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Miércoles, 25 Agosto 2021

Estrategias de distribución de potencia en sistemas de altavoces de Bosch

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En este artículo repasaremos algunas estrategias que podemos aplicar a la distribución de potencia en diferentes escenarios que comúnmente podemos encontrar en nuestro medio.

Estrategias de distribución de potencia en sistemas de altavoces de Bosch Fuente: Bosch

También hablaremos sobre la implementación de nuevas tecnologías, así sumaremos conocimientos y herramientas útiles a nuestra navaja de diseño que facilitarán la creación de sistemas prácticos y eficientes.

En la primera parte de este artículo revisamos algunos casos en los cuales los requerimientos de sonorización dependen básicamente del número de fuentes de audio como música ambiental, anuncios simultáneos activos y mensajes pregrabados.

Debemos prestar suficiente atención a la palabra simultáneos ya que esto determinará el modo de operación del sistema.

Modo matrix

Permite enrutar cada fuente de audio a su respectiva zona de destino y cambiarlas dinámicamente según sea necesario.

Modo mezclador

​​Este modo permite mezclar dos fuentes de audio, por lo que no requiere interrumpir la fuente asignada a la zona, sino que mezcla ambas. 

Este modo generalmente incluye procesos dinámicos como el “ducker”, que consiste en atenuar la señal presente como música ambiental para permitir que se haga el anuncio o se reproduzca el mensaje y una vez finalizado luego de un tiempo de release vuelva a la normalidad.

Como es evidente, en el modo mezclador se hacen necesarios recursos de procesamiento como el Ducker que dependen de la capacidad de procesamiento digital de señales o DSP por sus siglas en inglés (Digital Signal Procesor).

Este procesamiento puede encontrarse tanto en las entradas (estaciones de llamado, música ambiental) como en salidas de audio dedicadas o asociadas a un canal de amplificación específico. 

La topología 1:1 o directa es la que permite asociar una entrada de forma directa a uno o varios canales de amplificación de forma simultánea. Veamos esto con un caso aplicado.

Bosch Distribución potencias sistema altavoz 01

Sistema de audio zonificado para gimnasio

En los gimnasios y otros espacios dedicados a la práctica deportiva generalmente se requieren fuentes de audio dedicadas para un espacio específico, por ejemplo el audio para una clase de spinning es muy diferente al que se requiere para la zona de máquinas.

Requerimientos específicos:

  1. Música de fondo general para áreas comunes y zonas de trabajo individual
  2. Llamado y mensajes promocionales en dichas zonas
  3. Zonas con audio dedicado: salón de Spinning, salón de yoga y pilates

La estrategia

Las especificaciones anteriores permiten deducir que se requiere un mínimo de 6 fuentes de audio:

  • BGM y mensajes
  • Micrófono de llamados
  • Micrófono de instructor spinning
  • Música salón de spinning
  • Micrófono de instructor yoga
  • Música salón de yoga

Al definir las fuentes de audio, es posible identificar que para cada salón se requieren dos fuentes respectivamente. 

Esto indica que, de ser posible, el rack de equipos podría ubicarse entre estos dos salones. 

Esto permite optimizar el cableado tanto de las fuentes como de los altavoces hasta el rack del sistema.

De igual forma, podemos definir las zonas:

  • Zona 1: general y áreas comunes
  • Zona 2: salón de spinning
  • Zona 3: salón de yoga

Debido a que la zona 1 puede tener una mayor área puede tener un mayor requerimiento de altavoces, lo que se traduce en una demanda mayor que las demás. 

Se tienen dos opciones: buscar en el mercado un amplificador ​​que cumpla con la demanda de potencia para esta zona o subdividir esta zona en dos lazos para balancear y distribuir la carga de forma pareja.

Los sistemas digitales ofrecen gran flexibilidad de control y configuración, ya que toda la configuración y el ajuste se pueden hacer desde una interfaz de usuario o software.

Bosch Distribución potencias sistema altavoz 02

Bosch Distribución potencias sistema altavoz 03

Ahora por medio del enrutamiento Matrix/Mixer, es posible asignar el audio combinado del Instructor + Música a cada Aula, así como asignar el Micrófono de llamados + BGM + Mensajes al área general.

De igual forma, la distribución de la carga de la zona 1 en dos subzonas y la posibilidad de agrupar estas mediante el software, permite simplificar la operación del sistema incluso para usuarios sin conocimientos previos del sistema.

Los canales dedicados también ofrecen otras funcionalidades como supervisión de la línea de altavoces, procesamiento por canal y ajuste de volumen independiente por zona.

Sistema de PAVA zonificado para planta de producción

PAVA (por sus siglas en inglés Public Address and Voice Alarm) significa megafonía y alarma por voz. 

Como ya hemos mencionado en un gran número de artículos, las señales de alarma visual y mediante tonos no son suficientes para notificar una alarma o emergencia, en especial para personal ajeno a la instalación que puede estar de visita para una reunión. 

Este tipo de integraciones del sistema de audio suman un valor agregado inmenso al traducir estas señales en mensajes claros, zonificados y entendibles.

Requerimientos

  1. Sistema de audio distribuido en oficinas
  2. Sistema de audio distribuido en edificio taller
  3. Ajuste de niveles dependiendo del ruido del área a sonorizar (taller mayor ruido)
  4. Mensajes de evacuación y alarma por zonas
  5. Integración al sistema de detección de incendios de la planta.
  6. Integración al sistema de video (analíticas)

La estrategia

Hasta el momento hemos revisado casos en los cuales el sistema de audio utiliza una distribución centralizada, es decir, todos los elementos activos (controlador, mezclador, amplificador) van ubicados en un mismo gabinete.

Un sistema distribuido permite ubicar componentes de este en gabinetes separados en distancias grandes o medianas. 

Esto permite reducir el cableado necesario haciendo uso de centros de cableado en cada espacio.

Para implementar este tipo de sistemas es necesario que tengan algunas características como:

Audio digital

La conversión del audio análogo a digital permite transportarlo y distribuirlo a lo largo y ancho de la instalación sin degradación o pérdidas asociadas a largos tramos de cableado entre un componente del sistema y otro.

Interconexión

La utilización de protocolos como TCP/IP, UDP, entre otros, permiten comunicar los sistemas mediante interfaces IP y aprovechar la infraestructura estándar, como por ejemplo la fibra óptica, entre los espacios a sonorizar.

Supervisión y notificación

Al tener componentes del sistema en diferentes espacios, es necesario que el personal a cargo pueda revisar el estado de todos sus componentes desde su estación de trabajo y desde allí informar y coordinar al personal de mantenimiento si algún equipo presenta fallas o mal funcionamiento.

Bosch Distribución potencias sistema altavoz 04

Los sistemas de altavoces IP podrían ser una opción para este tipo de sistemas, sin embargo, suelen ser muy costosos de implementar ya que requieren de switches o Inyectores PoE para cada altavoz. 

Además,no cuentan con supervisión, por lo que este tipo de elementos los dejaremos en la categoría de periféricos, ya que se utilizarían para aspectos puntuales como: una portería o un cuarto de máquinas exterior y alejado de las edificaciones principales.

Por otro lado, los sistemas cuyos elementos activos (p. ej. controlador, amplificador, etc.) están basados en IP, ofrecen las funcionalidades y facilidades de interconexión, transmisión digital de audio y datos, así como la anterior mencionada supervisión, ya que al ser elementos activos deben contar con conexión al suministro eléctrico y sistemas de respaldo de energía. 

Esto nos permite cumplir con los requerimientos de los puntos uno y dos. Además, facilitan la integración a sistemas de detección de incendio con interfaces IP, con tecnologías como Smart-Safety Link o mediante conexiones análogas de contactos y relevos que permitan una comunicación bidireccional del estado de los subsistemas.

En cuanto a la selección y división de zonas es de gran utilidad analizar características como:

  • Edificio de oficinas: dividir el sistema por niveles o pisos facilita el envío específico de mensajes y permite coordinar de forma más eficiente la evacuación. Si el área es muy amplia, también pueden subdividirse los pisos en alas (ala norte, ala sur).
  • Durante la distribución siempre será de gran ayuda reunirse con las brigadas de evacuación y el área de gestión de riesgos de la compañía para tener en cuenta todas sus necesidades y cómo pueden aprovechar al máximo el nuevo sistema de audio.
  • Edificio taller: con maquinarias en operación y altos niveles de ruido, es necesario —además de utilizar altavoces de mayor desempeño, como cornetas o altavoces de proyección— distribuirlos en canales de amplificación que los agrupen y permitan ajustar el nivel de una zona de mayor ruido sin afectar a una de menor o de ruido estable. 

También en una misma línea de altavoces, es posible ajustar el nivel de unos u otros mediante los tap de potencia que incluye cada altavoz, para esto es de utilidad recordar que cada que conectamos a un tap de la mitad de la potencia, estamos disminuyendo el nivel en 3 dB.

Bosch Distribución potencias sistema altavoz 05

Así mismo, periféricos para el control automático de volumen son elementos de gran utilidad pues ofrecen un grado importante de automatización del control de volumen ya que los operadores del sistema normalmente no están presentes en todas las zonas, por lo que los sensores de ruido actúan como los oídos en campo para el operador. 

Además, los trabajos de mantenimiento y calibración se hacen generalmente en horarios de menor aforo para generar menos incomodidad con este proceso.

Bosch Distribución potencias sistema altavoz 06

En su gran mayoría, los sistemas de audio PAVA incluyen un elemento ya sea dedicado o como parte integral del controlador para el almacenamiento y la gestión de mensajes y llamadas en vivo. 

Este es el que permite direccionar y activar llamados, mensajes y alertas de forma simultánea en una o varias zonas.

Sin embargo, un aspecto de gran importancia que algunas veces se deja de lado es la interfaz de usuario. 

Este es quien estará en contacto directo de forma recurrente en su día a día con el sistema y es quien a la hora de evaluar el desempeño del sistema podrá brindar un feedback real y tangible de la operación.

Bosch Distribución potencias sistema altavoz 07

¿Eco-friendly y bajo consumo?

Esta es una tendencia tecnológica que comenzó en la electrónica de consumo tradicional y doméstica cuya importancia ha aumentado en todos los sectores comerciales y productivos.

Así, como es común buscar electrodomésticos de bajo consumo (ej. una nevera) que está conectada al suministro eléctrico 24/7, los sistemas de PAVA permanecen activos 24/7 durante los 365 días del año. 

En este contexto tiene sentido ofrecer una solución de bajo consumo y modos de operación que permitan ahorrar tanto en la factura de la electricidad como en la contención y disminución en las emisiones o huella de carbono. 

Numerosas industrias buscan renovar su infraestructura para cumplir con estándares y certificaciones medioambientales y de gestión energética que les permitan acceder a beneficios tributarios, entre otros, gracias a su aporte al compromiso de disminución de la huella de carbono de cada país.

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En cuanto a la eficiencia energética, los amplificadores de los sistemas de audio suelen ser elementos con un apetito voraz en el consumo de energía. 

Equipos con nuevos desarrollos tecnológicos como Eco-Rail, que disminuyen el consumo de potencia en presencia de señales de bajo volumen y arquitectura de potencia adaptable, que permiten distribuir la potencia total del amplificador en cada canal según la carga de altavoces conectada.

​​Esto permite prescindir de los amplificadores convencionales de potencia fija (ej. 2x250W, 4x125W) de los cuales podían quedar canales sin utilizar, pero que siguen consumiendo energía de igual forma, además de ocupar espacio valioso en rack y aumentando la carga de calor del cuarto (necesitando un sistema de extracción y enfriado de mayor capacidad).

Para conocer más y recibir asesoría en el diseño de soluciones de audio, no dude en contactar al equipo de comunicaciones de Bosch.

Bosch Distribución potencias sistema altavoz 09

Juan Camilo Salazar

Ingeniero de sonido y especialista en Gerencia de Proyectos con más de 7 años de experiencia en el segmento AV a diferentes niveles, obteniendo una visión general e integral del negocio desde diferentes perspectivas, entre ellas, la del usuario.

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