Procedimiento para calcular el volumen de una Caja Acustica.

1. Hacer medición del espacio disponible en la cajuela del automóvil para colocar la caja acústica (Ancho, Altura, Profundidad). Restar 2¨ como margen para maniobrar la caja al interior de la cajuela al meterla o sacarla.

2. Revisar la hoja de especificaciones del fabricante del Subwoofer que queremos instalar el cual nos indica el volumen interno de aire que debe ¨mirar¨ el Subwoofer. Cuando nos indica el volumen ¨Neto¨, esto se refiere al volumen que nos debe resultar al restar el desplazamiento del Port y el desplazamiento del motor del subwoofer. El volumen ¨Bruto¨ se refiere al volumen interno de la caja VACIA cuando aun no se coloca el Port y el Subwoofer.

Ejemplo:

El fabricante nos indica en la hoja de especificaciones un volumen Neto de 1.75 ft3 para una caja acústica Ventilada con un Subwoofer de 12¨. Debemos calcular el volumen que desplazara nuestro Port y tomar de la hoja de especificaciones el desplazamiento del motor de nuestro subwoofer, lo cual debemos sumar a nuestro volumen Neto para obtener el volumen Bruto.

Volumen Neto = 1.75 ft3

Volumen Desplazamiento de un Port de 4¨x4¨x16¨ largo = 256 in3 ÷ 1728 = 0.148 ft3

Volumen Desplazamiento de Subwoofer (dado por el fabricante) = 0.096 ft3

1.75 + 0.148 + 0.096 = 1.994 ft3 redondeado a 2 ft3 Volumen Interno Bruto.

Entonces debemos calcular la caja a 2ft3 para que al agregar el Port y el Subwoofer nos quede un volumen interno Neto de 1.75 ft3

aproximadamente, debemos recordar que solo es un cálculo, una aproximación, así que nuestra caja puede variar en un 20% ± y aun así tendrá un buen sonido.

Inches2= Base x Altura. 4 x 4 = 16 in2

Área de un Port Redondo = π x Radio2 x Diámetro

• Fórmula para calcular desplazamiento de Port Redondo de 4" x 16" = π x Largo x Diámetro. = 3.1416 x 16" x4 " = 201.0624 in3. Para convertir a ft3 = 201.0624 ÷ 1728 = 0.116 ft3.

• Para obtener el desplazamiento de un Port cuadrado de 4" x 4" x 16" = Base x Altura x Profundidad = 4" x 4" x 16" = 256 in3. Para convertir a ft3 = 256 in3 ÷ 1728 = 0.148 ft3.

• Para calcular el desplazamiento de un subwoofer debemos calcular el volumen del Cono y después el volumen del Imán (cilindro)

Esta es la fórmula para el Cono: V = π x r2 x h ÷ 3

Donde:

h = altura del conor = radio de la base circular del cono

1. Mide el radio. Ve a la base del cono, la parte circular. El radio es la distancia del centro del círculo a cualquier punto en la orilla del círculo.

2. Calcula el área de la base del círculo. Esto se hace elevando al cuadrado el radio y multiplicando por pi (aproximadamente 3.1416). Escribe el resultado del área de la base. La fórmula para calcular el área del círculo de la base es Abase = πr2.

3. Mide la altura del cono. Asegúrate de que sea una medición precisa y con las mismas unidades del área de la base.

4. Multiplica el área de la base por la altura del cono. Simplemente toma la respuesta del paso 2 y multiplícala por la altura. La fórmula matemática es así (donde h es la altura y Abase es el área de la base): hAbase.

5. Divide el resultado entre tres. Este paso es más fáci si lo haces con una calculadora. Toma el resultado del paso anterior y divídelo entre 3. Una vez que hayas calculado esto, habrás calculado el volumen. La ecuación matemática es la siguiente (donde P es el producto del paso anterior):v = P/3.

• Volumen del cono

• Para calcular su volumen se emplea la siguiente fórmula:

• Volumen del cono = (área de la base × altura) ÷ 3

•

• El volumen de un cono cualquiera equivale a un tercio del volumen de un cilindro de igual base y de igual altura que ese cono. Por ello es que basta dividir por tres (3) o multiplicar por un tercio (1/3) el volumen del cilindro para conocer el volumen del cono allí contenido.

•

• Ejemplo:

• Si se tiene un cono cuya base es un círculo de 5 cm y su altura es de 12 cm, entonces el volumen será de:

• Volumen =

• 3,14 × 52 × 12

——— =3

• 3,14 × 25 × 12

——— =3

• 948—— =

3 • 316 cm3

• El volumen encontrado es de 316 centímetros cúbicos

• El volumen se expresa en unidades cúbicas.

http://www.hometheatershack.com/forums/enclosure-volume-calculator/

CALCULANDO EL TUBO DE SINTONIA

(Extraído de “Loudspeaker Design Cookbook” de Vance Dickason)

Los tubos de PVC usados en instalaciones hidráulicas son el material más

fácil de encontrar y de ser utilizado en la confección de tubos de sintonía

(port). Se encuentran disponibles en diversos diámetros (2”, 3”, 4”, etc) y

pueden ser cortados con facilidad, para la sintonía. En cuanto a los ports

rectangulares pueden ser construidos en madera y no esta limitado su

tamaño a la disponibilidad en el mercado de una determinada medida,

pero alterar su longitud es algo muy trabajoso. Para un tubo circular,

montado al ras con la pared de la caja, su longitud esta dada por:

Donde:

L= longitud del port en pulgadas

R= radio interno del port en pulgadas (el radio es la mitad del diámetro)

Vb= volumen interno del bafle en pies cúbicos

Fb= frecuencia de sintonía del bafle en Hertz

Notas: (por Alejandro Docampo)

1.- El término “1.463 x R” es el factor de corrección utilizado para el caso

del port montado al ras del bafle. Si modifica el montaje entonces cambia

el factor de corrección.

2.- Si desea utilizar múltiples ports, puede usar la misma fórmula pero

primero divida el volumen interno del bafle “Vb” por la cantidad de ports

que desea utilizar, y coloque ese valor en la fórmula para calcular la

longitud de cada port.

3.- Si su diseño es con puertos rectangulares, también puede usar la

misma fórmula pero en este caso R será igual a:

Donde:

A= área del puerto (ancho x alto) en pulgadas cuadradas

pi= 3.141592

Ahora bien, sabemos que en la frecuencia de sintonía “Fb”

prácticamente toda la potencia es irradiada por el tubo de sintonía, y por

esto un tamaño mínimo de port debe ser garantizado, con el objeto de

evitar elevadas presiones dentro del tubo. Un indicador del diámetro

mínimo necesario esta dado por la siguiente fórmula propuesta por Vance

Dickason y adaptada en sus unidades por Alejandro Docampo:

Donde:

dmin= diámetro mínimo en pulgadas

Fb= frecuencia de sintonía del bafle en Hertz

Vd = volumen desplazado por el subwoofer en pies cúbicos en su total

excursión pico a pico.

(Para calcular Vd hay que obtener la superficie efectiva del cono Sd y

multiplicar ese valor por el Xmax provisto por el fabricante)

A título de orientación general, Richard Small en “Vented Box

Loudspeakers Systems” propone otra expresión, un poco diferente de la

anterior, que luego de ser adaptada a las mismas unidades anteriores:

Para un subwoofer de 10” y Vd 0.0263 pies, instalado en un bafle

sintonizado en 33.5 Hz, el diámetro mínimo del port sería de 9” con la

primer fórmula y de 6” con la segunda.

Conclusiones: No obstante la diferencia de valores, se observa que los

diámetros son mayores que los normalmente utilizados. Simulaciones

hechas en computadoras y pruebas empíricas muestran que casi todos los

diámetros aceptables, en la práctica tienen un comportamiento no lineal.

Los resultados obtenidos con programas de computadora para cuatro

diferentes diámetros (6”, 4”, 3” y 2”) en una misma caja, con igual

frecuencia de sintonía y todos a 1 watt de potencia, mostraron

variaciones en la curva de impedancia. Esto es que todos los tubos

estaban operando de modo no lineal, o sea, que fueron incapaces de

mover el volumen de aire necesario en las velocidades requeridas. Otra

simulación con diferentes niveles de potencia (1, 5, 10, 20 y 40 watts)

mostró alteraciones en la frecuencia de corte “F3”. Para el tubo de 2”, las

curvas de impedancia mostraron algo como si el tubo prácticamente no

existiese para potencias mayores a 5 watts.

En conclusión, prácticamente ningún diámetro de port opera de forma

completamente lineal, habiendo necesariamente un compromiso entre

desempeño y funcionamiento en alta potencia. O sea que las fórmulas

anteriores permiten obtener un valor mínimo, pero ese valor todavía

implica bastante no-linealidad. Ports de mayor diámetro siempre tendrán

mejor desempeño. En aplicaciones de alta potencia es conveniente utilizar

ports con área aproximadamente igual a la del subwoofer, si fuera

posible. En términos generales podemos decir que para tubos de PVC, los

de 1” son adecuados apenas para bocinas de 4”, los de 2” para bocinas

de 4” y de 5”, los de 3” para bocinas de 6”, los de 4” para woofers de 8 a

10”, los de 6” para woofers de 12” a 15”, pudiendo ser utilizados para

bocinas menores siempre que el tamaño de la caja pueda soportarlo en

cuestiones de longitud. Para woofers de gran tamaño, la utilización de

más de un port es una solución bastante práctica. La combinación de dos

tubos con diámetros d1 y d2, resulta en un área equivalente de diámetro

mayor dada por: