Con frecuencia encendemos nuestro sistema de audio y nos sentamos confortablemente para disfrutar de una audición pero pocas vece nos paramos a pensar sobre el origen de todo esto, el principal responsable de que podamos utilizar toda esa tecnología, la energía eléctrica. Sin ella pocos de los valores sobre los que asientan las bases de la civilización actual tendrían validez y, como su accesibilidad se ha vuelto algo cotidiano y normal para todo el mundo, ni siquiera nos cuestionamos sobre lo que es en realidad la energía eléctrica y cuales son las condiciones en que es suministrada a nuestros hogares.
Reducido a su esencia, un sistema estéreo podríamos considerarlo como una máquina que convierte la energía eléctrica que llega a nuestros hogares en el movimiento de los transductores, lo cual crea el sonido que escuchamos.
La música que escuchamos en nuestro sistema de audio procede, en definitiva, de la electricidad, por lo que deberíamos prestar atención al acondicionamiento de la energía eléctrica que alimenta nuestro sistema.
El interior de la mayoría de equipos electrónicos funciona con corriente continua. Sin embargo la corriente que nos llega a las tomas de las paredes es alterna y esta ha de ser transformada en continua mediante las fuentes de alimentación de los aparatos. Ello es debido a la sencillez por la que puede ser transformada y tratada de una manera que no es posible realizarlo en la corriente continua.
Comentemos la necesidad de elevar la tensión en la salida de las centrales para reducir las pérdidas en el transporte y su posterior reducción para acondicionar el voltaje a las instalaciones de consumo.
La razón de los altos valores de la tensión empleados en las redes de transporte radica en que, a mayor tensión, menor corriente se necesita para transmitir una determinada potencia. Y menores corrientes implican que se necesita menos material conductor y se disminuyen las pérdidas debidas al transporte.
La señal eléctrica está compuesta por el producto de una corriente (intensidad) y un voltaje (tensión) que varían en el tiempo .
Potencia (W) = Tensión (V) x Intensidad (I)Mediante transformadores es posible aumentar la cantidad de voltaje disponible a costa de disminuir la corriente, y viceversa. Digamos que la potencia a ambos lados del transformador es constante.
De un modo simple podría considerarse la tensión o diferencia de potencial como la mayor o menor fuerza o presión que se ejerce sobre las minúsculas partículas atómicas responsables del transporte de la electricidad que son los electrones. Los electrones se mueven a lo largo de los conductores eléctricos y lo hacen con mayor velocidad cuanto mayor es esa fuerza. La unidad que mide esa tensión es el voltio y el valor nominal de la tensión que tenemos en nuestras casa es 230 voltios que, como bien sabemos, no es un valor universal.
Otro valor característico de la energía eléctrica que consumimos es lo que se denomina frecuencia, que está directamente relacionada con la velocidad a la que giran las máquinas generadoras de dicha energía o alternadores. La frecuencia que utilizamos es de 50 Hz y ese valor es el que gobierna la mayoría de los motores eléctricos como sería el caso de los giradiscos.
Volviendo ahora al transporte de la energía desde las centrales eléctricas a través de centenares de Km, por razones de pérdida de energía ese transporte se hace con valores de tensión muy superiores a los que tendremos en nuestros hogares y esa tensión se va reduciendo gradualmente hasta efectuar la conversión final a 230 voltios cerca de los locales de utilización mediante transformadores.
Las líneas que vemos en el exterior están elevadas por un transformador a altos valores de voltaje (de ahí el nombre de "alta tensión") a costa de tener bajos valores de corriente para conseguir que se transforme en calor la mínima parte de la señal eléctrica (es decir, evitar el Efecto Joule).
O sea que por razones económicas la energía eléctrica es generada por las compañías proveedoras a voltajes relativamente altos.
En las subestaciones de reparto se reducen las tensiones de distribución o reparto, normalmente entre 36 y 132 kV (alta tensión) a tensiones entre 10 y 30 kV. (media tensión). Las líneas de distribución en media tensión pueden ser aéreas o subterráneas.
En las cercanías del edificio donde se va a utilizar la señal es restaurada mediante otro transformador, bajando el voltaje al valor que nos es familiar (230 V).
Dejando a un lado la corriente trifásica, en nuestros hogares solemos emplear tres conductores, la fase, el neutro y la toma de tierra. Los dos primeros son los que realmente transportan la energía eléctrica, mientras que el tercero se conecta a determinadas partes metálicas de los aparatos (principalmente los chasis de los mismos) por razones de seguridad y para evacuar la corriente de deriva que se pueda generar.
Es muy importante tener en cuenta la toma de tierra para el correcto desempeño de nuestro sistema musical. Su misión es derivar al terreno, de ahí su nombre, corrientes de todo tipo que se puedan originar debidas al mal aislamiento o por causas atmosféricas (caída de rayos), además de la inevitable corriente de deriva que se produce en los aparatos.
Una toma de tierra mal instalada, o bien una toma degradada y, por tanto, con mucha resistencia de paso, disminuye este efecto protector de manera que las corrientes de alta frecuencia (parásitos y ruidos) procedentes de los dispositivos electrónicos que debían derivarse a tierra no se verán atenuadas sino reflejadas y enviadas a otros aparatos, pudiendo afectar a su correcto funcionamiento.
Esto es debido a que el neutro está referenciado también a tierra. El hecho de que se vea afectado debido a derivas a tierra mal instaladas, afectando el funcionamiento de algunos aparatos, se conoce como ruido en modo común.
También pueden surgir problemas debido al ruido de tierra inter-sistema, que es el que ocurre entre varios aparatos conectados a la misma tierra, debido a "
bucles de masa" (en el bucle que forman todas las tierras de los aparatos interconectados no debería fluir corriente, algo que a veces ocurre).
Como todas las centrales están conectadas en paralelo, y los consumidores también, lo que ocurre es que la alimentación de energía eléctrica que tenemos en nuestro hogar sufre la influencia no solo de todo lo que tenemos enchufado (frigoríficos, lámparas, computadoras, lavadoras, etc.) sino además de todo lo que tienen nuestros vecinos, no solo los que viven en el mismo edificio sino también los conectados al mismo transformador, lo cual puede alcanzar números considerables dependiendo de la configuración de la red de distribución eléctrica.
Y hay equipamientos eléctricos como frigoríficos, lámparas fluorescentes, televisores, equipamiento informático, máquinas con motores eléctricos, etc. que causan serias perturbaciones en la tensión del sector de la red que utilizamos.
Todas esas perturbaciones son transmitidas a través de los hilos conductores de la instalación eléctrica por lo que estarán presentes en la toma de enchufe que alimenta nuestro preciado sistema de audio perturbando su normal funcionamiento. Más aún, ciertos componentes del mismo como DACs y lectores de CDs producen ellos mismos bastantes interferencias en el equipo.
Por tanto deberíamos actuar en dos direcciones:
1.- Intentar evitar que las interferencias exteriores alcancen nuestro sistema.
2.- Limitar las posibilidades de interferencia de los diversos componentes del equipo entre sí.
A la entrada de nuestra casa la energía eléctrica tiene que atravesar un dispositivo, el contador, que es el principal responsable de las sorpresas que tenemos algunos meses cuando llega el recibo de la compañía suministradora. -
¡Rayos! ¡Nunca pensé que dejar esta etapa de potencia en clase A permanentemente encendida, para que esté siempre a punto, fuese tan caro!-.
Al contador le sigue un conjunto de dispositivos de protección, los disyuntores.
Hasta hace unos años el primero era el
ICP (Interruptor de Control de Potencia) que cumplía la doble función de proteger a los utilizadores de los equipos eléctricos de descargas y también de evitar que cada consumidor utilice más energía de la que ha contratado a la compañía.
El ICP solía conectarse a un interruptor general que no tiene otro cometido que cortar el suministro eléctrico cuando se acciona. En la actualidad, tras la instalación de los nuevos contadores digitales, ya no es necesario este dispositivo.
El
IGA (Interruptor General Automático) es un dispositivo nuevo que se desconectará cuando la potencia sea mayor que la permitida por la instalación, por lo que se evitarán sobrecargas y cortocircuitos.
El
PCS (Protector Contra Sobretensiones), al igual que el anterior, es un mecanismo actual que evita que los aparatos eléctricos sufran daños por una sobretensión
Después encontramos el
ID (Interruptor Diferencial) que se desconecta de manera rápida cuando se produce una fuga a tierra por algún defecto o anomalía en la instalación o en algún aparato eléctrico. Desconectando el sistema protege a la persona que toque un aparato defectuoso, evitando calambres por descargas eléctricas o accidentes mayores.
Y por último los
PIAS (Pequeños Interruptores Automáticos) para las diferentes líneas que van a configurar la red doméstica. Son los que habitualmente llamamos magnetotérmicos.
Antes de llegar a los puntos de utilización, los circuitos eléctricos pasan por una gran diversidad de puntos de derivación que suelen ser compartidos por diversos circuitos.
Pongamos el ejemplo de la cocina en donde enchufamos batidoras, exprimidores, la vitrocerámica, lavadora, lavavajillas, el frigorífico, -particularmente nefasto-,etc.
Todas estas máquinas son fuentes generadoras de perturbaciones en la red de energía eléctrica, que se propagan más fácilmente por la proximidad relativa y también, y fundamentalmente, por el hecho de que las instalaciones eléctricas están conectadas en paralelo.
Toda esta situación de interferencia y perturbación va a influenciar el sonido final del sistema de audio traduciéndose en una menor resolución y limpieza del mismo, y solo después de haberlo resuelto nos damos cuenta de que pueda tener una influencia tan grande en la música que escuchamos.
Muchos aficionados al audio-vídeo refieren que durante la madrugada y el domingo por la mañana (lo cual coincide con las horas en que hay menos aparatos enchufados a la red) su sistema rinde mucho mejor que durante otras horas. Esto es debido al hecho de que hay mucha menos distorsión en la red.
Aunque los aparatos electrónicos han aumentado sus prestaciones en los últimos años, no ha ocurrido lo mismo con la calidad del suministro eléctrico.
La tensión de la red no está exenta de fluctuaciones y perturbaciones, fenómenos que perjudican notablemente el comportamiento de nuestros equipos.
Así podríamos hablar de estabilizar la tensión, lo cual no es fácil.
También de limpiar la mayoría de perturbaciones que afectan a la línea y que se propagan de diversos modos. Las más nefastas, pero más fáciles de eliminar, son las que se transmiten directamente por los cables que transportan la propia energía eléctrica y que pueden ser de dos tipos: las de tipo simétrico o modo normal (que se propagan de modo simétrico entre la fase y el neutro) y las de tipo común (que se establecen entre fase y tierra o bien entre neutro y tierra).
Y existen otras que se propagan por vía electromagnética (EMI) y que viajan por el aire como lo hacen las ondas de radio (RFI). Estas son más difíciles de eliminar porque hay que utilizar complejos procesos de blindaje.
También pueden ocurrir picos de tensión por múltiples circunstancias (como las descargas atmosféricas) que provoquen que el valor nominal de la tensión sobrepase los 230 voltios nominales con creces. 1000 voltios no es un valor tan extraño, aunque en periodos muy cortos de tiempo, afortunadamente.
Además de los pequeños electrodomésticos (secadores, batidoras….), los frigoríficos son una de las principales fuentes de interferencia. También los televisores y computadoras que contienen en su interior una fuente de alimentación de tipo conmutado inundan la red con una inmensidad de impulsos de interferencia. Las horas de consumo más problemáticas actualmente no son aquellas en las que las industrias trabajan sino las de mayor actividad doméstica (cuando los televisores y ordenadores están enchufados en todos los hogares).
La presencia de corriente continua es otro problema del suministro eléctrico.
¿Cómo es eso de que la línea eléctrica que alimenta mis aparatos porte también corriente continua?¿No se trata de corriente alterna?
Es verdad que la tensión distribuida por las compañías suministradoras de energía eléctrica es alterna sinusoidal y varía alternadamente entre valores positivos y negativos. Si los aparatos enchufados a la red se comportasen idealmente, las zonas positiva y negativa de la tensión alterna serían exactamente iguales, de lo que resultaría un valor medio nulo por lo que la tensión alterna oscilaría de forma simétrica en torno al valor cero.
Como no vivimos en un mundo ideal, ni todo lo enchufado a la red se comporta de ese modo, eso no es así.
Cada vez hay más aparatos que hacen uso de las fuentes de alimentación conmutadas, muy eficientes, con un rendimiento elevado, pero con el gran inconveniente de poseer un circuito rectificador conectado directamente a los terminales de entrada de la tensión, sin la interposición de transformador. De este modo existe una pequeña componente de tensión unidireccional en los 230 voltios.
Además, algunos aparatos eléctricos de gran potencia tales como máquinas de soldadura o motores eléctricos provocan variaciones asimétricas en el valor de la tensión de alimentación, de lo cual resulta que los picos positivos y negativos de la tensión dejan de ser idénticos, o sea, es como si el valor medio dejase de ser cero.
Entonces es como si la tensión de la red oscilase en torno a un valor que puede estar algunas decenas de voltios abajo o arriba de la línea del cero, lo que es equivalente a tener una tensión alterna pura a la cual le sumamos una tensión continua.
Y este es el significado decir que existe un nivel de tensión continua (DC) en la red eléctrica.
Ese nivel de DC magnetiza el núcleo de los transformadores perjudicando la transferencia de energía magnética entre el primario y el secundario (deformando aún más la tensión sinusoidal) y produciendo vibraciones mecánicas (el famoso hum).
Y este nivel será mayor en los horarios con picos de audiencia televisiva y de uso de computadoras.
En definitiva, en la práctica nos vamos a encontrar con que la corriente eléctrica que alimenta nuestros equipos está afectada por multitud de variables indeseadas como son variaciones de frecuencia, transitorios (aumentos de tensión instantáneos en el rango de los nanosegundos), picos de tensión, armónicos (distorsión de la onda senoidal), subidas y bajadas de voltaje por extensos periodos de tiempo, problemas de EMI/RFI, desbalanceo de fases......
