• Hits: 26255

¿Por qué el bass-reflex?

Ratio: 5 / 5

Inicio activadoInicio activadoInicio activadoInicio activadoInicio activado
 

Estamos habituados a hablar de cajas bass-reflex y convencionales,pero pocas veces somos conscientes de qué significa esto.

Estamos habituados a hablar de cajas bass-reflex y convencionales,pero pocas veces somos conscientes de qué significa esto. Cuando lo preguntamos solemos recibir vagas explicaciones, la mayoría de las veces incompletas: “aumenta la eficiencia de la cajaporque la onda sonda posterior refuerza la frontal”, “aumenta la distorsión en comparación a un recinto cerrado”, “son mucho más dinámicos”, “la salida del puerto bass-reflex y altavoz activo están desfasadas”, “son menos definidas porque se basan en resonancias”, etc. Estas definiciones, entre muchas, son más o menos correctas, pero sin duda incompletas cuando se ejecutan a nivel individual.

Un altavoz no instalado en una caja acústica es incapaz de mover aire, por lo tanto de “generar sonido”. Cada vez que mueve la membrana e intenta desplazar aire por una cara, con lo que genera una depresión en el lado contrario, por lo que en vez de desplazarlo hacia una dirección, se ocupa rápidamente el espacio vacío en la parte anterior. Es necesario evitar esta neutralización de las ondas sonoras generadas en la parte anterior y posterior de la membrana.

Desde un punto de vista técnico, la mejor solución es empotrar el altavoz (como elemento transductor) en un tabique que separe dos habitaciones, de forma que una habitación sólo reciba las ondas generadas en la parte anterior y la otra las ondas de la parte posterior. Este tabique debería tener un radio mínimo de 17 metros para su compatibilidad con ondas sonoras de 20 Hz. Aunque este es el diseño “ideal”, también es el diseño imposible, por lo nada práctico que resulta.

La siguiente solución consiste en fabricar un recinto cerrado que evite esta comunicación entre ambas caras del altavoz. El diseño primario es la caja acústica de recinto cerrado. Una evolución conocida es el diseño bass-reflex, o reflector de graves, que añade un agujero y un puerto al recinto cerrado, abriéndolo para una reproducción mejorada de los sonidos graves. Su diseño no es nada fácil, algo que veremos a continuación, y no se reduce a agujerear aleatoriamente la caja en algún sitio bonito. Para llegar a comprender la complejidad de un recinto bass-reflex, antes nos será necesario repasar brevemente el funcionamiento de un altavoz y su comportamiento acoplado a una caja acústica.

Un altavoz es un transductor, es decir, un componente que transforma energía eléctrica en presión sonora (justo el proceso inverso de un micrófono). La misión del altavoz es utilizar el voltaje (que no potencia) que se le suministra para mover en consconancia el diafragma. Éste a su vez mueve una membrana, que empuja el aire que nosotros oímos como sonidos. Quede claro que el diafragma debe moverse en proporción directa al voltaje. Según la segunda ley de Newton (¿quién dijo que esas leyes nunca nos servirían?), la fuerza es igual al producto de la masa por la aceleración, o lo que es lo mismo, la aceleración es directamente proporcional a la fuerza aplicada, siempre y cuando la masa sea constante.

Para mover el diafragma nos es necesario un motor, que en el caso de los altavoces es la bobina. La bobina utiliza el voltaje recibido para crear un campo magnético, que a la vez mueve un elemento magnético que empuja el diafragma. El sistema resultaría perfecto en un mundo ideal, ya que en la pràctica existen variaciones y problemas. Una de ellas es la eficiencia, que no alcanza nunca el 100%. Como la energía no se crea ni se destruye, todo ese voltaje que no participa directamente en el movimiento del diafragma se convierte en calor, que contribuye a aumentar la resistencia al movimiento. Aunque el problema del calor puede considerarse algo insignificante, la suma con otros problemas sí resulta preocupante. Otro factor es que en función del voltaje aplicado a la bobina, se modifica la inductancia de la misma, que a su vez ofrece diferentes campos magnéticos.

Si el objetivo es buscar ese diseño lineal, también deberá tenerse en cuenta la “excursión lineal”. Este valor define qué sección de la bobina junto con el material magnético sigue un patrón lineal. Es lógico pensar que cuanto más se aleja el material magnético de la bobina, menos parte de la bobina ejerce campo magnético, impidiendo un movimiento constante. Sólo dentro de los parámetros que define la excursión lineal (es decir, siempre que la bobina envuelva por completo el material magnético) el altavoz funciona como deseamos. En caso contrario, se produce distorsión.

Para conseguir estar dentro de estos límites se utilizan sistemas de suspensión, cuya misión es evitar superar el recorrido y, por otro lado, permitir una recuperación rápida a la posición óptima. A cambio añade una nueva fuerza contraria adicional (por otro lado necesaria, sobretodo en altavoces para bajas frecuencias) que no es constante, ya que será inversamente proporcional a la que ejerza el campo magnético.


FRECUENCIA DE RESONANCIA
Hay un punto exacto definido en herzios donde la resistencia que provoca la bobina es indéntica a la que ofrece el mecanismo de suspensión. A este punto lo conocemos como “frecuencia de resonancia”.

Por encima de la frecuencia de resonancia la inercia de la bobina domina la resistencia de la aceleración. En altas frecuencias la membrana se mueve poco, por lo que la suspensión trabaja menos. Por debajo, el efecto es justo el contrario: la fuerza de suspensión influye mucho más que la fuerza que ejerce la bobina. Y justo en la frecuencia de resonancia, además de presentar su mayor valor de impedancia, la respuesta sonora consigue su mayor eficiencia, resultando en una reproducción superior de esa frecuencia. Pero, ¿qué pasa cuando colocamos un altavoz en un recinto con un puerto bass-reflex?


BASS-REFLEX
El volumen o masa de aire que hay dentro de la caja acústica no reacciona de manera instantánea al movimiento de la membrana, más aun cuando estamos por encima de la frecuencia de resonancia. Esto nos indica que el puerto bass-reflex (con o sin radiador pasivo) se muestra poco eficaz en esta situación. Su comportamiento es similar a una caja acústica de recinto cerrado casi desde cualquier sentido, incluyendo la respuesta en frecuencia.

A medida que nos acercamos a la frecuencia de resonancia se consigue la mayor excitación de aire.

Antes de proseguir debemos entender que al colocar un altavoz en una caja acústica, al hablar de frecuencia de resonancia nos referimos a la del conjunto altavoz+caja+puerto.

En cajas bass-reflex, el diseño del puerto (la conducción más o menos larga) y el diámetro del agujero han sido estudiados para conseguir los mejores resultados tomando como referencia las características del altavoz y las de la propia caja acústica.

En el punto de la frecuencia de resonancia, el puerto bass reflex (bien ajustado) limita la excursión del altavoz activo (por lo tanto, reduce una posible distorsión y la entrega de sonido, evitando un pico exagerado). A cambio, expande la respuesta en el puerto, cuya combinación ofrece unos resultados más lineales en comparación a un recinto cerrado.

A los límites de la frecuencia de resonancia, el compendio entre el altavoz activo y el sistema bass-reflex resulta en una expansión notable de la respuesta en frecuencia, aunque nunca por encima de ella de la propia caja acústica (es decir, la respuesta en frecuencia es más plana). Por debajo de la frecuencia de resonancia, el papel del puerto bass-reflex es casi nulo, actuando como un simple hueco. Esto hace que la respuesta global se atenúe a razón de 24 dB por octava, es decir, cancelación.


VENTAJAS
Un puerto bass-reflex bien diseñado permite extender la respuesta en frecuencia en graves de un recinto acústico.

Según la teoría de construcción de cajas acústicas (tomando como referencia los elementos mecánicos y físicos del sistema de suspensión del altavoz, el tipo de material magnético y el comportamiento del aire), deducimos que para mejorar la eficiencia de una caja acústica cerrada debemos fabricar una caja de mayor volumen, lo que permitirá un mayor recorrido del diafragma (o, lo que es lo mismo, si reducimos el volumen de una caja, perdemos eficiencia o extensión). También podemos deducir que al mejorar la extensión, o perdemos eficiencia o debemos agrandar el volumen de la caja.

Comparado con un diseño bass-reflex, podremos conseguir una eficiencia de +3 dB sin sacrificar extensión (quedando claro que mejoramos el conjunto, no los elementos). Incluso podemos reducir hasta un 50% el tamaño de la caja sin sacrificar extensión. De esta manera se mejora la respuesta en bajas frecuencias hasta 1/3 de octava (incluso a veces, más).


INCONVENIENTES
Para conseguir todo lo anterior, es notorio que por el puerto bass-reflex se “empujará” una gran cantidad de aire. Este aire deberá salir por un puerto, por lo que será fácil que se generen turbulencias (a no ser que utilicemos un radiador pasivo, aunque así se complica algo el diseño). Es por ello que algunos fabricantes diseñan los puertos teniendo en cuenta este problema.

Detrás del diseño de una caja acústica hay un amplio estudio de ingeniería que resulta en una serie de márgenes de tolerancia. Según cómo se apliquen estos márgenes, los efectos secundarios pueden provocar vibraciones no deseadas (y por lo tanto, ruido), respuestas en frecuencias falsas, la necesidad de una colocación física de la caja mucho más precisa, etc.

De hecho, un ajuste mal realizado puede ofrecer unos resultados peores al uso de una versión “cerrada”. De manera paralela, el uso del bass-reflex provoca que los cambios eléctricos (impedancias, inductancias, etc.) se produzcan más a menudo y de manera más rápida, demandando una electrónica más precisa y tolerante (refiriéndonos a la que ya equipa el propio subwoofer).

¡Cuidado!

Cuando utilices una caja bassreflex de columna o estantería con un puerto en la parte posterior, sigue bien las instrucciones del fabricante y respeta el “espacio libre” entre la caja y el siguiente obstáculo, normalmente la pared. Lo mismo con los subwoofers.

Si éstos disponen el perto bassreflex (salida de aire) y/o altavoz apuntando hacia el suelo, deberás dejar libre algunos centímetros en su perímetro.