Repaso a la construcción, diseño y caractéristicas básicas de las cajas acústicas. Texto: Luis Llana Es evidente que la calidad global de una caja acústica estará determinada por la naturaleza y complejidad del propio diseño, del nivel de construcción y acabado del recinto, de la calidad y número de los transductores (altavoces) utilizados y la de los críticos componentes del filtro divisor de frecuencias. Aunque nos dejemos seducir por las cualidades sonoras de un modelo de alta gama y por tanto caro, conviene tener en cuenta que un modelo de altas prestaciones resultará con un peor comportamiento sonoro, sobre todo en el registro grave, que un diseño de caja más pequeño en una sala cuyo tamaño o condiciones acústicas no sean las adecuadas al modelo superior. Pero sea cual fuere su nivel cualitativo y de precio, toda caja acústica presentará una serie de características propias, unas de índole acústica y otras eléctricas, que de una forma global determinarán su personalidad sonora y el grado de dificultad que le supondrá a la electrónica de ataque asociada. En esta ocasión, trataremos de estas características.
La llegada del cine en casa supuso una auténtica revolución en el diseño y desarrollo de las cajas acústicas, con el veterano altavoz electrodinámico como gran protagonista a pesar de sus limitaciones. No obstante, han sido numerosos los avances tecnológicos surgidos en el campo de la electroacústica. Éstos han permitido la puesta a punto de nuevos materiales para la fabricación de los conos de los transductores y unos filtros divisores más eficientes construidos con pocos componentes pero de mejor calidad, como el método más eficaz para combatir las nefastas rotaciones de fase. En cuanto a los recintos, encontramos los más novedosos diseños tendentes a la reducción tanto de las difracciones parásitas como de las resonancias en su interior. En suma, es la búsqueda incesante de la respuesta en frecuencia más lineal y con menores distorsiones, al tiempo que se aumenta la eficiencia con la consecución de buenos niveles de presión sonora, incluso con cajas de tamaño reducido.
En toda caja acústica es fundamental una construcción robusta y rígida, para lo que se recurre a toda una suerte de refuerzos internos en evitación de vibraciones que se traducirían en ondas sonoras parásitas. El material más utilizado es la madera en sus diferentes variantes, natural, aglomerado, MDF o planchas de madera natural ensambladas mediante diversas técnicas para darles las más variadas formas en los mejores diseños de alta gama. En el número 25 de CEC hemos tenido la oportunidad de analizar un conjunto de cajas construidas con paneles de cristal. Para las cajas de pequeñas dimensiones se suelen emplear materiales metálicos e incluso plásticos, en algunos casos de dudosa calidad que se deberían rechazar debido a su pésimo comportamiento acústico.
Las uniones de los paneles deben ser totalmente herméticas, así como la de los altavoces y la del panel de conexiones con la caja, puesto que resulta imperativo evitar las fugas de aire no controladas. El interior de las cajas se reviste con material absorbente acústico, y en algunos diseños bass reflex se construyen estructuras internas basadas en técnicas de laberinto o en línea de transmisión, mientras que en las de diseño hermético se suele rellenar en su totalidad con material absorbente para eliminar la energía de la onda posterior del cono. Los altavoces de medios y agudos se encierran en un recinto independiente para evitar que la onda trasera del altavoz de graves interactúe con sus membranas.
Según comentamos al comienzo de este artículo, toda caja acústica presenta una serie de características que pasamos a relatar.
RESPUESTA EN FRECUENCIA. Es el comportamiento de la caja respecto a la fidelidad de seguimiento de la señal eléctrica que recibe. Este dato siempre lo facilita el fabricante, mediante la especificación del rango de frecuencias que es capaz de reproducir, así como los márgenes entre los que mantiene la linealidad -mínima desviación- en la respuesta. A modo de ejemplo ilustrativo, el gráfico de la figura 1 muestra una curva tipo de la que se podría deducir una respuesta en frecuencia desde 30 Hz hasta 20.000 Hz, aunque con una importante atenuación de 10 dB a esos 30 Hz respecto del nivel de presión sonora, o SPL (del inglés Sound Pressure Level) de 90 dB. Sería más honesto decir que esa caja ofrece una curva de respuesta bastante lineal entre 60 Hz y 20.000 Hz, con una desviación estimada en +/- 1 dB. Conviene leer con cautela las especificaciones de los catálogos, aunque los fabricantes suelen expresar el rango de frecuencias con una desviación de +/- 3 dB.
IMPEDANCIA. Es la resistencia que ofrece un circuito, en este caso la bobina del altavoz, al paso de la corriente eléctrica que recibe del amplificador. Se mide en ohmios, siendo habituales unos valores nominales, a una frecuencia de 1.000 Hz, comprendidos entre 4 y 8 ohmios en las cajas para alta fidelidad y cine en casa. Pero ese valor nominal indica muy poco acerca del comportamiento real, ya que la impedancia de un altavoz está determinada por un valor constante como es la resistencia óhmica de la bobina y su reactancia inductiva, cuya magnitud depende de la frecuencia. Por ello, la impedancia resultante no es un valor fijo sino que varía en función de la frecuencia, lo que producirá picos y valles a lo largo de toda la curva, y podría descender a valores incluso más bajos que la mitad del valor nominal y no precisamente en los casos más desfavorables.
Cada vez que la impedancia se divida por dos, el amplificador asociado estará en la obligación de multiplicar por dos el aporte de energía, por lo que en determinados casos puede resultar conveniente la elección de una caja con una impedancia lo más “cómoda” posible o, por el contrario, un amplificador que garantice la suficiente capacidad de suministro energético. Hay que tener en cuenta que 8 ohmios es la impedancia de carga más confortable para un amplificador de estado sólido (a transistores).
El gráfico de la figura 2 muestra una curva de impedancia típica de una caja con 8 ohmios de impedancia nominal. Los fabricantes no suelen facilitar esta curva, limitándose a indicar el valor nominal y, en el mejor de los casos, el menor al que puede llegar. Puede darse el caso paradójico de una caja con una impedancia nominal de 8 ohmios, que resulte más difícil de atacar que otra de 4, de las que son un ejemplo típico las cajas electrostáticas, en las que el valor mínimo puede descender por debajo de 1 ohmio en la zona de altas frecuencias. A los lectores menos familiarizados con estas magnitudes les comentaré que un valor de 0 ohmios equivaldría a aplicar un cortocircuito directo a la salida de altavoces de cualquier amplificador.
SENSIBILIDAD. Es conocido el bajo rendimiento de un altavoz, lo que se puede extrapolar a la caja acústica que lo aloja y para cuantificar este rendimiento mediremos su sensibilidad. Se expresa en decibelios (dB), y equivale al nivel de presión sonora que se obtiene aplicando 1 W a 1 m de distancia del eje de simetría de la caja, siendo habituales los valores comprendidos entre 86 y 93 dB en la mayoría de las cajas del mercado. Cada incremento de 6 dB supone doblar la sensibilidad, por lo que una caja con
86 dB requerirá el doble de potencia de amplificación que otra de 92 dB, para conseguir el mismo nivel de presión sonora. Sean cuales fueren los valores de la impedancia y sensibilidad de una caja no indicarán nada acerca de sus cualidades sonoras, aunque es probable que una caja de excelentes prestaciones presente una baja sensibilidad y/o impedancia. Ya podemos deducir que una curva de impedancia difícil, unida a una baja sensibilidad, obligará a seleccionar con sumo cuidado la amplificación de ataque.
POTENCIA ADMISIBLE. La corriente que entrega el amplificador va destinada a las bobinas de los altavoces, por lo que la potencia que una caja puede admitir estará limitada por la capacidad de disipación de dichas bobinas. Si la corriente es excesiva, el calor que se genera podrá llegar a fundir el aislante de las espiras de la bobina, y en consecuencia provocará su destrucción. Por tanto, dependiendo de su capacidad, podrá admitir toda o sólo una parte de la potencia que el amplificador sea capaz de entregar, con la que la caja generará determinado nivel de presión sonora o SPL. Los catálogos suelen expresar este dato con dos valores, por ejemplo 30-200. El primero indica la mínima potencia de amplificación recomendada, mientras que el segundo se refiere a la potencia máxima admisible.
DISTORSIÓN. Es fácil distinguir el sonido de un violín del de una trompeta, aun cuando ambos emitan la misma nota musical. Ello se debe a que a la frecuencia fundamental de esa nota se unen otras frecuencias secundarias con diferente intensidad denominadas armónicos y que en su totalidad, frecuencia fundamental más armónicos, definen el timbre de cada instrumento. La distorsión armónica se produce cuando una señal de determinada frecuencia es amplificada por un dispositivo no lineal -como nuestro altavoz- y crea, por tanto, señales parásitas cuyas frecuencias son múltiplos enteros de la primera. La distorsión generada por los armónicos de orden impar es mucho más desagradable que la producida por los de orden par, y es la causa del sonido agresivo y chillón de algunas cajas de dudosa calidad. La distorsión de intermodulación se produce por la interacción de las frecuencias no lineales citadas, próximas entre sí. Los catálogos suelen indicar la distorsión total como la suma de todas, aunque en algunos casos especifican la de determinados armónicos.
El oído humano es incapaz de detectar distorsiones por debajo del 1 %, tasa que se puede rebasar en la zona de muy bajas frecuencias, incluso en muy buenos diseños de cajas acústicas. Este nivel de distorsión va decreciendo conforme aumenta la frecuencia, hasta llegar a tasas del orden del 0,5 % e incluso menores en las frecuencias más altas, zona en la que resulta especialmente desagradable la distorsión, lo que puede provocar fatiga auditiva. Este hecho es muy detectable cuando, al desconectar el equipo, se siente auténtico alivio.
DISPERSIÓN. El punto de escucha es aquel lugar de la sala donde se percibe el mensaje sonoro con mayor sensación de realismo y presencia “escénica” de los intérpretes. Ello es debido a que las ondas sonoras tienen diferentes propiedades de propagación dependiendo de su frecuencia. Las frecuencias bajas lo hacen en todas direcciones, mientras que las altas se dispersan prácticamente en línea recta, por lo que resulta conveniente analizar en qué grado se atenúan unas y otras en los planos horizontal y vertical de una caja. Para el primero se toman diferentes medidas en los 360º, mientras que para el plano vertical se toman para un ángulo que abarca desde +30º hasta -30º con respecto al eje de simetría de la caja, ya que ese rango de dispersión queda fuera del alcance de cualquier caja.
La amplitud de las medidas que se obtengan se podrá reflejar en el llamado diagrama polar, del que se podrá deducir con total exactitud los grados de dispersión de la caja para distintas frecuencias. En la práctica, ningún fabricante publica el diagrama polar de sus cajas, ofreciéndonos en su lugar -y no todos- el rango de grados dentro del cual escucharemos todas las frecuencias con la mínima atenuación. En líneas generales no conviene desviar el punto de escucha más allá de los +/-15º con respecto al plano vertical de la caja, o estimar una zona de escucha con una anchura de 1 m como máximo, para una distancia de 2. De donde se deduce la conveniencia de orientar las cajas hacia el punto de escucha.
Algunas de las anteriores características están íntimamente relacionadas con la calidad de la caja, por lo que a una de muy alta gama corresponderá -con excepciones- una amplia curva de respuesta con buena linealidad, baja distorsión, buena capacidad de manejo de potencia y buen ángulo de dispersión. No obstante, algunos diseños de alta gama, basados en transductores electrostáticos o de cinta, son muy críticos en su ubicación debido a su directividad.
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