La clasificación de categoría de medición (CAT): Por qué es importante
Trabajar con electricidad todos los días supone una experiencia vital peligrosa. El equipo de seguridad, como ropa, guantes, botas, etc., es fundamental para ayudar a proteger a los trabajadores eléctricos de posibles accidentes. Una precaución de seguridad menos obvia es el diseño de cualquier equipo de medida que se utilice para mantener el sistema eléctrico.
La norma 61010 de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) detalla las disposiciones relativas a requisitos de seguridad de los equipos eléctricos de medición, control y uso en laboratorio. Incluye requisitos para la comprobación y medición de circuitos y para instrumentos.
Un aspecto clave de la norma es mantener la protección contra descargas eléctricas en condiciones normales y de avería única (cortocircuitos, circuitos abiertos, derivaciones a tierra, sobrecargas, etc.). El lugar en el que se utiliza el equipo desempeña un papel fundamental a la hora de determinar el nivel de protección necesario. En este artículo se examina la clasificación de la categoría de medición (CAT) y su papel crucial en el diseño de equipos y la selección del usuario.
Antecedentes
Los transitorios de sobretensión en las líneas eléctricas pueden dañar los equipos conectados, lo que a su vez puede dar pie a averías que podrían suponer un riesgo para la seguridad de los usuarios. Aunque los transitorios de envergadura (como los causados por los rayos) son infrecuentes, sí que suelen producirse transitorios de intensidad moderada (de entre 1,5 y 2,0 veces la tensión nominal, y en ocasiones de 4,0 veces este valor) como consecuencia de la conmutación de cargas en el sistema de distribución. De no usar un equipo con la clasificación pertinente, el usuario puede sufrir lesiones e incluso la muerte.
Dos términos clave en la seguridad eléctrica son los de "líneas de fuga" ("creepage") y "distancia al aislamiento" ("clearance"). La línea de fuga ("creepage") es la distancia más corta entre dos puntos con potencial eléctrico diferente a lo largo de la superficie de un material aislante. La distancia al aislamiento ("clearance") es la distancia más corta en el aire entre dos piezas conductoras. Los componentes conductores de la corriente que se encuentren a tensiones significativamente distintas deben estar separados una distancia segura los unos de los otros o podría producirse una avería por arco eléctrico. Las averías por arco eléctrico pueden provocar daños en el circuito, sobrecalentamiento e incluso un incendio. Y, lo que es más importante, suponen peligro de descarga eléctrica para el usuario, especialmente con equipos portátiles.
Lo que puede considerarse distancia de seguridad adecuada depende del punto de uso del sistema de suministro en el que se use el equipo.
La clasificación de categoría de medición (CAT)
La categoría de medición es una forma de clasificar los terminales de los equipos de medida y prueba según el tipo de circuito de alimentación al que se conectan. Las categorías de medición tienen en cuenta los picos de sobretensión transitoria, los niveles de corriente de cortocircuito, la ubicación en la instalación del edificio donde se va a realizar la prueba o medición y algunas formas de limitación de energía o protección transitoria que pueden incorporarse en la instalación del edificio.
La clasificación CAT define el nivel se sobrecarga transitoria (por sobretensión) que puede resistir el equipo por su diseño. Los transitorios pueden variar en envergadura y duración en función de la correspondiente fuente. Un transitorio puede tener una amplitud de varios kV, pero su duración es notablemente corta: un intervalo típico de 50 µs (microsegundos). Su principal peligro es que cuando se desplaza sobre la tensión sinusoidal puede provocar un arco eléctrico, que se prolonga hasta el final del ciclo.
Las categorías de medición se definen en la norma IEC 61010-2.
Categoría de medición II: Aplicable a circuitos de ensayo y medición conectados directamente a puntos de utilización (tomas de corriente y puntos similares, pero sin incluir la iluminación instalada) de instalaciones de suministro de baja tensión.
Categoría de medición III: Aplicable a circuitos de ensayo y medición conectados entre la Categoría de medición II y la Categoría de medición IV de instalaciones eléctricas de suministro de baja tensión de edificios.
Categoría de medición IV: Aplicable a circuitos de ensayo y medición conectados entre la fuente de alimentación de baja tensión del edificio y el primer seccionador accesible capaz de desconectar todas las conexiones de línea y neutro. Las corrientes de cortocircuito de alto potencial (normalmente de más de 50 kA) que se producen en estos circuitos pueden generar un arco eléctrico peligroso de alta energía por medio de un cortocircuito accidental provocado a la hora de efectuar mediciones.
Cada categoría también tiene una tensión nominal que señala la tensión máxima segura del sistema de fase a tierra, normalmente de 50 V, 100 V, 150 V, 300 V, 600 V o 1000 V. Una clasificación CAT sin tensión asociada es inútil.
En el siguiente gráfico se indica la clasificación CAT necesaria en función de la zona de trabajo:
En un entorno correspondiente a la CAT IV, la corriente de cortocircuito disponible puede superar los 1000 amperios. En un equipo con el que se está efectuando una medición en el circuito, pueden generarse cientos de kilovatios de calor en un espacio pequeño durante unos milisegundos. La rápida expansión del aire puede hacer que el equipo se desintegre o explote, lo que puede dar pie a incendios, quemaduras y residuos peligrosos en suspensión.
Los equipos con clasificación CAT IV requiere mayores distancias líneas de fuga ("creepage") y distancia al aislamiento ("clearance") que uno con una clasificación CAT III. Los equipos que no están conectados a circuitos con corriente deben cumplir una clasificación de categoría relativa a la tensión de entrada que acciona el equipo. Lo habitual es una clasificación CAT II de 300 V. Además, deben cumplirse las distancias al aislamiento ("clearance") y las líneas de fuga ("creepage") de las tensiones de medida de circuitos secundarios (tensión de salida) que se deriven del circuito de la red de suministro.
Uso de la clasificación CAT
La clasificación CAT se indica en dos parámetros: uno indica el nivel del sistema y el otro especifica la tensión nominal de funcionamiento. La designación de "CAT IV de 600 V" indica que la unidad puede trabajar en las debidas condiciones de seguridad en cualquier entorno eléctrico de hasta CAT IV (inclusive), en cables o aparatos de hasta 600 voltios. El conocimiento del entorno de medición y la tensión nominal más alta del aparato en el que vayan a efectuarse mediciones son lo que dicta la clasificación CAT necesaria.
Proceda con precaución con productos en los que se indique una clasificación CAT sin valor de tensión. No indicar tensión implica no dar toda la información; además, esta ausencia puede resultar muy costosa en lo tocante a seguridad de uso. Piénseselo también dos veces en caso de que haya equipos en cuya hoja de datos solo se indica "con clasificación CAT/tiene clasificación CAT" u otra fórmula similar. Este término no significa nada en el mundo real de los ensayos eléctricos. Los proveedores de equipos de confianza dispondrán claramente una clasificación de categoría y una tensión nominal.
Conclusión
Comprender lo que significa la clasificación CAT de un equipo de medida es fundamental para garantizar su seguridad. El lugar en el que esté trabajando afecta a la clasificación CAT necesaria para cualquier equipo de medida que utilice. Cuanto mayor sea la clasificación CAT, mayores serán las distancias de fuga y de separación dentro del equipo, lo que puede afectar al diseño del equipo.
A continuación se indican las cuestiones más importantes que se deben tener en cuenta al evaluar los equipos de medida:
- Elija la clasificación CAT pertinente conforme al peor supuesto en lo que a entorno y equipos respecta.
- Aun aquellos equipos que se usen para medir dispositivos sin corriente o inactivos deben tener clasificación CAT (tensión de salida obtenida a partir de la tensión de entrada).
- La clasificación CAT debe tener dos partes: un nivel de medición y un nivel de tensión. Tenga cuidado con aquellas clasificaciones CAT que no tengan vinculado un valor de tensión.
- Sospeche si "con clasificación CAT" es la única indicación o referencia a una posible clasificación CAT.
Un equipo con la clasificación CAT adecuada u otra superior para el entorno de medida correspondiente será el más seguro de utilizar.
