Clasificación de la categoría de medición (CAT): Por qué es importante
Trabajar con electricidad todos los días es peligroso. El equipo de seguridad, como ropa, guantes, botas, etc. es fundamental para ayudar a proteger a los trabajadores del sector eléctrico de posibles accidentes. Una precaución de seguridad menos obvia es el diseño de cualquier equipo de prueba que se utilice para realizar el mantenimiento del sistema eléctrico.
La Norma 61010 de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) explica 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.
Un aspecto clave de la norma es mantener la protección contra descargas eléctricas en condiciones normales y de falla única (cortocircuitos, circuitos abiertos, fallas de conexión a tierra, sobrecargas, etc.). Cuando se utiliza el instrumento, este desempeña un papel fundamental en la determinación del nivel de protección requerido. Este artículo examina la clasificación de la categoría de medición (CAT) y su papel crucial en el diseño del instrumento y la selección del usuario.
Contexto
Los transitorios de sobretensión en las líneas eléctricas pueden dañar el equipo conectado, lo que da como resultado fallas que podrían suponer riesgos de seguridad para los usuarios. Si bien los grandes transitorios, como los que producen los relámpagos, son poco frecuentes, los moderados (1,5 a 2,0 veces la tensión nominal y, a veces, hasta 4,0 veces) se producen regularmente debido al cambio de carga en el sistema de distribución. Cuando ocurren, pueden lesionar y producir la muerte del operador si este no utiliza un instrumento con la clasificación adecuada.
Dos palabras clave en seguridad eléctrica son “fuga” y “distancia de separación”. La fuga es la distancia más corta entre dos puntos con potencial eléctrico diferente a lo largo de la superficie de un material aislante. La distancia de separación es la distancia más corta en el aire entre dos partes conductoras. Las piezas conductoras con tensiones significativamente diferentes deben estar a una distancia segura entre sí o pueden producirse fallas en el arco eléctrico. Las fallas de arco eléctrico provocan daños en el circuito, sobrecalentamiento e incluso incendios. Lo que es más importante, provocan un riesgo de descarga eléctrica para el usuario, especialmente con instrumentos portátiles.
Lo que constituye una distancia segura depende de dónde se utiliza el instrumento en el sistema de suministro.
Clasificación de la categoría de medición (CAT)
La categoría de medición es una forma de clasificar los bornes del equipo de medición y prueba según el tipo de circuito de potencia al que se conectarán. Las categorías de medición consideran los picos transitorios de sobretensión, los niveles de corriente de cortocircuito, la ubicación en la instalación del edificio donde se realizará la prueba o medición y algunas formas de limitación de energía o protección transitoria que pueden incluirse en la instalación del edificio.
La clasificación CAT define el nivel de transitorios (pico o sobretensión) para los que el instrumento ha sido diseñado para soportar. Los transitorios varían en tamaño y duración según la fuente. Un transitorio puede ser de varios kV de amplitud, pero su duración es notablemente corta, un intervalo típico de 50 µs (microsegundos). El principal peligro es que cuando se desplaza sobre la tensión sinusoidal, puede iniciar un arco, que continuará hasta el final del ciclo.
Las categorías de medición se definen en la Norma 61010-2 de la IEC.
Categoría de medición II: se aplica a circuitos de prueba y medición conectados directamente a los puntos de utilización (tomacorrientes y puntos similares, pero sin incluir la iluminación instalada) de la instalación de energía de baja tensión.
Categoría de medición III: se aplica a los circuitos de prueba y medición conectados entre la categoría de medición II y la categoría de medición IV de la instalación de energía de baja tensión del edificio.
Categoría de medición IV: se aplica a los circuitos de prueba y medición conectados entre la fuente de suministro de baja tensión del edificio y el primer interruptor de aislador accesible capaz de desconectar todas las conexiones de línea y neutro. Las corrientes de cortocircuito de alto potencial, normalmente superiores a 50 kA, existentes en estos circuitos pueden crear un arco peligroso de alta energía a través de un cortocircuito accidental causado al realizar mediciones.
Cada categoría también tiene una clasificación de tensión que indica la tensión máxima segura de fase a tierra del sistema, normalmente 50 V, 100 V, 150 V, 300 V, 600 V o 1000 V. Una clasificación CAT sin una tensión asociada no es útil.
El siguiente gráfico muestra qué clasificación CAT se requiere según el área de trabajo:
En un entorno CAT IV, la corriente de cortocircuito disponible puede exceder los 1000 amperios. Dentro de un instrumento que prueba el circuito, esto puede generar cientos de kilovatios de calor en un espacio pequeño durante algunos milisegundos. La rápida expansión del aire puede hacer que el instrumento se desintegre o explote, lo que provoca incendios, quemaduras y residuos peligrosos que salen despedidos.
Un instrumento con clasificación CAT IV requiere mayores distancias de fuga y distancias de seguridad que uno con clasificación CAT III. Los instrumentos que no están conectados a los circuitos de corriente deben cumplir con una clasificación de categoría relativa a la tensión de entrada que impulsa el instrumento. La norma es CAT II 300 V. Además, debe cumplir con las distancias de fuga y distancias de seguridad para la tensión de prueba de los circuitos secundarios (tensión de salida) derivados del circuito de la red eléctrica.
Uso de la clasificación CAT
La clasificación CAT se proporciona en dos parámetros: uno que indica el nivel del sistema y el otro que especifica la tensión nominal de funcionamiento. Una unidad designada como “CAT IV 600 V” significa que es segura para operar en cualquier entorno eléctrico incluido CAT IV, en cables o aparatos con una clasificación de hasta 600 voltios. La comprensión del entorno de prueba y la clasificación de tensión más alta del equipo que se va a probar determinan la clasificación requerida de CAT.
Tenga cuidado con los productos que especifican la clasificación CAT, pero no mencionan el nivel de tensión. No proporcionar un nivel de tensión significa que la información está incompleta y esa ausencia puede ser costosa en términos de un funcionamiento seguro. Además, piénselo dos veces antes de adquirir cualquier instrumento en el que la hoja de datos simplemente indique “clasificación CAT”. Este término no significa nada en el mundo real de las pruebas eléctricas. Los proveedores de instrumentos de confianza definirán claramente una clasificación de categoría y una clasificación de tensión.
Conclusión
Comprender la clasificación CAT de un equipo de prueba es una parte fundamental para garantizar la seguridad del usuario. El lugar donde usted trabaje, afecta la clasificación CAT requerida en cualquier instrumento de prueba que utilice. Cuanto mayor sea la clasificación CAT, mayores serán las distancias de fuga y de seguridad dentro del instrumento, lo que puede afectar el diseño del instrumento.
Consideraciones clave que se deben tener en cuenta al evaluar los instrumentos de prueba:
- Base la clasificación CAT requerida fuera del entorno y el equipo de prueba en las condiciones más desfavorables.
- Incluso los instrumentos que prueban aparatos “agotados” deben tener una clasificación CAT (tensión de salida derivada de la tensión de entrada).
- Una clasificación CAT debe tener dos partes, un nivel de medición y un nivel de tensión. Tenga cuidado con una clasificación CAT que no tenga un nivel de tensión asociado.
- Tenga cuidado con el término general “con clasificación CAT” como la única referencia de clasificación CAT.
Un instrumento con la clasificación CAT apropiada o superior para el entorno de prueba será el más seguro que puede utilizar.
