hz se puede hacer Fb 100Hz.Las ventajas son que el tamaño es sumamentereducido. A falta de confirmar, el subwoofer deBang&Oluffsen es un ejemplo, un cubo de 25-30 cmde lado. Otra ventaja es que la eliminación de la ondaproducida por la parte trasera se produce por lapropia elasticidad del aire. Por otra parte, laelasticidad del aire contenido y el altodesplazamiento de la membrana hacen que ladistorsión sea alta.Los inconvenientes son serios: al reducir el SPL a-12dB/oct, la corrección debe ser muy fuerte. Laslimitaciones por potencia son muy importantes, perono tanto como las limitaciones por desplazamiento dela membrana.Figura 12: Caja ELF.12. CAJA LABERINTO ACÚSTICOFigura 11: Curva Radiador Pasivo.11. CAJA ELFELF es un acrónimo de Exteded Low Frecuency.Es un tipo de caja conocido desde hace tiempo, por lomenos en su principio de funcionamiento, pero no seha empezado a usar hasta hace poco tiempo, con laaparición de los subwoofer activos para equipos dehome cinema. Aún así no está muy extendida por susserias restricciones, a pesar de tener una ventaja muyimportanteConsiste en una caja sellada con un volumenmucho menor que el necesario. Esto hace que larespuesta decaiga a frecuencias muy altas, entre100Hz y 150Hz, lo cual no es muy lógico para unsubwoofer. Pero mediante una corrección activa esarespuesta se puede dejar plana hasta una determinadafrecuencia.No existen muchos ejemplos comerciales de estetipo de caja. El más célebre es el Nautilus Prestige deB&W. Consiste en una "caja" muy larga llena dematerial absorbente que eliminan la onda producidapor el interior del diafragma. Concretamente en esemodelo, por las propiedades de los tubos, cuando eldiámetro es mayor que la longitud de onda, la onda secomporta como una onda plana que se desplazaguiada por el tubo, y no se crean ondas estacionarias,por lo que si el woofer está cortado a frecuenciassuficientemente bajas, este tipo de "caja" está libre decoloración y de resonancia.Acerca de la frecuencia de corte, en principio esuna caja sellada mejorada, por lo que la respuestadebe caer con una pendiente de -12dB/oct, pero en elNautilus decae con una pendiente de -6dB/oct, segúndice B&W. La realidad es que debe comportarsecomo una caja cerrada con una Q menor que la deBessel, 0,5, con lo cual alcanzará la respuesta debafle infinito. Con una corrección activa se puedeproducir fácilmente respuesta plana hasta Fs. Es unacaja cerrada, pero con un volumen de aire muygrande que no va a in fluir en la elasticidad, va a sermucho mayor la del propio altavoz, por lo que Fs FbEn un diseño general, a altos SPL puede ocurrirque no toda la onda se absorba, y parte se veareflejada en el final del laberinto. Por eso la longitudDepartamento Ingeniería Electrónica – Cátedra Fundamentos de Acústica y Electroacústica – FAyE0511E2: PELLIS G.- VARGAS G.- ZAMBRONI E.7
del laberinto debe ser 1/4 de la longitud de onda de laFs del woofer, para que si esto se produce, halla unrefuerzo y no una cancelación.Ventajas: Caja teóricamente libre de resonancias,aunque no existan muchos materiales adecuados parapreservar sus características sin añadir resonancias yeliminar el sonido interior. La respuesta se puedeextender hasta la misma frecuencia de resonancia delwoofer, y además existe sólo un punto de emisiónsonora, por lo que tiene menos interacción con lasala.Inconvenientes. Son cajas grandes, y con muchosmateriales absorbentes y estructuras en el interior.Figura 13: Caja laberinto acústico y Respuesta enfrecuencia.También se le conoce como okumen. Debe tenerun espesor grande, debido a que no es muy rígido. Securva con una cierta facilidad, una caja de okumendebe llevar refuerzos interiores. Las resonancias queproduce no son a una frecuencia tan marcada como elMDF, pero son mayores debido a su baja resistenciay su escasa absorción.13.4 MaderaHay muchos tipos de madera, con diferentesdensidades, durezas, etc, las comparaciones con elMDF son imposibles. Se encoge y se amolda a lasformas, una construcción extremadamente firme yrecia de una caja, tendrá una evolución posiblementea mejor, cuando las tablas se hallan asentado yacomodado entre sí.Las ventajas son además de que si está bien hechaevolucionará a mejor. Por otro lado está la estética,una caja en madera es siempre más atractiva que unade MDF o aglomerado. Como inconvenientes, es másfácil que se produzcan ondas estáticas en el interiorde la caja. Si la madera es débil y la caja está pocoreforzada, puede causar resonancias a frecuenciasfijas y además las ondas creadas por la parte interiorde la membrana, pueden traspasar las paredes de lacaja y llegar al exterior fuera de fase, una maderadura produce una menor absorción. Esto se solucionacon materiales absorbentes.13. MATERIALES PARACAJAS ACÚSTICAS14. MATERIALES ABSORBENTES13.1 AglomeradoLa finalidad de un material absorbente es eliminarla onda producida por la parte interior del altavoz. Noexisten materiales ideales que absorban al 100% laenergía cinética y la transformen en calor, que noreflejen un porcentaje del sonido y que respondan porigual a todas las frecuencias. La mejor forma deevitar ondas estáticas es evitar las superficiesparalelas, por lo que la parte trasera de la caja nodebería ser paralela a la frontal, pero esto no se suelehacer por la dificultad de construir la caja.El aglomerado es considerado el peor materialpara la fabricación de cajas acústicas, pero la realidades que depende de su calidad. Hay aglomerado de 10mm (el más barato, pero es el peor), también los hayde 18, 25, 30 mm, en los que la cola tiene mucha máscalidad, las virutas también, está más prensado, etc,estos últimos son los indicados para construir cajaspara altavoces. Un punto a favor del aglomerado de30 mm, es que no tiene resonancias marcadas comoel MDF, lo cual da un sonido más natural al sonido.13.2 MDFEl MDF es también bastante barato, aunque notanto como el aglomerado. Es muy duro, y se trabajamuy bien con él. Está compuesto por fibras demadera pegadas con una cola especial. Desde haceunos años, las cajas se fabrican con este material. Esmás barato que la madera más barata y uniendo esto asu dureza, rigidez e índice de absorción, lo hace unmaterial muy indicado para construir cajas. Comoinconveniente, decir que su comportamiento no esperfectamente homogéneo y lineal, tiende a resonar oa reducir su absorción del sonido en el rango de 200400 Hz.13.3 Contrachapado14.1 FibrasLas fibras son materiales muy poco coherentes, yaque ofrecen resistencia al paso del aire, pero lo dejanpasar. Se puede usar fibra de poliéster, lana oalgodón. Aunque las fibras no sean buenas paraatenuar graves, las hace extremadamente útiles paraatenuar medios y agudos.14.2 CorchoEl corcho es un material muy bueno parafrecuencias bajas, dependiendo de su grosor.Tiene una cierta elasticidad, y el sonido tiende arebotar en él, pero es difícil atravesarlo, por lo que esmuy adecuado para recubrir las paredes. Uno de losobjetivos de una caja, es evitar que el sonido creadoen su interior salga a través de las paredes.Departamento Ingeniería Electrónica – Cátedra Fundamentos de Acústica y Electroacústica – FAyE0511E2: PELLIS G.- VARGAS G.- ZAMBRONI E.8
14.3 Corcho-MoquetaLa unión de estos materiales puede crear unefecto semejante al efecto invernadero.Cuando una onda rebota, parte se refleja y partese pierde o se refracta. Las ondas que atraviesan elcorcho pierden potencia y lo que queda de esasondas, pierde más potencia al atravesar la moqueta.Se debe procurar que haya más corcho en el lado delas paredes y menos en el interior de la caja. Sinembargo, para altos SPL esto puede no ser suficiente.15. ESPECIFICACIONES DE POTENCIA ENLOS GABINETES ACÚSTICOSExisten tres formas de especificarlas:1 Potencia media máxima: está relacionada conque gran parte de la potencia que recibe el altavoz sedisipa en forma de calor en la bobina aumentando sutemperatura, y es el máximo valor que asegura que nose queme por exceso de temperatura.2 Potencia de programa máximo: este valor muypocas veces se especifica y representa una especie demáximo que soporta dependiendo del estilo musicalteniendo en cuanta dos aspectos. Primero que dichomáximo sea de duración corta, y segundo que lamayor parte del tiempo los valores de potencia sonconsiderablemente menores a dicho máximo.3 Potencia de pico máximo: es el máximo valorinstantáneo de potencia que puede aplicarse duranteun corto periodo de tiempo a su vez está relacionadocon las limitaciones del altavoz que es el máximorecorrido que puede moverse sin que se destruya loque comun mente se dice que se descono el altavoz.Estos valores son de vital importancia para eldiseño de una buena caja acústica ya sea para nodañar el altavoz y sacarle el mejor rendimiento [1].otros altavoces en una misma caja con lo cual lacurva de impedancia de todos se combina para daruna curva compuesta que puede incluir variasresonancias [1].Figura 15: Curva de impedancia de una caja acústica15.2 SensibilidadEstá relacionada con el nivel de presión sonoraque se puede obtener de la caja acústica con unapotencia dada. Se define como el nivel de presiónsonora a 1m de distancia (sobre el eje) cuando seaplica una potencia eléctrica de 1w [1].15.3 Respuesta en frecuenciaDebemos distinguir la respuesta en frecuencia delos altavoces individuales de la respuesta enfrecuencia de la caja acústica, ya sea que conste deuno o varios altavoces. La respuesta en frecuencia esuna grafica que indica como varia la sensibilidad delbafle en frecuencia [1].Figura 16: Respuesta en frecuencia de la caja acústica15.1 Impedancia nominal15.4 DireccionalidadDebemos tener en cuenta que un altavoz sinmontarlo en una caja acústica posee una ciertafrecuencia de resonancia para la cual la impedanciaes máxima.La sensibilidad de un bafle también fluctúa con ladirección, debido a fenómenos de interferencia ocancelación entre las ondas que proviene de distintospuntos del diafragma y la propia interferencia de laaja o gabinete especialmente en alta frecuencias.Existen un diagrama horizontal y otro vertical yaque los bafles o cajas no son simétricos [1].Figura 14: Curva de la impedancia de un altavoz sinmontar.Figura 17: Diagrama direccional de un bafle en el planohorinzontal.La curva anterior se modifica cuando el altavoz semonta en la caja acústica, debido a la influencia dedicha caja, y al hecho que algunas veces se ponenDepartamento Ingeniería Electrónica – Cátedra Fundamentos de Acústica y Electroacústica – FAyE0511E2: PELLIS G.- VARGAS G.- ZAMBRONI E.9
Figura 18: Diagrama direccional de un bafle en el planovertical.16. CONCLUSIONESEn este trabajo se desarrollaron los principios defuncionamientos, cálculos teóricos, ventajas ydesventajas de las distintas cajas acústicas. Lafinalidad de este trabajo es lograr que el lector seinteriorice con el tema, conozca el funcionamiento decada caja y los distintos materiales para laconstrucción de las mismas.Pero de querer implementar se deberá profundizarel conocimiento, ya que para el diseño correcto deuna caja acústica se debe tener en cuenta otrosparámetros como el altavoz y su aplicación que no sehan tenido en cuenta en este trabajo.17. REFERENCIAS[1] Miyara, Federico, “Acústica y Sistemas deSonido”Libro . Editorial UNR Editora, julio 1999,Rosario republica Argentina.[2] Pueo Ortega, Basilio y Romá Romero, Miguel.“Electroacústica Altavoces y micrófono”. PrenticeHall. Madrid 2003.18. DATOS BIOGRAFICOSGermán E. Vargas, Nacido en Córdoba. Estudiantede Ingeniería Electrónica, Universidad TecnológicaNacional, Facultad Regional Córdoba, Argentina. Susintereses son: Electrónica Aplicada, Sistemas deComunicación, Técnicas digitales.E-mail:gernesto.v@gmail.com.Gerardo, Pellis, Nacido en Monte Maíz – Córdoba.Estudiante de Ingeniería Electrónica, UniversidadTecnológica Nacional, Facultad Regional Córdoba,Argentina. Sus intereses son: Sistemas de control,Sistema Biomédicos, Medidas electrónicas.E-mail: Gerardo pellis@hotmail.com.Emanuel, Zambroni, Nacido en Vicuña Mackenna Córdoba. Estudiante de Ingeniería Electrónica,Universidad Tecnológica Nacional,FacultadRegional Córdoba, Argentina. Sus intereses son:Electrónica de Potencia, Sistemas de Comunicación,Técnicas digitales, Sistemas de control.E-mail: zambroni.emanuel@gmail.com.Departamento Ingeniería Electrónica – Cátedra Fundamentos de Acústica y Electroacústica – FAyE0511E2: PELLIS G.- VARGAS G.- ZAMBRONI E.10
de respuesta de una caja cerrada en el extremo grave, en función del coeficiente de sobretensión de la caja en su frecuencia de resonancia (frecuencia con la que vibra el sistema). acústica del aire de la caja Volumen de aire equivalente a la elasticidad Figura 2: Curva de respuesta de una caja cerrada. Amplitud vs. frecuencia normalizada
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