Autor Tema: TOMA DE TIERRA  (Leído 181 veces)

Rocoa

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TOMA DE TIERRA
« en: 01 de Octubre de 2019, 12:17:22 am »
La "tierra" es sagrada en el ámbito del audio.

Hoy en día la tecnología ofrece una calidad y fidelidad extraordinarias en los aparatos que conforman nuestros sistemas de audio debido a los elevados niveles de relación señal-ruido conseguidos.
Sin embargo el ruido eléctrico de los sistemas de toma de tierra suele estar presente (de manera audible o inaudible), desconcertando a los aficionados y también a los expertos. 
El ruido eléctrico es de los problemas más frecuentes y peor entendidos en instalaciones de audio y vídeo y tiene mucho que ver con la toma de tierra (y masas) de nuestros sistemas. 

La distribución eléctrica en la mayoría de los países se basa en el sistema de tres conductores: fase (vivo), neutro y tierra.
Los tres cables que van a los enchufes de tu casa son: la fase, el neutro y la toma de tierra (verde -amarillo), que no lleva corriente y sólo es un elemento de protección por si se deriva corriente de un aparato a su carcasa (por un mal contacto). El neutro y la tierra se supone que están en el potencial de tierra.


La diferencia de potencial entre fase y neutro es de aproximadamente 230 V.  Podemos localizar la fase fácilmente aplicando las puntas del buscapolos a los agujeros del enchufe. Es un diodo que se ilumina al circular corriente por nuestros dedos y a través de él. Entre los dos ofrecemos una grandísima resistencia y por lo tanto pasa una intensidad muy baja, tan baja que ni se nota.
El buscapolos se encenderá en el orificio de fase, el que nos puede matar de un "corrientazo" por contacto.


El otro orificio del schuko correspondería al neutro. Y las dos patillas transversales a ambos lados de los agujeros están conectadas al conductor de tierra.


Generalmente existe cierta confusión entre los términos masa y tierra que, con frecuencia, son utilizados como sinónimos. Trataremos de aclarar estos conceptos, que resultan además fundamentales en el estudio de las interferencias electromagnéticas (EMI).

El concepto de "tierra" puede resultar confuso al poder referirse a tres situaciones diferentes: tierra (masa) del chasis, tierra (masa) de la señal y tierra propiamente dicha.
Los tres indican la conexión a un punto equipotencial, de (teóricamente) voltaje 0, pero dentro de un contexto diferente: tierra (masa) del chasis para un dispositivo, tierra (masa) de señal para señales de muy baja tensión dentro del dispositivo y tierra de la red o suministro de energía eléctrica.


Así, el diseñador del circuito podría verlo como la referencia de tensión del circuito o camino de retorno de las corrientes. Para el diseñador del sistema podría ser el chasis o rack y para el electricista es la conexión de masa de seguridad o la conexión a tierra.

Hay que puntualizar que la tierra  como voltaje cero es un ideal teórico, por muy bien implementada que esté. Sólo un conductor con impedancia cero tendría un voltaje 0. En realidad un plano de tierra o conducto generalmente tendrá voltajes variables a niveles insignificantes, aunque algunas veces no tanto como sería deseable.

TIERRA

Se refiere al potencial de la tierra física que influye en los edificios, líneas, instalaciones eléctricas, etc.
Una instalación de puesta a tierra se compone esencialmente de unos electrodos (picas, placas o conductores que se hallan en íntimo contacto con el terreno) y de una red de conductores que los conectan a las partes de la instalación que deben ser puestas a tierra.
La función de la puesta a tierra de una instalación eléctrica es la de forzar la derivación al terreno de las intensidades de corriente de cualquier naturaleza que se puedan originar.

En la reglamentación REBT-GUÍA-BT-18 (INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA) encontramos la definición de puesta a tierra:
la denominación de “puesta a tierra“ comprende toda la ligazón metálica directa sin fusible ni protección alguna, de sección suficiente, entre determinados elementos o partes de una instalación y un electrodo, o grupo de electrodos, enterrados en el suelo, con el objeto de conseguir que en el conjunto de instalaciones, edificios y superficie próxima del terreno no existan diferencias de potencial peligrosas y que, al mismo tiempo, permita el paso a tierra de las corrientes de falta o la de descarga de origen atmosférico.


La puesta a tierra de los circuitos de potencia se realiza fundamentalmente por razones de seguridad.
En los circuitos de señal es importante para la operación de los sistemas sin perturbaciones (ya que evitará la influencia de objetos próximos que en general tienen un potencial referido a tierra).
La norma de seguridad prevalece sobre la de buen funcionamiento y, por lo tanto, siempre deberíamos respetarla.


La principal función del sistema de electrodos de toma de tierra es proveer un camino de baja impedancia para los rayos y otros transitorios de voltaje que pueda haber en la línea eléctrica. Los rayos tienen un gran ancho de banda con un pico de 1 MHz. A esa frecuencia la característica dominante del conductor de tierra es su inductancia, que viene determinada por la longitud del cable. Además, se reduce también proporcionando muchos caminos en paralelo (malla o enrollado).

En principio, se podría dejar un sistema eléctrico aislado en sí mismo, flotante con respecto a tierra, sin que en teoría existiese ninguna causa de mal funcionamiento.
Sin embargo, un contacto accidental de algún conductor ajeno al sistema, una resistencia de fugas en algún componente teóricamente aislado o, incluso una descarga electrostática, podrían poner a todo el sistema a un potencial desconocido, que podría ser elevado y, por lo tanto, peligroso para la seguridad humana si llegase a producirse un contacto persona-sistema.
Es por esto que las reglamentaciones eléctricas imponen la norma de unir las carcasas metálicas de los circuitos con tierra.


La Guía Técnica de Aplicación GUIA-BT-Anexo 4 “Instalaciones interiores en viviendas. Prescripciones generales de instalación” recomienda una resistencia de la toma de tierra inferior a 15 ohmios en edificios con pararrayos, e inferior a 37 ohmios en edificios sin pararrayos. Por otra parte, la normativa que aplica a las Infraestructuras Técnicas de comunicaciones obliga a que el valor de la toma de tierra en estas instalaciones sea inferior a 10 ohmios.
REBT: El electrodo se dimensionará de forma que su resistencia de tierra, en cualquier circunstancia previsible, no sea superior al valor especificado para ella, en cada caso.
Este valor de resistencia de tierra será tal que cualquier masa no pueda dar lugar a tensiones de contacto superiores a:
24 V en local o emplazamiento conductor
50 V en los demás casos.

MASA

Es el conductor de referencia de potencial cero (teórico) con respecto al cual se miden el resto de potenciales del circuito, y que coincide con el cero de la alimentación.
La masa de señal se define normalmente como un punto o plano equipotencial que sirve como referencia para un circuito o sistema. Físicamente es el conductor por donde se suelen realizar los retornos de las señales activas del circuito.
De manera genérica podríamos considerarla simplemente una vía de retorno hacia la fuente eléctrica ya que la corriente en un circuito siempre tiene que volver de alguna manera u otra hacia la fuente.

Por tanto el propósito de un cable o pista de masa en un circuito es el de proveer un camino de baja impedancia de retorno hacia la fuente.
Recordemos también que los potenciales de los conductores son en realidad diferencias de potencial con respecto a algún punto de referencia, que es la masa del circuito.

Naturalmente, dentro de un mismo sistema pueden existir varios circuitos completos aislados galvánicamente entre sí y, por lo tanto, con varias fuentes de alimentación independientes y varios sistemas de masa.
Es decir, no existe una masa única, sino que cada circuito posee su propia masa o punto de referencia equipotencial.
Un sistema completo de conexiones a masa puede estar flotante con respecto a la tierra y ser totalmente independiente de ella (es el caso de los aviones).

Es en los conductores de masa donde se ponen en relación todos los diferentes subsistemas de un equipo, facilitando así la existencia de una vía para el intercambio energético entre ellos. Diversos fenómenos producidos en estos circuitos de masa son, en gran cantidad de casos, el origen de un mal funcionamiento y perturbaciones en la señal de los equipos electrónicos por causa de las interferencias electromagnéticas (EMI).
Para mejorar la compatibilidad electromagnética de los productos se colocan barreras y caminos de corriente de manera que las interferencias sean desviadas o absorbidas antes de  que entren en el circuito.

La mayoría de los circuitos electrónicos utilizan un máximo de tres retornos de masa: masa de los circuitos digitales, masa de los circuitos analógicos y masa de los elementos de potencia.
Además se ha de considerar el sistema de conexiones de tierra de los chasis.
Estos cuatro sistemas se unirán después entre sí en un solo punto equipotencial, en la toma de tierra de entrada a la vivienda .


En otros casos se puede utilizar el concepto de masa separadas, reuniendo por una parte las masas de los circuitos y por otra, las tomas de tierra de los chasis.  Se unirán después en una conexión lo más corta y robusta posible.
Es difícil diferenciar ambas masas dado que en general se encuentran unidas.

Hay dos razones para conectar las masas de señal y del chasis juntas.
- Una es para minimizar los efectos del acoplamiento electrostático entre el chasis y la circuitería interna.
- La otra es la necesidad de mantener la masa de la señal de dos componentes interconectados a casi el mismo potencial (plano equipotencial).
Esto ayuda a reducir el ruido por acoplamiento parásito, y a mantener la referencia de varios equipos prácticamente en el mismo potencial, previniendo así la pérdida de rango dinámico en la cadena de audio.
Para la unión de la masa del chasis con la masa de la señal, una de las ideas más aceptadas es hacer una conexión del tipo estrella para evitar que circule corriente por donde no debe (por ejemplo el circuito electrónico).

Podemos encontrar aparatos con doble aislamiento eléctrico (dispositivos de clase II) que han sido diseñados de tal forma que no requieren una toma a tierra de seguridad eléctrica.


En general, la conexión de toma de tierra de seguridad no es necesaria para la finalidad de la compatibilidad electromagnética (CEM). Después de todo los aparatos con funcionamiento a pilas pueden funcionar muy bien sin ella.
Sin embargo los beneficios de su utilización en nuestros sistemas de audio quedan patentes al escuchar la mejoras en las prestaciones cuando se implementa de manera adecuada.

Se puede tener una red equipotencial en la que todos los elementos conductores se encuentran cargados con un mismo potencial, sin necesidad de estar conectados a una toma de tierra. Estableciendo un símil hidráulico, tendríamos una red de vasos comunicantes con un nivel común de carga de todos los elementos conductores susceptibles de transferir una tensión. En la figura podemos ver dos planos equipotenciales locales diferentes que, en el caso de interconectalos tenderían a equilibrarse


La función de la toma de tierra sería llevar esa carga común de cada uno de los planos equipotenciales al cero teórico en el caso de tener una toma de tierra de calidad, que cumpla con la condición de tener una impedancia lo más baja posible.
Siguiendo con el símil hidráulico, equivaldría a vaciar la red de conductos.


La Norma Técnica de Medición en Bioconstrucción SBM 2015, que describe las influencias ambientales interiores biológicamente críticas, recomienda una resistencia máxima de 6 Ω (Ohmios), y si es posible inferior a 2 Ω (Ohmios).

En definitiva, nos interesa mantener la equipotencialidad en todo el edificio, lo cual consiste en equilibrar las cargas de los materiales conductores existentes en el mismo. Este equilibrio se consigue a través de una red de elementos conductores que logran un nivel común de carga (plano equipotencial). Por ello se conectan los aparatos (también elementos metálicos) a un punto común (tierra) mediante el cable verde/amarillo.

Podríamos distinguir varios planos equipotenciales en el ámbito que nos interesa. El del sistema de audio, el de la vivienda (la regleta de tierra equipotencial del cuadro eléctrico) y el del edificio (la toma de tierra de la edificación). En condiciones idóneas todos ellos deberían equilibrarse con la toma de tierra de la edificación.


Si bien puede ser preferible el no disponer de toma de tierra que tener una "mala tierra" para el desempeño de nuestro sistema de audio, no cabe duda de que la distribución eléctrica de calidad no consiste solamente en proveer energía para los componentes del mismo, sino en conseguir que los aparatos estén unidos por un único sistema cohesivo.
Nos referimos a un punto de referencia de tierra estable entre los distintos componentes que prevenga la formación de voltajes extraviados y ruido circulando entre las diferentes partes del sistema.

Los audiófilos deberíamos de ver la cuestión de una manera diferente a como lo haría el instalador eléctrico, tomando en consideración no solamente el plano de tierra sino también el/los planos de masa, enfocándolo como un drenaje para todo tipo de corrientes reactivas que aparecen en el sistema de tierra/masa, tanto las procedentes de la red eléctrica como las creadas por los propios componentes del sistema de audio.
De modo que no solo nos interesa el disponer de toma de tierra por cuestiones de seguridad, sino que además deberíamos tener una red equipotencial, además de en el edificio que vivimos, en nuestro sistema de audio con la menor carga posible (que provea a los circuitos de un punto de referencia o común).
Eso requiere una toma de tierra de baja impedancia, fundamental para sacar a relucir la dinámica y resolución de nuestros equipos.
« Última modificación: 05 de Octubre de 2019, 10:47:15 pm por Rocoa »

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Re:TOMA DE TIERRA
« Respuesta #1 en: 01 de Octubre de 2019, 12:17:41 am »
GREMLINS EN LA MASA/SEÑAL DE AUDIO

Todos las electrónicas y circuitos eléctricos crean campos electromagnéticos y ruido que, si no es gestionado en el sistema, se propagará a través del mismo causando disturbios. El ruido está siempre presente en nuestro sistema de audio, bien generado internamente por los componentes o captado del exterior, por acoplamiento inductivo (campo magnético) o capacitivo (campo eléctrico).
En muchos aparatos y acondicionadores de red que utilizan filtros para reducir las emisiones de ruido, este es raramente neutralizado y normalmente ese ruido residual se refleja o se envía a la conexión de tierra o al chasis.
Cuanto más grande y complejo sea el sistema ,y cuanto mayor sea la frecuencia a la que trabaja, más importancia tiene el diseño de la masa para minimizar estos problemas.

La masa es el retorno de todas las señales para cerrar los todos circuitos y cada señal debe tener su retorno bien diseñado para evitar problemas de compatibilidad electromagnética CEM. El diseño de este camino de retorno es muy importante para determinar el acoplamiento magnético o inductivo entre dos circuitos, que es proporcional al área del bucle formado por el circuito receptor.
Una ventaja de un sistema con las masas bien implementadas es que se provee de protección contra la inducción electromagnética (EMI).


Es fácil confundir la masa con la tierra del chasis, que conecta la caja metálica con la toma de tierra puesto que usualmente están conectadas juntas.
Los chasis o el blindaje no deberían ser nunca el retorno de las señales, evitándose que circulen corrientes a su través. La razón es que no se puede asegurar tener una baja impedancia en ellos para tener un buen retorno de corriente.
El chasis y el blindaje de los cables deben actuar solo como apantallamiento para los campos electromagnéticos internos y externos.


Hay al menos dos razones por las que se suele implementar la masa de la señal y del chasis conectadas:

- Una de ellas es disminuir los efectos de la carga electrostática de acoplamiento entre el chasis y el circuito interno. Las fuentes de ruido externas inducen corrientes de ruido y carga electrostática en el chasis de un aparato que pueden acoplarse en el circuito de audio interno, intermodulando la delicada señal de audio.
Este acoplamiento de ruido se puede minimizar conectando la masa de la señal al chasis. Esto permite que todo el sistema de puesta a tierra fluctúe con el ruido, proporcionando sorprendentemente un sistema silencioso.
Cuando el cuando el chasis está sólidamente unido a un buen terreno de tierra se obtiene una reducción de acoplamiento adicional porque proporciona una ruta de retorno, no de audio, para los ruidos inducido externamente.

- La segunda razón para conectar la masa de la señal al chasis es la necesidad de mantener las masas de señal de dos unidades interconectadas en el mismo potencial de voltaje, evitando así la pérdida del rango dinámico del sistema.
La relación "señal a ruido" compara la señal de referencia con el ruido (potencial) de la masa, mientras que el "rango dinámico" depende de la señal máxima no distorsionada respecto al ruido de la masa.
Por poner un ejemplo, si un aparato envía una señal alterna de 1V con respecto a masa y en el aparato receptor la masa está medio voltio más alta respecto a tierra que la masa del aparato emisor, la señal queda reducida a la mitad.


Hay cuatro elementos básicos en el diseño de circuitos que se han de tener en cuenta para minimizar el acoplamiento magnético:
Niveles de señal: Deben elegirse lo más bajos posible, siempre que cumplan las condiciones deseables de relación señal-ruido.
Niveles de impedancia: Deben elegirse sabiendo que bajos niveles de impedancia minimizan el acoplamiento capacitivo pero estimulan el acoplamiento inductivo. Si los niveles de impedancia son elevados, minimizamos el acoplamiento inductivo y aumenta el capacitivo.
La frecuencia: El contenido espectral de energía de un circuito puede hacer necesario el uso de filtros para confinar a las señales por los caminos deseados ( eliminando caminos indeseados) y separando la señal de las interferencias.
La configuración del circuito: Debe existir una separación de seguridad entre pistas y componentes para minimizar acoplamientos.

Un aspecto a tener en cuenta en los equipos actuales es que el aumento de frecuencia de los procesadores y la disminución de los tiempos de subida y bajada en las conmutaciones digitales aumentan las emisiones electromagnéticas.
En muchos equipos hay una mezcla de sistemas digitales con sistemas analógicos y de potencia que obliga a gestionar sus conexiones de masa correctamente para evitar problemas de compatibilidad electromagnética.


Durante las décadas de los años 70’s y 80’s, la electrónica cambió radicalmente al pasar del uso de los circuitos analógicos al uso masivo de los circuitos digitales. El cambio no ha parado y día a día los equipos electrónicos tienden a tener mayor complejidad, miniaturización y menores distancias entre componentes.
Al mismo tiempo ha aumentado enormemente la velocidad de procesado y de las comunicaciones, así como su mayor nivel de integración.
Los circuitos integrados van reduciendo sus dimensiones internas y esta reducción de dimensiones conlleva menores distancias y con ello mayor intensidad de campo eléctrico interno. Para disminuir esta intensidad de campo eléctrico, que podría ser destructiva, es necesario disminuir la tensión de alimentación de los circuitos:
Valores típicos: 5V, 3V3, 3V, 2V85, 2V5, 1V8, 1V2 y, … bajando. Pero al disminuir la tensión de alimentación, disminuye el margen de ruido y con ello la inmunidad a las interferencias electromagnéticas.

Dado que los campos magnéticos se producen por corriente y no por tensión, para el mismo nivel de potencia, los equipos operando a 230V utilizan la mitad de corriente que el mismo equipo operando a 100 o 120V (el acoplamiento magnético también es proporcional a la frecuencia).
Por lo tanto, para equipos y cableado equivalentes, los sistemas europeos producen 7,5 dB menos de interferencias magnéticas que los sistemas americanos o japoneses.


Otra de las razones que se aducen para justificar una buena toma de tierra de baja resistencia es derivar las interferencias de RF a tierra y no permitir que circulen en los chasis y las mallas de apantallamiento de los cables que van conectados a ella.
Una buena toma de tierra a la que se conecten todos los chasis y las mallas de apantallamiento de RF de los cables elimina muchos problemas según algunos expertos.
Sin embargo la toma de tierra de seguridad (cable verde y amarillo) no es una masa eficaz en RF para otros.

Reflexionemos sobre el tipo de polución que encontramos en la toma de tierra en la actualidad, considerando que a bajas frecuencias es fundamental la resistencia pero en las elevadas lo es la impedancia .
Los niveles de EMI/RFI eran sustancialmente menores hace tres décadas que en la actualidad, sobre todo en las grandes aglomeraciones urbanas, y no podemos ver la sala de audición como un búnker aislado en el medio del desierto.

Podríamos pensar que todo se deriva a la madre tierra mediante el cable verde/amarillo sin tener en cuenta que los cables tienen una impedancia alta y variable en RF, por no hablar de la resistencia propiamente dicha de la instalación de tierra de que se dispone, más alta de lo aconsejable en muchos casos.
La verdad es que tenemos el esquema mental, un tanto idealizado, de la toma de tierra de seguridad como un sistema de drenaje que debería succionar todas las corrientes reactivas que puedan surgir en el sistema de audio, además de establecer un punto equipotencial de carga nula, o próxima a 0 voltios.
Pero lo cierto es que la corriente eléctrica no tiene lealtad, no es monógama, y siempre viajará por el camino de menor resistencia en lugar de ir por donde nosotros pensamos o creemos que debería hacerlo.


La resistencia "per se" no es suficiente para caracterizar una toma de tierra ya que no estamos hablando aquí de seguridad. Clasificar la calidad sonora de una toma de tierra por los miliohmios no tiene sentido para nosotros dado que no deberíamos pensar sólo en electrones, sino que también en ondas electromagnéticas con un amplio ancho de banda (la impedancia y fenómenos no lineales reactivos tienen gran importancia aquí), o sea, en eventos de alta frecuencia.

Si se consideran muchas de las perturbaciones que entran por la toma de red, las cuales se propagan en modo común con respecto a la tierra de seguridad, no cabe duda de que en este caso si es aconsejable disponer de una toma de tierra para conseguir la finalidad perseguida por la CEM.
Pero la usual tierra en estrella que provee un punto equipotencial no es una varita mágica.
Aunque resolverá problemas de bucles de baja frecuencia, en muchos casos puede introducir ruido de RF en el sistema ya que esta línea está compartida por muchos tipos de elementos "ruidosos".
La banda de frecuencia de EMI/RFI a la que nos referimos puede llegar hasta los 5 GHz.


Casi toda la interferencia por debajo de algunos cientos de KHz es acoplada magnéticamente. El apantallamiento de los cables casi no provee apantallamiento magnético en este rango pero sí que resulta efectivo frente a campos eléctricos y puede ser muy importante para evitar RFI.
En este sentido, el retorcido de los cables es muy efectivo contra el acoplamiento magnético.

Tres mecanismos fundamentales pueden producir corriente en el blindaje:
1.- Posibles diferencias de potencial entre los dos extremos del cable. La capacitancia es la principal fuente de corriente de fuga.
2.- Inducción magnética (se inducirá voltaje en el apantallamiento si el cable atraviesa un campo magnético).
3.- Acción de antena.


La imagen muestra un ejemplo de espectro del ruido en el apantallamiento en el que los grandes picos son los armónicos fundamentales y de bajo orden de 50 Hz (la frecuencia del suministro eléctrico).
No olvidemos que los espectros de ruido se extienden muy por encima del límite de 20 kHz de este barrido, de manera que los componentes superiores a 100 kHz podrían ser ruido de las fuentes de alimentación de conmutación, y muchos de los de más de 500 kHz pueden ser estaciones de radiodifusión. Los componentes entre 1 kHz y 100 kHz es probable que sea ruido de varios motores, campos irradiados por monitores y ruido de conmutación de una amplia variedad de otros equipos.


La impedancia de las líneas de masa son consideradas por muchos el origen del mayor número de perturbaciones en los circuitos electrónicos, resultando incluso peores que las interferencias en las líneas de alimentación, ya que estas se pueden filtrar con mayor facilidad.
Además, estas impedancias son un camino de acoplamiento entre circuitos de potencia y de señal, ya que los retornos de ambas se producen a través de los conductores de masa.
Es pues imprescindible, minimizar tanto la resistencia como la inductancia de los conductores de masa.

La impedancia que presenta cualquier elemento depende, en general, de la frecuencia de las señales que circulan por él y, en el caso de un conductor, de su longitud.
Podemos distinguir en el esquema equivalente de la impedancia de un conductor los siguientes componentes:
• Una componente resistiva que depende de la longitud del cable, de la sección del mismo y del material con que esté fabricado.
• Una componente inductiva.

A medida que aumenta la frecuencia las pérdidas de conducción aumentan debido al efecto pelicular (efecto Kelvin) y los picos resonantes.
Además los puntos de valor nulo se hacen menos pronunciados, lo cual afectará a la dinámica del sonido.
Este efecto pelicular consiste en que a altas frecuencias, la corriente tiende a circular a través de la superficie del conductor, mas que a través de toda la sección, por lo que se reduce su sección efectiva, con el consecuente aumento de la impedancia y su correspondiente aumento de las pérdida de conducción.


La utilización de cable trenzado y hueco, que habitualmente llamamos malla, resulta de utilidad para solucionar problemas de impedancia de masas debido a que con su configuración conseguimos la mayor superficie posible para las frecuencias altas.
La estructura Litz también es apropiada para este cometido.


En circuitos electrónicos donde hay fenómenos de conmutación pueden aparecer componentes armónicos de frecuencia extraordinariamente altas (hasta de 100 MHz).
A estas frecuencias, la impedancia de los conductores de masa puede ser muy alta si su longitud coincide con múltiplos impares de ¼ de la longitud de onda, porque se pueden llegar a producir fenómenos de resonancia. En este caso, el conductor actuaría como una antena y no como tal conductor.
Para que este fenómeno no se produzca es necesario como norma práctica, que la longitud del conductor se mantenga por debajo de, aproximadamente, 1/20 de la longitud de onda de la máxima frecuencia (la más corta) que se pretende que transmita adecuadamente. Así conseguimos estar muy por debajo de la primera resonancia.


« Última modificación: 06 de Octubre de 2019, 08:40:24 pm por Rocoa »

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Re:TOMA DE TIERRA
« Respuesta #2 en: 01 de Octubre de 2019, 12:17:56 am »

LA TIERRA: UN CAMINO PARA EL FLUJO DE CORRIENTES "EXTRAVIADAS" NO DESEADAS

¿Cuál es el problema con las tomas a tierra en nuestros sistemad de audio?  La respuesta es simple, o no tanto.... 
Como regla, el circuito de toma a tierra no está hecho para que circulen por él ningún tipo de corriente, excepto en el caso de que haya un cortocircuito, y en ese caso sólo momentáneamente.


Transmitir la señal de un aparato a otro puede parecer simple, pero en general es la interconexión o la interface entre ambos aparatos el eslabón más peligroso en lo que al ruido se refiere.
A medida que una señal fluye por diferentes equipos y sus cables acumula ruido y una vez que la señal se encuentra contaminada es prácticamente imposible “limpiarla” sin alterarla o degradarla.


En nuestras instalaciones y equipos reales existen capacitancias e inductancias parásitas que generan diferencias de potencial. Por ejemplo entre la línea de 230 V y el cable de tierra, o el transformador y el chasis de un equipo.
Estas capacitancias permiten que se generen corrientes de modo que podemos encontrar diferencias de varios voltios entre los chasis de aparatos que no están conectados entre sí, lo cual quiere decir que al hacer la interconexión con los cables va a circular corriente.


En un equipo electrónico puede haber multitud de subsistema puestos a tierra. Inicialmente la carcasa metálica del equipo debe ser puesta a tierra, lo cual constituye la tierra primaria del equipo. Además, toda la circuitería electrónica generalmente también está puesta a tierra.
Todas estas conexiones de tierra estarán habitualmente a diferentes potenciales, de modo que la posibilidad de que se creen bucles de circulación de corriente entre ellas es muy elevada y debe ser estudiada con detenimiento en cada caso concreto.

Si bien uno de los mayores problemas son los 50Hz de la red eléctrica, pueden además aparecer armónicos debido a rectificaciones, impulsos por picos en el consumo y otros tipos de ruido eléctrico, como el producido por fuentes de alimentación del tipo de conmutación de alta frecuencia, usadas hoy en día en multitud de aparatos. Otras cargas no lineales reactivas, también escapan hacia el sistema de toma a tierra de una manera similar. Y qué decir de la ondas de alta frecuencia, que se cuelan por cualquier lugar......

El ruido invade la toma a tierra cuando se aplica una carga transversalmente a una fuente de potencia eléctrica de Modo Diferencial, el  típico caso de nuestros aparatos, de manera que la toma a tierra del sistema se carga con corrientes armónicas y potenciales de voltaje. 
Estas se manifiestan generalmente como un tipo de "firma en voltios" en el sistema de toma a tierra, de diferente valor para cada aparato de audio.  Cuantos más aparatos se conectan al sistema eléctrico, más de estas “firmas” aparecen. 
Este es quizás uno de los problemas de ruido más difícil de manejar desde la perspectiva de la potencia eléctrica y la toma a tierra.


En las líneas desbalanceadas, la referencia de la señal es directamente la masa del equipo.
Al conectar dos equipos las diferencias de tensión de los chasis van a hacer circular la corriente de fuga por la malla o el neutro de la señal de audio. Debido a la resistencia del cable la corriente va a generar una caída de tensión (ruido) que se suma directamente a la señal que queremos transmitir.
Una manera de reducir considerablemente este tipo de ruido es con un aislamiento galvánico, un transformador que separa galvánicamente los equipos.


Las corrientes de tierra están siempre presentes en nuestros equipos y circulan en patrones complejos únicos en función de la disposición de los componentes. Siempre y cuando la resistencia de tierra se aproxime a cero ohmios, no debiera haber caída de tensión y por lo tanto no hay voltaje de ruido para aparecer en las entradas del equipo. Pero si añadimos unos cuantos ohmios de resistencia a una tierra es fácil que aparezca ruido audible, o tal vez no....... pero sus rendimiento sonoro sí se va a ver afectado.
Recordemos que cada disposición del equipo musical es única y crea su propio patrón de corrientes de tierra circulantes.

Hay la suposición de que la tierra del sistema tiene una habilidad infinita para absorber el ruido. En realidad es una red de cable que como conecta los chasis entre sí puede minimizar voltajes de ruido entre los aparatos pero igualmente transfiere energía entre los componentes como corrientes reactivas. Y un incremento en ruido siempre degrada la imagen estéreo.
La manera de remover realmente el ruido del sistema es, en vez de tratar de bloquearlo o enviarlo a cualquier sitio, asegurarse de que no hay bucles de circuito por los que la corriente pueda viajar y que todos los componentes compartan una misma tierra referencial de baja impedancia.

La resolución de un aparato está limitada por la calidad de su voltaje de referencia o tierra pero, como en el sistema de audio la tierra de cada componente está conectada y combinada con la de los demás, si no gestionamos esto las resonancias, bucles de masa, reflexiones y desajustes de impedancias sobrepondrán disturbios en la tierra común del sistema.
Y eso nublará la resolución de los componentes individuales del mismo, pudiendo suponer una escena sonora reducida y sin precisión de la imagen, disminución de la dinámica, agudos sin cuerpo, graves comprimidos.....
Fijar las tierras en un lugar común es esencial para obtener la mejor solución eléctrica para los componentes.
La técnica de enchufar los cables de red en la regleta de distribución de corriente con las tierra en estrella se utiliza desde hace mucho tiempo por los buenos resultados que proporciona.


Dependiendo de los detalles y de donde la resistencia aparece en el camino de tierra, se puede crear ruido que module la señal de audio, y a veces audible.
Las conexiones RCA proliferan en el audio de consumo pero las líneas desbalanceadas tienen el inconveniente de que son más vulnerables al ruido que las balanceadas.
Si utilizamos cables RCA apantallados el blindaje no debiera ser nunca el camino de la señal de audio.
En los cables no balanceados la señal de retorno está conectada a la carcasa del aparato en ambos extremos y la referencia de la señal, que suele estar conectada al chasis (y por tanto al pin de masa del IEC), por lo que cualquier diferencia entre los dos lados del cable de interconexión es en serie con la señal, y se añade a la misma.
Por una parte el apantallamiento ha de mantener el ruido fuera de la entrada de los componentes y por otra el común, o retorno de señal, es parte del camino de la señal, dos tareas opuestas.
Debido a esas tareas separadas los cables deben ser direccionales y el apantallamiento debe ser parte de la entrada del circuito solamente.
El apantallamiento no debe de ser conectado en la conexión de la fuente de salida, sólo al final del cable. O sea que, en el conector final de entrada en el aparato receptor de la señal, apantallamiento y cable de masa estarán unidos.


La misma lógica se aplicará con los XLR de 3 conductores y apantallamiento, el apantallamiento se unirá solo en el conector de entrada.
Las líneas balanceadas, desarrolladas en la época de la segunda guerra mundial para ser inmunes a este tipo de corrientes, permiten reducir los posibles ruidos inducidos en ambos conductores, aunque nunca pueden ser eliminados completamente.
Para que esta solución funcione bien es muy importante que los circuitos tengan la misma impedancia a masa y así poder cancelar el ruido prácticamente en su totalidad.


Esto nos lleva al "problema del pin 1", por el que el blindaje (pantalla) de la señal el cableado está conectado (incorrectamente) al tablero del circuito impreso en vez de (correctamente) al chasis. Con esta construcción incorrecta, cualquier corriente que fluye en el blindaje del cable (pantalla) se acoplará a la masa de señal, modulándola. Para evitar esto, el mallado debería estar separado del circuito de audio.
« Última modificación: 06 de Octubre de 2019, 08:30:49 pm por Rocoa »

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Re:TOMA DE TIERRA
« Respuesta #3 en: 01 de Octubre de 2019, 12:18:09 am »

BUCLES DE MASA

« Última modificación: 06 de Octubre de 2019, 08:32:23 pm por Rocoa »

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Re:TOMA DE TIERRA
« Respuesta #4 en: 01 de Octubre de 2019, 12:18:21 am »
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Re:TOMA DE TIERRA
« Respuesta #5 en: 01 de Octubre de 2019, 12:18:33 am »
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