Guiado de ondas sonoras
y tipos de caja acústica

Dr.-Ing. Peter Strassacker
Email: peter@lautsprechershop.de

El cortocircuito acústico

Si se usa un altavoz desprovisto de caja acústica, se crearán ondas de sonido a ambos lados de la membrana del altavoz. Si la membrana se desplaza hacia el oyente, en lado delantero de la misma la densidad del aire aumentará, disminuyendo en el lado trasero. A bajas frecuencias, el aire que circunda al altavoz compensa la diferencia de presión y los graves dejarán de emitirse hacia el entorno. Esto se denomina cortocircuito acústico.

Caja infinita

Este cortocircuito se puede eliminar impidiendo que el aire de la parte posterior llegue con rapidez a la parte delantera del altavoz. A estos efectos, el altavoz se debería montar en una caja de grandes dimensiones. Así, por ejemplo, para reproducir un sonido de 50 Hz, el diámetro de la caja debería ser de 3 metros, con lo cual el recorrido en torno a la caja sería tan largo que la modificación en la parte delantera de la membrana no podría ser compensada por la presión del lado posterior.

Sin embargo y por norma general, el uso de cajas de 3 x 3 m no es una opción viable , por lo que se han buscado otras soluciones.

Caja sellada

Caja sellada La manera más sencilla de impedir que el aire del lado posterior del altavoz fluya hacia el lado delantero del mismo, es colocar el altavoz en una caja sellada. De esta forma las ondas irradiadas en el lado posterior permanecerán en la caja y el sonido emitido hacia adelante no sufrirá alteraciones.

Este principio también tiene sus desventajas:

Sin embargo, la caja sellada también ofrece ventajas.: Es fácil de construir y su respuesta de impulso es extraordinaria. Más información sobre el ajuste de graves.

Caja bass - reflex

Bassreflexbox La caja bass - reflex también se sirve de las ondas irradiadas hacia la parte posterior para reproducir el sonido. Patentada por A.C.Thuras ya en 1932, no fue sino tras numerosos ajustes posteriores cuando se pudieron calcular sus parámetros de manera sencilla. Entre los factores que contribuyeron a su implantación se cuentan los artículos publicados por Richard Small en 1973.

La estructura de la caja bass - reflex es similar a la de una caja sellada, pero, a diferencia de ésta, la caja bass - reflex cuenta con tubo con salida al exterior. El aire que fluye por este tubo – el cual por cierto, debería estar situado cerca del subwoofer – no sale, sin más, al exterior, sino que vibra dentro del tubo, actuando así como fuente de sonido de fase opuesta.

Al atenuarse las ondas emitidas en la parte anterior de la membrana, el tubo bass - reflex emitirá un sonido intenso en el rango de graves profundos, siempre y cuando el altavoz, el tamaño de la caja y el propio tubo estén bien compaginados. Si se cumple este requisito, el desplazamiento del subwoofer no debería ser tan amplio como en el caso de la caja sellada. Más información sobre el ajuste de graves.

Línea de transmisión

Línea de transmisión La línea de transmisión se usa y se interpreta de diferentes maneras. Está formada por una caja sellada al cual se conecta un canal cuya longitud equivale a la longitud de onda de la frecuencia más baja a reproducirse por el sistema, dividida por 4 (para una frecuencia de 30 Hz = 11 metros de longitud de onda: 2,8 metros de largo de la línea.)

Este canal de gran longitud también actúa como resonador cerrado hacia el lado subwoofer (caja sellada) y abierto hacia el lado opuesto, oscilando por tanto con 1/4, 3/4 o bien 5/4 de la longitud de onda. Como las frecuencias más altas (3/4 y 5/4 de longitud de onda) resultan molestas, el canal se recubre con material aislante, que se aplica de forma abundante y densa en la parte dirigida al altavoz y en muy poca cantidad en la parte de la abertura.

El inconveniente de las líneas de transmisión es que son difíciles de ajustar. Los usuario que deseen desarrollar sus propias líneas requerirán de amplios conocimientos para que las mismas cumplan con las expectativas.

Altavoz de bocina

Altavoz de bocina Las bocinas son medios extraordinariamente aptos para irradiar el sonido al aire circundante, razón por la cual son usadas cuando se busca el mayor volumen sonoro posible. Sin embargo, a nivel de la alta fidelidad se plantea el siguiente problema: El diámetro de la bocina ideal debería ser equivalente a la longitud de onda máxima dividida por 2. Para una frecuencia de 30 Hz se debería contar, por tanto, con una bocina de 5,5 metros de diámetro, lo cual no es realista. La solución que se suele adoptar consiste en usar bocinas sobrepuestas o plegadas que incluyen parcialmente las paredes de la sala en que se reproduce el sonido (un ejemplo de ellas es la bocina Klipsch).

Actualmente, la importancia de las bocinas a nivel de la alta fidelidad es menor, aunque sigue habiendo aficionados a ellas. Su uso es, en cambio, habitual en conciertos de rock, en lo que se requiere volúmenes sonoros extremadamente altos.

Caja paso de banda

Caja paso de banda En teoría, este tipo de componente constituye un sistema cerrado en cuya parte delantera va una caja provista de una abertura bass - reflex.

Es idónea para los subwoofers, especialmente los pasivos, pues no precisa de un filtro de flanco escarpado para impedir que las frecuencias en torno a los 200 Hz -no audibles para el oído humano- no sean reproducidas por el subwoofer.

Sie desea calcular usted mismo los valores de la caja, por favor, descargue la aplicación lspCAD lite de nuestro sitio web o use otras herramientas de nuestra opción “Tools“ (enlace situado en el extremo superior derecho).

Caja dipolares y RiPole

Caja dipolares y RiPole
Imagen superior: Comparación entre diversas cajas dipolares. Todas ellas se caracterizan porque las ondas de sonido se irradian hacia adelante y – en fase opuesta – hacia atrás (trayectoria del sonido resaltada en verde). Caja dipolares

En el espacio de audición, ambas clases de ondas se superponen, dando lugar a los que se conoce como cortocircuito acústico. En lugares en los que ambos frentes de onda tienen la misma fuerza, el sonido desaparece. En las dos primeras cajas dipolares ello ocurre en perpendicular al eje de radiación, con lo cual su trayectoria tendrá forma de 8. En las demás cajas la forma adoptará una forma similar a la de un riñón, ya que las ondas dirigidas hacia atrás se pueden expandir con mayor facilidad.

Lo anterior también se aprecia en la imagen de la derecha, en la que la trayectoria de onda se señala en verde oscuro y los haces de sonido en rojo. En la parte superior la configuración es simétrica (en forma de 8). En la parte inferior, por la abertura más pequeña en la lado izquierdo de la caja dipolar es menos definida a la izquierda (haz secundario) y más definida a la derecha (haz principal). En este último caso, al aumentar las diferencias, el haz principal va rodeando cada vez más al secundario, describiendo una trayectoria reniforme.

Para más información sobre las cajas dipolares, consulte la revista Hobby HiFi, no 2/2005, o bien los textos de nuestras conversaciones con A. Ridtahler, titular de las patentes sobre dos cajas dipolares, a las que aquí denominamos RiPole. A. Ridtahler también es el autor de nuestro resumen, disponible en internet en formato PDF.