En la última entrega de esta serie terminamos diciendo que  los altavoces siempre se veían acompañados de cajones de madera (o de plástico). ¿No sería más barato dejarlo al aire libre y listo? ¿Es sólo por una cuestión de apariencia que deben estar así? O quizás para que nuestras esposas/esposos no nos digan: “¡Tira ese montón de cables y artilugios de una vez por todas, que arruinan el living!”.

No, los cajones de madera, que de ahora en más los llamaremos “bafles”, tienen una función muy específica, y es casi tan importante como el altavoz en sí, pero para entenderla hay que aclarar antes un concepto muy simple.

Como vimos en la primera entrega de la serie, cuando llegaba una corriente variable al altavoz, éste se movía de acuerdo a la misma, generando un sonido particular. Este sonido es el que llega a nuestros oídos. Pero si revisamos la animación de nuevo, podemos formularnos la siguiente pregunta: Si salió una onda hacia delante, ¿por qué no sale también una onda hacia atrás? Si básicamente es lo mismo… el cono se mueve hacia delante y hacia atrás… Y, definitivamente, esto es lo que sucede: al mismo tiempo que se va creando la onda hacia un lado del altavoz, se crea la misma, pero en contrafase, del otro lado. ¿Por qué en contrafase? Si recuerdan, el sonido era una onda que se propagaba por el aire debido a las variaciones en la presión de éste. Estas variaciones de presión las ocasiona el altavoz al desplazarse hacia delante y hacia atrás como un pistón rígido; si el cono del altavoz se mueve hacia delante, está comprimiendo el aire a su alrededor delante de éste. Pero recordemos que del otro lado también se está generando una onda, pero en sentido inverso: al otro lado se está expandiendo el aire alrededor del altavoz. Cuando cambia de sentido el movimiento, ahora se expande (baja la presión) delante, y se comprime detrás. Como ven, la onda creada es exactamente igual, pero desfasadas 180°, cuando una tiene un valle la otra tiene en el mismo lugar un pico, y viceversa.

Si recuerdan bien, en el anterior articulo dijimos que los sonidos que se emitían por un altavoz, si su longitud de onda fuera mayor que el diámetro de dicho altavoz, el sonido se propagaba hacia todas las direcciones por igual (esféricamente). O sea, tanto la onda que salió hacia delante como la trasera, si el altavoz está al aire libre y reproduciendo una frecuencia menor a su diámetro, se deberían sumar, ya que se propagan por igual… y acá llegamos al quid de la cuestión…

Los sonidos, al ser ondas, sufren los fenómenos de interferencia y difracción^[1]. Como la onda trasera está en contrafase con la delantera, al sumarse las dos ondas, nos da… ¡cero en todo momento! Es muy simple, en toda cresta creada siempre va a haber un valle igual que se emitió por el otro lado del altavoz, y viceversa. Si sumamos los valles con las crestas el resultado es una total interferencia destructiva que nos da como resultado una onda de amplitud cero. Este fenómeno se llama “cortocircuito acústico”, se podrán imaginar por qué.

Esto es muy simple de comprobar: en sus casas saquen el altavoz de graves (el más grande) del bafle, y en sus manos háganlo sonar con su música preferida. Van a escuchar los medios y agudos (longitudes de onda menores al diámetro del altavoz que se propagan hacia delante y hacia atrás direccionalmente), pero los graves van a desaparecer. Manténgalo sonando y coloquen el altavoz de nuevo en el bafle y… ¡voilà! Escuchamos nuevamente los graves.

El bafle es el encargado de que la onda trasera no se encuentre con la delantera y se “destruyan” por decirlo de una manera, así de simple. Pero lograr esto no es tan fácil como parece, no es simplemente poner el altavoz en un cajón cerrado y listo el problema. Como estamos acostumbrados en acústica, para solucionar un problema normalmente creamos dos o más nuevos.

En este artículo vamos a mostrar los distintos tipos de bafles que hay, pero no vamos a profundizar mucho en cada uno de ellos; es una introducción para que luego entendamos conceptos más complicados y, ahí sí, detallaremos cada tipo de bafle, su construcción y cálculo para que nosotros fabriquemos nuestros sistemas hi-fi, ventajas y desventajas, etc.

Bafle cerrado.

Bafle  “cerrado”

El tipo más simple de bafle. En realidad es lo primero que se nos viene a la mente si analizamos el problema. Éste consiste en un cajón hermético que no deja salir la onda trasera y, mediante materiales absorbentes, la transforma en calor y éste es disipado (el calor generado es mínimo, casi despreciable, nadie se va a quemar acá…). El volumen de este cajón es muy importante, ya que, como va a tener aire adentro y éste es un material elástico, va a actuar como un resorte: básicamente, cuando el altavoz comprima el aire dentro de la caja, el mismo va a hacer una fuerza en sentido contrario intentando alejar el cono del altavoz, y cuando el altavoz excursione hacia delante, el volumen de la caja va a aumentar y su presión disminuir, con lo cual va a “tirar” al cono del altavoz hacia atrás. Como veremos más adelante hay un cálculo para saber el volumen óptimo para cada altavoz en caja cerrada.

Las ventajas de este sistema son:

-Es la más simple, y normalmente el bafle es chico.

-Si el cálculo es correcto, este efecto del aire como “resorte” ayuda al altavoz a comportarse mejor con los retrasos y adelantos de fase.

-En sonidos de tipo “explosivos”, o sea, rápidos, cortos y de gran amplitud, se comporta muy bien.^[2].

Las desventajas son:

-Si el aislante acústico no esta bien colocado o no es suficiente, se crean dentro ondas “resonantes” que son audibles.

-Al ser cerrada, la caja tiene que soportar presiones y depresiones bastante altas, con lo cual debe ser muy rígida y hermética para que funcione bien.

-Al eliminar completamente la onda trasera, sólo escuchamos la onda delantera, y esto origina un rendimiento pobre en graves. Esto suena lógico, y por eso el próximo tipo de bafle la aprovecha (la onda trasera): el “Bass Reflex”.

Bafle “Bass Reflex”

Como dijimos, aprovecha la onda trasera para sumarla a la delantera y tener así mejor respuesta en graves. Para esto tiene un agujero o “port” de cierto diámetro y largo.

Bafle bass reflex.

¿Cómo lo hace? Como dijimos antes, la onda que se creaba hacia atrás en el altavoz estaba en contrafase, pero como el aire es un material elástico y actúa como resorte, si calculamos bien el volumen interno y el volumen del “port”, podemos usar esta elasticidad para desfasar la onda lo suficiente para que se sume a la emitida por la parte delantera del altavoz; a este proceso se le llama “sintonizar el bafle”. Hablar del proceso físico de cómo la elasticidad del aire desfasa la onda escapa de este post introductorio (aquí para profundizar), pero la idea es simple: al estar en fase, las dos ondas ahora se suman en vez de cancelarse.

Éste es el tipo más común de bafle, y sus ventajas son:

-Excelente rendimiento en graves.

-Buen manejo de potencia (ya hablaremos de esto).

-Si el altavoz es apto, el bafle no es muy grande.

-No debe soportar grandes presiones.

Desventajas:

-Con algunos altavoces el tamaño necesario es demasiado grande.

-La respuesta transitoria es pobre (aunque depende mucho del diseño).

Hay un tipo particular de bafle que usa un sistema parecido y con las mismas características, llamado “radiador pasivo”. En vez de usar un agujero con cierto volumen de aire para sintonizar, este tipo de bafle usa un altavoz sin imán y sin bobina, o sea, sólo el cono, las suspensiones y la estructura. Como éste tiene una masa y elasticidad determinadas, se sintoniza variando la masa (por inercia se genera el desfasaje). Como dijimos antes, el rendimiento es similar al de un bass-reflex, pero tiene la desventaja de que hay que sumar el precio del radiador pasivo.

Bafle con radiador pasivo.

Bafles “Paso banda”

Si tenemos un Home-theater (típicamente cinco bafles chiquitos más uno grande) o un sistema 2.1 en la PC, seguro que tenemos un paso banda en nuestra casa. Es un tipo de bafle diseñado solamente para reproducir frecuencias bajas, por eso también se los llama “Sub-woofers”.^[3]

Bafle paso banda con dos camaras bass reflex

Consiste en dos cámaras como se ve en la figura, sintonizadas de forma tal que mejore lo máximo posible la respuesta en graves, pero sacrificando todas las demás frecuencias, por lo que siempre debe ir acompañado de otros bafles. Las cámaras pueden ser una cerrada y otra bass-reflex, o dos bass-reflex, siendo el más popular el primero.

Las ventajas de este tipo de bafle son:

-Pequeño tamaño.

-Con altavoces chicos se logran buenos graves.

-Barato, ya que el altavoz no tiene que ser bueno.

Pero, lamentablemente, las desventajas son muchas:

-El rendimiento es muy pobre en comparación con los otros tipos de bafle.

-Crea retrasos y adelantos de fase audibles que hacen que nos duela la cabeza después de escuchar mucho tiempo música con ellos.

-La respuesta transitoria es pésima.

-Por su diseño, pareciera que siempre escuchamos la misma frecuencia, dando graves fuertes pero pobres en calidad.^[4]

Todas estas desventajas convierten en este tipo de bafle en realmente pésimo para escuchar música, pero las ventajas son suficientes como para usarlos para ver películas, y por este motivo son tan populares (además de la moda de tener graves retumbotes que, definitivamente, el músico no puso en la grabación).

Bafle tipo “Línea de transmisión”

Estos son bafles que, para sintonizar los graves, o sea, poner en fase las dos ondas (trasera y delantera), usan la velocidad limitada del sonido.

Bafle tipo línea de transmisión

Dijimos que la velocidad del sonido en el aire es de 336 m/s y que una frecuencia de 20Hz tiene una longitud de onda de unos 17 metros. Supongamos que reproducimos una onda de 20Hz. Hacia delante del altavoz se reproduce normalmente, pero hacia atrás le hacemos recorrer un camino de la mitad de largo que la onda. Al salir de este camino va a haber sufrido un retraso debido al tiempo que tardó en recorrer el camino. ¿Se entiende el concepto?

Si la longitud es exactamente la mitad de largo que la onda reproducida, sufre un desfase de 180° y sale en fase con la onda delantera, sumándose a ella. Para sintonizar una frecuencia de 40Hz (longitud de onda de unos 8.5 metros) debemos construir un camino para la onda trasera de unos 4.25 metros. Como habrán supuesto esto es enorme para una casa; por eso se hacen los llamados “laberintos acústicos”, donde este camino se pliega varias veces para lograr achicar el tamaño. Las ventajas son que no sufren del problema de la “compresión” causada por el volumen de aire en los otros bafles y no tiene resonancias. Pero la desventajas son su gran tamaño y que, al ser tan complicadas, suelen ser muy caras, por lo que no están tan difundidas.

Bafle tipo “Laberinto acústico”

Básicamente es una caja cerrada, pero con la diferencia de que, en este caso, se intenta que sea lo más larga posible, para que la onda trasera desaparezca completamente antes de rebotar con alguna pared y crear resonancias. En las típicas cajas cerradas normalmente tenemos varios rebotes de la onda antes de que sea absorbida, creando ondas “estacionarias” dentro del bafle. En este caso, al ser tan largo el bafle, sumado a que su sección se va reduciendo y que está lleno de material absorbente, la onda queda completamente absorbida antes de que llegue al final del camino y rebote. El más famoso bafle con este sistema es el “Nautilus” de B&W, considerado uno de los mejores bafles del mundo, aunque, como se imaginarán… su precio es prohibitivo.^[5]

B&W Nautilus, nuestros bafles van a sonar igual de bien... pero van a ser mas feos.

Estos son básicamente los tipos de diseño que tenemos normalmente. Hay otros, como dipolos, bafles abiertos, paneles electrostáticos, etc, pero no están casi difundidos y normalmente su rendimiento es menor que los citados.

.

Con esta introducción a las cajas acústicas, sumado a lo que ya sabemos sobre altavoces, ya tenemos el panorama completo para empezar a conocer temas más profundos (y, por supuesto, interesantísimos). En todos los artículos hemos citado la palabra “distorsión”, palabra que el amante del audio odia más que a ninguna otra… ¿Qué es la distorsión? ¿Por qué se crea? ¿Cómo la evitamos? Estos van a ser los temas del próximo artículo, ya que seguramente todos los que han comprado un equipo de audio han escuchado (¡y sufrido!) la palabra “distorsión armónica”…. ¡hasta la próxima!

1. En El Tamiz están perfectamente explicados los dos fenómenos [↩]
2. A esto se le llama “respuesta transitoria” que la estudiaremos en detalle en otras entregas, y es un efecto que se da en todos los sonidos, pero más evidentemente en los cortos y de gran amplitud. [↩]
3. Hay sub-woofers de todos los tipos de bafles, pero éste es el mas popular. [↩]
4. Esto es porque básicamente el diseño es el de un “Resonador”. [↩]
5. Además de que nosotros podemos armar lo mismo o mejor con muchísimo menos dinero. [↩]

The La reproducción de la música y los sonidos. “El bafle” by , unless otherwise expressly stated, is licensed under a Creative Commons Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 2.5 Spain License.