¿Por qué pita la caña del clarinete?

La orquesta comienza a interpretar los primeros compases del Concierto para clarinete Nº 2 en Mi bemol mayor, Op. 74, de Carl Maria von Weber. Las diferentes voces orquestales avanzan solemnes e imparables entrelazándose en un diálogo enérgico y furioso. EL clarinete se dispone a iniciar su intervención solista. Es el momento de máxima concentración para el músico. En su cabeza resuenan todos los sonidos de la orquesta perfectamente ordenados. Las melodías de las diferentes voces transitan por sus circuitos neuronales y el ritmo martilleante de la orquesta le inunda la psique. Su hipotálamo, situado en el sistema límbico, ordena a las glándulas suprarrenales la liberación de adrenalina y otras hormonas directamente al torrente circulatorio. Sus dedos se agazapan contra las llaves. Es la hora de actuar. La orquesta finaliza su introducción y deja paso al clarinete que irrumpe con fuerza. El sonido aterciopelado y exclusivo del clarinete presenta sus credenciales ante la orquesta. De repente, el temido pitido de la caña aflora en un pasaje con un giro interválico. El rechinamiento de la caña se ha despertado.

La situación descrita ejemplifica formidablemente una de las disfunciones acústicas del clarinete más temidas por el clarinetista y que con más frecuencia se produce, especialmente en los estudiantes. Hablamos del impertinente pitio de la caña que puede sobrevenir en cualquier momento de la interpretación, aun tomando las medidas adecuadas para prevenirlo. Pero, ¿por qué se produce esta disfunción?

El clarinete constituye un perfecto sistema acústico cuyas partes integrantes funcionan cooperativamente para generar el sonido del instrumento. El sonido se produce y sostiene gracias a la cooperación entre dos elementos interconectados: el dispositivo generador de la onda sonora -la boquilla constituida por una lengüeta y una cavidad resonadora- y el tubo del instrumento –el contenedor de la sustancia sonora vibrante- que actúa como un resonador amplificando las resonancias. Pero, además, se necesitan unos orificios tonales -dispuestos ad hoc en el tubo y que se accionan mediante unos mecanismos más o menos complejos-, cuya función consiste en dividir la columna gaseosa del tubo en varios segmentos con frecuencias propias para producir una escala, y uno o varios orificios de registro que permitan obtener los armónicos superiores y, por tanto, ampliar esa escala a varias octavas. Para completar el sistema es necesario disponer de una unidad variable que permita alterar la afinación sistémica, denominada barrilete, y una pieza más o menos abocinada, la campana, que contribuya a la radiación sonora y al ajuste de las relaciones de frecuencia modales de determinados sonidos.

Al igual que el tubo, la caña del clarinete, construida a partir de una planta herbácea denominada Arundo donax, también tiene su propia resonancia -que es aproximadamente lo que oímos cuando se produce un rechinamiento-. La frecuencia natural de la caña se sitúa alrededor de 2.000-3.000 Hz., y adosada a una boquilla en torno a 1.500 Hz. Las oscilaciones en estas frecuencias son prevenidas en gran parte por la presión que ejerce el labio inferior contra la caña. Sin embargo, cuando el clarinetista coloca sus labios en la caña y oprime insuflando aire al instrumento, las resonancias de la caña se reducen considerablemente. Esto permite que las resonancias del tubo tomen el control, siempre que sus frecuencias resonantes sean inferiores a su propia frecuencia natural resonante.

4.3 Dcha.

Fig. 1 Espectrograma de un sonido emitido con una lengüeta simple adosda a una boquilla de clarinete Sib.

En general, en un instrumento de viento las vibraciones generadas por el sistema labio-boquilla son dominadas por las resonancias del tubo, y estas, a su vez, determinan la afinación y la composición espectral del sonido en colaboración con otros factores. Por consiguiente, las oscilaciones en el interior de un tubo dependen de la interacción entre la columna de aire y su excitador. Para que se produzca un tono con una óptima calidad en cualquier aerófono deben darse tres condiciones: una, que la mayor parte de la energía que transporta la onda se refleje en el extremo abierto para que se produzcan interferencias que den lugar a las ondas estacionarias o a la resonancia; dos, que las frecuencias de resonancia o armónicos del tubo sigan la serie armónica, ya que de esta forma podrán colaborar en la vibración; y tres, que una de estas frecuencias se enganche con una frecuencia natural de vibración de la caña para mantener la resonancia del tubo –nótese que para que se produzca la resonancia es necesario que dos resonadores vibren a frecuencias iguales o próximas-. Si se cumplen estas tres condiciones se establecerá un régimen de oscilación –en términos musicales el generador de un sonio estable y rico- que permitirá la emisión de un sonido estable y rico. En ausencia de una de estas condiciones el resultado devendrá probablemente en la emisión del susodicho pitido.

En rigor, la embocadura de lengüeta consiste en una caña, simple o doble, que convierte una corriente estable de aire en una serie de pulsos rápidos. Si se aplica una presión de soplo por el instrumentista, la caña en posición inicial de 0º se abre y permite fluir un soplo de aire en el instrumento. Al mismo tiempo, comienza su balanceo cerrándose hacia la boquilla hasta alcanzar la posición de 90º completando ¼ de ciclo. El soplo de aire -o el pulso de presión positiva- produce una compresión que viaja hacia abajo del tubo, donde la presión bruscamente desciende a la presión atmosférica. Esto provoca que una pulsación de presión negativa se propague hacia la boquilla -o lo que es lo mismo, que la onda se refleje y retorne en sentido contrario-. Cuando llega, la caña completa su oscilación hacia la boquilla, y la pulsación de presión negativa obliga a la caña a cerrarse en posición de 180º, completando medio ciclo. Ya que la lengüeta se halla ahora cerrada o casi cerrada, muy poco aire puede penetrar en la boquilla, con lo cual la pulsación de presión negativa -o la onda- se propaga de nuevo por el tubo hacia el final abierto. Ahora se invierte la cadena de acontecimientos. La pulsación de presión negativa llega al final abierto en posición de 270 º -¾ de ciclo-, la presión de repente se eleva al cero -en realidad, a la presión atmosférica normal-, y una pulsación de presión positiva comienza su viaje hacia la boquilla -la onda se refleja de nuevo-. Cuando llega, la caña se abre de súbito en posición de 360º y la pulsación de presión la empuja a la posición más lejana de la boquilla para que un soplo nuevo de aire pueda introducirse y comenzar un nuevo ciclo.

4.2

Fig. 1 Ciclo de vibración de una caña simple adosada a una boquilla de clarinete.

Cumplidos los cuatro trayectos en el interior del tubo, el establecimiento del régimen de oscilación dependerá del enganche entre los armónicos de la caña y del tubo, lo cual se verificará más fácilmente cuanto más resonancias estén presentes en la vibración del tubo y mejor relacionadas armónicamente se hallen. En este proceso, las resonancias del tubo imponen la frecuencia, salvo cuando un imponderable aborta el proceso y la resonancia de la caña se convierte en la frecuencia emitida, a saber, el impertinente e inoportuno pitido de la caña. Efectivamente, una vez completado el ciclo la columna de aire debe escoger la frecuencia con la que quiere engancharse, que deberá situarse en o cerca de una de sus frecuencias naturales de vibración. Piénsese que la columna gaseosa está vibrando no solo en la frecuencia fundamental sino también en frecuencias que son múltiplos enteros de la fundamental, es decir, en todas sus frecuencias de resonancia simultáneamente. Por su parte, la lengüeta tiene su propia frecuencia natural de vibración, determinada por su forma. Sin embargo, las resonancias del tubo –especialmente en las frecuencias bajas, por debajo de la frecuencia natural de la caña- se ajustan más a la frecuencia y son más fuertes que las de la lengüeta, lo que les permite tomar el control del diapasón.

En el proceso descrito, el período de vibración de la caña -el tiempo empleado para completar el ciclo descrito- debe coincidir con el tiempo que ha tardado el pulso de onda en cubrir cuatro viajes en el tubo. De esta forma, la distancia que habrá recorrido la onda en el tiempo de un período –lo que constituye la longitud de onda- será igual a cuatro longitudes de tubo, y por tanto la siguiente onda generada por la caña se solapará con la primera e interferirán constructivamente formando una onda estacionaria. Dicho de otra forma, para que las oscilaciones en el instrumento se mantengan constantes y den lugar a un tono óptimo, la cantidad exacta de flujo de aire en el tubo debe hallarse aproximadamente en fase con las fluctuaciones de presión. Esta es la clave para que no se produzca el temido pitido. En efecto, en los instrumentos de caña el flujo máximo del aire externo debe coincidir con el desplazamiento máximo de la caña hacia adentro. Este flujo depende de la diferencia en la presión entre la boca del clarinetista y la boquilla. Si se aumenta esta diferencia de presión fluye más aire a través del hueco que hay entre la punta de la caña y la punta de la boquilla. Sin embargo, si el instrumentista sopla con excesiva presión, la caña puede cerrarse contra la tabla y anular el flujo, o bien, puede provocar la emisión de su frecuencia natural sin respuesta resonante del tubo, dado que esa frecuencia natural no tiene fuerza en las resonancias del tubo. Nótese que este fenómeno también es aplicable al sonido romo de un instrumento de viento-metal cuando el músico no es capaz de conectar la frecuencia de vibración de sus labios con una de las frecuencias naturales del tubo.

En definitiva, el temido pitido no es ni más ni menos que la emisión de un armónico que correponde a la frecuencia natural de la caña sin respuesta resonante del tubo, debido a una presión inadecuada, una embocadura incorrecta o simplemente a una falta de humectación de la caña. En términos acústicos, el régimen de oscilación el tubo no se ha establecido debido a que una de las frecuencias naturales o armónicos del tubo –determinado por la digitación del músico- no ha sido capaz de engancharse con un armónico de la caña y, por tanto, la resonancia y el subsiguiente sonido estable y rico no ha sido posible. El control sobre esta disfunción dependerá de horas y horas de práctica de estudio, pero aun así, el músico es consciente que esa frecuencia nociva de la caña permanece adormecida a la espera de aflorar en el momento más inoportuno de la interpretación.

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