DISEÑO DE UNA CAJA BASS-REFLEX
Vamos a ver cómo calcular los parámetros de una caja bass-reflex o caja abierta. En cuanto a diseño la caja bass-reflex es mucho más complicado que la caja sellada y tendremos que tener en cuenta muchos más parámetros. Vemos como Term-Pak es capaz de calcularnos los parámetros y resultados de muchos más tipos de caja para sub-graves y graves.
Contrariamente a lo que se piensa en el mundo del car-audio, el bass-reflex no es para que “salga” el aire del interior de la caja. De hecho y pese a lo que se pueda pensar, el aire no sale del interior de la caja, el volumen de aire en el interior de la caja siempre es constante, sólo varía su presión.
El bass-reflex funciona según el resonador de Helmholtz, el funcionamiento a grandes rasgos es el siguiente: Al aumentar la presión en el interior de la caja debido al desplazamiento hacia atrás de la membrana del altavoz, el volumen de aire que se encuentra en el interior del tubo, que se comporta como una masa compacta, se desplaza hacía afuera empujando y creando una presión en el aire del exterior.
Cuando la membrana del altavoz se desplaza hacía adelante, la presión del aire del interior de la caja disminuye, atrayendo hacía el interior la masa de volumen que se encuentra en el tubo, creando una depresión en el aire que se encuentra en el exterior de la caja. Estas presiones y depresiones son las ondas de presión sonoras, con lo que crearemos sonido. Esto sólo pasa en el tubo para determinada frecuencia, que es la llamada frecuencia de resonancia, alrededor de esta frecuencia también provocaremos este efecto, pero con menor potencia a medida que nos alejamos de la frecuencia de resonancia.
Por tanto, ya empezamos a vislumbrar que la frecuencia de resonancia va a depender de: el altavoz, del volumen interno de la caja y del volumen del tubo. Por tanto, con todos esos parámetros deberemos jugar para ajustar la caja de sub-graves a nuestras necesidades y gusto.
Vamos a ver cómo se diseñó las cajas en forma de turbina que se instalaron en el Show Car de ALPINE, Hyundai Santa Fe. El diseño exigía darle un aspecto externo de turbinas y el tamaño correspondiente, con lo que a nosotros sólo nos quedaba por determinar el tamaño del resonador. En muchas ocasiones esto es lo que les pasa a los instaladores de car audio, se tienen que amoldar a un diseño y a un tamaño en particular.
El volumen interno de la caja era de 51 litros y los parámetros del altavoz, que nos los ofrece el fabricante son los siguientes:
FS: 28 Hz QTC: 0.640 VAS: 32 L Sensibilidad: 81 dB XMAX: 1.91 cm Impedancia Nominal: 2Ω Potencia RMS
Max: 1000W
Para medir el volumen de la caja se pueden usar diferentes técnicas, desde rellenar con alguna materia que conozcamos el volumen que ocupa, hasta usar el VAS del altavoz, nosotros elegimos la segunda por ser más precisa y más rápida.
Observamos que el programa nos indica que el altavoz es más apto para caja sellada, pero esto es así cuando buscamos calidad con una respuesta plana. Pero el uso que vamos a hacer de él es para show car, es decir, para dar máximo rendimiento en ferias y eventos. Nosotros elegimos un diseño que suene bien, pero que a la vez tenga un gran rendimiento y escogemos una caja bass-reflex. El resonador que escogemos es de 10.5 cm de perímetro interno y queremos gran potencia a 50 Hz, ya que por encima de estos tenemos otros altavoces que pueden reproducir dichas frecuencia y obtener gran rendimiento por debajo de los 50Hz en espacio abierto requiere de mucha energía.
Le introducimos al programa todos estos datos y éste nos devuelve los resultados calculados, el tubo ha de ser de aproximadamente 7.2 cm. Con esto tenemos una caja sintonizada a 50Hz, ahora le pedimos al programa que nos dibuje lo que va a ser la respuesta en frecuencia de nuestra caja en cámara anecoica, evidentemente en uso normal nos dará una respuesta más plana y quizás con algo más de SPL debido a las reflexiones que causan el suelo y las paredes cercanas.
Observamos que la respuesta tiene un pico acusado, pero esto hace que tengamos un gran SPL a bajas frecuencias. Si desde el pico de SPL miramos que va a pasar hacia arriba en frecuencia, vemos que los sub-woofer bajan su rendimiento, pero a esas frecuencias comienzan a radiar los 6” instalados, así que tendremos una respuesta en frecuencia algo más plana que la que nos aparece. Además no debemos olvidar lo que buscábamos, que suene fuerte ya que es un show car.
Por otra parte, podemos observar como el programa en volumen muestra 46.95 Litros, esto es debido a que este volumen corresponde al volumen real que queda en el interior de la caja, ya que debemos descontar el volumen que ocupa el altavoz y el volumen que ocupa el resonador. Si sumamos los tres volúmenes obtendremos los 51 Litros de volumen total que medimos al principio del diseño.
Term-Pak también nos calcula la velocidad del aire dentro del resonador, contra más pequeña sea ésta mejor, a nosotros nos marca 23.26%, no es muy alta pero ya nos la marca en rojo, advirtiendo de que en el interior del resonador no debe existir ningún escalón o rebaba que pueda provocar turbulencias en el aire. Estas turbulencias provocan el molesto silbido que muchas cajas bass-reflex producen debido a un mal acabado.
En próximas entregas veremos más datos que Term-Pak nos ofrece y cómo utilizarlos, por ejemplo el desplazamiento de la membrana según la frecuencia que determinará la frecuencia de corte del filtro subsónico.
Dpto. Formación EMSSI
