El circuito de tierra del sistema eléctrico de nuestro estudio es tanto nuestro salvavidas como nuestra pesadilla cuando intentamos reducir el zumbido de nuestro equipo. Veamos cómo atacar este problema.

El rango dinámico de una máquina es la diferencia entre la señal de audio máxima que puede salir de ella con una distorsión total que cae dentro de unos parámetros entendidos como “limpios” (generalmente 0.5% THD) y el nivel de ruido que sale de esa misma dispositivo. Es decir, no se escuchará la señal de audio que esté por debajo del nivel de ruido, y se distorsionará la que salga con un nivel superior al máximo, por lo que la zona de operación será la que se encuentre entre ambos extremos.

Los niveles máximos de señal de audio son típicamente alrededor de + 16dBus / + 30dBus, y los niveles de ruido típicos son alrededor de -100dBus / -60dBus, lo que resulta en niveles de rango dinámico típicos de 75 / 115dBs.

De esta forma, para ampliar el rango de uso de una máquina solo tenemos dos formas: aumentar el nivel máximo de señal que puede manejar esta máquina, o reducir el nivel de ruido. Esta última opción depende en cierta medida de nosotros mismos, ya que el ruido se debe en parte a problemas relacionados con el suministro eléctrico, y por tanto a la instalación eléctrica de nuestro estudio, que podemos acondicionar.

El circuito eléctrico estandarizado de baja tensión que llega a nuestros hogares y comercios consta de tres conductores aislados entre sí con aislamiento aislante que supera con creces la tensión nominal de 230V, aunque como veremos más adelante, no aseguran la total independencia entre ellos. Estos aislamientos solo aseguran que no haya contacto directo entre conductores y por lo tanto un cortocircuito, pero no evitan interacciones electromagnéticas entre ellos.

En el caso de que el aislamiento no sea suficiente -por ejemplo, en el caso de un corte accidental en las cubiertas conductoras que deje ambos cables a una distancia muy corta y como decimos sin el aislamiento de las cubiertas- un arco eléctrico que transformaría el aire en plasma permitiendo el paso de una corriente de cortocircuito, situación que podría provocar un incendio debido a las altas temperaturas que pueden ocurrir durante el estado de plasma del aire. Por lo tanto, las cubiertas de los conductores forman nuestra primera línea de defensa. Nos protegen de contactos directos, de arcos peligrosos y permiten que cada conductor lleve a cabo su función encomendada.

Los tres controladores se nombran de la siguiente manera y están a cargo de las siguientes funciones:

Todos sabemos que el uso de energía eléctrica conlleva grandes beneficios y grandes riesgos. La electricidad no huele, no se oye, no se ve, es como un éter esotérico capaz de la mejor magia pero que a cambio tiene un precio en vidas humanas en accidentes. Nuestros sentidos nos advierten de depredadores, acantilados, fuego ... pero evolutivamente no estamos preparados para el peligro que supone el uso de diferenciales de potencial eléctrico, pues como no hemos estado expuestos a ellos hasta ahora, nuestros sentidos no detectan su presencia. ; de ahí su peligrosidad y la insistencia en los parámetros de seguridad de este artículo. Una intensidad de 15 milipulgadas provoca que los músculos se contraigan y no podamos, por ejemplo, dejar de agarrar con la mano el elemento que nos está electrocutando en ese momento. Una corriente de 25mA puede provocar irregularidades cardíacas, y a partir de 50mA si se aplica durante más de un ciclo cardíaco, es posible que entremos en fibrilación ventricular.

El Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT) estipula que la corriente máxima a la que puede estar expuesto un cuerpo humano debe ser de 30mA, y determina que las instalaciones deben asegurar que no exista exposición del usuario a voltajes superiores a 24V en ambientes húmedos y a 50V en ambientes secos, voltajes que debido a la resistencia eléctrica del cuerpo humano podrían producir esos 30mA de corriente máxima. Esto significa que, aplicando la ley de Ohm, nuestra instalación debe poder descargar a través de una resistencia máxima de puesta a tierra de 800 Ohms (un valor similar a la resistencia eléctrica del cuerpo humano) junto con el interruptor diferencial de seguridad, para formar un sistema efectivo contra contactos indirectos, garantizando que no estemos expuestos a niveles superiores a los 30mA mencionados anteriormente (siendo como decimos el voltaje de posible exposición 230V).

Cualquier conjunto de instalaciones y dispositivos conectados a él tiene elementos eléctricamente activos y elementos pasivos. Los elementos activos son aquellos que tienen tensión y los elementos pasivos son aquellos, como botones, carcasas, tiradores ... que no deben estar expuestos a tensión.

El contacto indirecto es aquella descarga que se produce a través de una persona cuando los elementos pasivos se ven sometidos a tensión eléctrica debido a un fallo del sistema y, al entrar en contacto con ellos, se descargan a través de nosotros. Se diferencia del contacto directo en que el elemento involucrado en el contacto no es solo un elemento activo, es decir, no agarramos un cable de fase de 230V con la mano, que sería un contacto directo, sino que se produce a través de un elemento que a su vez hace contacto con un cable tensor.

Los contactos indirectos son en realidad relativamente comunes: supongamos que debido a un golpe, un ancla de un elemento electrónico de nuestro compresor favorito se suelta y pierde la tuerca y su respectiva arandela y permanece moviéndose dentro del dispositivo. Si estos elementos metálicos entraran en contacto con las partes activas del interior de la máquina, provocarían un puente entre dicho elemento en tensión y los elementos pasivos, pudiendo involucrar las partes externas que se encuentran al alcance de la mano. Bueno, si ahora tocamos las partes externas del dispositivo estaríamos expuestos a un contacto indirecto. Sin embargo, gracias al conjunto formado por el conductor de tierra y el interruptor diferencial, esta descarga a través del usuario no se produciría porque el sistema actuaría en el momento de la falla y no en el momento de la exposición.

El funcionamiento es el siguiente: El conductor de tierra se conecta por defecto a la carcasa del dispositivo cada vez que lo enchufamos, de modo que en el momento de la falla, no en el momento del contacto indirecto sino al mismo tiempo de la falla, el El conductor de tierra comienza a descargar hacia tierra con una intensidad que dependerá de la resistencia de tierra de ese circuito. Si esta corriente es mayor a 30mA, activará el diferencial cuando perciba que la corriente que "pasa" por el conductor de fase no "regresa" por el conductor neutro ya que esa corriente se descarga a tierra. Por tanto, se genera una "diferencia" entre ambos valores que lleva al diferencial a cortar la alimentación. De esta forma, el sistema se anticipa al accidente y procede a dar una solución en el mismo momento del problema.

El problema es que además de servir como descarga cuando ocurre un problema, el conductor de tierra siempre tiene alguna tensión parásita, y es precisamente por eso que hemos querido centrarnos tanto en este conductor, porque al abordar este problema vamos a Benefíciese de menos ruido en nuestra cadena de audio.

Lo cierto es que estos voltajes no solo ocurren dentro de los dispositivos conectados a la red, sino que incluso sin ellos, por las leyes de Ampère primero y las leyes de Lenz después, la corriente que es conducida por los conductores de fase y neutro provoca un campo electromagnético que a su vez provoca una Fuerza Electromotriz Inducida (EMF) en el conductor de tierra que a su vez genera una corriente que, mientras permanece por debajo de 30mA, no provocará que el sistema corte por el diferencial. Entonces podemos tener hasta 24V, atención, aproximadamente + 30dBus (más que la señal de audio máxima de muchos dispositivos) circulando por el circuito de tierra y deslizándose (una pequeña parte de él) en nuestra ruta de audio sin el interruptor diferencial Act, ya que como diseñado, considera que el sistema es seguro para las personas y con ello basta con considerar la situación como "adecuada".

En última instancia, lo que sucede es que tenemos voltajes, a veces incluso voltajes significativos, pululando incontrolablemente y generando ruido en la cadena de audio en forma de zumbidos en la frecuencia de potencia y sus múltiplos sin que el diferencial salte y corte el suministro. Incluso si lo hiciera, está bien, ha detectado el problema, no puede darle una solución que nos permita continuar con nuestro trabajo.

Conscientes de que la conexión a tierra es un alivio pero a la vez una molestia, muchos fabricantes incorporan un interruptor en la parte trasera de sus dispositivos que abre el circuito de protección para evitar la entrada de señales no deseadas, eso sí, dejándolo a tu cargo una vez desprovisto de protección. .

Sin embargo, esta solución no siempre funciona, ya que en ocasiones los bucles se cierran por el conductor de tierra de los cables de señal, por los propios soportes metálicos en formato rack, o incluso por contacto directo entre máquinas, de modo que desactivan el circuito de potencia. La protección no siempre se presenta, ni mucho menos, como una opción eficaz.

Efectivamente, si tenemos voltaje en el circuito de protección de tierra, es porque la "conexión al planeta Tierra" de ese circuito tiene una cierta impedancia inevitable que permite ese voltaje. Aun suponiendo que esta conexión fuera perfecta y tuviera cero resistencia, el propio conductor de tierra presenta su propia impedancia en forma de resistencia y capacitancia debido a la presencia cercana de otros conductores solo separados por unos pocos milímetros de dieléctrico, formando un condensador lineal. A esto hay que sumar los EMF originados por los campos magnéticos generados por las corrientes circulantes por conductores cercanos o los EMF generados por los campos debido a los transformadores de tensión que transportan los dispositivos que hemos colocado en el área de influencia. ¿Algo más? Ah, pues sí, los CEM provocados por los campos electromagnéticos de otras máquinas no audio como refrigeradores, la resistencia por malas conexiones en los terminales de las cajas de registro, deficiencias en la fabricación del cable ... y esos valores De La impedancia es mayor cuanto más lejos está la varilla de puesta a tierra. Como puede ver, toda una mezcolanza de fuerzas y contrafuerzas que son difíciles de controlar.

Pero bueno, supongamos que pudiéramos lograr un circuito de tierra libre de impedancia y que, por tanto, un escenario en el que el diferencial pudiera abrir el circuito al detectar la más mínima tensión. Bueno, en ese caso, simplemente no podríamos trabajar porque el diferencial estaría constantemente saltando y saltando a la menor tensión. Es decir, como decíamos antes, el diferencial solo sirve para advertirnos de una determinada situación, exceso de corriente (ligado a exceso de voltaje) en el circuito de tierra, y lo hace cortando el suministro.

Todo esto lleva a la conclusión de que si bien el sistema tradicional de puesta a tierra mediante sonda trabajando en conjunto con un interruptor diferencial es efectivo en términos de seguridad, no lo es en términos de audiofilia, pero por otro lado, el Bypassing de este circuito puede conducen a situaciones peligrosas y no siempre son eficaces. Esto nos lleva a buscar soluciones a través de otras fórmulas.

El concepto es utilizar un transformador con un primario conectado a fase en un extremo y neutro en el otro extremo, estando sometido a una tensión de 230V (como todos, bueno ...) pero con un secundario debidamente enrollado. El punto de genialidad se debe a que este secundario permite establecer un punto intermedio en el número de vueltas que quedan a 0V. Es decir, a la salida del transformador tenemos + 115V en un terminal, -115V en otro terminal y un tercer punto, conectado a este punto intermedio de 0V.

Es importante entender que al final lo que importa es que entre los terminales del "enchufe" hay 230V. A la máquina a alimentar, salvo electrodomésticos especiales, no le importa si esos diferenciales eléctricos de 230V se distribuyen como 230V / 0V o si realmente hay + 115V / -115V. Lo que le importa es que hay 230V entre ambos terminales.

De hecho, un sistema de + 115V / -115V es más seguro que un sistema de 230V / 0V ya que, aunque el voltaje máximo es efectivamente 230V, el voltaje de cada conductor permanece en 115V discretos, por lo que en caso de que el usuario esté expuesto a contacto a uno de los terminales, el peor escenario sería 115V y no 230V. Al mismo tiempo, muchos dieléctricos que antes estaban expuestos a 230 V, los de fase / tierra, ahora permanecen en 115 V.

Ciertamente, lo que en última instancia nos importa es si la inclusión de un transformador equilibrador podría reducir el nivel de ruido de los dispositivos de nuestro estudio para aumentar el rango dinámico de nuestras máquinas.

A continuación se muestra el ruido de fondo de un Focusrite Red3 al que le hemos hecho la prueba de alimentarlo directamente a la red de nuestro edificio de estudio y capturar el ruido en la salida de audio de la máquina y posteriormente conectarlo a la red acondicionada con un doble de 3KVAs. UPS de conversión y un transformador de equilibrio de la fuente de alimentación de filtro avanzado Airlink de 3KVA y proceda a realizar la misma captura de ruido en la salida de audio de la máquina.

A continuación conectamos el compresor a la línea acondicionada:

Se verifica una reducción en el nivel de ruido de la máquina de 7,6dBs.

La tensión equilibrada funciona. Se aprecia más en determinados dispositivos y menos en otros, pero en general es un sistema beneficioso en nuestra lucha por reducir el nivel de ruido. Lo mejor de todo es que una vez instalado el transformador de equilibrio en la red eléctrica de nuestro estudio, reduciremos el ruido no solo de nuestros dispositivos de rack, sino también de los amplificadores de guitarra, amplificadores de auriculares, micrófonos de tubo o incluso nuestros monitores. .

Los transformadores de balanceo pueden estar provistos de diferentes tipos de filtros como choques de modo común que producen filtros EMI y es muy recomendable incorporarlos (filtros EMI) a la red de una forma u otra, ya sea en unidades específicas o incluyéndolos. en los propios transformadores de equilibrado, como es nuestro caso.

Finalmente, en mi opinión, un sistema de alimentación ininterrumpida de doble conversión que permita estabilizar tensión y frecuencia y aumentar el desacoplamiento entre la red de nuestro estudio y la de suministro, dándonos también una cierta autonomía en caso de corte de luz, podría Completa el acondicionamiento. de nuestra red eléctrica interna y nos permiten reducir el ruido de fondo de nuestras máquinas en varios dBs, aumentando, como decíamos al principio del artículo, nuestro rango dinámico.

Ingeniero técnico industrial en máquinas eléctricas por la universidad pública vasca, músico, productor y audiófilo. Profesional en el mundo del sonido desde el año 2000, y desde hace unos años dedicado a la masterización, compaginándolo con la producción, en los estudios Euridia.

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