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Bocinas

Las bocinas, en acústica, cumplen básicamente dos funciones: adaptación de impedancias entre el diafragma y el aire, y control de directividad. En este post se analizan brevemente las justificaciones teóricas de su funcionamiento.

Se suelen diferenciar dos tipos de radiadores: directos e indirectos. Los primeros consisten en un diafragma radiando sonido directamente al aire libre, mientras que los segundos utilizan un elemento intermedio entre el diafragma y el aire: una bocina.

radiadores

Este elemento cumple la función de modificar la carga de aire que se le impone al diafragma. La impedancia interna del parlante (superficie rígida del diafragma) es alta a comparación con la del aire (poco denso y compresible), por lo tanto, si la superficie no es suficientemente grande, el cambio brusco de impedancias no permite el desarrollo de potencia acústica.

El concepto se puede pensar como un divisor resistivo de tensión; para lograr máxima transferencia de potencia la impedancia de carga debe ser igual a la impedancia interna del generador (ver Impedancia (Z)).

potencia

Potencia en Zc en función de Zc. La potencia en Zc es máxima cuando Zc es de igual valor que Zi

Para un diafragma chico moviéndose a baja velocidad, Zi es mucho más grande que Zc y no hay transferencia de energía. Una bocina cumple la función de aumentar Zc en la boca del diafragma y disminuirla progresivamente hasta alcanzar el aire libre. De esta forma se logra extender hacia bajas frecuencias el funcionamiento del diafragma. La teoría detrás de este concepto se relaciona con la impedancia de radiación de un pistón plano (ver ref.), lo cuál excede el objetivo de este post.

Los parlantes de radiación directa suelen utilizar diafragmas más grandes que los de radiación indirecta, esto es porque necesitan mayor superficie para generarse a sí mismos una carga de aire activa (además, utilizan un gabinete). Sin embargo, mientras mayor sea la superficie vibrante, mayor será la masa que debe moverse, dificultando la radiación en alta frecuencia y exigiendo más fuerza al motor magnético (ver Qts, Qms, Qes ¿qué indican?, Suspensión Mecánica).
El uso de un diafragma chico con una bocina acoplada equivale a un radiador directo de diafragma grande pero con muy poca masa. Esto es ideal para transductores de alta frecuencia, en donde se necesita un diafragma liviano para alcanzar alta frecuencia y eficiencia para lograr un elevado nivel de presión sonora.

bocinaPor otro lado, la directividad se logra mediante el control del esparcimiento de energía con paredes rígidas. La geometría cercana de la garganta modifica la forma de onda en el borde externo de la bocina y concentra energía en una región específica. Algo importante a destacar es que este fenómeno siempre genera un grado de distorsión, que por suerte, en un buen diseño, puede ser inaudible. Además existe una frecuencia de corte inferior a partir de la cuál no se logra control directivo, esto es porque la longitud de onda es larga en comparación con las dimensiones de la bocina.

Algunas veces se suele decir que “las bocinas amplifican el sonido”, lo cuál es técnicamente imposible por tratarse de un elemento pasivo. Sin embargo es cierto que generan más nivel de presión sonora en su eje de radiación. Ahora sabemos que esto se debe al control directivo y adaptación de impedancias, lo cuál mejora el rendimiento de la fuente y concentra su energía en un sector específico.

Para profundizar más en el tema se puede consultar las siguiente bibliografía.

Referencias:
Beranek L. L. “Acústica”. 2da Ed.  1969.
Ortega B. P., Romero M. R. “Electroacústica: Altavoces y Micrófonos”. 2003.
J. Castillo y A. Costa. “Guía de Ondas Acústicas (Bocinas): Generalidades”. UTN Córdoba. 2012.

Facundo Ramón
Investigación & Desarrollo – Equaphon

Facundo Ramón

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