Tipos de Recintos Acústicos: Funcionamiento y Características

Laberinto Cerrado

No existe una gran ventaja en el empleo del laberinto cerrado. Se describe como un tubo plegado de longitud igual al cuarto de onda correspondiente a la frecuencia de resonancia del altavoz, y cerrado en el fondo. Una línea de cuarto de onda transforma una impedancia nula en infinita y recíprocamente. Entonces, la impedancia acústica infinita del fondo del tubo es transformada en nula en el respaldo del altavoz, en la frecuencia de resonancia: los movimientos de este son absolutamente libres.

Hay ganancia en el sentido de que la frecuencia de resonancia no queda levantada por la presencia del laberinto, como lo sería en un recinto cerrado, pero no ha aportado ninguna carga acústica al radiador, que era la necesidad más urgente. Para conseguir una fuerte carga acústica haría falta un tubo de semi-onda; pero la energía absorbida por esta carga no podría ser radiada, estando cerrado el laberinto, y la deficiencia en las frecuencias bajas se vería agravada por la limitación de la amplitud de los movimientos del cono.

Reflector de Bajos y Derivados - Laberinto Abierto

Estos dispositivos tienen un punto en común: mediante fenómenos de resonancia buscan presentar al radiador una carga eficaz en las frecuencias bajas, especialmente en las proximidades de la frecuencia de resonancia del altavoz, radiando por una o más aberturas la potencia acústica cedida a esa carga por el radiador. Únicamente difiere el fenómeno de resonancia: resonancia de tubo sonoro en el laberinto abierto y resonancia de Helmholtz en el reflector de bajos.

Reflector de Bajos

Este dispositivo y sus derivados forman el grupo más numeroso e importante de los recintos acústicos, porque posee sólidas cualidades que hacen olvidar sus defectos. Sobre el Reflector de Bajos (R-B) han aparecido en 1959 dos publicaciones muy importantes, una es un corto estudio matemático que parece tener en cuenta todos los factores importantes. Otra es una serie de nueve artículos aparecidos en Radio-Electrónica donde P.G.A.H. Voigt emprende la exposición de todo sobre el reflector de bajos, sin utilizar ninguna clase de matemática.

Principio del Reflector de Bajos

La idea básica es la de acrecentar la carga acústica por detrás del radiador en las frecuencias bajas (y en la proximidad de la frecuencia de resonancia del altavoz) utilizando una frecuencia del tipo Helmholtz. Un modelo resonador de Helmholtz es sencillamente un recipiente que se abre al exterior por un cuello. La longitud de este puede reducirse al espesor de la pared del recipiente. El aire contenido en el cuello tiene una masa y el contenido en el recipiente, debido a su elasticidad, puede hacer el papel de un muelle. El análisis matemático del fenómeno es mucho más complicado.

La frecuencia de Helmholtz (Fh) no depende más que del volumen del recinto y no de sus diversas dimensiones. Para emplear esta resonancia como carga acústica, se la excita haciendo móvil un elemento de tabique. La teoría se aplica aunque este tabique tenga una impedancia elevada, ahora bien, los altavoces habituales tienen impedancias elevadas, y se puede reemplazar el pistón por un altavoz, lo que da el R-B.

En la Fh la carga acústica por detrás del cono es máxima, esta es entonces puramente resistiva; las presiones sonoras suministradas por la cara delantera del altavoz y la abertura están en cuadratura, pero la radiación de la abertura es mucho más importante. Por encima de Fh las presiones sonoras tienden a estar en fase y por debajo tienden a estar en oposición. Durante dos tercios de octava por debajo y por encima de Fh, casi toda la potencia sonora es radiada por la abertura.

Para sacar el mejor partido del reflector de bajos es conveniente sintonizar, es decir, hacer iguales la frecuencia de resonancia de Helmholtz y la de resonancia del altavoz. El fenómeno de desadaptación altavoz-amplificador se evita aquí. El radiador, fuertemente cargado por una elevada impedancia adaptada a la suya, transmite su energía con presión elevada y muy débil desplazamiento. Esta energía es radiada por la abertura con impedancia mucho más baja, débil presión y gran velocidad volumétrica; se ha realizado pues un verdadero transformador adaptador de impedancias acústicas.

Elección de los Componentes de un Reflector de Bajos

Elección del Altavoz

El altavoz no tiene necesidad de ser previsto para grandes elongaciones. Por lo contrario, es conveniente que su membrana sea muy rígida. La frecuencia de resonancia debe estar comprendida según Novak, entre 20 y 30 c/s; no es fácil sintonizar un recinto de mediano tamaño en una frecuencia tan baja. Se puede tolerar una mayor Fr, pero los altavoces grandes de resonancia baja son preferibles a pesar de todo. Hemos visto que Qs<0.5, siendo su valor óptimo 0.3. Hemos obtenido resultados agradables con Qs=0.1, pero con Qs>0.7 hemos obtenido resultados poco satisfactorios (arrastre, sonido de tonel). Hay por tanto, acuerdo (al menos en un sentido) entre la teoría y la experiencia, y pensamos que es importante que Qs<0.5.

Volumen del Recinto

El volumen de un R-B debe ser mediano, para que el acoplamiento del altavoz también sea mediano. Ese acoplamiento se expresa por el valor de alfa, un valor próximo a la unidad, obtiene excelentes resultados. En la mayoría de los altavoces para bajos eso representa un tamaño considerable. Se construirá en lo general un recinto todo lo grande posible. Novak admite que se puede llegar hasta alfa=7, pero la respuesta a punto debe ser entonces muy difícil. Un recinto para el que alfa=5 ya es muy pequeño respecto al altavoz entonces la respuesta difiere poco de un recinto cerrado, aunque los componentes tienen mejores comportamientos. Sin embargo, si el recinto es demasiado pequeño requiere para su sintonía una abertura tan pequeña, que en sus proximidades se producen fenómenos no lineales y engendran distorsiones peores que si no hubiera abertura.

Sintonía del Recinto

Cualquiera que sea su tamaño, el recinto debe estar sintonizado a la proximidad de la frecuencia de resonancia del altavoz al aire libre. Se comienza por calcular qué superficie deberá tener una abertura simple para sintonizar el recinto. Si la superficie es rectangular, se disminuye la abertura, si la superficie encontrada es razonable (100 cm²), se opta por abertura simple. Cuando la superficie se hace inferior a 1/5 parte de la superficie del altavoz, se prolonga la abertura con un túnel, entonces hay que combinar pequeña superficie con gran longitud.

Construcción Práctica

Las paredes deben ser rígidas e inertes, para mantener el volumen constante. Conviene que la abertura quede a la altura del oído o quizás un poco más baja, para que puedan estar a dicha altura los altavoces de medios y de agudos. El emplazamiento de la abertura debe ser siempre pequeña respecto a la longitud de onda de la frecuencia eficaz de dicha abertura.

Amortiguamiento del Reflector de Bajos

Todos los modos superiores del recinto deben ser amortiguados; frecuencia elevada >0.5, el revestimiento clásico absorbente; frecuencia baja, tabique poroso.