Como fazer caixas de som cap. 9 – Aspectos construtivos e mecânicos das caixas de som

Como fazer caixas de som cap. 9 – Aspectos construtivos e mecânicos das caixas de som

Controlando as vibrações da caixas de som

Este capítulo é parte do curso “Como Projetar Caixas de Som”. clique aqui para ver o curso completo

 

Chegado a este ponto, depois de ver que uma caixa depende de tantos parâmetros, você deve estar se perguntando qual a implicação do tipo de material e métodos de construção no resultado final da caixa.

Se recapitularmos a finalidade da caixa acústica, veremos que a função de isolar as ondas sonoras em seu interior só pode ser cumprida se as paredes forem suficientemente rígidas para que não vibrem junto com o alto falante. Senão seria como admitir que o alto falante não é o único gerador de som da caixa. As paredes da caixa não podem apresentar vibrações e devem isolar todas as ondas sonoras que possam prejudicar o resultado final.

Mesmo tomando todos os cuidados, não existe um material tão rígido que não vibre. Este efeito produz um som reverberante muito desagradável, como quando alguém fala com a cabeça dentro de um balde. É razoável imaginar que a vibração aconteça pois, dissemos que as ondas da parte de trás do falante são aprisionadas pela caixa. Estas ondas possuem certa energia que é transferida às paredes da caixa quando as tocam. Para evitar este efeito existe a necessidade de absorver esta energia antes que se transforme em vibração ou que amorteça as paredes para que cessem logo de vibrar. Faz-se isso adicionando material de alta densidade, pesados, internamente à caixa como, borrachas densas, como aquelas usadas para forrar bancada de oficinas ou camadas vigorosas de betumem (piche ou manta asfática). Uma caixa bem amortecida deve apresentar um som seco e sem sustentação quando você der “soquinhos” em suas paredes.

Portanto podemos perceber que uma caixa acústica deve possuir paredes que ofereçam tanto rigidez quanto amortecimento. Viu porque boas caixa nunca são leves demais! Na seção de links, em fabricantes de caixas, procure por desenhos das caixas para ter alguns exemplos.

 

Se dissemos que algumas paredes podem vibrar, temos alguns fatores que promovem este efeito, como baixa resistência a flexão e a baixa espessura do material (já viram como vibram aquelas caixas de mini-systems feitas de plástico?).

Paredes feitas em materiais de alta densidade e rígidos, são muito boas acusticamente, necessitando apenas de uma forma de se amortecer as vibrações menores. Por exemplo, o aço é rígido, e necessita de muita potência para faze-lo vibrar devido a sua grande massa. Porém sem amortecimento, mesmo pequenas excitações fazem suas paredes ecoarem como sinos. Outros materiais mais nobres apresentam muitas vantagens juntas: rigidez, amortecimento e alta densidade, como o granito ou concreto por exemplo. Mas caixas construídas nestes materiais podem ser inviáveis devido ao peso e dificuldade de construção. O material que atualmente representa o melhor custo benefício continua sendo a madeira. Apesar de ser menos rígida e densa que os granitos, oferece vantagens em toda fase de fabricação da caixa.

As madeiras mais utilizadas para se construir caixas são o compensado, o aglomerado e o MDF. Cada qual com suas vantagens. Não é comum utilizar madeira maciça, pois não se tem propriedades uniformes ao longo da peça, mas você pode experimentar também.

O compensado utilizado é aquela madeira formada de várias camadas sobrepostas. É um material muito rígido e fácil de encontrar. Resiste a impactos e é fácil de se trabalhar. Não serve  compensado “virola” porque é “oco”. E nem aqueles pintados de roxo para usar em obras, porque são de baixíssima qualidade e separam sua camadas.

Quanto ao aglomerado, muitos já devem conhecer, ele é aquele material feito de serragem de madeira prensada com cola, ele esfarela se for exposto a umidade e não suporta se aparafusado muitas vezes no mesmo furo. Também não suporta impactos de transportes, portanto esqueça este material para usar em equipamentos para shows. Use compensado. Mesmo assim ele é um bom material no ponto de vista acústico, é rígido e é barato. Se for fazer uma caixa para usar em casa, ou uma caixa que não será tão “judiada”, escolha este material. Mas cuidado, ele exige certa prática para montar, pois não aceita pregos e costuma lascar as bordas.

Quando for comprar aglomerado, certifique-se da qualidade, apesar de ser serragem prensada, tem aspecto liso dos dois lados, veja um pedaço cortado e confira se a serragem é uniforme e fina. Não compre se houver pedaços grandes de madeira ao invés de serragem em seu interior. Agora se a grana estiver sobrando, o melhor material é o MDF.

MDF é uma sigla em inglês que significa “fibras de média densidade”. É parecido com o aglomerado, serragem prensada, mas é uma serragem muito mais fina, tipo pó. É uma madeira muito rígida e pesada (densa), que apresenta boas qualidades de amortecimento. Também tem aspecto liso e claro de ambos os lados. Porém é um pouco mais cara que o compensado. Como o aglomerado, trabalhe com parafusos. Esta madeira é comumente usada para se fazer armários e cozinhas planejadas, em qualquer marceneiro você consegue ver. Também fica a dica, você pode adquirir a madeira já cortada nos tamanhos com marceneiros ou distribuidores, mas procure bem porque o preço varia muito.

Lembre-se que quanto mais espessa for a madeira melhor. Uma boa forma de averiguar a espessura necessária para se ter uma boa caixa é considerar que ela deve ser ,mais ou menos, 1/20 da maior dimensão da caixa.

 

Alguns fabricantes inventam outros tipos de materiais, na intenção de melhorar as características da caixa, mas também de facilitar o seu processo produtivo e diminuir custos. São o caso das caixas injetadas em plásticos de alta densidade ou resinas misturadas com minerais.

 

A maneira de se montar uma caixa também influi em seu resultado final. Todo corpo possui uma freqüência natural de vibração. Isto inclui as paredes da caixa também. Cada parede terá um modo de vibração que vai depender de suas dimensões, massa, etc. Aqui vemos que o pior formato para uma caixa seria o cubo, pois teríamos seis paredes vibrando igualmente, somando os efeitos citados anteriormente.

 

Para se fornecer maior rigidez a paredes de caixas acústicas, as vezes são necessários reforços de modo que estes apoiem o painel, dividindo-o em duas ou mais partes menores, mas preferencialmente de dimensões não múltiplas entre si.

Veja esta figura de uma caixa para som Hi-Fi, repare que já logo atrás do Woofer há um reforço horizontal, seguido de outro um pouco acima e outro vertical, mas repare que eles não dividem as paredes  em partes iguais. Repare também que o reforço vertical forma um volume para o alto falante de médios dentro da própria caixa de graves. Outra caixa dentro da caixa. Isto é perfeitamente possível desde que fique bem vedado depois de fechada. Há também outros menores, que estão até inclinados.  Deste modo ,mesmo depois de tantos reforços, se ainda houverem vibrações, pode-se garantir que estas não ocorrerão na mesma freqüência e não haverá soma de efeitos. Note que o reforço horizontal logo atrás do woofer não divide o volume da caixa, ele tem ranhuras que ainda permitem a comunicação da parte inferior da caixa com a parte superior, a função é mesmo só reforçar a parede. A prática mostrou que o tipo de escora mais eficiente é aquela colada longitudinalmente a maior dimensão da caixa, ao contrário das da foto, que estão na transversal, mas mesmo assim proporcionando bons resultados.

 

 

Para toda caixa que possuir pelo menos duas paredes paralelas, existirão uma série de ondas que possuem comprimento múltiplo inteiro das distâncias entre as paredes. São ondas estacionarias. Estas ondas ,que provocam ressonâncias internas, podem ser minimizadas com projetos de caixas que não possuam paredes paralelas, ou com o auxílio de materiais que as absorvam.

 

Lã de Vidro

 

Manta acrílica, lã de vidro ou rocha, pasta de algodão, espuma acústica, são alguns do materiais utilizados para absorver estas reflexões internas a caixa. São encontradas em casas de materiais para refrigeração ou mesmo sonorização. Não são muito eficientes se forem coladas nas paredes, a não ser que em camadas vigorosas como a figura abaixo:

 

 

 

 

Uma outra forma de se aplicar estes materiais é ao invés de serem colados às paredes da caixa, serem colocados próximo a centro de volume, enrolados nas travessas de reforço ou em formato de caracol, mas sempre em quantidade que ocupe +/-50% de todo o volume da caixa. Vale lembrar que a adição de material absorvente causa uma elevação virtual de aproximadamente 15% no volume da caixa, ou seja, na hora dos cálculos, insira na fórmula um volume um pouco maior que o real caso você estiver utilizando material absorvente. Em caso de caixas de competição, não use, pois a caixa perde um pouco de rendimento.

 

A ordem e aplicar primeiro algum material amortecedor nas paredes caso estas tenham tendência de ficarem vibrando prolongadamente, e sobre ele, aplicar o material absorvente.

Ainda pode-se reduzir tais ressonâncias, pela adoção de dimensões para a caixa não múltiplas entra si. As proporções mais aceitas hoje em dia entre as dimensões de uma caixa para que as ressonâncias sejam mínimas são: 2,6 – 1,6 – 1. Não importando o que é altura, profundidade ou comprimento. Mas pode-se utilizar outras proporções, desde que não sejam múltiplas. Vemos aqui novamente que o pior formato é o cúbico.

 

 

Monte os falantes, na medida do possível, no mesmo nível da madeira, para isso pode ser necessário fazer um rebaixo no furo dos falantes para que eles encaixem.  Veja a figura:

 

Ainda é importante dizer que o correto funcionamento de uma caixa depende muito de sua vedação. Todo vazamento de ar constitui perdas e redução de rendimento.  Portanto depois de construída, deve-se passar massa de calafetar, massa plástica, ou até cola misturada com serragem bem fina, por todas as junções internas da caixa. No alto-falante, use massa de calafetar na sua junção com a face da caixa. Não use silicone, pois enquanto seca, a cola de silicone exala gases ácidos que podem danificar o falante.

Feche a caixa travando com parafusos e cola de madeira. Em certas caixas, a pressão no interior fica tão grande que se colocar pregos, a caixa pode começar a abrir.

O furo do alto falante deve ser justo, mas não apertado para não correr o risco de empenar o falante. Use parafusos de fenda Philips para não correr o risco da chave de fenda escapulir e furar o alto-falante novinho.

 

Veja valores dos diâmetros aproximados dos furos para o falante :

 

 

Falante (poleg.) Dia. Furo (mm)
8 185
10 232
12 280
15 352
18 420

 

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