por Garth Powell*
Hasta ahora he escrito sobre la singular semejanza de cada instalación electrónica profesional, sea la sonorización en vivo, la emisión por radio y televisión, escenarios deportivos, clubes nocturnos o sistemas audiovisuales automatizados para salas de juntas: todos dependen del suministro de energía por corriente alterna (AC). En los dos artículos anteriores discutimos los picos y transitorios de AC, el peligro del suministro de potencia multifásica con los problemas de ruido de la AC neutra e intermitente, los circuitos a tierra y la compresión de corriente.
Algunas de estas cuestiones son cruciales para cada instalación, mientras que otras sólo cobran importancia cuando la aplicación garantiza el interés por mantener los más elevados niveles de calidad. Por ejemplo, si estamos suministrando potencia a un sistema de computación para una oficina o para un escenario repleto de amplificadores de potencia de altísima calidad y consolas de mezclas, debemos proteger los equipos y asegurarnos de no perder nuestra programación. Existe una necesidad fundamental de proteger y filtrar peligrosas fluctuaciones de corriente y ruido que afectarían el funcionamiento básico de nuestros equipos.
Otras tecnologías de control de potencia en corriente alterna son más específicas según la aplicación. No hay duda de que una sala de juntas no tendrá problemas en minimizar la compresión de corriente en sus amplificadores de potencia, dado que la calidad del audio para una presentación en diapositivas o un seminario transmitido por Internet no requiere la mayor resolución (a menos que sea la sala de juntas de una disquera).
Sin embargo, en este aspecto hay otra preocupación común a todas las aplicaciones en Latinoamérica: la regulación del voltaje de AC. En pocas palabras, un regulador de voltaje en AC ajusta la tensión de entrada y corrige las tensiones anormalmente altas o bajas, alimentando sus componentes vitales con una corriente constante de 120 VAC. Si bien el voltaje puede ser de algún modo continuo en algunas áreas de su ciudad, su estado o su país, es importante comprender que la mayoría de los equipos que usted especificará fueron creados para un suministro constante de 120 VAC. Aun así, el voltaje promedio en México, para citar un ejemplo, es de 127 voltios. Aunque se encuentra dentro del 10% del voltaje óptimo de los componentes, esto hará que suba la temperatura de las fuentes de alimentación de muchos componentes electrónicos comerciales.
Algunos componentes vitales pueden experimentar distorsiones sensiblemente mayores (a menos que se recalibren todos los parámetros de circuitos programados desde la fábrica para 127 VRMS). Y 127 voltios es sólo el promedio ¿Qué pasa en 130 o 136 voltios? Se afecta el funcionamiento. Algunos equipos se bloquearán o recalentarán de manera intermitente debido a los incrementos anormales de voltaje en la línea de AC. Además, las bajas anormales de voltaje inferiores a 112 VAC plantean una preocupación similar. Puede presentarse el mismo fenómeno intermitente y mayores distorsiones. Por ejemplo, algunos proyectores de video pueden no recibir una alimentación consistente en estas condiciones de voltaje reducido.
Por supuesto, para muchas personas en Latinoamérica, esta no es una revelación alarmante. Muchos contratistas eléctricos y diseñadores de sistemas audiovisuales llevan años usando reguladores de voltaje de AC. Pero muchas de estas unidades son dispositivos aparatosos para mantener electrodomésticos básicos y luces incandescentes, instalados detrás de un generador de reserva. Los artículos electrónicos de hoy requieren una tecnología de regulación mucho más limpia y estable. El regulador de sobrevoltaje del abuelo, con los contactores quemados y roñosos y los oxidados circuitos eléctricos de alta impedancia, crea la misma cantidad de problemas que intenta solucionar en los sensibles circuitos electrónicos actuales.
Muchos reguladores de bajas de voltaje pueden generar descargas, crear ruido de AC, incrementar de manera significativa la impedancia de la AC (limitando gravemente el desempeño del amplificador), o simplemente no logran manejar las demandas de corriente de su sistema AV sin cortar la forma de onda de la AC y añadiendo distorsiones que afectarán de manera adversa la imagen y la calidad del sonido. Esto es igual de problemático para las actuales tecnologías de microprocesamiento, en tanto aquéllas requieren una fuente estable y limpia de energía AC para evitar bloqueos, errores digitales y la pérdida de información.
Debe entenderse que se han desarrollado diferentes tecnologías para diferentes aplicaciones. La tecnología de regulación de voltaje más práctica para la iluminación de su casa no es necesariamente la que requiere su servidor de video, y el sistema que sería ideal para máquinas de grandes motores no es la que serviría mejor para un rack de amplificadores de potencia. De las muchas tecnologías de regulación de voltaje que se encuentran en el mercado, las más comunes son:
- Ferrorresonante: se trata de un complejo circuito de capacitancia e inductancia modulado con un transformador para crear un voltaje constante y reducir sustancialmente el ruido asimétrico. El circuito es moderadamente costoso y puede funcionar bien en algunos entornos industriales o de laboratorio. Infortunadamente crea calor, no presenta tolerancia para cargas dinámicas, como amplificadores de potencia, emite un zumbido muy audible y proyecta un campo magnético de varios metros. Por tales razones, no es una tecnología de regulación ideal para sistemas profesionales audiovisuales o para circuitos de microprocesamiento por computador.
- Amplificador/oscilador de regeneración completa: en esencia esto equivale a un amplificador de potencia de gran tamaño con un oscilador de 60 Hz accionando la entrada. Toma el voltaje de entrada de AC, lo convierte en corriente directa y luego lo sintetiza de nuevo en una fuente de AC con baja distorsión. La ventaja es una regulación excepcionalmente sólida (generalmente ±0,1 VAC). Además, reduce la distorsión de la línea de AC y elimina algo del ruido simétrico de la AC. Desafortunadamente, esta tecnología es en extremo ineficiente y muy costosa. Una simple capacidad de salida de 10 amperios puede valer varios miles de dólares, recalentar todo un recinto y crear graves compresiones de corriente o distorsiones de la señal de AC cuando se sobrepasa la capacidad. Es ideal para motores sincrónicos de AC, no para equipos audiovisuales profesionales.
- Corrección activa de elevación/reducción: este diseño compara el voltaje de AC con una referencia de amplitud y distorsión controlada, y añade o resta una corrección a la entrada de AC (con una corrección máxima de ±20%). La regulación puede ser muy buena (generalmente de ±0,5 VAC). Es mucho más eficiente que la regeneración completa al 100%, pero puede adolecer de una grave limitación de corriente, así como crear ruido de AC y distorsión propia, en parte debido al intercambio de circuitos que suelen emplearse. Esta tecnología podría funcionar bien para algunos equipos audiovisuales de baja corriente, pero puede ser superado por un autoformador de varias derivaciones con conmutación de estado sólido para sus amplificadores de potencia.
- Variac motorizado: este diseño usa un autoformador de elevación/reducción con varias derivaciones. En la superficie de encima del autoformador se encuentran unas bobinas cortadas expuestas que hace contacto con una escobilla, creando el voltaje de AC apropiado, bien sea elevando o reduciendo la tensión. Un microprocesador monitorea en forma constante el voltaje de entrada en relación con el voltaje de salida, y un motor mueve la escobilla de manera correspondiente. Esta tecnología tiene una buena regulación (±1 VAC generalmente), pero presenta la desventaja de que el motor emite un ruido muy audible cuando se pone en un área de audio. Esta tecnología fue creada para laboratorios que realizan lecturas de tensión constante.
Dado que las bobinas están cubiertas de grasa, y hacen contacto con una escobilla, las demandas de corriente alta crearán chispas y ruido en la línea de AC. La escobilla debe reemplazarse y las bobinas limpiarse cada uno o dos años. Esto hace poco práctica esta tecnología para el uso a largo plazo en la mayoría de aplicaciones. Además, el contactor crea una impedancia de AC relativamente alta, que afecta gravemente los amplificadores de potencia. Si bien las versiones industriales en masa de esta tecnología han sido utilizadas durante décadas por algunos profesionales ambulantes de A/V (en particular cuando siguen a un generador diesel y su errática salida de voltaje), los sistemas de bajo ruido y resolución ultraelevada de la actualidad requieren mucho más de su fuente de energía.
Para terminar, pero de ninguna manera para olvidar, viene mi tecnología preferida de regulación de voltaje de AC para A/V profesional, emisión por radio y televisión, grabación y salas de juntas por igual.
Autoformador de conmutación cruce cero en estado sólido con varias derivaciones: este circuito funciona de manera muy similar al variac motorizado, excepto que como el microprocesador de entrada y salida (comparador), indica al circuito regulador que eleve o reduzca el voltaje. Esto se logra mediante conmutadores de estado sólido con cruce cero. Dado que se usan múltiples conmutadores, no hay bobinas expuestas, y los contactos eléctricos permanecen herméticos y seguros por muchos años por venir. La regulación puede ser bastante buena (±3 VAC) con un índice de captura razonablemente amplio (90 VAC-135 VAC). Este circuito tiene también unas características de control de transitorios excepcionalmente buenas con muy poca compresión de corriente. Infortunadamente, la conmutación de estado sólido puede crear algo de ruido de AC si no se calibra con precisión, de modo que un buen diseño sin este ruido puede fácilmente costar más de $700 dólares. Sin embargo, si se dispone de presupuesto, este es un candidato excelente para los sensibles componentes de hoy en día, aun si están sometidos a los entornos más demandantes.
Tenga presente que las instalaciones que dependen de generadores de reserva (a gas o diesel) deben ir seguidas de un estabilizador de voltaje si tiene un sistema que requiera un voltaje correspondiente incluso a los 120 voltios. Esto se debe a que las especificaciones de voltaje de salida de los generadores están basadas en una carga de corriente constante ¿Se parece a cualquier sistema A/V que haya instalado alguna vez? Por supuesto que no. El resultado es que la demanda actual sube repentinamente, el generador produce muy poco voltaje y cuando la demanda de corriente baja, el generador produce demasiado voltaje.
Un regulador de voltaje de AC es lo que se necesita para controlar esto. Además, cuando se combina un regulador de AC adecuado con otras tecnologías de control de energía, como la supresión de sobrevoltajes no sacrificial y el filtrado lineal de ruido en AC, su sistema se mantendrá estable y seguro, y su cliente quedará bien servido.
*Garth Powell es diseñador principal de productos e ingeniero de ventas en jefe de Furman, un líder mundial en el suministro de soluciones de control eléctrico. Puede contactarse en: [email protected].
Deje su comentario