Trampa de bajos

Las trampas de graves son absorbentes de energía acústica diseñados para amortiguar la energía sonora de baja frecuencia con el objetivo de lograr una respuesta de frecuencia baja (LF) más plana en la sala, reduciendo las resonancias de LF. Se utilizan comúnmente en estudios de grabación , salas de masterización , cines en casa y otras salas construidas para proporcionar un entorno de escucha óptimo. Al igual que todos los dispositivos de absorción acústica, funcionan transformando la energía sonora en calor mediante la fricción.

Generalmente existen dos tipos de trampas de graves: absorbentes resonantes y absorbentes porosos. Los absorbentes resonantes se dividen a su vez en absorbentes de panel y resonadores de Helmholtz . ^{[ 1 ]}

Ambos tipos son eficaces, pero mientras que un absorbedor resonante necesita ser ajustado mecánicamente para resonar en sintonía con las frecuencias que se absorben, un absorbedor poroso no resuena y no necesita ser ajustado.

Los absorbentes porosos suelen ser más pequeños, más fáciles de diseñar y fabricar, y, en general, menos costosos que los absorbentes resonantes. Sin embargo, la atenuación de graves profundos de un absorbente poroso suele ser inferior, por lo que su utilidad para atenuar las resonancias de baja frecuencia en una sala es más limitada.

Los absorbentes resonantes tienden a absorber un espectro más estrecho, mientras que los absorbentes porosos tienden a absorber un espectro más amplio. El espectro de ambos tipos puede ajustarse mediante diseño, tanto para estrecharlo como para ampliarlo, pero la diferencia general en ancho de banda y capacidad de ajuste determina su rendimiento.

Entre los ejemplos de trampas de graves resonantes se incluyen un contenedor rígido con uno o más orificios o ranuras (es decir, un resonador de Helmholtz ) o un contenedor rígido con un diafragma flexible (es decir, un absorbedor de membrana). Las trampas de graves resonantes absorben el sonido mediante la vibración simpática de algún elemento libre del dispositivo con el volumen de aire de la sala.

Los absorbentes resonantes varían en su construcción. Un tipo de absorbente de membrana utiliza una lámina de madera elástica que se fija a la carcasa solo por los bordes y las esquinas, mientras que otro utiliza una lámina más flexible de material delgado estirada como un parche de tambor. Un resonador de Helmholtz puede tener un puerto sintonizado a una sola frecuencia, o varios puertos sintonizados a una o varias frecuencias, con puertos redondos, ranurados o incluso perforados. Los absorbentes resonantes suelen incorporar absorción porosa internamente para reducir simultáneamente la frecuencia de resonancia y ampliar el espectro de absorción.

Los absorbentes porosos suelen estar hechos de fibra de vidrio , lana mineral o espuma de celda abierta que resiste el paso de las moléculas de aire a través del espacio intersticial. ^{[ 2 ]} Los absorbentes porosos a menudo incorporan un revestimiento de lámina o papel para reflejar frecuencias superiores a 500  Hz. El revestimiento también mejora la absorción de graves bajos al transformar la compresión física del aire en el revestimiento en una compresión física de las fibras que están en contacto con el revestimiento, manteniendo al mismo tiempo la pérdida resistiva del aire a medida que este es impulsado a través del volumen de la fibra por el revestimiento.

Dado que las resonancias de baja frecuencia en una sala tienen sus puntos de máxima o mínima presión en las esquinas de la sala, las trampas de graves resonantes montadas en estas posiciones serán las más eficientes, ^{[ 5 ]} mientras que las trampas porosas son más eficientes en los puntos de alta velocidad de partículas, como a 1/4 de la longitud de onda deseada de la pared. ^{[ 6 ]} Las trampas de graves se utilizan normalmente para atenuar las resonancias modales, por lo que la ubicación exacta depende del modo de sala que se intente controlar. Las trampas de graves suelen combinar mecanismos estructurales que pueden funcionar tanto en posiciones de alta velocidad de partículas/baja presión (fibra de vidrio gruesa) como de alta presión/baja velocidad de partículas (membranas).

Los absorbentes de graves porosos necesitan ser muy gruesos para ser efectivos en frecuencias bajas, por lo que suelen colocarse como cuñas diagonales en las esquinas o como bloques rectangulares gruesos detrás de paredes falsas, donde no estorban y es menos probable que interfieran con las frecuencias altas o el funcionamiento de la sala. El espacio de aire detrás de un absorbedor de panel poroso, por ejemplo, al colocarlo a ambos lados de una esquina, también ayuda a asegurar que sobresalga más en la sala donde hay mayor velocidad del aire, mejorando su absorción basada en la velocidad y extendiendo su ancho de banda, a la vez que induce cierta ondulación en su espectro de absorción. Los absorbentes de graves resonantes necesitan estar en un punto de presión máxima y tienden a ser más delgados, por lo que se colocan de manera más conveniente y efectiva planos contra una pared en una esquina donde la presión es máxima, en lugar de a ambos lados de una esquina donde hay mayor velocidad.

La práctica habitual consiste en investigar la aplicabilidad de los absorbentes de graves porosos antes de investigar los absorbentes de graves resonantes o híbridos. Los métodos complementarios que se pueden utilizar en combinación con la absorción porosa incluyen la construcción de paredes y techos con paneles de yeso y montantes, rellenos con aislamiento, como una forma de trampa de graves resonante de alta amortiguación, utilizando el propio panel de yeso como membrana. La combinación de límites de sala resonantes inherentemente disipativos y la absorción de graves porosos con revestimiento de papel o aluminio en las esquinas (donde se unen los tres límites de la sala) suele ser suficiente para lograr una respuesta de graves aceptable incluso en salas de escucha con resonancias algo problemáticas.

Ajustar la posición de escucha dentro de los límites de la sala y elevar los asientos con una plataforma rellena de material absorbente poroso es otro método que puede mejorar la respuesta de los graves sin recurrir a trampas de graves resonantes, al tiempo que mejora la visibilidad de la pantalla del cine en casa.

Las salas de escucha pequeñas presentan una escasez de resonancias de baja frecuencia con espacios entre ellas, por lo que un método complementario consiste en añadir un subwoofer para controlar dichas resonancias desde una ubicación física óptima que minimice la fluctuación en la respuesta de frecuencia en la posición de escucha. Otro método complementario es dividir la configuración de un subwoofer existente en varios subwoofers más pequeños ubicados en diferentes puntos, lo que aumenta la flexibilidad para ajustar la respuesta. Además, varios subwoofers tienden a suavizar la respuesta de graves en un área de escucha más amplia y, a menudo, son más fáciles de colocar para obtener una buena respuesta de graves que un solo subwoofer grande (o la ausencia de subwoofer).

Si la respuesta es relativamente uniforme en todas las posiciones de escucha utilizando estos métodos, se puede usar la ecualización para ajustar la respuesta de graves al objetivo deseado y suavizar aún más cualquier ondulación restante.

Por lo general, se prefiere alguna combinación de absorción porosa con estos métodos complementarios debido a su simplicidad, asequibilidad y conveniencia, pero las trampas de graves resonantes son más efectivas para absorber fuertes resonancias de la sala donde los métodos complementarios mencionados anteriormente son inadecuados o poco prácticos, particularmente cuando la geometría de la sala causa resonancias problemáticas de banda estrecha que afectan los graves bajos y la composición de los límites de la sala es altamente reflectante en lugar de acústicamente disipativa.

El rendimiento de absorción de las trampas de graves se cuantifica típicamente mediante el coeficiente de absorción , medido en función de la frecuencia. Para ello, se suelen utilizar dos métodos de laboratorio estandarizados.

La norma ISO 354 especifica un método de cámara reverberante en el que se coloca una muestra del material absorbente en una cámara reverberante grande y el cambio resultante en el tiempo de reverberación se utiliza para calcular el coeficiente de absorción de incidencia aleatoria. Este método permite montar la muestra de prueba en una configuración representativa, incluyendo la colocación en esquinas para trampas de graves. Sin embargo, las mediciones en cámara reverberante a bajas frecuencias se ven afectadas por el comportamiento modal de la propia cámara, lo que introduce incertidumbre en la medición por debajo de aproximadamente 200 Hz. ^{[ 7 ]}

La norma ISO 10534-2 describe un método de tubo de impedancia que mide el coeficiente de absorción a incidencia normal utilizando una pequeña muestra colocada en un extremo de un tubo rígido. Si bien este método proporciona resultados precisos y repetibles, el diámetro del tubo limita la frecuencia máxima de prueba, y la condición de incidencia normal no refleja el comportamiento en campo difuso relevante para aplicaciones acústicas en salas.

Los fabricantes de trampas de graves suelen informar el coeficiente de reducción de ruido (NRC) derivado de los datos ISO 354, pero esta clasificación numérica única promedia la absorción a 250, 500, 1000 y 2000 Hz y, por lo tanto, no refleja el rendimiento en bajas frecuencias por debajo de 250 Hz. Los profesionales que evalúan las trampas de graves deben examinar la curva de absorción completa dependiente de la frecuencia, particularmente en el rango de 50 a 300 Hz donde se supone que deben operar las trampas de graves. ^{[ 8 ]}

• Everest, F. Alton. Manual maestro de acústica , McGraw-Hill, 2000 ( ISBN) 0-07-136097-2).
• Kinsler, Frey, Coppens y Sanders, Fundamentos de acústica, Tercera edición , John Wiley & Sons, 1999 ( ISBN) 978-0471847892), Sección 10.8: “El resonador de Helmholtz”.
• https://www.soundonsound.com/sos/may06/articles/qa0506_3.htm