Diseño de un altavoz de estantería bass-reflex de campo cercano en Speaker Box Lite

Una mirada breve y práctica a las cajas Bass-Reflex

Antes de ponernos manos a la obra con la madera virtual, dediquemos un momento a aclarar qué hace realmente una caja bajo (Bass)-reflex. No de una manera académica y densa como un libro de texto, sino con una mentalidad práctica orientada al constructor.

Una caja bajo (Bass)-reflex (o con puerto) funciona combinando la radiación trasera del driver con una masa de aire resonante dentro del puerto. Cuando se sintoniza correctamente, el puerto refuerza la salida de bajas frecuencias del sistema, extendiendo la respuesta de bajo (Bass) y mejorando al mismo tiempo la eficiencia en la región de sintonía. Se puede pensar en el puerto como un elemento emisor de sonido secundario - pero uno que funciona solo en una banda relativamente estrecha. Por encima de esa banda, el driver domina; por debajo, tanto el driver como el puerto pierden autoridad juntos.

La belleza de un altavoz de estantería bajo (Bass)-reflex es que permite obtener un énfasis significativo en el extremo grave sin aumentar drásticamente el tamaño de la caja - algo especialmente útil al diseñar sistemas de campo cercano. Pero existe una responsabilidad: los diseños bajo (Bass)-reflex dependen enormemente de un volumen de caja, una selección de transductores y una frecuencia de sintonía correctos. Si es demasiado pequeña, la sintonía puede volverse retumbante o artificial; si es demasiado grande, el recinto se vuelve poco práctico o demasiado blando en su comportamiento transitorio para el uso de escritorio.

Afortunadamente, Speaker Box Lite integra alineaciones bien estudiadas, curvas predictivas y herramientas visuales que permiten dar forma a la caja de oído y con criterio - no solo mediante números.

Selección del driver: Dayton Audio DS135-8

El driver es el alma de tu altavoz. Y para nuestra historia de hoy, construiremos en torno al Dayton Audio DS135-8, un woofer pequeño, accesible y con un sonido excelente que funciona de maravilla en diseños bass-reflex compactos. Puedes buscarlo en la base de datos de la aplicación o introducir los parámetros manualmente desde su hoja de datos. Speaker Box Lite admite ambos enfoques, pero usar la base de datos integrada agiliza el flujo de trabajo.

Una vez seleccionado, la aplicación carga todos los parámetros relevantes - Fs, Vas, Qts y demás. Con ello, finalmente podemos pensar en el tipo de carácter sonoro que buscamos.

Para una configuración de campo cercano, donde el oyente se sitúa a solo uno o dos metros de los altavoces, la claridad y el equilibrio importan mucho más que la potencia bruta en las frecuencias bajas. Se busca una extensión de bajo (Bass), pero no a costa de una respuesta inflada. Es por esto que el siguiente paso - seleccionar un perfil de sintonización del recinto - es fundamental.

Explorando la generación de volumen: Selección del alineamiento adecuado

Dentro de la pestaña Caja (Enclosure) en SBL, encontrará un conjunto de modos de generación de volumen. Estos alineamientos son "recetas" acústicas clásicas que utilizan los parámetros del altavoz para proponer un volumen de caja y una frecuencia de sintonía específicos. Cada perfil se inclina hacia un determinado carácter sonoro:

1. Amplitud plana máxima (Max flat amplitude)
2. Volumen óptimo (Optimum volume)
3. Bajo (Bass)
4. Boom Box BB4/SBB4 (Boom Box BB4 / SBB4)
5. Quasi-Tercero Butterworth QB3/SQB3 (Quasi-Third Butterworth QB3 / SQB3)
6. Chebyshev C4/SC4 (Chebyshev C4 / SC4)

Puedes leer más sobre estas alineaciones en este artículo

Si bien todas son útiles, difieren en sus prioridades. Por ejemplo, «Amplitud plana máxima (Max flat amplitude)» está diseñada para proporcionar la curva de amplitud más suave y neutral a costa de una caja más grande, mientras que las alineaciones Boom Box BB4/SBB4 (Boom Box BB4/SBB4) se inclinan hacia una salida más enérgica en la región de frecuencias bajas con una eficiencia optimizada.

Como este es su proyecto, le guiaré a través del proceso real de toma de decisiones que utilicé al construir la caja de referencia final.

Comenzando con la Amplitud plana máxima (Max flat amplitude)

Si le importa la calidad del sonido - y especialmente la precisión de campo cercano - el instinto natural es comenzar con Amplitud plana máxima (Max flat amplitude). Esta alineación me dio un volumen de caja sugerido de alrededor de 6,5 litros, con una sintonización cercana a los 54 Hz. La curva era, de hecho, suave y bien controlada. Acústicamente, fue un comienzo muy prometedor.

Pero una vez que se considera la forma física, los 6,5 L resultan un poco voluminosos para un altavoz de escritorio que debe ubicarse cómodamente junto al monitor. El aumento de la profundidad podría empujar la caja demasiado hacia la pared trasera o simplemente dominar visualmente el escritorio.

Así pues, con ánimo de experimentar, reduje suavemente el volumen de 6,5 L a unos 4 L. La aplicación recalculó al instante la respuesta de sintonización y, aunque la caja pasó a tener un tamaño mucho más manejable, la eficiencia y el rendimiento en bajas frecuencias disminuyeron notablemente. La curva se volvió más verde en mi simulación -una indicación visual de SBL de que se estaba sacrificando algo-.

Aquí es donde escuchar con los ojos se convierte en parte del oficio. No estás obligado a aceptar ningún ajuste preestablecido en particular. Se te anima a experimentar.

Probando la alineación BB4

Con curiosidad por encontrar el punto óptimo, cambié a BB4, una de las alineaciones de Boom Box conocidas por equilibrar la eficiencia y la compacidad física. Inmediatamente, la aplicación propuso un volumen cercano a los 4.9 litros y una sintonía de alrededor de 52-53 Hz.

Y, de repente, el gráfico cobró sentido.

La caja se redujo a un tamaño que cabe cómodamente en un escritorio, pero su curva de baja frecuencia siguió siendo sólida y fiable. La línea azul generada por la sugerencia BB4 se situaba ligeramente por debajo de la línea Max Flat de 6,5 litros, pero no por mucho - y, lo que es más importante, era mucho mejor que el experimento reducido de 4 litros.

En ese momento, el diseño se sintió correcto. Esto es algo que sucede a menudo durante la construcción de altavoces: observas dos curvas, las comparas mentalmente y aceptas un compromiso imperceptible a cambio de practicidad en el mundo real. Terminé eligiendo el resultado de la línea azul de 4.9 litros, ganando esencialmente 1.6 litros de espacio ahorrado sin perder un realismo perceptible en el Bajo (Bass).

Tus oídos, el espacio de tu escritorio y tu altavoz te lo agradecerán.

Elección del diámetro del puerto: equilibrio entre ruido, longitud y practicidad

Antes de pasar a la etapa de modelado 3D, hay una decisión crucial más que tomar: seleccionar el diámetro del puerto. Esta es una de esas operaciones silenciosamente complejas en el diseño de altavoces - algo que parece simple a simple vista, pero que afecta significativamente el rendimiento acústico final.

Un puerto con un área demasiado pequeña se comporta como un cuello de botella. A medida que aumenta la velocidad del aire, se empiezan a percibir turbulencias y ruidos de soplido audibles, especialmente en una configuración de campo cercano donde los oídos están cerca de la caja. Por el contrario, un puerto demasiado grande obliga a que la sintonización dependa de un tubo muy largo. Un tubo así no solo resulta difícil de encajar en una caja compacta, sino que también puede introducir resonancias que interactúen de forma negativa con el sistema.

Este es un compromiso clásico: el flujo de aire frente a la practicidad.

Speaker Box Lite ayuda a resolver este compromiso mediante su herramienta de ayuda integrada. En la pestaña Recinto, junto al campo Diámetro del puerto, presione el botón “calc”. Aparece una ventana modal con varios preajustes de flujo de aire.

Para esta construcción, elegí la opción Menor calidad (Less quality) - no porque busquemos una calidad baja, sino porque genera un diámetro adecuado para nuestra caja compacta sin llevar el puerto a longitudes poco prácticas. El asistente sugirió alrededor de 37 mm, lo que nos da un tamaño de puerto razonable y una longitud de puerto manejable para un recinto de 4,9 litros.

Con el diámetro listo, la base para la caja física está completa.

Entrando en el mundo 3D: Dando forma a la caja

Con el volumen asegurado, es hora de darle a la caja una presencia física. Al cambiar a la pestaña 3D Box, SBL presenta el altavoz como una caja rectangular simple con un ancho, alto y profundidad predeterminados. Este es el lienzo en blanco perfecto.

Nuestro objetivo es crear una caja que no se limite a estar sobre el escritorio - debe mirar hacia ti. Ligeramente inclinada, casi como un par de monitores de estudio posicionados para una escucha de campo cercano adecuada. Y esto nos lleva a una de las funciones más infravaloradas de SBL: la capacidad de cambiar la base utilizada para la extrusión.

Cambiando la base a un Trapecio de un lado (One-side Trapezoid)

Esta pequeña pero significativa elección de diseño le da al gabinete su personalidad. Para ajustar la base, abre la pantalla Estructura, luego abre las propiedades de la caja. Allí encontrarás la opción para seleccionar la base de extrusión. Entre varias formas, el Trapecio de un lado (One-side Trapezoid) se adapta perfectamente a nuestras necesidades. Una vez aplicado, le da a la caja esa característica inclinación hacia adelante.

En el mismo panel, seleccioné el grosor del material - madera contrachapada de 12 mm, un valor sensato para una caja pequeña de campo cercano. Es lo suficientemente rígida, fácil de conseguir y mantiene el peso bajo sin comprometer la rigidez.

También puede introducir los valores de altura y longitud en la misma ventana, pero para este proyecto dejaremos que la aplicación calcule la altura más adelante basándose en el volumen útil, mientras ajustamos manualmente la anchura y la profundidad después. Una vez confirmados estos ajustes fundamentales, el botón Guardar (Save) los fija y actualiza la caja en la vista 3D.

Siempre es satisfactorio ver cómo la caja se transforma inmediatamente en algo más personalizado.

Ajuste de las dimensiones con los Límites de la caja (Box bounds) activados

Para ajustar con precisión la geometría externa del recinto, activé la superposición de Límites de la caja (Box bounds) - una de las formas más limpias y fáciles de usar para gestionar las dimensiones del gabinete dentro de Speaker Box Lite. Al activarla, los límites de la caja aparecen con marcadores de dimensión editables.

Al hacer clic en estos marcadores, puede cambiar directamente el ancho, el largo o el alto. Para un altavoz de estantería compacto, decidí utilizar un ancho de 182 mm y una profundidad de 190 mm, dejando el alto como una dimensión calculada automáticamente que la aplicación ajusta para que el volumen interno total se mantenga en 4,9 litros.

Un aspecto positivo de este flujo de trabajo es que no tiene que preocuparse por ajustar el volumen manualmente. Speaker Box Lite se encarga de la lógica de preservación del volumen, permitiéndole centrarse exclusivamente en la ergonomía y la percepción visual de las proporciones.

El frontal del altavoz ahora está inclinado hacia arriba, la huella de la caja es compacta y la geometría está equilibrada. Es hora de perfeccionar el ensamblaje.

Perfeccionando el aspecto con uniones a tope

Un pequeño detalle estético puede cambiar drásticamente la sensación que transmite un altavoz. En este caso, quería que los paneles izquierdo y derecho del recinto fueran ligeramente más anchos para que los paneles frontal, trasero, superior e inferior queden retranqueados dentro del marco - de manera similar a los diseños de montaje al ras utilizados en monitores boutique.

Para lograr esto, abra el menú que se muestra en la captura de pantalla y elija las opciones de Bordes de la caja (Box`s Edges). SBL resalta cada cara mediante cuadriláteros verdes. Al seleccionar los cuadriláteros correspondientes a las caras izquierda y derecha, cambié su tipo de unión a tope por aquel que posiciona esos paneles hacia afuera, dándoles efectivamente prominencia visual.

Esta modificación prepara la caja para una estética en la que las caras restantes quedarán ligeramente rehundidas. Una vez hecho esto, el siguiente paso es profundizar esas caras restantes.

Profundización de las caras restantes

Al hacer clic en cualquier cara se abre una ventana modal con varios parámetros geométricos, uno de los cuales es la profundización de cara (face deepening). Para cada una de las caras que no son laterales (frontal (front), trasera (back), superior (top), inferior (bottom)), introduje 16 mm de profundización. Esto empuja el panel hacia el interior para crear ese hermoso efecto rehundido que buscábamos anteriormente.

Una vez aplicado, la vista 3D se actualiza al instante, mostrando una caja refinada que recuerda a los altavoces fabricados a mano con un toque de diseño sutil. Es un detalle pequeño, pero eleva la construcción de una "caja de bricolaje" a una "artesanía de calidad instrumental".

Montaje del altavoz en la cara inclinada

Ahora llega un momento satisfactorio: colocar el altavoz en el gabinete. Dentro del Inspector de objetos (Objects inspector), verás el altavoz DS135-8 que seleccionamos anteriormente. Toca el altavoz y luego toca la cara donde quieras montarlo. Como nuestro panel frontal está inclinado, tiene todo el sentido instalar el altavoz allí.

Una vez que aparezca el altavoz, puede mantenerlo pulsado para activar el disco de alineación azul. Esto permite deslizar el altavoz hasta lograr una alineación central perfecta. Al soltarlo, el altavoz se encaja en su lugar, asentándose con seguridad sobre la cara frontal inclinada.

La caja empieza a cobrar vida - adquiere identidad.

Añadir el puerto, centrarlo y prepararlo para el abocinamiento

Con el woofer montado, es hora de añadir el puerto. Al igual que con el altavoz, abra el Inspector de objetos (Objects inspector), seleccione el puerto y haga clic en la misma cara inclinada - o en otra cara si prefiere una estética alternativa.

El puerto aparece como un marcador de posición cilíndrico. Nuevamente, mantenga presionado, espere a que aparezca el disco azul y deslice el puerto hasta que esté perfectamente centrado. La geometría ahora comienza a parecerse al producto final.

Pero esta caja merece más sofisticación que un simple tubo recto.

Configuración de un puerto abocinado con guía de ondas de boca rectangular

Un puerto abocinado reduce la turbulencia del aire y el soplido audible, que son especialmente notorios en distancias de campo cercano. Para configurar esto:

1. Abra la ventana de propiedades del puerto desde el Inspector de objetos (Objects inspector).
2. En la sección Extremos ensanchados (Flared ends), elija un tipo de abocinamiento - solo se permite uno por extremo.
3. Establezca el Radio ensanchado (Flared radius) en 16 mm.
4. Para la boca, elija Tipo de guía de ondas de boca: RECT.
5. Para la conexión de la boca, elija también RECT.
6. Añada 10 mm de ancho y alto adicionales para expandir la boca de la guía de ondas rectangular.

Speaker Box Lite altera instantáneamente la geometría, creando una sutil transición rectangular que favorece el flujo de aire y le da al altavoz una estética frontal más moderna y esculpida.

En este punto, la caja se ve casi exactamente como la de las capturas de pantalla - un trapezoide compacto, ligeramente inclinado, con un puerto acampanado bellamente integrado y un altavoz centrado.

El paso final: planos y corte

Con todas las piezas en su lugar, la tarea final es mundana pero necesaria: preparar los mapas de corte. Abre la pantalla Drawing y SBL genera el plano automáticamente. Las medidas reflejan la geometría elegida, incluyendo los ángulos del trapezoide, las caras rebajadas, las uniones a tope, las aberturas de los puertos acampanados y las dimensiones precisas de los paneles.

Ahora el recorrido deja las pantallas y se traslada al taller. Corte los paneles de contrachapado de 12 mm, ensámblelos según lo modelado, monte el altavoz y el puerto, y tendrá el mismo elegante altavoz de estantería bajo (Bass)-reflex que diseñamos a lo largo de este artículo.

Es pequeño, expresivo, está orientado directamente hacia el oyente, es lo suficientemente compacto para un escritorio y está sintonizado acústicamente para una reproducción de campo cercano equilibrada.

Exportación del puerto a STL para impresión 3D

Antes de finalizar el proceso de diseño, cabe mencionar una función potente más de Speaker Box Lite. Una vez que el puerto esté configurado -con su ensanchamiento, guía de ondas de la boca y todos los refinamientos geométricos-, puede exportar el puerto como un modelo 3D STL. Esto le permite imprimirlo en cualquier impresora 3D estándar. Los puertos personalizados suelen superar a los tubos convencionales al proporcionar un flujo de aire más fluido, mejores transiciones de ensanchamiento y un ajuste perfecto para su caja. Con la exportación a STL, el diseño virtual se convierte en un componente físico que puede instalar directamente en la caja.

Conclusión

Diseñar un altavoz es un diálogo entre la acústica y la estética. Al utilizar Speaker Box Lite no solo para la simulación, sino también para el modelado, el perfilado y el razonamiento visual, obtendrá un conjunto de herramientas que elimina las conjeturas y las sustituye por un flujo de diseño intuitivo y ágil.

Desde la elección del transductor DS135-8, pasando por la comparación de alineaciones, el perfeccionamiento del volumen, el diseño de la caja trapezoidal, la alineación de los componentes y la creación de un puerto acampanado, cada etapa contribuyó a un producto final coherente. Lo que comenzó como un gráfico plano y un conjunto de parámetros Thiele-Small terminó siendo un recinto 3D pulido y listo para la carpintería.

Y lo mejor de todo - es tu caja. Diseñada para adaptarse a tu escritorio, a tu gusto estético, a tu distancia de escucha y a tus prioridades sonoras.

👉 El proyecto diseñado en este artículo también está disponible directamente en Speaker Box Lite en el enlace