Altitud: Por qué es importante

Trabajar con electricidad es peligroso, por lo que el equipo de seguridad, como ropa, guantes, botas, etc., es fundamental para ayudar a proteger a los trabajadores del sector eléctrico de posibles accidentes. Sin embargo, una preocupación de seguridad menos obvia es el diseño del equipo de prueba que se utiliza para realizar el mantenimiento del sistema eléctrico.

La Norma 61010 de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) abarca los requisitos de seguridad para equipos eléctricos de medición, control y uso en el laboratorio. Incluye los requisitos para probar y medir los circuitos e instrumentos.

La clasificación de categoría de medición (CAT) del instrumento muestra en qué parte del sistema diseñó el instrumento para utilizarlo de forma segura. Cuanto mayor sea la clasificación, mayores serán las fugas y las distancias de separación. Un factor que suele pasarse por alto es la altitud en la que se realizan las pruebas. Las pruebas a nivel del mar no son iguales que las pruebas en las montañas. Este artículo ofrece información sobre las consecuencias de la seguridad de las altitudes elevadas.

Distancia de separación

La distancia de separación hace referencia a la trayectoria más corta en el aire entre dos piezas conductoras que proporcionan suficiente aislamiento. Es diferente de la distancia de fuga, que mide la distancia más corta a lo largo de la superficie del material aislante. La distancia de separación puede ser igual, pero nunca mayor que la distancia de fuga.

Mantener la distancia de separación adecuada es una parte fundamental del diseño seguro de la placa de circuito impreso (PCB). La disposición de la PCB y los componentes deben incluir suficientes distancias de separación de seguridad para evitar arcos de alta tensión o averías entre conductores y componentes electrónicos y, además, para proteger el dispositivo y al usuario.

La densidad y la resistencia aislante del aire son bastante buenas a nivel del mar, lo que significa que se minimiza la distancia de separación necesaria para clasificaciones CAT específicas. Lamentablemente, la resistencia aislante del aire cambia a medida que cambia la altitud.

Ley de Paschen

La Ley de Paschen, en honor al físico alemán Friedrich Paschen, es una ecuación que provee la tensión necesaria para iniciar un arco eléctrico entre dos electrodos en un gas en función de la presión del gas y la distancia entre los electrodos. Para un determinado gas, la tensión es solo una función de la presión y la longitud del espacio. A medida que disminuye la presión, también disminuye la tensión de avería para una separación fija. En estas condiciones, la separación debe ampliarse para mantener fija la tensión disruptiva. Esta ley se vuelve pertinente en el diseño de instrumentos porque el aire es un gas.

El impacto de la altitud

El aire se utiliza como un medio de aislamiento eléctrico en el diseño de equipos eléctricos. La presión atmosférica se puede definir como el peso total de aire sobre una unidad de superficie en cualquier elevación dada. La densidad y resistencia del aire son muy buenas a nivel del mar. El aire se vuelve más escaso a mayor altitud y, por lo tanto, se vuelve menos aislante. A medida que aumenta la elevación, disminuye la cantidad de aire sobre esa unidad de superficie. La presión atmosférica disminuye a medida que aumenta la altitud, lo que reduce la fuerza dieléctrica (aislante) del aire.

A una presión de aire más baja, hay menos aislamiento entre los conductores eléctricos, lo que genera una mayor probabilidad de arco eléctrico. La presión reducida hace que el aire se descomponga con mayor facilidad, lo que conduce a la ionización y hace que la electricidad sea más fácil de conducir.

La siguiente tabla de The Engineering ToolBox (www.EngineeringToolBox.com) muestra el cambio en la presión atmosférica a medida que aumenta la elevación:

La distancia de separación necesaria para garantizar la seguridad aumenta a medida que aumenta la altitud porque disminuyen las propiedades aislantes del aire. La siguiente tabla (tomada de la Norma 62368-1 de la IEC, Tabla 22) muestra el factor de multiplicación para la distancia de separación en función de la altitud.

La elevación prevista del trabajo se convierte en un factor a tener en cuenta al diseñar (y al comprar) equipos de prueba eléctrica. La Norma 61010-1:2001 de la IEC especifica el funcionamiento a 2000 metros o menos. Es posible que un instrumento con una clasificación CAT específica de 2000 metros o menos no cumpla con dicha clasificación CAT a 3000 metros o más.

Conclusión

Comprender el entorno en el que se utilizará el equipo de prueba es fundamental para seleccionar instrumentos que serán seguros. La altitud o elevación en obra no es diferente. Gran parte de los lugares del mundo se encuentran por debajo de los 2000 metros, pero aún existe una gran cantidad de personas que trabajan con electricidad por encima de esta elevación; la Paz, Bolivia, tiene una elevación promedio de 3689 metros, la mina de cobre La Escondida en Chile (la mina de cobre más grande del mundo) se encuentra a 3010 metros y la mina de cobre Antamina en Perú se encuentra a 4200 metros. Estos son solo algunos ejemplos. La mayoría de los complejos de esquí, por su naturaleza, se encuentran a más de 2000 metros.

Es importante que, como usuario de equipos de prueba eléctrica, revise la altitud asociada con la clasificación CAT. Recuerde que la norma es de 2000 metros. Si el instrumento de prueba se va a utilizar a una altitud elevada, debe tener en cuenta el impacto en los espacios de separación necesarios.