Calculadora de caixa acústica e sintonia
Calcule o volume interno, as dimensões do duto e a frequência de sintonia para caixas bass reflex e seladas.
Informe as dimensões externas da caixa, a espessura do material e os parâmetros do alto-falante para obter cálculos precisos de volume líquido, comprimento do duto e frequência de sintonia.
Calculadora de caixa acústica e sintonia
Calcule o volume interno, as dimensões do duto e a frequência de sintonia para caixas bass reflex e seladas.
Sobre a calculadora de caixa acústica
Um gabinete de alto-falante é muito mais do que uma caixa decorativa ao redor de um driver. O gabinete é um instrumento acústico em si: ele controla o fluxo de ar ao redor do alto-falante, evita o cancelamento entre a onda frontal e a traseira e molda a resposta de graves de maneiras que podem fazer um driver mediano soar excelente ou arruinar o desempenho de um premium.
Os dois tipos mais comuns de gabinete são selado e bass reflex (com duto). Em uma caixa selada, o ar interno atua como uma mola que adiciona força de retorno à suspensão do driver. Quanto menor a caixa, mais rígida fica essa mola de ar, o que eleva a ressonância do sistema e reduz a extensão de graves. Uma caixa selada maior reduz a ressonância do sistema, mas permite mais excursão do cone, podendo levar o driver ao limite em altos níveis de saída. O volume ideal de uma caixa selada costuma ser de 0.5 a 1.0 vez o parâmetro Vas do driver.
Uma caixa bass reflex adiciona um duto sintonizado — um tubo ou slot que se abre na caixa. Na frequência de sintonia do duto e nas proximidades, o próprio duto irradia energia sonora, complementando o driver e estendendo os graves abaixo da ressonância natural do alto-falante. O princípio do ressonador de Helmholtz governa essa sintonia: o comprimento e a área do duto, combinados com o volume da caixa, determinam a frequência de ressonância da massa de ar no duto. A fórmula usada aqui é L = (c² × S) / (4π² × Vb × fb²) − 0.85 × √S, onde L é o comprimento do duto, c é a velocidade do som (13,540 in/s), S é a área da seção transversal do duto em polegadas quadradas, Vb é o volume da caixa em polegadas cúbicas e fb é a frequência de sintonia desejada em Hz.
Esta calculadora usa dimensões externas da caixa. A espessura do material é subtraída duas vezes de cada dimensão (uma para cada parede oposta) para obter as dimensões internas reais usadas em todos os cálculos de volume. O volume interno líquido é o volume interno bruto menos o espaço ocupado pelo próprio alto-falante, aproximado como um cilindro.
A frequência de sintonia do duto costuma ser escolhida entre 0.7 × Fs e 1.0 × Fs para extensão de graves (onde Fs é a ressonância em ar livre do driver) ou mais alta para saída máxima. Uma sintonia de 35 Hz é comum em subwoofers automotivos e em home theater. Sintonizar abaixo de 25 Hz pode descarregar o driver em frequências muito baixas e aumentar a distorção.
A espessura do material afeta significativamente o volume interno bruto. MDF de 19 mm (3/4 de polegada) é o material mais comum para caixas de áudio doméstico por sua alta densidade, uniformidade e facilidade de trabalho. Compensado de bétula báltica é preferido em áudio automotivo quando o peso é uma preocupação.
Exemplos de projeto de caixas acústicas
Quatro cenários reais, de caixas bookshelf compactas a grandes subs automotivos.
| Aplicação | Volume líquido | Observações |
|---|---|---|
| Sub automotivo de 12 polegadas — externo 20.5 × 14 × 12 in, MDF de 0.75 in, driver de 12 in, 5.5 in de profundidade, duto de 3 in, 35 Hz | ~1.08 ft³ | Interno após subtrair 2×0.75: 19 × 12.5 × 10.5 = 2,494 in³. O alto-falante desloca cerca de 622 in³. Líquido ≈ 1,872 in³ (1.08 ft³). O comprimento do duto fica em torno de 12–15 polegadas para sintonia em 35 Hz. |
| Sub de home theater de 15 polegadas — externo 24 × 18 × 16 in, MDF de 0.75 in, driver de 15 in, 7 in de profundidade, duto de 4 in, 30 Hz | ~2.4 ft³ | Interno 22.5 × 16.5 × 14.5 = 5,382 in³ menos deslocamento do alto-falante de cerca de 1,237 in³. Líquido ≈ 4,145 in³ (2.4 ft³). Um gabinete bass reflex grande estende os graves até 30 Hz. |
| Bookshelf de 6.5 polegadas — externo 8.5 × 6 × 10 in, MDF de 0.5 in, driver de 6.5 in, 3 in de profundidade, duto de 1.5 in, 45 Hz | ~0.14 ft³ | Interno 7.5 × 5 × 9 = 337.5 in³ menos cerca de 99.5 in³ do alto-falante. Líquido ≈ 238 in³ (0.14 ft³). Um duto de 1.5 polegada a 45 Hz entrega graves com impacto. |
| Monitor de estúdio de 8 polegadas — externo 12 × 8 × 14 in, MDF de 0.75 in, driver de 8 in, 4 in de profundidade, duto de 2 in, 40 Hz | ~0.38 ft³ | Interno 10.5 × 6.5 × 12.5 = 853 in³ menos cerca de 201 in³ do alto-falante. Líquido ≈ 652 in³ (0.38 ft³). Um duto de 2 polegadas é adequado para níveis moderados com mixagem precisa. |
Como usar a calculadora de caixa acústica
- Meça as dimensões externas da caixa que pretende construir. Informe comprimento, largura e altura em polegadas. A calculadora subtrai a espessura do material para obter as dimensões internas.
- Informe a espessura do material — normalmente 0.75 polegada (19 mm) para MDF, ou 0.5 polegada (13 mm) para chapas mais finas usadas em caixas bookshelf compactas.
- Informe o diâmetro nominal do driver e a profundidade de montagem para considerar o volume deslocado pelo alto-falante dentro da caixa.
- Informe o diâmetro do duto e a frequência de sintonia desejada. Um duto maior reduz a velocidade do ar, mas exige um tubo mais longo; um menor precisa de um tubo mais curto, mas pode gerar ruído em volumes altos.
- Clique em Calcular para ver o volume líquido, o comprimento do duto necessário e a frequência de sintonia. Ajuste qualquer valor e calcule novamente até obter um projeto que caiba no seu espaço e atenda aos objetivos acústicos.
Perguntas frequentes da calculadora de caixa acústica
Qual é a diferença entre caixas seladas e com duto?
Uma caixa selada oferece graves precisos e bem controlados, com boa resposta transitória, mas extensão limitada nas baixas frequências. Uma caixa com duto (bass reflex) usa um duto sintonizado para estender os graves abaixo da ressonância natural do driver, oferecendo maior eficiência e graves mais profundos, ao custo de alguma precisão e de um gabinete maior.
Como escolho a frequência de sintonia correta?
A frequência de sintonia costuma ser definida entre 0.7 e 1.0 vezes a ressonância em ar livre do driver (Fs) para maximizar a extensão de graves. Para subwoofers de home theater, 20–35 Hz é comum. Em áudio automotivo, 35–45 Hz fornece graves com impacto sem excursão excessiva em alto volume. Evite sintonizar muito abaixo de 20 Hz, pois isso pode causar descarregamento do driver e distorção.
Por que a calculadora usa dimensões externas?
Porque é isso que você mede na parte externa de uma caixa pronta ou planejada. Ela então subtrai duas vezes a espessura do material de cada dimensão para derivar o volume interno de ar. Usar dimensões externas evita um erro comum: esquecer a espessura dos painéis ao planejar o volume interno.
Qual espessura de material devo usar?
MDF de 3/4 de polegada (19 mm) é a escolha padrão para a maioria das caixas de áudio doméstico porque é denso, uniforme e fácil de trabalhar. Para áudio automotivo, onde o peso importa, é comum usar MDF de 5/8 de polegada ou compensado de bétula báltica. Painéis mais espessos (1 polegada ou mais) reduzem ressonâncias do gabinete e são recomendados para grandes subwoofers de alta potência.
Como o diâmetro do duto afeta o desempenho?
Um diâmetro maior reduz a velocidade do ar no duto, minimizando o ruído de duto (chuffing) em altos níveis. Porém, para a mesma frequência de sintonia, exige um tubo mais longo, que pode não caber na caixa. Como regra prática, mantenha a velocidade do ar do duto abaixo de 17 m/s na potência máxima. Vários dutos menores podem fornecer a área necessária com comprimentos mais curtos.
Posso usar esta calculadora para caixas seladas?
Sim. Em projetos selados, basta ignorar o resultado do comprimento do duto e focar no volume interno líquido. Compare esse volume com o parâmetro Vas do driver: um volume de caixa de 0.5–1.0 × Vas tende a gerar um Qtc moderado (0.7–1.0) para uma resposta selada equilibrada. Caixas menores aumentam a ressonância do sistema e deixam os graves mais firmes; caixas maiores estendem a resposta de baixas frequências, mas podem ficar boomy.