Caja infinita

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Caja infinita.

Son el tipo de cajas acústicas más comúnmente utilizadas. Es una caja dónde el altavoz tiene su parte posterior dentro de una caja hermética. De esta forma la onda trasera en contrafase con la delantera queda silenciada para evitar el cortocircuito acústico, a la vez que amortigua el altavoz de graves para evitar daños.

Se llaman cajas infinitas, pues son una aproximación a un altavoz montado en un panel de dimensiones infinitas, dónde la onda trasera nunca podría llegar a la delantera.

Construcción[editar]

Estas cajas deben estar construidas de forma robusta, de lo contrario los materiales pueden vibrar fácilmente por la elevada presión que se produce en el interior, produciendo distorsión. De esta manera se producirá un sonido lo más fiel posible, y otro dato para tener en cuenta es la calidad del altavoz a elegir si se va a construir de forma casera, no se debe escatimar en calidad/precio para lograr claridad en el sonido.

Paneles absorbentes[editar]

Para absorber la mayor cantidad de sonido de la onda posterior del altavoz, se suelen utilizar fibras absorbentes en el interior de la caja, como fibra de vidrio, aunque las fecuencias muy bajas son difícilmente absorbibles.

Radiador pasivo.

Radiadores pasivos[editar]

Existen algunas cajas infinitas que aprovechan la energía del sonido en contrafase para mover un radiador pasivo, que es un altavoz sin el motor, sólo con la membrana.

Este tipo de radiadores transmiten las ondas traseras en fase invertida por delante de la caja, es decir, cuando el altavoz se mueve lo hace hacia adelante, el radiador lo hace hacia atrás.

Aunque se pensaron para reforzar los graves en las frecuencias de resonancia, realmente no aportan ninguna ventaja sobre un reflector de graves y tienen dos desventajas importantes, el sonido producido por el radiador pasivo está en contrafase, lo que puede producir reducciones de rendimiento y distorsión y además el altavoz queda sin amortiguar, por lo que un transitorio podría dañarlo.

Ángulos rectos[editar]

Algunas teorías sobre la construcción de este tipo de cajas acústicas, dicen que deben evitarse las cajas con ángulos rectos, pues la onda trasera del altavoz refleja contra los paneles posteriores produciendo un cortocircuito acústico.

Los materiales absorbentes en el interior de las cajas no son capaces de absorber las frecuencias más bajas y por tanto empeora la reproducción de estas frecuencias.

Hay muchos fabricantes de cajas acústicas que utilizan todo tipo de diseños para dispersar la onda trasera de los altavoces de graves en las cajas infinitas, un ejemplo son las construidas por la empresa nOrh afincada en Tailandia, que tienen forma de cono o pirámide.

Desplazamiento de la membrana[editar]

Un problema de este tipo de cajas es el elevado desplazamiento de la membrana del altavoz necesario para reproducir frecuencias graves. La presión máxima de un altavoz montado en caja infinita, puede calcularse con la siguiente fórmula:

NPS = \frac{2 \pi \varphi c f x}{\sqrt{2}}\,.\,sen\,\pi\,\begin{Bmatrix} \sqrt{(\frac{R}{\lambda})^2+(\frac{r}{\lambda})^2-\frac{r}{\lambda}} \end{Bmatrix}

donde:

NPS = Nivel de presión sonora máxima en dB.

r = Distancia a la que se obtiene el NPS.

\varphi = Densidad del aire.

c = Velocidad de propagación del sonido en el aire.

R = Radio de la membrana del altavoz desde la base del cono.

f = Frecuencia.

\lambda = Longitud de onda (c/f).

x = Desplazamiento máximo del cono del altavoz.

Por mucho que dispersemos la onda trasera, el rendimiento a bajas frecuencias siempre será inferior al obtenido con un reflector de graves.

Sobremodulación de las vías[editar]

En las cajas infinitas con varias vías la presión de la onda trasera del altavoz de graves puede modular los otros altavoces de la caja, produciendo distorsión, por lo que es recomendable que vayan instalados en subcajas que los aíslen de la principal.

Filtrado de los graves[editar]

Los equipos de audio modernos, la mayoría con tecnología DSP para la ecualización, producen un sonido potente y limpio, pero sin graves. El truco consiste en enviar una señal sin frecuencias por debajo de 60 a 80 Hz, o incluso más, esto evita el problema de la saturación del altavoz de graves y permite que una caja acústica con un altavoz de graves muy pequeño pueda sonar a gran volumen sin saturación.

Esto puede considerarse una alteración del sonido original y no es aceptable para disfrutar plenamente de las piezas musicales con toda su calidad original.

Para reproducir graves profundos no es suficiente con utilizar unos filtros o un buen amplificador, un altavoz instalado en una caja infinita tiene limitaciones físicas para reproducir frecuencias graves.

Por ejemplo, para reproducir 50 Hz con una presión sonora de 96dB en un altavoz de 12" montado en caja infinita, el desplazamiento necesario del cono sería de 4 mm, que es más de lo que puede desplazar la mayoría de altavoces de ese diámetro (esto puede calcularse con la fórmula de arriba).

Esto quiere decir que con una potencia de sólo 1 W, es posible llevar a la saturación un altavoz de 30 cm de diámetro, no importa si la potencia nominal del altavoz es de 400 W, por eso el filtrado de los graves se ha convertido en algo habitual.

Independientemente de que el bobinado del motor pueda admitir elevadas corrientes sin dañar o saturar el elemento magnético del motor, el desplazamiento que se necesita para reproducir frecuencias bajas es tan elevado que se produciría la saturación (altísima distorsión), o incluso la rotura del motor de aplicar estas frecuencias con suficiente potencia.

Una forma de experimentar esto es usando un generador de funciones de Onda sinusoidal y un pequeño amplificador, 10W es suficiente. Al aplicar frecuencias por debajo de los 50Hz la membrana del altavoz empezará a oscilar de forma violenta, llegando incluso a producir daños en las suspensiones, por muy grande y potente que sea el altavoz.

En altavoces con suspensiones muy duras no se aprecia tanto, el movimiento queda amortiguado y la energía se disipa en calor, pero la saturación y alta distorsión se producen igualmente, la frecuencia principal nunca se llega a reproducir (sólo armónicos) y de continuar mucho tiempo aplicando potencia se quemaría el bobinado con una potencia muy inferior a la nominal.

Para reproducir frecuencias bajas, un altavoz debe tener una suspensión blanda, de foam o goma, y un elevado peso de la membrana para obtener una frecuencia de resonancia más baja. Por tanto un altavoz de suspensión dura (medios-graves) no es representativo, porque no está diseñado para reproducir esas frecuencias.

Enlaces externos[editar]