“Drivers de baja frecuencia: Cajas Folded”

Transductores y Técnicas de Registro II

INDICE:

Introducción.………………………………………………………………………….4

I) Altavoces:…………………………………………………………………………...5

1.1) Clasificación por ancho de banda…………………………………………...5

1.2) Clasificación por el funcionamiento………………………………………...5

II) Cajas Acústicas:…………………………………………………………………..7

2.1) Definición de Cajas Acústicas de Baja Frecuencia………………………7

2.2) Tipos de Cajas de Baja Frecuencia con Bocina (Bass Horn)…………..9

2.2.1) Altec Lansing Straight Bass Horn…………………………………9

2.2.2) Community Leviathan Portable Straight Bass Horn…………..9

2.2.3) Cerwin E. Bass Horn…………………………………………………9

2.2.4) Caja Folded Horn……………………………………………………10

2.2.4.1) Tecnología Folded Horn………………………………….10

2.2.4.2) Características de la Caja Folded……………………...10

a) Funcionamiento Electrodinámico………………………..10

b) Del tipo de baja frecuencia (Subwoofer)………………10

c) De grandes dimensiones…………………………………11

d) Diafragma de cartón, tronco de cono y ángulo abierto..11

e) De radiación indirecta……………………………………..11

f) Caja tipo bocina (Bass Horn)……………………………..12

g) Usos………………………………………………………...12

2.2.4.3) Tipos y Modelos de Cajas Folded……………………...12

a) W-Bin Folded Horn………………………………………..12

b) Klipschorn Folded Horn Bass……………………………13

c) JBL Scoop Folded Horn…………………………………..13

III) Glosario…………………………………………………………………………..14

IV) Bibliografía………………………………………………………………………15

V) Anexos…………………………………………………………………………….16

INTRODUCCIÓN

El tema del presente trabajo consiste en una breve investigación sobre las cajas acústicas tipo Folded. Aquellas cajas de bajas frecuencias (subwoofers) y electrodinámicas que constan de una bocina oculta, es decir, que no está expuesta a la impedancia del aire y que por lo tanto pertenecen al tipo de radiación indirecta.

Estas son, entre otras, algunas de las características de las cajas plegadas o tipo Folded. Para poder entender mejor, tanto su funcionamiento, como los tipos de cajas y su desarrollo en el tiempo, hemos creído conveniente hacer un breve análisis de sus dos componentes principales: El altavoz y la caja.

Explicaremos, por lo tanto, todo lo referente a altavoces y cajas acústicas de bajas frecuencias. Dentro de estas últimas, nos detendremos en cada uno de los tipos de cajas e incidiremos en los que usan una bocina, para así llegar a las tipo Folded o también conocidas como Folded Horn.

Nuestro objetivo principal, es “desmenuzar” la teoría de las cajas Folded y que pueda ser comprendida fácilmente por todos aquellos interesados en este tema, sin tener inclusive, un conocimiento previo de lo que son los altavoces y las cajas acústicas. Consideramos que todos estos temas son indispensables de analizar pues así se podrá comprender mejor y al detalle al elemento e cuestión: La Caja Folded.

DRIVERS DE BAJA FRECUENCIA

I) ALTAVOCES:

¿Qué es un driver de baja frecuencia y cuál es su funcionamiento?

) Clasificación por ancho de banda:

Los altavoces de baja frecuencia son electromagnéticos, motores lineales unidos al diafragma. Cuando la parte frontal del altavoz está en contacto directo con el aire, se le llama Altavoz de Radiación Directa.

En el caso de un altavoz de baja frecuencia se requiere, para que funcione eficientemente, que sea de gran tamaño para que el aire sea movido. Por lo tanto debe haber una larga excursión del diafragma y a la vez que tenga una amplia área.

) Clasificación por el funcionamiento:

Los primeros altavoces que aparecieron en el mercado fueron los dinámicos y su fundamento se sigue aplicando hoy en día en la mayor parte de los sistemas. Se han hecho muchas mejoras y de diseños muy notables, pues así se ha conseguido cubrir todo el rango de frecuencias audibles.

Cualquier driver electrodinámico (electromagnético, de bobina), squaker, tweeter, y en nuestro caso el woofer (altavoz de baja frecuencia), se basan en el mismo principio electromagnético de los micrófonos. Un diafragma que es puesto en movimiento a causa de la inducción eléctrica en la bobina dentro del campo magnético permanente. (La inversa en los micrófonos).

La bobina esta construida por un hilo de cobre esmaltado que está rodeado sobre un soporte de papel y cartón (former) y en los modelos de superior calidad se utiliza el aluminio o el bronce fosforoso para la bobina. Así, se obtiene una mayor disipación del calor, adaptándose perfectamente a la dilatación de las espiras de la bobina sin que se produzcan deformaciones a causa del calor.

Cuando la corriente pasa por la bobina, un campo electromagnético es producido perpendicularmente al flujo de corriente y al campo magnético permanente.

La fuerza mecánica resultante causa que el diafragma se mueva perpendicularmente al gap y, en consecuencia, empuje el aire por todos sus lados.

En el driver hay tres sistemas diferentes, pero a la vez interrelacionados: (Ver Anexo 1)

• El Sistema Motor: Compuesto por el imán, la pieza polo, el gap, former, y la bobina.

• El Diafragma: Conformado por el cono y el domo (dust cap).

• Sistema de Suspensiones: Compuesto por el surround y el spider.

II) CAJAS ACUSTICAS:

¿Dónde se encuentran alojados estos tipos de altavoces de bajas frecuencias?

2.1) Definición de Cajas Acústicas de Baja Frecuencia:

Los tipos de cono de los altavoces de baja frecuencia están siempre montados cercanamente a la caja. En el primer ciclo de una onda sinusoidal el cono se mueve hacia adelante. Se genera una compresión al frente del diafragma con su correspondiente rarefacción en la parte posterior.

Cuando el diafragma se mueve se crea inmediatamente ejerce presión en la parte frontal y a la vez una rarefacción en la parte posterior, y viceversa. Hay un cambio de fase de 180° entre las ondas de presión que irradian desde la parte frontal y posterior del dispositivo. Supongamos que se tiene un altavoz en un espacio libre de obstáculos. Como resultado de la compresión y rarefacción se obtiene casi por completo la cancelación del sonido.

Los efectos de cancelación se pueden minimizar enormemente con el uso de una caja acústica, la cual sirve de protección y a la vez pretende alargar el camino de la señal entre el frente y reverso del altavoz. Dependiendo del tipo de caja usada, la salida de la parte trasera del altavoz puede ser aislada totalmente, o modificada adecuadamente para reforzar la presión que irradia desde la parte frontal del altavoz.

Las cajas más comunes usadas para la reproducción de bajas frecuencias son: las Cajas Vented, y las Horn Loaded.

- Cajas Vented: Son usadas generalmente por radiación directa y para sistemas de bajas frecuencias. Un sistema de radiación directa es aquel en las que el diafragma del altavoz está en contacto directo con el aire. Está colocado en la parte delantera de la caja, sin una bocina al frente o detrás del altavoz. Esta caja tiene como características una abertura en la parte baja llamada “vent” (orificio). (Ver Anexo 2).

- Cajas Horn Loaded: Hay dos tipos de cajas para esta categoría.

Las Rear Loading Horn (bocina de carga trasera) funcionan mejor en aplicaciones de tiro corto, donde la respuesta de bajos es más importante que una alta directividad. Las Rear Loading Horns utilizan las ondas traseras del altavoz para reforzar a una caja folded. Estas ondas traseras son acopladas a la radiación de las ondas frontales del altavoz. El efecto de carga acústica de la bocina reduce la distorsión no-lineal y refuerza la eficiencia de bajas frecuencias dramáticamente. (Ver Anexo 3).

Las Front Loading Horn (bocina de carga frontal) son idéales para usar en largas salas, ambientes al aire libre, y otras aplicaciones similares donde el tiro largo y la máxima eficiencia son consideraciones de suprema importancia. Con su óptimo rango de frecuencias operable, las Front Loading Horns agregan 6dB a la sensibilidad sobre eje del altavoz. Esto permite el menor uso de parlantes y una misma capacidad de poder del amplificador comparado con los sistemas de radiación directa.

2.2) Tipos de Cajas de Baja Frecuencia con Bocina (Bass Horn):

Las bocinas diseñadas para las frecuencias bajas, especialmente aquellas que tienen pequeñas áreas en sus profundidades (garganta de la bocina) pueden ser dobladas o plegadas para hacer productos compactos. Estas son generalmente bocinas de bajo o bocinas Public Address que generan un espectro de música de fondo debajo de los 200 o 150 Hz usando altavoces entornillados.

2.2.1) Altec Lansing Straight Bass Horn: (Ver Anexo 4)

Para muy bajas frecuencias, este tipo de bocinas debe ser largo. Está hecho exclusivamente de madera y es usado para frecuencias de 65 Hz. La parte más profunda de la bocina es más larga que lo combinado del área del altavoz.

2.2.2) Community Leviathan Portable Straight Bass Horn: (Ver Anexo 5)

Consta de 3 secciones, y está hecho exclusivamente de láminas de fibra de vidrio y resinas de poliéster. El diseño plegable se intentó para un uso portátil, es relativamente liviano, y con la extensión de la boca se usa para frecuencias sólo por debajo de los 50Hz. Esta es probablemente la más larga Straight Bass Horn que se haya producido.

2.2.3) Cerwin E. Bass Horn: (Ver Anexo 6)

Es otra forma de Folded Bass Horn. Un altavoz de baja frecuencia CERWiN-Vega de 18 pulgadas está situado entre las bocas y cara más altas y la más baja de la parte trasera en una cámara de compresión.

2.2.4) Caja Folded Horn: (Ver Anexo 7)

Las bocinas de bajos folded más famosas son las Klipschorn. Usa un sencillo y altamente eficiente altavoz folded de 15 pulgadas relativamente compacto, sólido y robusto. Estas cajas de baja frecuencia constan de una bocina oculta, es decir, que no está expuesta a la impedancia del aire.

2.2.4.1) Tecnología Folded Horn:

Tecnología Folded Horn se refiere al diseño de sistemas prácticos, fácilmente transportables, de cajas acústicas destinadas a la reproducción de muy bajas frecuencias utilizando la configuración de bocina plegada.

La reproducción de las muy bajas frecuencias implica longitudes de bocinas muy largas (por ejemplo 6,9 mts para 50Hz). Por esta razón es que las Folded Horn se basan en plegar o enrollar las bocinas, pues así se posibilita el uso de bocinas mas largas y, además, mantienen un tamaño adecuado para transportarlas. Este sistema garantiza una elevada eficiencia y baja distorsión.

2.2.4.2) Características de la Caja Folded:

a) Funcionamiento Electrodinámico:

Las cajas Folded en su interior tienen un altavoz electrodinámico, el cual trabaja con el principio electromagnético ya mencionado.

b) Del tipo de baja frecuencia (Subwoofer):

Reproducen solo bajas frecuencias, generalmente de 100 Hz hacia abajo.

c) De grandes dimensiones:

El diámetro de estos altavoces suelen ser de grandes proporciones alrededor de 20 y 24 pulgadas (50 y 60 cm), a causa de la gran cantidad de aire a la que debe ser sometido el diafragma, pues a frecuencias bajas la longitud de onda es mayor.

d) Diafragma de cartón, tronco de cono, y ángulo abierto:

Como sabemos, los extremos de la bobina se llevan al exterior para poderse conectar a la señal de excitación (el cono), En los altavoces de baja frecuencia que tienen grandes dimensiones se utiliza exclusivamente el cartón como cono que es en realidad un Tronco de cono de ángulo bastante abierto para facilitar la difusión de los sonidos

e) De radiación indirecta:

Una bocina adapta la alta impedancia del diafragma a la baja impedancia del aire. De este modo, se mejora el rendimiento del altavoz. Es decir, se transforma más energía eléctrica en acústica, si no se usara la bocina, se emplearía la misma energía eléctrica obteniendo menos energía acústica.

Los altavoces de radiación indirecta están compuestos de dos partes, la bocina y el motor de compresión. El motor de compresión es en realidad un altavoz electrodinámico de bobina móvil, aunque tiene algunas peculiaridades, como una cámara de compresión, un diafragma pequeño y ligero y la estructura para ser enganchado a la bocina.

f) Caja tipo bocina (Bass Horn):

La bocina ofrece un mejor control de dirección que las cajas de radiación directa y además funciona como un adaptador de impedancia

g) Usos:

Desde que las cajas de bocina son más direccionales que las del tipo de radiación directa, son particularmente usados en situaciones donde se requiere una longitud de tiro largo (estadios, conciertos, etc), pues cuando son de radiación directa y el altavoz reproduce frecuencias bajas la onda se expande omni-direccionalmente, en cambio cuando es de radiación indirecta y se quiere reproducir las frecuencias bajas se emplea el trabajo de la bocina que es direccionar la onda sonora.

2.2.4.3) Tipos y Modelos de Cajas Folded:

a) W-Bin Folded Horn: (Ver Anexo 8)

El más conocido es la bocina de teatro RCA, usando 15 pulgadas en sus altavoces RCA. Muchas de estas bocinas aún existen y son usadas por muchas compañías de alquiler de P. A. para conciertos. El W-Bin usa altavoces de parámetro frontal (front-facing) y el ensanchamiento de la onda de la bocina está diseñada como en forma de una W en un doble pliegue que se expande en dos bocas gemelas.

b) Klipschorn Folded Horn Bass: (Ver Anexo 9)

El Klipschorn está diseñado para ser situado en una esquina de la habitación desde la boca de la bocina existente hasta los lados de la caja. Esto es inherente en el diseño de la caja haciéndolo dependiente de la habitación.

c) JBL Scoop Folded Horn: (Ver Anexo 10)

III) GLOSARIO:

- Baffle: Pantalla Acústica. Panel u otra superficie cuyo propósito es prevenir la transmisión de sonido.

- Compresión: Compresión: Cuando el diafragma se mueve, empuja la masa de aire que está enfrente, comprimiendo las partículas de aire. Lo opuesto ocurre en la rarefacción.

- Devanado: Enrollado

- Horn: Bocina.

- Vent: Orificio

IV) BIBLIOGRAFÍA:

“Handbook for sound engineers” de Glen M. Ballou

Editado por Howard W Sanm and Co. por SAMS una división de Macmillan Computer Publishing. Segunda edición 1991. USA. Págs. 554-558

“Sound Reinforcement Handbook” de Gary Davis y Ralph Jones

Publicado por Hal Leonard Co. por Yamaha Corporation of America and Gary Davis and Associates. Segunda edición 1990. USA. Págs. 212 - 217

“Loudspeaker design cookbook” de Vance Dickanson

Capitulo 0: "How loudspeakers work". Págs. 3-4. Segunda edición 1997. USA.

“Sound Recording Handbook” de John M. Worm

Capitulo 5, Págs. 170-181. Primera edición 1989. USA.

“Electrónica Enciclopedia Práctica”

Vol. 3 y 7. Capítulos: “Los Altavoces” Págs. 321 a 324 y “Las cajas Acústicas: su funcionamiento” Págs. 858-860. Ediciones Nueva Lente Madrid 1982.

Web:

http://www.studio-systems.com/audiofeatures/SeptOct2001/Folded%20Horn/105.htm

http://www.jblpro.com/pub/obsolete/Low_Frequency_Enclosures2.pdf

http://www.studio-systems.com/audiofeatures/SeptOct2001/Folded%20Horn/105.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Altavoz

http://www.historyofpa.co.uk/pages/speakers.htm

http://www.ecler.es/ES/product.asp?ProductID=40

http://www.sonido-zero.com/sumario/tipos-de-altavoces.html

http://www.imagendv.com/altavoces.htm

V) Anexos (Ver CD)

Gap (o entrehierro) es una zona de flujo constante. En el entrehierro habrá mayor concentración de flujo magnético.

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