Dentro de seu tema habitual de gestão de energia, o autor faz uma exposição sobre os benefícios da UPS para determinados equipamentos av.
Por: Garth Powell*
Há vários anos, os dispositivos de bateria de backup da UPS pertenciam exclusivamente ao domínio dos profissionais de tecnologia da informação. Os sistemas UPS foram projetados para serem colocados sob mesas de escritório e em gabinetes de servidores para manter os sistemas de computador conectados por tempo suficiente para superar uma pequena paralisação ou desligá-los delicadamente em quedas prolongadas de energia. No entanto, ao longo dos anos, experimentamos uma proliferação maciça de componentes digitais audiovisuais. Discos rígidos, pen drives e microprocessadores avançados saíram do armário de TI para expandir para os racks de equipamentos audiovisuais. De servidores de mídia a consoles digitais, a ameaça de perda de dados ou falha no sistema em caso de queda de energia é agora tão prevalente em sistemas A/V quanto tem sido para sistemas de TI.
Soluções de Gestão de Energia
É claro que um UPS (fonte de alimentação ininterrupta) tem seu lugar em qualquer instalação de av de ponta, mas infelizmente isso pode levar alguns integradores a depender apenas de tal dispositivo para a maioria, ou talvez todos, de gerenciamento de energia de corrente alternada (AC). Além disso, muitos dispositivos UPS são vendidos erroneamente como soluções completas de energia CA em uma caixa. Embora a simplicidade possa ser uma virtude, qualquer sistema é tão bom quanto sua conexão mais fraca e um sistema audiovisual de qualidade deve ser baseado em bases sólidas. Múltiplos problemas e demandas de energia exigirão mais de uma tecnologia. Assim como não há dois clientes ou locais semelhantes, os requisitos e características de desempenho de qualquer sistema A/V variam, e às vezes radicalmente.
O uso de diferentes tecnologias de energia CA apresenta vantagens e desvantagens, e é vital que um especificador de sistema possa identificar qual delas é mais adequada para suas necessidades. Por exemplo, alguns equipamentos audiovisuais profissionais, como sistemas de controle de tela de contato ou consoles digitais, são vulneráveis a quedas de energia mais brandas ou apagões e se beneficiariam muito de um NOS. Uma das razões para tal sensibilidade irregular é que os suprimentos elétricos que esses componentes usam são quase sempre comutados de suprimentos elétricos, que não utilizam a tecnologia do transformador empregada por praticamente todos os dispositivos eletrônicos durante seus primeiros 70 anos de existência. Os suprimentos baseados em transformadores (suprimentos elétricos lineares tradicionais) têm muitas vantagens de desempenho, mas geralmente são mais pesados, mais caros e podem irradiar campos magnéticos que distorcem circuitos. Por outro lado, eles geram muito pouco ruído em comparação com os suprimentos comutados e são capazes de superar um apagão por vários segundos.
Os suprimentos comutados, no entanto, são suscetíveis à completa desconexão em menos de um sexto de segundo. Isso não é problema para um processador analógico, pré-amplificador, amplificador de energia ou monitor de painel plano, pois eles voltarão ao trabalho assim que a energia for restaurada. Mas componentes vitais, como um console digital ou servidor de mídia, possuem inúmeros circuitos lógicos que podem passar por uma longa sequência de reinicialização após qualquer evento de perda de energia. Além disso, se a fonte de alimentação for perdida e restaurada em uma fração de segundo (mas mais de um sexto de segundo), a última configuração pode congelar ou os parâmetros padrão podem ser perdidos temporariamente, e até permanentemente.
Uma solução comum nesta situação é isolar o componente que foi "parado" e simplesmente reiniciá-lo desconectando a energia por alguns segundos ou mais, e depois ligá-lo novamente. Isso geralmente funciona, mas não é uma prática aceitável para um cliente que espera uma operação sem problemas, especialmente minutos após o momento da apresentação em um local de shows. Ou o contratante pode ser forçado a introduzir um caminhão toda vez que um servidor de mídia ou receptor de satélite estiver "bloqueado". Nestes casos, uma bateria de backup é uma obrigação absoluta.
Equipamentos e UPS
Outro componente que pode se beneficiar muito de um dispositivo NOS é um projetor de vídeo. Todos os projetores, incluindo televisores antigos com tela traseira, contêm lâmpadas que devem ser resfriadas após o uso, ou então sofreriam danos permanentes. Os projetores de vídeo esfriam as lâmpadas automaticamente com um ventilador embutido, que normalmente funciona de oito a dez minutos após o projetor ter sido desligado. No entanto, o ventilador depende de haver energia principal do serviço elétrico para o período de resfriamento, muito depois que os espectadores partiram. Se houver uma perda repentina de energia de um apagão, e o projetor estiver funcionando por vários minutos ou horas, uma lâmpada cara será danificada e precisará ser substituída.
Dito isto, existem aplicativos onde os UPSs não são a melhor escolha, ou mesmo o dispositivo apropriado. Uma consideração importante na escolha de soluções de gestão de energia é a atual utilizada. Uma amostra aleatória do consumo atual utilizado em diferentes instalações audiovisuais poderia produzir os seguintes resultados:
- Projetor (2 - 5 amperes)
- Console digital (2 amperes)
- Tela LCD de 50 polegadas (3 amperes)
- Amplificador estéreo de 1000 watts (6 a 10 amperes – apenas um)
- Servidor de mídia (3 amperes)
O que vemos aqui é que sem incluir um dispositivo de controle de tela de contato, ou qualquer um dos inúmeros processadores av que podem ser necessários para completar o sistema, estamos exigindo mais de 20 amperes.
Um UPS instalado em um rack relativamente grande normalmente varia entre 1.000 e 3.000 VA. Os fabricantes de UPS calibram a capacidade atual em VA (volts-amps) em vez de watts, porque a corrente disponível variará com tipos de carga indutiva, capacitiva ou resistiva. Por essa razão, a calibração da capacidade em VA deve ser reduzida um pouco para garantir capacidade suficiente, independentemente do dispositivo conectado. Normalmente, um UPS va de 1.000 irá gerar cerca de 5 amperes no máximo; 1.500 VA gerará 7,5 amperes; e 3.000 VA gerarão 15 amperes. O que deve ser evidente é que um NOS simplesmente não tem a capacidade atual de alimentar um sistema inteiro, a menos que vários NOSS sejam usados, ou uma unidade industrial com uma sala de resfriamento para garantir o bom funcionamento.
Outras considerações
No entanto, há outras preocupações além da capacidade atual. Mesmo que o UPS em questão incorpore filtragem de ruído CA, ele pode não ter a filtragem de linearização mais sofisticada que muitos processadores de áudio e monitores de vídeo de tela plana se beneficiariam muito. Na verdade, a maioria dos condicionadores de tensão UPS são construídos para salas de servidores e gabinetes de computador em departamentos de TI sem os padrões exigentes de teatros de alta definição ou estúdios de transmissão. Embora qualquer UPS apresente alguns recursos limitados de filtragem, as tecnologias que eles empregam são tipicamente inferiores às tecnologias que incorporam transformadores isolados eletricamente simétricos e filtros de linearização de banda ultra-wideband que podem remover o ruído CA tão prejudicial ao desempenho em frequências de áudio, não simplesmente ruídos de radiofrequência médios centrados em torno de 1 MHz. que são fáceis de remover.
Outro problema para qualquer dispositivo DE NOS é que sua tecnologia emprega circuitos de série que convertem energia de baterias de corrente direta em uma forma de onda sintetizada de corrente alternada, além de rotear a energia de entrada através de um pequeno transformador automático para regular gotas extremas ou picos de energia de entrada CA. Essa tecnologia é inevitável se o NOS funcionar corretamente, mas aumenta consideravelmente a impedância do AC. Isso não é uma preocupação para o seu sistema de controle ou mesmo para um projetor de vídeo. Seus amplificadores de energia, no entanto, terão um grande impacto quando os níveis de volume forem executados.
A reprodução de áudio hoje pode exceder o alcance dinâmico de 90 dB, e garantir que ele atenda aos padrões profissionais é necessário para que o amplificador de energia opere em plena capacidade, sem limitações pela potência CA. Infelizmente, mesmo um grande dispositivo NOS pode agir como o equivalente a uma extensão CA de 30 metros conectada aos seus amplificadores de energia. Quando o amplificador precisar de uma fonte de corrente rápida durante uma etapa dinâmica ou explosão teatral, o dispositivo de alta impedância agirá como um grampo, limitando a corrente transitória que o amplificador precisa tão urgentemente.
Outro caso comum são eventos ao vivo ou empresas que usam geradores de backup. Para uma operação estável, a regulação da tensão CA deve ter uma taxa de captura ampla, baixa impedância de AC e a sensibilidade para compensar rapidamente até mesmo flutuações mínimas. Os circuitos de regulação de tensão usados para dispositivos UPS simplesmente não estão à base da tarefa. Essas unidades existem principalmente para minimizar o uso da bateria. Quando as tensões atingem picos extremamente altos ou baixos, um pequeno transformador automático se ajusta a uma tensão relativamente na faixa de volts de corrente alternada nominal (ACVs) de 120 a 127. No entanto, ele é comutado com um relé relativamente pequeno não projetado para dispositivos profissionais de alta corrente. Uma maneira de se beneficiar de um NOS para os componentes apropriados, como computadores ou servidores de mídia, ao usar um gerador de diesel ou petróleo, seria conectá-lo a um verdadeiro regulador de tensão RMS.
Por outro lado, esses condicionadores elétricos de alta tensão e reguladores avançados de tensão CA não podem oferecer backup da bateria para um sistema de controle RS-232, e um projetor de vídeo nunca sofrerá com a compressão atual. Diferentes componentes podem exigir tecnologias diferentes para funcionar de forma otimizada. Um único componente de gerenciamento de energia CA pode ser suficiente para um sistema simples, mas não será para a maioria dos sistemas profissionais de AV. Ao definir as diferentes tecnologias de gerenciamento de AC para sua instalação, você pode começar a formular uma abordagem integrada do sistema que enfatiza o uso das ferramentas certas e nos lugares certos.
*Garth Powell é um dos principais designers de produtos e engenheiro-chefe de vendas da Furman, líder global no fornecimento de soluções de controle elétrico. Pode ser contatado em: [email protected].
