En los instrumentos de viento-madera se pueden tocar diferentes notas gracias a unos orificios laterales que permiten al músico modificar la longitud de la columna de aire. Para todos los instrumentos modernos se ha diseñado un complejo sistema de llaves que abren y cierran estos orificios.
Resonadores de zapatilla
En el interior de cada tecla se pega una zapatilla, generalmente de cartón forrado de cuero, que actúa como junta para evitar las fugas de aire. A veces, sobre todo en el caso del saxo, se coloca un resonador en el centro de la zapatilla. Los resonadores pueden tener diferentes formas (planos, en forma de cúpula, ondulados...) y están hechos de diversos materiales (plástico, cobre, latón e incluso oro). Pero, ¿cuál es exactamente la función de estos resonadores?
Medición experimental
Para entender su función, hemos preparado un pequeño experimento. Medimos la impedancia de entrada (lea nuestro artículo sobreImpedancia de entrada: una herramienta esencial para entender los instrumentos de viento) de un tubo cilíndrico sellado en el extremo con una llave. Utilizamos tres llaves idénticas, cada una con una zapatilla diferente: una con resonador metálico, otra con resonador de plástico y la última sin resonador.
La figura anterior muestra que el primer pico de impedancia del tubo cerrado por la zapatilla sin resonador es muy bajo, lo que significa que la zapatilla absorbe mucha energía acústica. Las zapatilla con resonadores de plástico y metal tienen un comportamiento similar a bajas frecuencias: reflejan las ondas acústicas mucho más que la zapatilla sin resonador.
También hemos medido la impedancia de entrada del tubo abierto, con la llave abierta (véase el diagrama anterior). Podemos ver que el tipo de zapatilla también puede influir en la impedancia del tubo abierto. Sin embargo, este efecto es especialmente notable cuando la zapatilla está muy cerca del extremo del tubo.
La figura anterior nos muestra que los picos segundo y tercero son amortiguados por la zapatilla sin resonador cuando ésta se encuentra a una distancia de 1 mm del extremo del tubo. Por lo tanto, la zapatilla sin resonador tiene un efecto absorbente en las frecuencias altas. Sin embargo, en el caso de un instrumento real, una distancia de 1 mm entre la zapatilla y el orificio sólo puede darse en estados transitorios (cuando el orificio se está abriendo o cerrando).
La distancia de 5 mm de la figura anterior es mucho más representativa de una situación real, cuando la llave está en reposo en el saxofón (agujero abierto). En este caso, la diferencia de impedancia de entrada entre las tres zapatillas es mucho menos evidente, pero aún así puede detectarse.
Efecto de los resonadores en la impedancia de entrada
Ahora es interesante ver el efecto de los resonadores en un saxofón entero. En este estudio utilizamos cuatro saxofones Yamaha YAS-480 con números de serie consecutivos. Primero medimos la impedancia de entrada de estos saxofones que venían directamente de fábrica y estaban equipados con resonadores de plástico. Estas mediciones permitieron comprobar que los cuatro instrumentos eran muy similares, ya que sus impedancias diferían en menos de 1 dB en amplitud y 5 cents en frecuencia, que es el orden de magnitud de la precisión límite obtenida con el sistema de medición de impedancia utilizado.
A continuación, dos saxofones (números 37 y 39) permanecieron en su estado original (con resonadores de plástico), mientras que los otros dos fueron equipados con nuevas zapatillas. El saxofón n.º 38 se equipó con zapatillas sin resonador, mientras que el n.º 40 se equipó con zapatillas con resonador metálico.
Podemos ver en la figura anterior que los saxofones son muy similares, con la excepción del saxofón nº 38 que tiene picos de impedancia más bajos. Esto es consistente con el comportamiento destacado anteriormente para los amortiguadores sin resonador en un tubo cilíndrico. Si nos fijamos bien, podemos ver que el saxofón nº 38 tiene frecuencias resonantes más bajas que las frecuencias resonantes de los otros tres saxofones. Los saxofones estaban equipados anteriormente con resonadores, por lo que, al cambiar las zapatillas originales por otras sin resonadores, se aumenta el volumen de las chimeneas (cuando los agujeros están cerrados). Esto tiende a bajar las frecuencias de reproducción del instrumento. La amplitud también es inferior en unos 1 ó 2 dB a partir del 4º pico de impedancia. ¿Podemos ver diferencias para otras digitaciones? Puedes ver la digitación del Fa3, donde aproximadamente la mitad de los agujeros laterales están cerrados. Para esta digitación, las frecuencias de resonancia del saxofón nº 38 también son más bajas que las de los otros saxofones, pero las diferencias son menos evidentes que para el Sib3. Para el F5, donde todos los agujeros excepto uno están abiertos, casi no hay diferencias entre los cuatro saxofones. Esto demuestra que el efecto de las zapatillas es acumulativo con respecto al número de agujeros cerrados.
Conclusión
Como conclusión, puede decirse que los resonadores de zapatilla tienen un efecto mensurable en la acústica del saxofón. El coeficiente de reflexión de la zapatilla aumenta con la presencia de un resonador cuando el orificio está cerrado y la amplitud de los picos de impedancia del saxofón se incrementa en varios dB. Este efecto es mayor con más agujeros cerrados. Desde un punto de vista acústico, el término "resonador" es engañoso porque el resonador no vibra, al contrario, tiende a amortiguar las vibraciones de la zapatilla. Un "resonador" podría denominarse más bien un "reflector".
¿Y qué dicen los músicos? Para saberlo, lea la segunda parte de este estudio:Resonadores de zapatilla: influencia en la percepción del sonido
