1. Ciencia

DISEÑO DE UNA CAJA CERRADA PARA SUB-WOOFER
Vamos a ver cómo usar los parámetros de los altavoces para
diseñar un recinto acústico a medida para cada altavoz, para ello
utilizaremos los parámetros Thiele-Small y un software
informático llamado Term-Pak.
Hemos elegido Term-Pak, entre todos los que existen en el
mercado, por su facilidad de manejo y por lo intuitivo del
programa.
La realización de una caja personalizada para el altavoz que
vamos a montar va a definir el comportamiento de éste en
frecuencia. Por tanto, no existe una caja universal que sirva para
todos los altavoces, sino que cada uno ha de funcionar en la suya
propia.
Lo primero que debemos conocer cuando queremos diseñar una
caja de sub-woofer son los parámetros Thiele-Small del altavoz
que vamos a utilizar, ya explicados en ediciones anteriores.
Mediante fórmulas matemáticas podemos hallar los datos para
diseñar la caja, pero estas fórmulas pueden ser algo complicadas.
Existe software que realiza estas fórmulas por nosotros, TermPak es un programa diseñado para poder calcular los datos de la
caja en función de los parámetros Thiele-Small del altavoz.
Veamos cómo funciona este tipo de software, nosotros aquí
vamos a ver el funcionamiento de Term-Pak y en esta primera
entrega sobre construcción de caja para sub-woofer, veremos el
diseño de una caja cerrada.
Instalamos el programa en nuestro ordenador y lo ponemos en
marcha, la primera pantalla que nos aparece es en la cual nos
pide los datos técnicos del altavoz. Todos los fabricantes
incluyen con sus sub-woofers la ficha técnica donde podemos
encontrar todos los parámetros que nos pide el programa.
En este caso vamos a utilizar un sub-woofer de 10”. Lo datos
técnicos son los siguientes:
FS= 29 Hz QTS = 0.356 VAS= 58.2 L XMAX = 1.85 cm
Impedancia: 4Ω Potencia RMS admisible: 300W
Lo primero es introducir estos datos en el programa, una vez
hecho esto, el programa nos señala, en tanto por cierto, cómo de
apropiado es el altavoz para cada una de las construcciones.
Vemos que una de las más altas es para caja cerrada.
Pasamos a diseñar nuestra caja para sub-woofer, para ello
pulsamos sobre la pestaña llamada “custom box”. Los
parámetros que podemos variar en una caja sellada son, o bien el
volumen de la caja o el factor QTC. Este factor nos índica que
tipo de respuesta tiene la caja, si sacrificamos SPL en pro de un
respuesta en frecuencia más baja o viceversa. Se recomiendan
valores del QTC entre 0.5 y 1.1.
Los valores que se aproximan a 0.5 tienen una respuesta en
frecuencia que llega hasta muy baja frecuencia, pero no tiene un
gran SPL, y los valores cercanos a 1.1 tienen una gran SPL, pero
su respuesta en baja frecuencia es deficiente.
Por tanto, debemos elegir un valor de QTC que nos ofrezca la
respuesta de sub-grave que deseemos para nuestro diseño,
nosotros hemos escogido un QTC de 0.85, cuya respuesta es una
mezcla entre llegar a muy baja frecuencia y obtener un SPL
aceptable. Hay que tener en cuenta que la respuesta en baja
frecuencia dentro de un vehículo es aumentada unos 12dB por
octava a partir de los 80Hz. Por lo que, nuestra respuesta será
más plana que la que el software nos dice, ya que el software nos
informa de la respuesta que tendría la caja en cámara anecoíca.
Cuando hacemos que el programa realice los cálculos, el
volumen que ha tener nuestro cajón ha de ser de 15.4L para tener
un QTC de 0.85 y así obtener nuestra deseada respuesta del subwoofer que vamos a montar. Observar que los 15.4L son los
totales, a los cuales el programa descuenta el volumen ocupado
por el altavoz.
Puede ser que nosotros queramos realizar un diseño de la caja no
rectangular o con una forma física que nos sea difícil calcular el
volumen que realmente tiene, existen técnicas para calcular este
volumen, o bien utilizando un sub-woofer con el VAS conocido o
también utilizando algún objeto que conozcamos el volumen que
ocupa, como pueden ser bolas de corcho. Este método siempre es
menos preciso que con el sub-woofer. El método del sub-woofer
lo explicaremos en próximas entregas.
Al diseñar la caja con forma no rectangular puede que no
acertemos con el volumen adecuado, es bueno excedernos uno
poco, ya que así siempre podremos ajustar el volumen de la caja
reduciéndolo.
Una vez tenemos nuestra caja diseñada y construida sólo nos
queda que montar nuestro sub-woofer, conectarlo y disfrutar del
sonido conseguido en nuestro vehículo.
Debemos asegurarnos de que el tamaño del recinto corresponde
con el volumen calculado, de no ser así la respuesta del conjunto
caja-subwoofer variará y no obtendremos la respuesta esperada.
Existen varios métodos para conocer si el volumen es el
calculado o no, lo veremos en próximas entregas.
“En recuadro separado lo siguiente:”
CONSEJO
Es interesante abrir un pequeño agujero en la caja cerrada, ya que
si la dejamos completamente hermética será sensible a los
cambios de presión y temperatura atmosférica.
¿Por qué hay que practicarle un pequeño agujero? Pues bien, si el
aire interior no tiene ningún medio para entrar o salir del recinto,
si la temperatura aumenta el aire se expande ocupando más
volumen, pero el volumen de recinto no aumenta como es
natural, por tanto, el aumento de la presión interna del aire del
interior de la caja empujará a la membrana del sub-woofer
haciéndola subir y disminuyendo así la dinámica del subwoofer y
variando su comportamiento y viceversa.
El agujero ha de ser muy pequeño, aproximadamente un
milímetro, ya que debe dejar que entre y salga el aire del interior
del recinto, pero de forma lenta, ya que los cambios de
temperatura y presión se producen muy lentamente.
Si el agujero que practiquemos es demasiado grande, éste se
comportará como un resonador. Es decir, como si la caja fuese
bass-reflex, variando por completo el funcionamiento y
rendimiento del sub-woofer.
Dpto. de Formación
EMSSI