¿Cómo se ve afectado el espacio libre por la altitud (presión del aire)?

Cambiaría la longitud del espacio libre, por lo que si el diseño eléctrico está en un cohete o un globo (o avión) de gran altitud, entonces es algo a tener en cuenta. Aquí hay una descripción de lo que sucede con el arco con respecto a la altitud.

La respuesta es ambas, la brecha del arco disminuye desde el nivel del mar hasta ~45 km y luego aumenta después de 45 km. Sin embargo, a la mayoría de nosotros solo nos importa de 0 a 3000 m (o 3 km).

La curva en el gráfico de arriba cuenta la historia. A nivel del mar, se requieren alrededor de 30 000 V CC para iniciar un arco a través del espacio entre electrodos. A 47,000 pies, el nivel del arco cae a alrededor de 1200 VCC. En consecuencia, la peor altitud es de 150 000 pies, donde solo unos 300 VCC se arquearán a través de los electrodos. Los sistemas electrónicos de contramedidas (ECM) y otros sistemas electrónicos y de radar a bordo de las aeronaves requieren conectores de alto voltaje y ensamblajes de cables para funcionar en altitudes de hasta 70 000 pies con 1500 a 40 000 voltios aplicados. Los sistemas ECM transportados por misiles elevan el requisito a 150,000 pies.

Fuente: Teledyne: resultados de Paschen

La línea de fuga y el espacio libre simplemente definen una distancia mínima segura en la que los conductores se pueden colocar separados en la placa de circuito impreso para evitar la formación de arcos. Esto tiene en cuenta la elevación (hasta 3000 m o 10 kft), dado que los estándares IPC son para productos de consumo que generalmente no se usan por encima de los 3000 m, los estándares solo se calculan para ese rango. Lo que también es interesante es que China tiene un estándar diferente (GB 4943.1-2011) que tiene líneas de fuga y espacio libre hasta 5000 m (porque tienen elevaciones más altas).

No lo he comprobado, pero me imagino que el grado de contaminación tendría el mayor efecto en las distancias de fuga y despeje y luego vendría el arco de aire. Las superficies sucias y húmedas son mucho más conductoras que el aire. Me imagino que los requisitos aeroespaciales (aviones) son diferentes, pero no estoy familiarizado con ellos (solo espacio donde no hay aire). Si está diseñando un producto, siga los estándares IPC, y si está diseñando un circuito de gran altitud para un globo, agregue un margen suficiente.

El gráfico de la izquierda está adaptado de las columnas B1, B2, B4 de la Tabla 6-1 de IPC 2221B. Enumera el espacio mínimo recomendado entre los conductores internos y externos en función del nivel máximo de voltaje de trabajo para el uso previsto a una altitud inferior a 3050 metros (10,007 pies). La tabla oficial de IPC también proporciona los números para conductores externos en elevaciones >3050 m, así como los requisitos para ensamblajes, que omití aquí.

Fuente: autorización de PCB

Bueno, para empezar, la "fuga" no tiene nada que ver con el aire, se relaciona con las corrientes que fluyen en los contaminantes de la superficie.

El "espacio libre" no tiene nada que ver con la conductividad del aire, sino con su capacidad para evitar que se produzca un arco. La Ley de Paschen proporciona una idea de este problema. Llegué allí buscando "voltaje de arco de aire frente a presión"; también hay otros recursos útiles allí.

El espacio libre tiene menos que ver con el voltaje de trabajo del circuito y más con el nivel de transitorios esperados. Sí, un circuito con una autorización dada se descompondrá más fácilmente a gran altura para un nivel determinado de transitorio, pero esto rara vez es un problema que requiera un cambio de diseño.