Altitude: Porque é importante

Trabalhar com eletricidade é perigoso, então equipamentos de segurança, como roupas, luvas, botas etc., são fundamentais para ajudar a proteger os eletricistas contra possíveis acidentes. No entanto, uma preocupação de segurança menos óbvia é o projeto do equipamento de teste que está sendo usado para manter o sistema elétrico.

A norma 61010 da International Electrotechnical Commission (IEC) abrange os requisitos de segurança para equipamentos elétricos de medição, controle e uso em laboratório. Ela inclui requisitos para circuitos de teste e medição e para instrumentos.

A classificação da categoria de medição (CAT) do instrumento mostra onde no sistema o instrumento foi concebido para ser usado em segurança. Quanto maior a classificação, maiores as distâncias de fuga e folga. Um fator muitas vezes negligenciado é a altitude em que os testes são realizados. Testar ao nível do mar não é o mesmo que testar nas montanhas. Este artigo oferece informações sobre as implicações de segurança de altitudes elevadas.

Distância de folga

Distância de folga refere-se ao caminho mais curto no ar, entre duas partes condutoras, que forneça isolamento suficiente. Isso é diferente da distância de fuga, que mede a distância mais curta ao longo da superfície do material isolante. A folga pode ser igual, mas nunca pode ser mais longa do que a distância de fuga.

Manter a folga adequada é uma parte crítica do projeto seguro da placa de circuito impresso (PCB). Os layouts de PCB e componentes devem incluir distâncias de espaçamento de segurança suficientes para evitar arcos de alta tensão ou rupturas entre condutores e componentes eletrônicos, e para proteger o dispositivo e o usuário.

A densidade e a resistência de isolamento do ar são muito boas ao nível do mar, o que significa que a folga necessária para classificações CAT específicas é minimizada. Infelizmente, a resistência de isolamento do ar muda à medida que a altitude muda.

Lei de Paschen

A Lei de Paschen, em homenagem ao físico alemão Friedrich Paschen, é uma equação que resulta na tensão necessária para iniciar um arco elétrico entre dois eletrodos em um gás em função da pressão do gás e da distância entre os eletrodos. Para um determinado gás, a tensão é uma função apenas de pressão e comprimento da folga. À medida que a pressão cai, a tensão de ruptura para uma folga fixa também cai. Nessas condições, a folga deve ser aumentada para manter uma tensão de ruptura fixa. Essa lei torna-se relevante no projeto de instrumentos porque o ar é um gás.

O impacto da altitude

O ar é usado como um meio isolante elétrico no projeto de equipamentos elétricos. A pressão atmosférica pode ser definida como o peso total do ar sobre uma área de unidade em uma determinada elevação. A densidade e a força do ar são muito boas ao nível do mar. O ar fica mais escasso a uma altitude mais elevada e, portanto, torna-se menos isolante. À medida que a elevação aumenta, a quantidade de ar sobre essa área de unidade diminui. A pressão atmosférica diminui à medida que a altitude aumenta, o que reduz a resistência dielétrica (isolante) do ar.

A uma pressão de ar mais baixa, há menos isolamento entre condutores elétricos, o que leva a uma maior chance de formação de arco elétrico. A pressão reduzida faz com que o ar se decomponha mais facilmente, levando à ionização, o que faz com que ele conduza a eletricidade mais facilmente.

A tabela a seguir, da Engineering Toolbox (www.EngineeringToolBox.com), mostra a alteração da pressão atmosférica à medida que a elevação aumenta:

A distância de folga necessária para garantir a segurança aumenta à medida que a altitude aumenta, porque as propriedades de isolamento do ar são reduzidas. A tabela a seguir (tirada da IEC 62368-1, Tabela 22) mostra o fator de multiplicação da folga com base na altitude.

A elevação prevista do trabalho torna-se um fator a ser considerado ao projetar (e ao comprar) equipamentos de teste elétrico. A IEC 61010-1:2001 especifica o funcionamento a 2000 metros ou abaixo dessa medida. Um instrumento com uma classificação CAT específica a 2000 metros ou menos pode não cumprir essa classificação CAT a 3000 metros ou mais.

Conclusão

Entender o ambiente onde o equipamento de teste será usado é fundamental para selecionar instrumentos que serão seguros. Com a altitude ou a elevação no trabalho, não é diferente. A maior parte do mundo fica abaixo de 2000 metros, mas ainda há um número significativo de pessoas que trabalham com eletricidade acima dessa elevação; La Paz, na Bolívia, tem uma altitude média de 3689 metros, a mina de cobre Escondida, no Chile (a maior mina de cobre do mundo), fica a 3010 metros, e a mina de cobre Antamina, no Peru, está a 4200 metros. Esses são apenas alguns exemplos. A maioria dos resorts de esqui, por sua natureza, está situada acima de 2000 metros.

É importante que, como usuário de equipamento de teste elétrico, você verifique a altitude associada à classificação CAT. Lembre-se de que o padrão é de 2000 metros. Se o instrumento de teste for utilizado em altitude elevada, você deverá estar ciente do impacto nas folgas necessárias.