Aislantes ucacue

Unidad Académica de Ingeniería en Sistemas, Eléctrica y Electrónica

AISLANTES

4º Año de Ingeniería Eléctrica

ALTA TENSIÓN

AISLANTES

• Definición

• Función de los aislantes

• Circuito equivalente

• Propiedades eléctricas

CONTENIDO

AISLANTES

• Es un material con escasa capacidad de conducción de

electricidad.

• El comportamiento se debe a la barrera de potencial que se

establece entre las bandas de valencia y conducción que

dificulta la presencia de electrones libres capaces de conducir

la electricidad a través del material.

• Los materiales mas usados como aislantes son:

- plástico

- cerámica

Definición

AISLANTES

• Los aislantes cumplen una función muy importante en los

sistemas eléctricos, puesto que aíslan los conductores de los

demás elementos que están a otro potencial

• La perdida de aislamiento en A.T. puede causar daños severos.

Función de los aislantes

AISLANTES

• Consta de dos ramas en paralelo que representan la resistencia

y la capacitancia de la corriente de fuga.

Circuito equivalente

AISLANTES

Propiedades eléctricas

• Resistividad superficial

• Resistividad transversal

• Rigidez Dieléctrica

CONTENIDO

Propiedades Mecánicas

Propiedades Físico – Químicas

Propiedades Térmicas

Clasificación según su Temperatura de Servicio

Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica

AISLANTES

AISLANTES

Bibliográfia

• http://www.icesi.edu.co/revistas/index.php/sistem

as_telematica/article/viewFile/1075/1096

• http://docbox.etsi.org/workshop/2011/201104_SM

ARTGRIDS/02_STANDARDS/IEEE_LIMA.pdf

• www.monografias.com

http://www.icesi.edu.co/revistas/index.php/sistemas_telematica/article/viewFile/1075/1096

http://docbox.etsi.org/workshop/2011/201104_SMARTGRIDS/02_STANDARDS/IEEE_LIMA.pdf

http://www.monografias.com/

AISLANTES

Resistencia a la Tracción: Propiedad de resistir esfuerzos

mecánicos que tienden a estirar o alargar un

material. Su valor en los aislantes es relativamente bajo.

Resistencia a la Compresión: Propiedad de resistir esfuerzos

mecánicos que tienden a acortar o comprimir el material.

Sus valores suelen ser más elevados que los de tracción.

Resistencia a la Flexión: Capacidad de resistir esfuerzos que

tiendan a doblar el aislante y están influenciadas por la

humedad y la temperatura.



AISLANTES

Resistencia a la Cortadura: Es la propiedad de resistir

esfuerzos mecánicos que tienden a hacer deslizar una parte

del material sobre la otra.

Resistencia al Choque: Es la capacidad de resistir el impacto

de un choque o golpe.

Dureza: Se puede definir como la resistencia que opone un

material a ser penetrado por una bola o punzón.



AISLANTES

Límite Elástico de un Material: Es el máximo esfuerzo que

puede aplicarse al mismo, sin que experimente

deformaciones permanentes.

Maquinabilidad de un Material: Es la facilidad con que

puede ser mecanizado con herramientas cortantes.



AISLANTES

Propiedades Físicas: Se refiere a las características de los

materiales debido al ordenamiento atómico o molecular del

mismo.

Propiedades Químicas: Los aislantes se caracterizan por su

buena resistencia química. Normalmente están sometidos a

la acción de agentes y ambientes que contienen líquidos,

gases, vapores corrosivos y la acción del campo eléctrico,

que ocasionan su lento y continuo envejecimiento, acabando

en su destrucción.

Propiedades Físico - Químicas


AISLANTES

Propiedades Químicas:

Resistencia al Ozono (O3): Es

una forma alotrópica del

oxígeno y se produce al

ionizarse el aire por acción del

campo eléctrico. Es un

poderoso oxidante y se



AISLANTES


Resistencia a la Luz Solar: Los

rayos ultravioletas producen

decoloración y fragilidad en

los aislantes que están a la

intemperie.



AISLANTES


Resistencia a los Ácidos y

Álcalis: La acción perjudicial

de estos agentes químicos

sobre los aislantes es lenta.

En general, la resistencia

química es buena.



AISLANTES


Resistencia a los Aceites:

Son resistentes a la

penetración de aceites

minerales, vegetales o

animales.



AISLANTES

Propiedades Físicas:

Peso Específico: Es el peso por unidad de volumen del

material gr./cm3. Es la relación existente entre el peso de

una determinada cantidad de material y el volumen que

ocupa.



AISLANTES


Porosidad: Propiedad que tienen todos

los cuerpos de dejar espacios vacíos

entre sus moléculas. La porosidad

constituye un grave inconveniente, que

contribuye a: En los poros se acumule

humedad y polvo ambiente. El aire que



AISLANTES


Higroscopicidad: Capacidad de absorber

humedad que tiene un material. En los

aislantes, la humedad reduce

considerablemente la rigidez dieléctrica y

la resistencia de aislamiento. La humedad

en los aislantes disminuye la rigidez



AISLANTES

Calor Específico: Es la cantidad de calor necesaria para

elevar un grado centígrado la temperatura de un gramo de

dicho material. Un buen aislante tiene un calor específico

elevado.

Conductividad Térmica k: Es la facilidad que un material

presenta al paso del calor. Mide la capacidad de transferir

calor a través de un material. Un buen aislante debe tener

baja conductividad térmica, o lo que es lo mismo buen

aislante térmico.



AISLANTES

Un elemento dielectrico deber reunir buenas propiedades

termicas, como la resistencia al cambio brusco de

temperatura sin ablandarse o quebrarse, calor especifico,

punto de fusion, de ebullición y de congelamiento, estas

ultimas para el caso que el dielectrico a usarse sea un aceite.

La resistencia térmica de un material representa la

capacidad del material de oponerse al flujo del calor.

Las principales propiedades térmicas de un aislante eléctrico

son:



AISLANTES

Inflamabilidad: es la facilidad para inflamarse (desprender

gases y vapores sin la producción de llamas). Existen tres

tipos de aislantes: muy inflamables, menos inflamables y

los ininflamables.

Temperatura de Seguridad: es la temperatura límite a que

pueden estar sometidos los aislantes sin que se produzca la

degradación de sus propiedades mecánicas y luego

eléctricas, que lo conduzcan a la destrucción. La destrucción

del dieléctrico no se produce inmediatamente, sino que se

produce por la acción prolongada de la temperatura.



AISLANTES

Temperatura de Reblandecimiento: Antes de su destrucción,

muchos aislantes, al alcanzar cierta temperatura, se ablandan y se

deforman: se dice entonces que se ha alcanzado su “punto de

reblandecimiento”. La destrucción de un aislante no se realiza en

forma inmediata sino en forma progresiva con el tiempo,

ayudado por la temperatura, que produce un deterioro en la

resistencia mecánica y en su estructura.

A medida que la temperatura aumenta disminuye la propiedad

mecánica, a partir de allí empieza a decrecer la rigidez

dieléctrica, finalmente la resistencia mecánica se anula

totalmente y en ese mismo momento se produce la falla eléctrica.



AISLANTES

Uno de los materiales mas utilizados en

alta tension son los aisladores de

porcelana, vidrio y poliméricos. La

porcelana se fabrica a base de Caolín,

al que se mezclan feldespato y cuarzo.

Según la composición y la temperatura

de sinterizado se distinguen diferentes

clases de porcelana. Las porcelanas

duras, empleadas principalmente para

aisladores de alta tensión, se sinterizan



AISLANTES

Para analizar el comportamiento con respecto a la

transferencia de calor de los materiales aislantes, normalmente

se utiliza el equipo de medición de flujo de calor como son las

cámaras termografías. Estos equipos de medición

estandarizada miden directamente la conductividad térmica de

materiales aislantes o la resistencia térmica de sistemas

multicapas.



AISLANTES

Un criterio utilizado y adoptado universalmente para

clasificar los aislantes, hace referencia a la máxima

temperatura de funcionamiento continuo que puede alcanzar

dicho material, porque a destrucción de un aislante se da en

forma progresiva con el tiempo, ayudado por la

temperatura, que produce un deterioro en la resistencia

mecánica y en su estructura.

La clasificación de los Aislantes de acuerdo a la

temperatura, es la siguiente:



AISLANTES

Clase Y (Temperatura Límite de Trabajo: 90 °C):

Algodón, seda y papel sin impregnación, polietileno

reticulado, papeles y cartones sin impregnar, fibra

vulcanizada, madera, etc.



AISLANTES

Clase A (temperatura Límite de Trabajo 105 °C):

Materiales como algodón, seda y papel, cuando están

sumergidos en un dieléctrico como el aceite. Materiales

moldeados o estratificados (micarta, pertinax) con relleno

de celulosa. Fibra vulcanizada y madera impregnada.

Láminas y hojas de acetato de celulosa. PVC (policloruro de

vinilo). Barnices aislantes a base de resinas naturales,

asfaltos naturales y fenólicos modificados.



AISLANTES

Clase E (Temperatura Límite de Trabajo 120 °C):

Papel baquelizado, películas de tereftalato de polietileno

fenólicas, resinas de características semejantes, etc.

Esmaltes a base de acetato de polivinilo, esmaltados

cubiertos con fibras naturales o artificiales. Moldeados y

estratificados a base de algodón o papel y resinas. Barnices

de resinas alquídicas.



AISLANTES

Clase B (Temperatura Límite de Trabajo 130 °C):

A base de mica, fibra de vidrio, materiales inorgánicos

similares, con aglomerantes orgánicos adecuados. Esmaltes

a base de resinas poliuretánicas. Tejido de vidrio

impregnados con barnices a base de resinas sintéticas y

aceite. Mica y papel de mica aglomerada con goma laca,

compuestos asfálticos y resinas alquídicas. Caucho etileno,

propileno. Moldeados y estratificados de fibra de vidrio, con



AISLANTES

Clase F (Temperatura Límite de Trabajo 155 °C):

Mica, fibra de vidrio y otros materiales inorgánicos con

aglomerantes adecuados orgánicos. Tejido de fibra de vidrio

tratado con resinas de poliester. Mica y papel de mica

aglomerada con resinas de poliester o con resinas

epoxídicas. Estratificados a base de tejido de vidrio y

resinas epoxídicas de gran resistencia térmica.



AISLANTES

Clase H (Temperatura Límite de Trabajo 180 °C):

Elastómeros de silicona. Asociación de materiales con mica,

fibra de vidrio y otros materiales inorgánicos similares con

aglomerantes adecuados, tales como resinas de siliconas

apropiadas. Tejidos de fibra de vidrio, aglomerados con

resinas de siliconas o recubiertos de elastómeros de

siliconas. Mica y papel de mica aglomeradas con siliconas.

Estratificados de vidrio y resinas de siliconas. Barnices



AISLANTES

CLASE C (Temperatura de Trabajo mas de 180 °C)

Mica, porcelana, cuarzo, vidrio, y materiales similares con

o sin aglomerantes orgánicos. Mica pura y estratificados de

papel de mica con aglomerantes inorgánicos. Porcelana y

materiales cerámicos. Vidrio y cuarzo.



CONTENIDO

• Aislantes solidos

• Aislantes líquidos

• Aislantes solido-líquidos

• Características de los aislantes solido-líquidos

AISLANTES SÓLIDOS

• Los materiales aislantes sólidos se clasifican en dos principales categorías:

Inorgánicos Alumina (AI2O3)

Titanio de bario (BaTiO3)

Porcelana

Oxido de magnesio (MgO)

Cristales de grado eléctrico (SiO2, B2O3 y P2O3)

Mica (muscovita KAI2(OH)2Si3AIO10)

Oxido de silicio. (SiO2)

Orgánicos Polietileno (PE)

Polipropileno

Politetrafluoroetileno (PTFE)

Polyamides (kapton) y polyamides (Nylon)

Policarbonatos

Resinas epoxy

Aislantes sólidos inorgánicos

• Alumina (AI2O3).- Es usado como relleno para aislamiento cerámico.También como substrato dieléctrico en microcircuitos.

• Titanio de bario (BaTiO3).- Es un dieléctrico por debajo de 120°C y sucomportamiento es ferro eléctrico. Posee histéresis dieléctrica. La constantedieléctrica.

• Porcelana.- Es un material cerámico multifase, obtenido por elcalentamiento de los silicatos de aluminio (3AL2O3 2SiO2). Barnizado conun cristal con el punto de ebullición alto se usa como aislante en líneas dealta tensión. Para aplicaciones de alta frecuencia, se usan cerámicas de fasesimple y bajas pérdidas como las esteatitas.

• Oxido de magnesio (MgO).- Debido a su alta conductividad térmica se usacomo aislamiento para el dispositivo de calentamiento en hornos(resistencia). La resistencia de calentamiento se coloca concéntricamentedentro de tubos de acero inoxidable con óxido de magnesio alrededor paradar aislamiento.

• Cristales de grado eléctrico (SiO2, B2O3 y P2O3).- Estos cristales tienentendencia a tener pérdidas a altas frecuencias, sin embargo a bajastemperaturas se pueden utilizar como aislantes de líneas de alta tensión y entransformadores. A alta temperatura su principal aplicación se encuentra enlas lámparas incandescentes y fluorescentes así como recubrimientos detubos de rayos catódicos.

• Mica (muscovita KAI2(OH)2Si3AIO10).- Dieléctrico del tipo laminado. Su

carácter laminado prevé la formulación de caminos conductores a través de la

mica, dando lugar a una gran resistencia dieléctrica. Tiene una excelente

estabilidad térmica y debido a su naturaleza inorgánica es altamente resistente a

las descargas parciales. Es usado en carretes en motores y transformadores en

forma de hojas, láminas y cinta.

• Oxido de silicio. (SiO2).- Es usado en los MOS como aislante, junto con una

capa de Si3N4 (silicón nitride). Este se caracteriza por sus bajas pérdidas y su

estructura cerrada lo produce completa pasivación del dispositivo

semiconductor. La alta resistencia dieléctrica de ambos compuestos da

efectividad dieléctrica en aplicaciones con FET.

Aislantes sólidos orgánicos

• Polietileno (PE).- Es uno de los dieléctricos sólidos más comunes, y es ampliamenteusado como aislante sólido en potencia y en cables de comunicaciones. PE lineal seclasifica como polímero de densidad baja, media o alta. Mediante enlaces covalentes delPE se produce un polímero termoestable con una temperatura de funcionamiento mayor,una mejora a la resistencia a la tensión y una resistencia mejorada a las descargasparciales.

• Polipropileno.- Es un material termoplástico con propiedades similares a las del PE dealta densidad, por lo que debido a su alta densidad tiene también baja constantedieléctrica. Tiene muchas aplicaciones en forma de molde o en bloque, así mismo comoen forma de película en aislantes para condensadores con tomas, transformadores ycables.

• Politetrafluoroetileno (PTFE).- También llamado teflón. Se caracteriza por su bajaconstante dieléctrica, bajas pérdidas, excelente estabilidad térmica y resistencia a ladegradación térmica. Ha sido usado de forma extensa en aislamiento, hilos cables,transformadores, motores y generadores.

• Polyamides (kapton) y polyamides (Nylon).- Están constituidas por un vidrio determoplástico a alta temperatura y se puede exponer a temperaturas de 480°F (249°C).Cuando se refuerza con vidrio su temperatura puede alcanzar los 700°F (371°C).

• Policarbonatos.- Son termoplásticos que tienen una relación muy cercana a lospoliésteres. Se emplean principalmente en el aislamiento de herramientas eléctricas y encarcasa de aplicaciones eléctricas. Los policarbonatos pueden ser moldeados porcompresión o inyección.

• Resinas epoxy.- Se caracterizan por tener alta resistencia mecánica y baja capacidad decontracción. Puede ser reforzado con fibra de vidrio y mezclado con copos de mica. Lasaplicaciones que tienen son, por ejemplo, los aislamientos de barras en el estator,máquinas rotatorias (motores), transformadores de estado sólido.

Ruptura dieléctrica en aislantes sólidos

• En un dieléctrico sólido la ruptura depende de:

Estructura molecular y la morfología del material

Geometría del material, la temperatura y el

entorno ambiental

Área y espesor del material

Forma de onda de la tensión aplicada

Resistencia dieléctrica es mayor en continua o con

pulso que en alterna (efectos térmicos)

AISLANTES LÍQUIDOS

• SON COMPUESTOS DE ORIGEN NATURAL O SINTÉTICO, LOS CUALES

NO SOLO PUEDEN SER AISLANTES SINO TAMBIÉN DIELÉCTRICOS;

ESTO SIGNIFICA QUE TIENE LA CAPACIDAD DE POLARIZARSE EN

PRESENCIA DE UN CAMPO ELÉCTRICO. RECORDEMOS QUE TODOS LOS

DIELÉCTRICOS SON AISLANTES, PERO NO TODOS LOS AISLANTES SON

DIELÉCTRICOS.

• ESTOS AISLANTES LÍQUIDOS, EN SU MAYORÍA DE ORIGEN MINERAL

SON OBTENIDOS POR LA DESTILACIÓN DEL PETRÓLEO, TAMBIÉN

QUEDAN LOS ACEITES MINERALES Y LOS FLUIDOS DE

HIDROCARBUROS MENOS INFLAMABLES, ESTOS PRESENTAN A

DIFERENCIA DE LOS ACEITES AISLANTES, UNA VISCOSIDAD MAS

ELEVADA.

CARACTERÍSTICAS DE LOS AISLANTES

LÍQUIDOSPROPIEDADES FISICAS

LAS PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS DIELÉCTRICOS LÍQUIDOS SON:

• PESO ESPECÍFICO

• CONDUCTIBILIDAD TÉRMICA

• CALOR ESPECÍFICO

• CONSTANTE DIELÉCTRICA

• VISCOSIDAD

TODAS ESTAS DEPENDEN DE SU NATURALEZA, ES DECIR DE LA

COMPOSICIÓN QUÍMICA, PERO SU RIGIDEZ DIELÉCTRICA, ADEMÁS ESTÁ

LIGADA A FACTORES EXTERNOS COMO:

• IMPUREZAS EN SUSPENSIÓN,

• IMPUREZAS EN SOLUCIÓN,

• HUMEDAD, ETC.,

QUE GENERALMENTE, REDUCEN SU VALOR, DEGRADANDO LA

CARACTERÍSTICA IMPORTANTE.

UTILIZACIÓN DE LOS AISLANTES LÍQUIDOS

• SE EMPLEAN PARA LLENAR ESPACIOS CON DIELÉCTRICO

HOMOGÉNEO, PARA DISIPAR EL CALOR Y PARA APAGAR ARCOS,

COMO POR EJEMPLO EN:

• TRANSFORMADORES

• CABLES CAPACITORES

• AISLADORES

• PASANTES

• INTERRUPTORES

• OTROS APARATOS.

CON EL OBJETIVO DE REFRIGERAR Y AISLAR EN TRANSFORMADORES,

PRESERVANDO LA VIDA ÚTIL DE LOS EQUIPOS ELÉCTRICOS.

MATERIALES AISLANTES POLARES Y NO

POLARES

• UN MATERIAL AISLANTE POLAR ESTÁ CARACTERIZADO POR UN

DESEQUILIBRIO PERMANENTE DE LAS CARGAS ELÉCTRICAS

DENTRO DE CADA MOLÉCULA. ESTE SISTEMA DE CARGAS

DESEQUILIBRADA, SE DENOMINA DIPOLO Y TIENDE A GIRAR EN UN

CAMPO ELÉCTRICO.

• EN LOS LÍQUIDOS AISLANTES POLARES HAY ROTACIÓN LIBRE DE

LOS DIPOLOS A CIERTAS TEMPERATURAS Y FRECUENCIAS, LO CUAL

PROVOCA PÉRDIDAS DIELÉCTRICAS IMPORTANTES A ESTAS

TEMPERATURAS Y A ESTAS FRECUENCIAS.

EN UN MATERIAL AISLANTE NO POLAR

• NO EXISTE DESEQUILIBRIO DE CARGA, PUESTO QUE LA MOLÉCULA

NO PUEDE SER DISTORSIONADA POR LA APLICACIÓN DE UN

CAMPO ELÉCTRICO, NO EXISTE TENDENCIA AL GIRO.

• POR LO TANTO ESTOS MATERIALES ESTÁN EXENTOS DE

VARIACIÓN BRUSCA DE LAS PÉRDIDAS DIELÉCTRICAS POR

VARIACIÓN DE LAS TEMPERATURAS Y LAS FRECUENCIAS.

CUALQUIER VARIACIÓN DE LA CONSTANTE DIELÉCTRICA O DEL

FACTOR DE POTENCIA, SE PRODUCE GRADUALMENTE.

AISLANTES SOLIDOS – LIQUIDOS.

• LOS AISLANTES DE PAPEL IMPREGNADOS CONSTITUYEN UNO DE LOS

SISTEMAS DE AISLAMIENTO MÁS ANTIGUOS UTILIZADOS EN

APARATOS ELÉCTRICOS DE POTENCIA Y CABLES.

• AUNQUE EN ALGUNAS APLICACIONES EN LAS QUE SE PUEDEN

ALTERNAR EL USO DEL AISLAMIENTO SÓLIDO O GASES A PRESIÓN, EL

USO DE PAPEL IMPREGNANDO SIGUE CONSTITUYENDO UNO DE LOS

MÉTODOS MÁS SEGUROS DE AISLAMIENTO DISPONIBLES.

• UNA ADECUADA IMPREGNACIÓN DEL PAPEL POSIBILITA LA

ELIMINACIÓN DE LAS CAVIDADES DEL AISLANTE, POR LO TANTO

ELIMINA LA POSIBILIDAD DE LAS DESCARGAS PARCIALES QUE

INEVITABLEMENTE LLEVAN AL DETERIORO Y ROTURA DEL SISTEMA

DE AISLAMIENTO, COMO SE PUEDE OBSERVAR EN LA FIGURA1.

• EL LÍQUIDO IMPREGNANTE EMPLEADO ES ACEITE MINERAL O

FLUIDO SINTÉTICO. YA QUE LA CONSTANTE DIELÉCTRICA DE

ESTOS FLUIDOS ES MÁS O MENOS 2,2 Y LA DE LA CÉLULA SECA 6.5

A 10, LA CONSTANTE DIELÉCTRICA RESULTANTE ES DE 3,1 A 3,5

APROXIMADAMENTE.

• POR EJEMPLO EN CABLES DE EXTRA ALTA TENSIÓN, SE HAN

UTILIZADO CINTAS COMPUESTAS POR PAPEL DE CELULOSA Y

POLIPROPILENO. UN CIERTO CONTENIDO DE PAPEL ES NECESARIO

EN LA CINTA PARA MANTENER ALGO DE LA CAPACIDAD DE

IMPREGNACIÓN DE UN MEDIO DE PAPEL DE CELULOSA POROSO Y

DE MANTENER LA FÁCIL CAPACIDAD DE DESLIZAMIENTO DE LAS

CINTAS DE CELULOSA.

• EN TRANSFORMADORES, EL NYLON SINTÉTICO O PAPEL DE

POLIAMIDA HA SIDO USADO EN FORMA DE PELÍCULA Y EN FORMA

DE BLOQUE. PUEDE FUNCIONAR DE FORMA CONTINUA A

TEMPERATURAS DE HASTA 220°C.

AISLANTES SÓLIDOS – LIQUIDOS.

DISEÑO DEL AISLADOR TIPO GSBK.

FIGURA1.

LOS AISLANTES SOLIDOS-LÍQUIDOS: SON MATERIALES QUE

PERMANECEN COMO TALES EN LAS APLICACIONES ELÉCTRICAS

(MÁQUINAS, APARATOS, COMPONENTES EN GENERAL) Y QUE

CUANDO SE ENCUENTRAN EN SERVICIO NO EXPERIMENTAN NINGUNA

TRANSFORMACIÓN FÍSICA O QUÍMICA IMPORTANTE.

SE EMPLEAN PARA LLENAR ESPACIOS CON DIELÉCTRICO

HOMOGÉNEO, PARA DISIPAR EL CALOR Y PARA APAGAR ARCOS,

COMO POR EJEMPLO EN:

• TRANSFORMADORES.

• CABLES.

• CAPACITORES.

• AISLADORES PASANTES.

• INTERRUPTORES.

• OTROS APARATOS.

LAS PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS DIELÉCTRICOS LÍQUIDOS COMO

POR EJEMPLO:

PESO ESPECÍFICO, CONDUCTIBILIDAD TÉRMICA, CALOR ESPECÍFICO,

CONSTANTE DIELÉCTRICA, VISCOSIDAD, DEPENDEN DE SU

NATURALEZA, ES DECIR DE LA COMPOSICIÓN QUÍMICA, PERO SU

RIGIDEZDIELÉCTRICA, ADEMÁS ESTÁ LIGADA A FACTORES

EXTERNOS COMO POR EJEMPLO: IMPUREZA EN SUSPENSIÓN, EN

SOLUCIÓN, HUMEDAD, ETC., QUE, GENERALMENTE, REDUCEN SU

VALOR, DEGRADANDO LA CARACTERÍSTICA IMPORTANTE.

• LOS FLUIDOS O LÍQUIDOS DIELÉCTRICOS CUMPLEN LA DOBLE

FUNCIÓN DE AISLAR LOS BOBINADOS EN LOS TRANSFORMADORES Y

DISIPAR EL CALOR AL INTERIOR DE ESTOS EQUIPOS.

• EL LÍQUIDO DIELÉCTRICO MÁS EMPLEADO ES EL ACEITE MINERAL. EL

PROBLEMA ES QUE ES ALTAMENTE INFLAMABLE.

• ENTRE LOS NUEVOS LÍQUIDOS SINTÉTICOS DESTACAN LAS SILICONAS

Y LOS POLY-ALFA-OLEFINES. TIENEN UN ALTO COSTO, ESO

DIFICULTA SU MASIFICACIÓN.

•tipo •Impregnación de liquido •Tensión de media tensión

(kv cm-1)

•Temperatura ambiente •Temperatura de

funcionamiento

•Papel sintetico •Aceite mineral •180 •3.8x10-3 a 23C •5.7 x 10-3 a 85 C

•Papel sintetico •Liquido de silicona •180 •2.7x10-3 a 23C •3.1x10-3 a 85 C

•Papel polipropileno •bencenosulfato •180 •9.8x10-4 a 18C •9.9 x 10-4 a 100 C

•Papel sintetico •polibuteno •180 •2.0x10-3 a 25C •2.0 x10-3 a85 C

TIPOS DE AISLANTE LIQUIDOS-SOLIDOS

En un intento por reducir las pérdidas dieléctricas en los sistemas solido-líquidos, los papeles de

celulosa han sido sustituidos en algunas aplicaciones por papel sintético (ver siguiente tabla). Por

ejemplo en cables de extra alta tensión, se han utilizado cintas compuestas por papel de celulosa

y polipropileno. Un cierto contenido de papel es necesario en la cinta para mantener algo de la

capacidad de impregnación de un medio de papel de celulosa poroso y mantener la relativa fácil

capacidad de deslizamiento de las cintas de celulosa con hasta celulosa.

Ejemplos de aislantes solido-líquidos

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

http://www.monografias.com/trabajos78

https://www.google.com.ec/search

MAGEN DEL TEXTO SISTEMAS ELECTRICOS DE DISTRIBUCION DE JUAN ANTONIO YEBRA MORÓN

SISTEMAS ELECTRICOS DE DISTRIBUCION DE JUAN ANTONIO YEBRA MORÓN (PRIMERA EDICIÓN)

Aislantes líquidos

• Se denomina aislante eléctrico a toda sustancia de tan baja conductividad eléctrica que el paso de la corriente a través de ella puede ser despreciado.

• Los aislantes líquidos son materiales que permanecen como tales en las aplicaciones eléctricas (máquinas, aparatos, componentes en general) y que cuando se encuentran en servicio no experimentan ninguna transformación física o química importante.

• Se emplean para llenar espacios con dieléctrico homogéneo, para disipar el calor y para apagar arcos, como por ejemplo en: transformadores, cables, capacitores, aisladores pasantes, interruptores y otros aparatos.

propiedades físicas

Peso específico, conductibilidad térmica, calor específico, constante dieléctrica, viscosidad, dependen de su naturaleza, es decir de la composición química,pero su rigidez dieléctrica, además está ligada a factores externos como por ejemplo:

• Impureza en suspensión.

• Impurezas en solución.

• Humedad, etc.

Caracteristicas

En los líquidos aislantes polares hay rotación libre de los dipolos a ciertas temperaturas y frecuencias, lo cual provoca pérdidas dieléctricas importantes a estas temperaturas y a estas frecuencias.

Por su estructura química se puede decir si un material es polar o no polar.

La mayoría de los hidrocarburos son no polares.

Por consiguiente, los hidrocarburos líquidos y sus derivados

son los mejores aislantes líquidos.

Tipos

• Entre los nuevos líquidos sintéticos destacan las

siliconas y los poly−alfa−olefines. Tienen un alto

costo, eso dificulta su masificación.

Aislantes gaseosos

• Un gas es un medio dieléctrico altamente

compresible, usualmente de baja conductividad y

con una constante dieléctrica ligeramente mayor

que la unidad, excepto a altas presiones.

• En campos eléctricos de alta intensidad, el gas se

puede volver conductor como resultado de la

ionización de impacto de las moléculas del gas

con electrones acelerados por el campo

Un gas puede pasar de su estado dieléctrico a

estado de conducción por diversas

circunstancias, según el siguiente detalle:

• Proximidad de las llamas, arcos eléctricos,

carbón o metales incandescentes.

• La difusión en un espacio en que se produce o

se ha producido una descarga eléctrica.

• Al atravesar un espacio bajo la influencia de

rayos X, de rayos catódicos, de radiaciones

radiactivas o de luz ultravioleta de onda corta.

CaracteristicasLa conducción eléctrica en un gas ionizado no sigue la ley de Ohm pero para valores bajos de fem. si se comporta respondiendo a esta ley.

• Entre 0-1: el gas actúa como cualquier conductor que sigue la ley de Ohm.

• Entre 1-2: existe estado de saturación, donde hay un pequeño incremento de corriente con un aumento de tensión.

• Entre 2-3: el campo eléctrico se hace lo suficientemente elevado para provocar por si mismo la ionización y en esta zona el aumento de corriente es mucho mayor que el aumento de tensión.

Cuando cesa la acción del agente ionizante, el gas sigue manteniendo su conductividad eléctrica durante cierto tiempo y finalmente desaparece completamente.

Esto indica que los iones libres presentes en el seno del gas se recombinan entre si y al terminarse este proceso, el gas vuelve a su estado normal.

Gas hexafluoruro de azufre (SF6)

Este gas es cada vez más empleado como aislante en:

•disyuntores de baja, media y alta potencia,

•en barras de distribución de AT,

•en subestaciones blindadas de distribución, etc.

Por sus excelentes propiedades aislantes está sustituyendoprogresivamente a los demás gases.

•Es el único gas que posee reunidas las propiedadesfísicas, químicas y eléctricas, favorables para la extinciónde los arcos eléctricos formados durante las conexiones ydesconexiones de los disyuntores.

•Se utiliza como medio aislante y refrigerante.

Propiedades y caracteristicas Gas hexafluoruro de azufre (SF6)

•Incoloro

•Inodoro

•No tóxico

•No inflamable

•No contaminante

•Es un dieléctrico regenerativo

•Disipa rápidamente el calor generado por el arco eléctrico, reduciendo el aumento de temperatura global en el equipo.

•Gran estabilidad química: no ataca (o sea no oxida) ningún material estructural a temperaturas inferiores a 500 °C, y permanece estable a temperaturas a las cuales los aceites minerales se oxidan y descomponen.

•Es el único gas que posee reunidas las propiedades físicas, químicas y eléctricas favorables para la extinción del arco eléctrico que se originan en la conexión y desconexión de los disyuntores.

•Es un compuesto químico estable y uno de los gases más pesados.

Propiedades del SF6 que representan ventajas frente al aire como dieléctrico:

• 1) Su densidad es cinco (5) veces mayor que la del aire (a 20 °C y

presión atmosférica).

• La tensión disruptivas 24 veces mayor que la tensión disruptiva del

aire.

• Tensión disruptiva del SF6 en función de la presión en comparación

con N2 y aceite mineral.

Aplicación

•Aislante en disyuntores de potencia

•Barra de distribución de alta tensión

•Subestaciones blindadas de distribución de

corriente

Contenido

Introducción

1.1 Definición de Aislante

1.2 Funciones de los aislantes

1.3 Circuito equivalente de un aislante

1.4 Propiedades eléctricas

Aislantes

Introducción

Los sistemas de aislamiento en líneas de

transmisión comprenden principalmente

dos elementos: el aire y los elementos

aisladores.

Aislantes1.1 Definición

Existen varios factores, elementos a considerar y la correcta selección de

estos.

AISLADORES DE LÍNEA.

En las líneas de transmisión se distinguen básicamente tres tipos de

aisladores:

• Suspensión

• Barra larga

• Poste

PosteBarra Larga Suspensión

Aislantes

1.2 Definición de Aislamiento

Los aislantes son materiales compuestos por elementos dieléctricos

con escasa o nula capacidad de conducción de la electricidad.

Aislantes1.2 Funciones de los aislantes

• • Los aislantes utilizados para separar conductores o

equipos eléctricos respecto de tierra o de otros conductores o

equipos, pueden ser de varios tipos dependiendo de los

requerimientos de tensión, espacio, función y costos.

• Para modificar en gran proporción el campo eléctrico y

mantener el flujo de corriente en sus propios canales.

Aislantes1.2 Funciones de los aislantes

Deben aislar eléctricamente el conductor de la torre, soportando la tensión en condiciones normales y anormales, y sobretensiones hasta las máximas previstas .

La tensión debe ser soportada tanto por el material aislante propiamente dicho, como por su superficie y el aire que rodea al aislador.

3. CIRCUITO ELQUIVALENTE DE

UN AISLADOR

En un dieléctrico perfecto R1=0 y

R2=infinito

Los valores de C, R1 Y R2, depende de:

• Temperatura

• Tensión aplicada

• Frecuencia

A

B

C

Perdidas que se dan en un aisador

• Corriente de fuga

• Perdida por resistencia – perdida de

potencia origina por la resistencia de las

puntas y conexiones

• Perdidas en el dieléctrico – origina por la

fricción molecular

Los aislantes reales presentan

• Corrientes de

desplazamiento

• Absorción de corriente

• Paso de corriente de

conducción

A C

k

k Constante dieléctrica que depende de

material aislante

CAPACITANCIA

Capacitancia: propiedad del capacitor de

oponerse a la variación de la tensión en el circuito

eléctrico.

Circuito Equivalente, de 4 aisladores.

Cpm= Capacitancia

entre elementos

metálicos de la torre.

K= Capacitancia entre

los herrajes y el

conductor.

Aislantes3 Circuito equivalente

𝒊 = 𝑪𝒐𝒓𝒓𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆 𝑪𝒂𝒑𝒂𝒔𝒊𝒕𝒊𝒗𝒂

𝑪 = 𝑪𝒂𝒑𝒂𝒄𝒊𝒕𝒂𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒒𝒖𝒆 𝒓𝒆𝒑𝒓𝒆𝒔𝒆𝒏𝒕𝒂 𝒄𝒂𝒅𝒂 𝒂𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒘 = Frecuencia Natural , ( 2πf )𝑪𝒆= 𝑪𝒂𝒑𝒂𝒄𝒊𝒕𝒂𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒅𝒂 𝑬𝒍𝒆𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒂 𝑻𝒊𝒆𝒓𝒓𝒂𝑽𝒏 = 𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝑳𝒊𝒏𝒆𝒂

𝑽𝒏−𝟏 =𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒆𝒏 𝒍𝒂 𝑼𝒏𝒊𝒐𝒏 𝒅𝒆 𝒍𝒐𝒔 𝒅𝒐𝒔 𝑼𝒍𝒕𝒊𝒎𝒐𝒔 𝑬𝒍𝒆𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐𝒔

Aislantes

4 Propiedades eléctricas

A. Los aisladores deben soportar los rangos de tensión, frecuencia e impulsos, a loque están sometidos, tanto en seco como bajo lluvia.

B. Una característica importante es la radió interferencia, ligada a la forma delaislador, a su terminación superficial, y a los electrodos (herrajes), en lascadenas de aisladores, especialmente cuando el número de elementos eselevado, la repartición de la tensión debe ser controlada con electrodosadecuados, o al menos cuidadosamente estudiada a fin de verificar que en elextremo crítico las solicitaciones que se presentan sean correctamentesoportadas.

Aislantes

4 Propiedades eléctricas

C. La geometría del perfil de los aisladores tiene mucha importancia en su buencomportamiento en condiciones normales, bajo lluvia, y en condiciones decontaminación salina que se presentan en las aplicaciones reales cerca del mar odesiertos, o contaminación de polvos cerca de zonas industriales.

D. La contaminación puede ser lavada por la lluvia, pero en ciertos lugares no lluevesuficiente para que se produzca este efecto beneficioso, o la contaminación es muyelevada, no hay duda de que la terminación superficial del aislante es muy importantepara que la adherencia del contaminante sea menor, y reducir el efecto (aumentar laduración).

E. La resistencia a la contaminación exige aumentar la línea de fuga superficial delaislador, esta se mide en mm/kv (fase tierra), y se recomiendan valores que pasan de 20,30 a 60, 70 mm/kv según la clasificación de la posible contaminación ambiente.

Aislantes ucacue

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