Aislantes ucacue

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Aislantes ucacue

  1. 1. Unidad Académica de Ingeniería en Sistemas, Eléctrica y Electrónica AISLANTES 4º Año de Ingeniería Eléctrica ALTA TENSIÓN
  2. 2. AISLANTES • Definición • Función de los aislantes • Circuito equivalente • Propiedades eléctricas CONTENIDO
  3. 3. 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
  4. 4. 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
  5. 5. AISLANTES • Consta de dos ramas en paralelo que representan la resistencia y la capacitancia de la corriente de fuga.  Circuito equivalente
  6. 6. AISLANTES  Propiedades eléctricas • Resistividad superficial • Resistividad transversal • Rigidez Dieléctrica
  7. 7. CONTENIDO  Propiedades Mecánicas  Propiedades Físico – Químicas  Propiedades Térmicas  Clasificación según su Temperatura de Servicio Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica AISLANTES
  8. 8. 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
  9. 9. 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.  Propiedades Mecánicas Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  10. 10. 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.  Propiedades Mecánicas Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  11. 11. 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.  Propiedades Mecánicas Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  12. 12. 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 Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  13. 13. 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  Propiedades Físico - Químicas Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  14. 14. AISLANTES Propiedades Químicas: Resistencia a la Luz Solar: Los rayos ultravioletas producen decoloración y fragilidad en los aislantes que están a la intemperie.  Propiedades Físico - Químicas Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  15. 15. AISLANTES Propiedades Químicas: 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.  Propiedades Físico - Químicas Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  16. 16. AISLANTES Propiedades Químicas: Resistencia a los Aceites: Son resistentes a la penetración de aceites minerales, vegetales o animales.  Propiedades Físico - Químicas Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  17. 17. 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.  Propiedades Físico - Químicas Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  18. 18. AISLANTES Propiedades Físicas: 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  Propiedades Físico - Químicas Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  19. 19. AISLANTES Propiedades Físicas: 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  Propiedades Físico - Químicas Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  20. 20. 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.  Propiedades Térmicas Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  21. 21. 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:  Propiedades Térmicas Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  22. 22. 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  Propiedades Térmicas Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  23. 23. 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  Propiedades Térmicas Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  24. 24. 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  Propiedades Térmicas Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  25. 25. 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.  Propiedades Térmicas Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  26. 26. 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  Clasificación según su Temperatura de Servicio Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  27. 27. 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.  Clasificación según su Temperatura de Servicio Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  28. 28. 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,  Clasificación según su Temperatura de Servicio Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  29. 29. 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.  Clasificación según su Temperatura de Servicio Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  30. 30. 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,  Clasificación según su Temperatura de Servicio Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  31. 31. 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.  Clasificación según su Temperatura de Servicio Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  32. 32. 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.  Clasificación según su Temperatura de Servicio Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  33. 33. 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.  Clasificación según su Temperatura de Servicio Alta Tensión - 4º Año de Ingeniería Eléctrica
  34. 34. CONTENIDO • Aislantes solidos • Aislantes líquidos • Aislantes solido-líquidos • Características de los aislantes solido-líquidos
  35. 35. 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
  36. 36. 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 su comportamiento es ferro eléctrico. Posee histéresis dieléctrica. La constante dieléctrica. • Porcelana.- Es un material cerámico multifase, obtenido por el calentamiento de los silicatos de aluminio (3AL2O3 2SiO2). Barnizado con un cristal con el punto de ebullición alto se usa como aislante en líneas de alta tensión. Para aplicaciones de alta frecuencia, se usan cerámicas de fase simple y bajas pérdidas como las esteatitas. • Oxido de magnesio (MgO).- Debido a su alta conductividad térmica se usa como aislamiento para el dispositivo de calentamiento en hornos (resistencia). La resistencia de calentamiento se coloca concéntricamente dentro de tubos de acero inoxidable con óxido de magnesio alrededor para dar aislamiento. • Cristales de grado eléctrico (SiO2, B2O3 y P2O3).- Estos cristales tienen tendencia a tener pérdidas a altas frecuencias, sin embargo a bajas temperaturas se pueden utilizar como aislantes de líneas de alta tensión y en transformadores. A alta temperatura su principal aplicación se encuentra en las lámparas incandescentes y fluorescentes así como recubrimientos de tubos de rayos catódicos.
  37. 37. • 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.
  38. 38. Aislantes sólidos orgánicos • Polietileno (PE).- Es uno de los dieléctricos sólidos más comunes, y es ampliamente usado como aislante sólido en potencia y en cables de comunicaciones. PE lineal se clasifica como polímero de densidad baja, media o alta. Mediante enlaces covalentes del PE 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 descargas parciales. • Polipropileno.- Es un material termoplástico con propiedades similares a las del PE de alta densidad, por lo que debido a su alta densidad tiene también baja constante dieléctrica. Tiene muchas aplicaciones en forma de molde o en bloque, así mismo como en forma de película en aislantes para condensadores con tomas, transformadores y cables. • Politetrafluoroetileno (PTFE).- También llamado teflón. Se caracteriza por su baja constante dieléctrica, bajas pérdidas, excelente estabilidad térmica y resistencia a la degradación 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 de termoplástico 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 los poliésteres. Se emplean principalmente en el aislamiento de herramientas eléctricas y en carcasa de aplicaciones eléctricas. Los policarbonatos pueden ser moldeados por compresión o inyección. • Resinas epoxy.- Se caracterizan por tener alta resistencia mecánica y baja capacidad de contracción. Puede ser reforzado con fibra de vidrio y mezclado con copos de mica. Las aplicaciones que tienen son, por ejemplo, los aislamientos de barras en el estator, máquinas rotatorias (motores), transformadores de estado sólido.
  39. 39. 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)
  40. 40. 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.
  41. 41. CARACTERÍSTICAS DE LOS AISLANTES LÍQUIDOS PROPIEDADES 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.
  42. 42. 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.
  43. 43. 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.
  44. 44. 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.
  45. 45. 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.
  46. 46. • 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.
  47. 47. DISEÑO DEL AISLADOR TIPO GSBK. FIGURA1.
  48. 48. 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:
  49. 49. 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.
  50. 50. •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.
  51. 51. Ejemplos de aislantes solido-líquidos
  52. 52. 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)
  53. 53. 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.
  54. 54. 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.
  55. 55. 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.
  56. 56. Tipos • Entre los nuevos líquidos sintéticos destacan las siliconas y los poly−alfa−olefines. Tienen un alto costo, eso dificulta su masificación.
  57. 57. 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
  58. 58. 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.
  59. 59. Caracteristicas La 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.
  60. 60. 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 sustituyendo progresivamente a los demás gases. •Es el único gas que posee reunidas las propiedades físicas, químicas y eléctricas, favorables para la extinción de los arcos eléctricos formados durante las conexiones y desconexiones de los disyuntores. •Se utiliza como medio aislante y refrigerante.
  61. 61. 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.
  62. 62. 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.
  63. 63. Aplicación •Aislante en disyuntores de potencia •Barra de distribución de alta tensión •Subestaciones blindadas de distribución de corriente
  64. 64. Contenido Introducción 1.1 Definición de Aislante 1.2 Funciones de los aislantes 1.3 Circuito equivalente de un aislante 1.4 Propiedades eléctricas
  65. 65. Aislantes Introducción Los sistemas de aislamiento en líneas de transmisión comprenden principalmente dos elementos: el aire y los elementos aisladores.
  66. 66. Aislantes 1.1 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 LargaSuspensión
  67. 67. Aislantes 1.2 Definición de Aislamiento Los aislantes son materiales compuestos por elementos dieléctricos con escasa o nula capacidad de conducción de la electricidad.
  68. 68. Aislantes 1.2 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.
  69. 69. Aislantes 1.2 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.
  70. 70. 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
  71. 71. 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
  72. 72. 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
  73. 73. CAPACITANCIA Capacitancia: propiedad del capacitor de oponerse a la variación de la tensión en el circuito eléctrico.
  74. 74. Circuito Equivalente, de 4 aisladores. Cpm= Capacitancia entre elementos metálicos de la torre. K= Capacitancia entre los herrajes y el conductor.
  75. 75. Aislantes 3 Circuito equivalente 𝒊 = 𝑪𝒐𝒓𝒓𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆 𝑪𝒂𝒑𝒂𝒔𝒊𝒕𝒊𝒗𝒂 𝑪 = 𝑪𝒂𝒑𝒂𝒄𝒊𝒕𝒂𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒒𝒖𝒆 𝒓𝒆𝒑𝒓𝒆𝒔𝒆𝒏𝒕𝒂 𝒄𝒂𝒅𝒂 𝒂𝒊𝒔𝒍𝒂 𝒘 = Frecuencia Natural , ( 2πf ) 𝑪 𝒆 = 𝑪𝒂𝒑𝒂𝒄𝒊𝒕𝒂𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒅𝒂 𝑬𝒍𝒆𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒂 𝑻𝒊𝒆𝒓𝒓𝒂 𝑽 𝒏 = 𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝑳𝒊𝒏𝒆𝒂 𝑽 𝒏−𝟏 = 𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒆𝒏 𝒍𝒂 𝑼𝒏𝒊𝒐𝒏 𝒅𝒆 𝒍𝒐𝒔 𝒅𝒐𝒔 𝑼𝒍𝒕𝒊𝒎𝒐𝒔 𝑬𝒍𝒆𝒎
  76. 76. Aislantes 4 Propiedades eléctricas A. Los aisladores deben soportar los rangos de tensión, frecuencia e impulsos, a lo que están sometidos, tanto en seco como bajo lluvia. B. Una característica importante es la radió interferencia, ligada a la forma del aislador, a su terminación superficial, y a los electrodos (herrajes), en las cadenas de aisladores, especialmente cuando el número de elementos es elevado, la repartición de la tensión debe ser controlada con electrodos adecuados, o al menos cuidadosamente estudiada a fin de verificar que en el extremo crítico las solicitaciones que se presentan sean correctamente soportadas.
  77. 77. Aislantes 4 Propiedades eléctricas C. La geometría del perfil de los aisladores tiene mucha importancia en su buen comportamiento en condiciones normales, bajo lluvia, y en condiciones de contaminación salina que se presentan en las aplicaciones reales cerca del mar o desiertos, o contaminación de polvos cerca de zonas industriales. D. La contaminación puede ser lavada por la lluvia, pero en ciertos lugares no llueve suficiente para que se produzca este efecto beneficioso, o la contaminación es muy elevada, no hay duda de que la terminación superficial del aislante es muy importante para que la adherencia del contaminante sea menor, y reducir el efecto (aumentar la duración). E. La resistencia a la contaminación exige aumentar la línea de fuga superficial del aislador, 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.

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