Cuando se dise?a un sistema para woofer en una aplicaci?n automotriz high-end, se debe seguir un procedimiento l?gico. Los factores m?s importantes sin tama?o, desempe?o, costo y facilidad de fabricaci?n. El primer paso es decidir cuanto espacio se le quiere dedicar a tu sistema de woofer; generalmente, entre m?s grande es mejor. Esta desici?n afectar? inevitablemente los otros par?metros del proceso de instalaci?n.
Los sistemas con alto rendimiento generalmente requieren de woofers grandes y cajas grandes, lo que usualmente eleva el costo del sistema y alarga el tiempo requerido para la construcci?n. Despu?s de que te has decidido sobre cuanto espacio ocupar? tu sistema de woofer, debes determinar que tipo de caja es la correcta para tu aplicaci?n particular. El sistema m?s simple es el ?free air?. Este sistema no es m?s que una barrera que separa el frente de la bocina de la parte trasera de la misma, esta barrera es llamada ?baffle?. Una instalaci?n t?pica de este sistema consiste en montar el (los) woofer (s) en la parte trasera del veh?culo (sombrerera). Para cualquier tipo de instalaci?n ?free air? es muy importante que no exista un espacio por el cual el sonido pueda pasar de la parte trasera de la bocina hacia la parte frontal, si esto pasara, habr?a cancelaciones y la cantidad de bajo se reducir?a.
Un sistema ?free air? es probablemente la manera m?s f?cil de instalar woofers en tu auto. Puedes esperar buen rendimiento de este tipo de instalaciones, y debido a que no hay cajas que dise?ar o construir, el tiempo y costo de la instalaci?n son m?nimos. Desafortunadamente, hay varias desventajas sobre este tipo de sistemas. Cuando una bocina es montada en una caja, el aire dentro de la misma act?a como un resorte en contra del cono de la bocina, lo que resulta en presi?n que provee amortiguamiento mec?nico y previene un movimiento excesivo del cono. Pero en una instalaci?n ?free air? no se requiere de una caja, por tal motivo, el amortiguamiento mec?nico es muy pobre, resultando en falta de
definici?n. La potencia admisible de la bocina se ve tambi?n comprometida debido a que un baffle infinito provee un control muy pobre en la excursi?n del cono.
El segundo tipo de sistema es la ?caja sellada?, y es similar al dise?o ?free air?. Una caja sellada es justamente eso: un recinto TOTALMENTE sellado. Debido a que el woofer es montado en una cara de la caja, no hay espacio por el cual el sonido pueda viajar de la parte trasera de la bocina hacia el frente de la misma. Las cajas selladas son muy f?ciles de dise?ar y construir, y generalmente trabajan muy bien con la mayoría de los woofers. Excelente amortiguamiento, buen manejo de potencia y facilidad de dise?o y construcci?n hacen el sistema sellado una opci?n ideal para muchos instaladores.
Sin embargo, hay algunos inconvenientes sobre el uso de este tipo de cajas. Usar una caja que sea sumamente peque?a puede tener efectos adversos tanto en la cantidad de sonido (volumen) como en el desempe?o de los sub-bajos. La eficiencia es otro punto en contra, t?picamente, las cajas selladas son menos eficientes que las ventiladas (ver abajo) y requieren de m?s poder y ecualizaci?n para lograr niveles de salida comparables.
El mayor desempe?o se obtendr? montando el woofer en una ?caja ventilada?. Los sistemas ventilados, tambi?n conocidos como porteados o bass-reflex, usan un ducto para ayudar a ?entonar? el desempe?o de la bocina. Un buen dise?o ventilado proveer? esencialmente una respuesta plana justo antes del punto f3 con el sistema trabajando por debajo de este punto. A medida que la frecuencia se acerca a este punto (en el que la caja est? entonada), la salida creada en el puerto incrementar? y se llegar? al punto en que sea totalmente ?ac?stico? reduciendo adem?s al m?nimo la excursi?n del woofer. A esta frecuencia, la salida provendr? casi exclusivamente del puerto y la excursi?n del woofer estar? al m?nimo. Esto es algo diferente al sistema sellado, en donde la excursi?n del cono incremente cuatro veces por cada octava de reducci?n en la frecuencia. Reducir la excursi?n significa menor distorsi?n, debido a que el puerto no est? sujeto a las limitaciones de suspensi?n del woofer. El aspecto del control de la excursi?n en un buen sistema
ventilado es de fundamental importancia, especialmente en sistemas de alto desempe?o donde se desea altos niveles de salida con poca distorsi?n.
La desventaja m?s grande de las cajas ventiladas es la complejidad creciente sobre otros dise?os, pobre rendimiento cuando se dise?a incorrectamente y llevar el woofer por debajo de la frecuencia de entonaci?n. Sin embargo, nota que la mayoría de los fabricantes de woofers proveen especificaciones, planos de construcci?n y graficas de entonaci?n que te permiten construir sistemas ventilados relativamente f?ciles. Una vez que hayas seleccionado el tipo de caja, puedes empezar el proceso de seleccionar el (los) woofer (s). para un sistema ?free air? se requiere de un woofer con ?low compliance?. Este tipo de woofers usualmente tienen una suspensi?n reducida y un gran im?n, ambos para compensar el pobre amortiguamiento inherente a este tipo de sistemas.
Por otro lado, los sistemas sellados, requieren de ?high-compliance?. Esto para proveer de buena respuesta a bajas frecuencias sin un amortiguamiento excesivo, estos woofers tienen casi invariablemente suspensiones ?flojas?. Si se usa una caja sellada peque?a, el cono debe ser construido de materiales pesados y deben ser capaces de manejar altos niveles de excursi?n. Los materiales pesados t?picos son pl?stico, polipropileno y papel plastificado.
Los sistemas ventilados, como los ?free air?, trabajan mejor con woofers ?low compliance?. Las propiedades bajas de excursi?n de los sistemas ventilados permiten el uso de un cono m?s r?gido. Esto resulta en menos distorsi?n, mejor repuesta transitoria y mejor control. Adicionalmente estos woofers tienen a ser m?s eficientes debido a que tienen conos m?s livianos. Se debe notar sin embargo, que casi cualquier tipo de woofer trabajar? en este tipo de sistema siempre y cuando la caja sea correctamente dise?ada. Para seleccionar el tama?o del woofer, debes considerar el volumen disponible para la caja as? como la salida ac?stica deseada. Muchos fabricantes ofrecen gr?ficas que especifican el volumen recomendado para sus bocinas. T?picamente, un woofer de 10?
requerir? un volumen de 1 a 1.5 pies c?bicos, uno de 12? de 1 a 3 pies c?bicos y uno de 15? de 4 a 10 pies c?bicos.
Como probablemente habr?s notado, woofers grandes siempre sonar?n m?s que los peque?os en cualquier instalaci?n. La raz?n es simple. La salida ac?stica est? directamente relacionada con el volumen de aire desplazado por el cono. Esto es similar a un pist?n dentro de un motor. En el caso del woofer, el cono es el pist?n y la excursi?n el la biela. Obviamente, al incrementar el di?metro del woofer o su excursi?n, la salida del mismo aumentar? tambi?n.
T?picamente, los woofers menores a 8? ser?n incapaces de producir suficiente salida ac?stica a bajas frecuencias sin haber altos niveles de excursi?n. Por otro lado, los woofers mayores a 15? sufrir?n de pobre respuesta transitoria debido a la gran masa de sus conos. En instalaciones en donde los woofers grandes son impr?cticos, se puede usar una configuraci?n de muchos woofers peque?os. En algunos casos, muchos woofers peque?os pueden sonar m?s que uno grande. La ventaja de usar muchos woofers es que requerir?n menos volumen, la desventaja es que cada woofer requiere de alimentaci?n del amplificador adem?s de que puede haber problemas de fase.
La relaci?n de sistemas que a continuaci?n presento puede ayudarte a decidir entre usar pocos woofers grandes o muchos peque?os.
(A = ?rea del cono; E = excursi?n del cono en un sentido; F = frecuencia m?s baja deseada; P = poder ac?stico deseado.)
- Si el ?rea del cono es duplicado, la excursi?n ser? la mitad: 2A = E/2
- Si el ?rea del cono se divide en 2, la excusi?n de duplicar?: A/2 = 2E
- Si la frecuencia es dividida en 2, la excursi?n incrementa por 4: F/2 = 4E ? Si la frecuencia se duplica, la excursi?n se reduce por 4: 2F = E/4.
- Si la excursi?n es dividida en 2, el poder ac?stico redivide en 2: E/2 = P/?
- Si la excursi?n se duplica, el poder ac?stico se duplica: 2E = 2P
A partir de estas ecuaciones, puedes determinar el mejor m?todo para tu instalaci?n, como una gu?a: 5 woofers de 8?, 3 de 12? y 2 de 15?tendr?n niveles de salida ac?stica similares. Conociendo el tama?o y tipo de caja, m?s el tipo, tama?o y n?mero de woofers requeridos te lleva a la parte divertida: seleccionar un woofer de los cientos que hay disponibles. El costo de los woofers var?a dram?ticamente, as? como su calidad. Gu?ate por la eficiencia de tu woofer. La eficiencia es como MPG: entre m?s eficiente sea tu woofer, se requerir? de menor potencia para moverlo.
La eficiencia es medida de dos formas.
La primera es la eficiencia referida en half-space, que se mide en porcentaje. El segundo m?todo es el nivel de presi?n sonora (SPL) a 1 metro con un watt de potencia aplicada. En ambos casos, mayores n?meros siempre ser?n mejores. La eficiencia es relativa a varios factores. La masa del cono afecta dr?sticamente la eficiencia. Si se triplica la masa del cono, se reduce a la mitad la salida ac?stica. El tama?o del im?n es tambi?n un factor importante, te?ricamente, al duplicar el tama?o del im?n de duplicar? la eficiencia. La forma seccional del conductor usado en la bobina es importante tambi?n. Un cable rectangular es m?s eficiente que un circular o redondo. El manejo de potencia es un criterio importante cuando se busca un woofer. Se cuidadoso cuando se comparan. Algunos fabricantes dan medidas RMS, otros publican Potencia M?xima. Usualmente la Potencia M?xima duplica la potencia RMS. La diferencia en estas dos medidas y f?cilmente entendibles. Debido a que temperatura de la bobina corresponde al nivel de salida de la m?sica, una fuente con mucha informaci?n transitoria calentar? la bobina a menos grados que en una onda sinoidal continua. La capacidad de manejo de potencia de un woofer est? directamente relacionada a la habilidad de la bobina de disipar el calor. Las bobinas grandes tienen una superficie mayor y son capaces de disipar m?s calor que las peque?as. Una pieza ventilada (usualmente como un hoyo en el centro del im?n) es tambi?n importante. Otra forma de ventilaci?n es un guadapolvos ventilado. Esto permite al aire circular sobre la bobina para enfriarla.
Adem?s mantiene niveles excesivos de presi?n proveniente de la bobina, que
si no se checa regularmente, podr? volar en pedazos.