Cálculo de cajas acústicas

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Cálculo de cajas acústicas
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Concepto:Cálculos necesarios para una caja acústica

Cálculo de una caja Bass-Reflex. Los Altavoces necesitan ir en cajas porque la membrana tiene dos lados, exterior e interior. Cuando el exterior de la membrana crea una onda, el interior crea la misma onda, pero opuesta, es decir, en fase inversa.

Los graves extremos mueven una gran cantidad de aire. Cuando el exterior empuja, el inteior "tira". Para tal cantidad de aire, con presiones elevadas, es fácil que la presión del lado exterior y la "depresión" del lado interior se encuentren, dando lugar a la cancelación del movimiento y la presión del aire. Esto se denomina "cortocircuito acústico".

Esto se puede comprobar fácilmente. Si se saca el altavoz de graves de la caja y se deja en el suelo, al excitar el altavoz se comprueba que los graves desaparecen, además de obtener una calidad de sonido muy pobre. Al meter el altavoz en una caja, se elimina este problema.

Contenido

Principio de funcionamiento

En el caso de una caja cerrada, la emisión acústica producida por la parte trasera de la membrana se pierde en forma de calor a través del material absorbente. La caja bass-reflex tiene por objeto recuperar una parte de esta energía. En la ebanistería esta realizada una abertura llamada respiradero o port.

La masa de aire que esta en este respiradero va a ser puesta en vibración por el volumen de aire comprendido en la caja. Tenemos, pues dos masas: el altavoz y el aire comprendido en el respiradero, separadas por una tercera masa, el volumen de aire comprendido en la caja. A muy baja frecuencia, el sistema estará en oposición de fase. Al subir la frecuencia, se pondrá en fase en la resonancia, para volver a descender a oposición de fase. Debido a este fenómeno, la presión acústica, podrá aumentar y la caja tendrá, en general, una octava más en los graves.

Haciendo variar el volumen de la caja y las dimensiones del respiradero, será posible optimizar las características del sistema.

Forma de una curva amplitud/frecuencia

La forma de la curva amplitud/frecuencia depende del volumen de la Ebanistería, del parámetro del altavoz, así como del respiradero. Esta forma esta caracterizada por el coeficiente de sobretensión del sistema en la Resonancia.

Los coeficientes generalmente empleados son: S= 16//11.3//8//5.7//4//2.8//2.

Cálculo del volumen de la caja y de la frecuencia de corte para un S dado

VB=20 * VAS * QTZ33

Obteniéndose la curva de frecuencia F3


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*B = volumen de la caja.
*AS = VAS del altavoz al aire libre.
*TS= Coeficiente de sobretensión total del transductor.
*FR=Frecuencia de resonancia del transductor al aire libre.
*F3= Frecuencia de corte de la caja, en -3 db.

Calculo del coeficiente de sobretensión de la caja S


S=(VB/VAS) /QTS2

 

Calculo del volumen de la caja y de la frecuencia de corte para un S dado


VB=S * VAS * Qts2

Frecuencia de resonancia del altavoz montado en la caja: FSB

a=VAS / VB
F3= FSB * a0.44
B=FSB * a0.31 = aF3 / 0.13
FSB=F3 / a0.44 = FB / a1.13

Longitud del respiradero

Sea la elasticidad del aire en la caja:


CAB=VB/140449


La masa acústica del respiradero será:
MAP= 1/(4*3.142*CAB)
y la longitud:
L= (MAP * Sv) / 1.18
Sv= superficie del respiradero.
Conviene efectuar una corrección de extremidad. La columna de aire que es opuesta en movimiento en el respiradero arrastra el aire próximo a sus extremidades, provocando un aumento de la masa acústica del respiradero. Conviene, pues, reducir la longitud teórica y hacer una corrección.
Entonces; la longitud definitiva LD será:
LD=L - 1v

Fuentes