Es Una recopilación de mis apuntes personales y notas del curso de alta tensión. que incluye generalidades sobre materiales aislantes sólidos, líquidos y gaseosos. teorías de ruptura y sobre tensones.

1. CATEDRA DE ALTA
TENSIÓN
Apuntes de Clase y notas personales
DESCRIPCIÓN BREVE
Este documento es una
recopilación de mis apuntes de
clase y notas personales del curso
de alta tensión correspondiente
al periodo 2017-1 , que incluyen
algunas generalidades, tipos de
aislamientos, aplicaciones,
teorías de ruptura,
sobretensiones y fundamentos de
coordinación de aislamientos.
Felipe Ignacio Guarnizo
Vargas
Escuela Colombiana de
Ingeniería Julio Garavito
Periodo Académico: 2017-1

2. i
Contenido
Conceptos básicos............................................................................................................................... 1
Campo Eléctrico............................................................................................................................... 1
Desplazamiento eléctrico - Densidad de campo Eléctrico .............................................................. 4
Dieléctrico........................................................................................................................................ 4
Diferencia de potencial ................................................................................................................... 4
Tensión de Soportabilidad............................................................................................................... 4
Ruptura Dieléctrica.......................................................................................................................... 5
Pérdidas dieléctricas........................................................................................................................ 5
Clasificación de los Aislantes........................................................................................................... 7
Materiales Aislantes Solidos ............................................................................................................... 8
Teorías de Ruptura Dieléctrica En Solidos....................................................................................... 8
Ruptura Intrínseca....................................................................................................................... 9
Efectos Electromecánicos.......................................................................................................... 10
Efectos Térmicos........................................................................................................................ 11
Deterioro Químico y Electroquímicos ....................................................................................... 12
Descargas Superficiales (Tracking) y Descargas Ramificadas (Treeing)..................................... 12
Cerámicas (Porcelanas) ................................................................................................................. 14
Vidrio ............................................................................................................................................. 15
Celulosa (Papeles) ......................................................................................................................... 16
Resinas Epoxi................................................................................................................................. 16
Madera .......................................................................................................................................... 16
PVC ................................................................................................................................................ 17
Aplicaciones................................................................................................................................... 17
Materiales Aislantes líquidos ............................................................................................................ 18
Mecanismos de ruptura en líquidos.............................................................................................. 18
Burbujas..................................................................................................................................... 19
Partículas Suspendidas .............................................................................................................. 19
Puentes...................................................................................................................................... 19
Pruebas realizadas en los aceites.................................................................................................. 20
Prueba de azufre........................................................................................................................ 20

3. ii
Prueba de lodos......................................................................................................................... 20
Determinación de CO2 .............................................................................................................. 20
Numero de Neutralización ........................................................................................................ 20
Prueba de Humedad.................................................................................................................. 20
Prueba de tangente de pérdidas ............................................................................................... 20
Prueba de color y apariencia visual........................................................................................... 21
Materiales Aislantes Gaseosos.......................................................................................................... 21
Proceso de ionización.................................................................................................................... 21
Ionización por colisión............................................................................................................... 21
Fotoionización ........................................................................................................................... 22
Proceso de captura de electrones............................................................................................. 23
Descarga de Townsend.............................................................................................................. 24
Descarga de canales .................................................................................................................. 25
Descarga Corona........................................................................................................................ 26
Medios aislantes Gaseosos............................................................................................................ 26
Aire atmosférico ........................................................................................................................ 26
Hexafluoruro de azufre (SF6) ..................................................................................................... 27
Vacío .......................................................................................................................................... 29
Sobretensiones En los Sistemas Eléctricos........................................................................................ 30
Sobretensiones por descargas atmosféricas................................................................................. 30
El rayo........................................................................................................................................ 31
Proceso de formación del rayo.................................................................................................. 32
Encendido De la descarga.......................................................................................................... 32
Líder Escalonado........................................................................................................................ 33
Proceso De Enlace ..................................................................................................................... 33
Descarga de Retorno ................................................................................................................. 33
Líder Dardo ................................................................................................................................ 33
Sobretensiones por operación (maniobra) ................................................................................... 33
Sobretensiones de frecuencia industrial....................................................................................... 35
Fallas asimétricas a tierra .......................................................................................................... 35
Pérdidas súbitas de carga.......................................................................................................... 35
Efecto Ferrantti.......................................................................................................................... 36
Efectos de saturación ................................................................................................................ 36

4. iii
Control de las sobretensiones....................................................................................................... 36
Maniobras.................................................................................................................................. 36
Líneas de transmisión................................................................................................................ 37
Explosores.................................................................................................................................. 37
Descargadores de Sobretensión................................................................................................ 38
Coordinación de Aislamientos........................................................................................................... 40
Métodos ........................................................................................................................................ 40
Método convencional................................................................................................................ 40
Método estadístico.................................................................................................................... 40
Bibliografía ........................................................................................................................................ 41

5. 1
Catedra de alta tensión (apuntes de clase)
Conceptos básicos
Campo Eléctrico
Entiéndase por campo eléctrico, aquella región en el espacio en la cual una carga eléctrica evidencia
un efecto físico (fuerza eléctrica ‘F’ de acuerdo a la ley de Coulomb). [1]
𝑭 = 𝑘
𝑞1 𝑞2
𝑟2
[𝑁] (1)
Donde
𝑘 =
1
4𝜋𝜀0
El campo eléctrico se puede definir de forma más estricta como aquel campo vectorial que asocia a
cada punto del espacio una fuerza eléctrica que puede ser experimentada por unidad de carga, por
una carga de prueba positiva en cualquier punto del espacio.
Intensidad de campo eléctrico:
Como se describió anteriormente la intensidad de campo eléctrico se describe como la fuerza
eléctrica por unidad de carga y es representada por la siguiente ecuación
𝑬 =
𝑭
𝑞2
= 𝑘
𝑞1
𝑟2 [
𝑉
𝑚
] (2)
Origen de los campos electromagnéticos:
Existen principalmente dos fuentes de campo eléctrico:
 Cargas eléctricas estáticas (Campo electrostático).
 Campos magnéticos variables (Campo electrodinámico), que obedecen la ley de inducción
de Faraday.
Clasificación de los Campos Eléctricos respecto a su Forma
De acuerdo a su forma los campos electromagnéticos pueden ser:
 Uniformes:

6. 2
Un campo uniforme es aquel en el que la intensidad de campo es constante en cualquier
punto del espacio. Este tipo de campo se puede conseguir de forma aproximada si se ubican
dos placas paralelas.
Figura 1. Juego de placas paralelas ubicadas a una distancia l entre ellas, cada placa con una carga
igual pero opuesta.
Como se puede observar es posible obtener un campo eléctrico uniforme en la región
interior de las placas, ya que en los extremos se observa un efecto de distorsión. Para la
región en el interior de las placas la intensidad de campo eléctrico se rige por la siguiente
ecuación:
𝑬 =
𝑈
𝑙
[
𝑉
𝑚
] (3)
Donde:
o U: es la diferencia de potencial en voltios a la cual están sometidas las placas.
o L: es la distancia de separación de las placas.
 No uniformes:
Un campo no uniforme es aquel en el que la intensidad de campo no es homogénea.
Figura 2. Ilustración de un campo eléctrico no uniforme.
En general la intensidad de campo eléctrico máxima puede ser calculada empleando la
siguiente ecuación:
𝑬 =
𝑈
𝑙 ∙ 𝜂
[
𝑉
𝑚
] (4)
Donde:

7. 3
o U: es la diferencia de potencial en voltios a la cual están sometidas las placas.
o L: es la distancia de separación de las placas.
o η: es el grado de uniformidad del campo.
Grado de uniformidad:
En 1922 Anton Schwaiger introdujo el concepto de grado de uniformidad del campo (η), como forma
de medir cuan uniforme es un campo eléctrico, el grado de uniformidad η se define como la
relación entre el campo eléctrico promedio Eva y El campo eléctrico máximo Em.
[2]
𝜂 =
𝐸 𝑎𝑣
𝐸 𝑚
(5)
Donde:
 Eav: es la intensidad de campo promedio.
 Em: es el campo máximo.
El valor de η varía entre:
0 ≤ 𝜂 ≤ 1
La uniformidad es función de un valor “p”, también llamado valor geométrico característico, el cual
depende de la configuración de electrodos. La forma de calcularlo es la siguiente:
𝑝 =
𝑟 + 𝑑
𝑟
| 1 ≤ 𝑝 < ∞
Donde:
 r: es el menor radio de curvatura.
 d: es la menor distancia de separación.
Para el cálculo de los grados de uniformidad se emplean la se emplean las siguientes gráficas:
Figura 3. Curvas de Schwaiger para el cálculo de n, los círculos sombreados representan cilindros, y los
círculos vacíos representan esferas. [2]

8. 4
Desplazamiento eléctrico - Densidad de campo Eléctrico
El campo de desplazamiento eléctrico ‘D’ es un campo vectorial que describe los efectos de
desplazamiento de un campo eléctrico sobre las cargas dentro de un material dieléctrico, tales como
cargas de polarización o cargas unidas. Se relaciona con el campo eléctrico de la siguiente forma.
𝑫 = 𝜀𝑬 (6)
Dieléctrico
Es un material que carece de electrones libres o en el que estos no pueden ser fácilmente removidos
con un campo eléctrico. Los dieléctricos son materiales a los cuales al aplicarles un campo eléctrico
no presentan ninguna o casi ninguna corriente eléctrica.
En los dieléctricos en vez de producirse una corriente eléctrica ocurre un efecto de polarización,
donde las partículas cargadas positivamente se mueven en dirección del campo y se ubican en un
extremo del material, del mismo modo las partículas cargadas negativamente se desplazan en
contra del campo y en el lugar opuesto a las partículas positivas. Esta separación de cargas
‘polarización’ reduce el campo eléctrico al interior del dieléctrico.
Diferencia de potencial
Es el trabajo necesario para mover una carga eléctrica de prueba en contra del campo eléctrico
desde un punto A hasta un punto B.
𝑈 = − ∫ 𝐸⃗ ∙ 𝑑𝑙
𝐵
𝐴
[𝑉] (7)
Tensión de Soportabilidad
También conocida como tensión de ruptura (Urup), es la máxima tensión soportable por un material
dieléctrico antes de que el material pierda sus propiedades como dieléctrico y permita la conducción
de corriente. Esta tensión se relaciona con el campo eléctrico máximo al que se puede someter un
dieléctrico de cierto espesor antes de que el material permita la conducción eléctrica, sus unidades
son [kV/cm].
La tensión de ruptura (Urup) para un mismo material dieléctrico puede variar dependiendo del tipo
de tensión (AC o DC) aplicada y la configuración de los electrodos.

9. 5
Ruptura Dieléctrica
Es el fenómeno que se presenta en un medio dieléctrico cuando se aplica un campo eléctrico lo
suficientemente elevado (Se supera la tensión de ruptura Urup) para hacer que el medio dieléctrico se
convierta en un conductor, la ruptura dieléctrica se presenta en diferentes formas dependiendo del
estado del material dieléctrico y de la uniformidad del campo.
Pérdidas dieléctricas
Dado que ningún material aislante es perfecto, lo cual quiere decir que su conductividad no es
infinita, se introduce el concepto de pérdidas dieléctricas por efecto disipativo del medio (material).
Consideremos la cuarta ecuación de Maxwell conocida como la ley de Ampere generalizada.
𝛁 ⨂ 𝑯 = 𝑱 + 𝜀
𝜕𝑬
𝜕𝑡
(8)
Donde:
 H: es el campo magnético.
 E: es el campo eléctrico.
 J: Es el vector densidad de corriente en A/m2
. 𝑱 = 𝜎𝑬 , y σ es la conductividad del medio en
S/m.
Al derivar el fasor de campo con respecto al tiempo se obtiene:
𝛁 ⨂ 𝑯 = 𝜎𝑬 + 𝑗𝜔𝜀𝑬 (9)
= 𝑗𝜔𝜀 𝑐 𝑬
Donde
𝜀 𝑐 = 𝜀 [1 − 𝑗
𝜎
𝜔𝜀
] (10)
O
𝜀 𝑐 = 𝜀′
− 𝑗𝜀′′ (11)
El termino εc se conoce como la permitividad compleja del medio, en la cual ε’=ε es la parte real y
ε’’=σ/ω.
La relación entre ε’’ y ε’ se conoce como tangente de pérdidas.
tan 𝛿 =
𝜀′′
𝜀′
=
𝜎
𝜔𝜀
(12)

10. 6
De forma alterna se puede considerar que un medio disipativo se puede representar como un
capacitor ideal (capacitor cuyo dieléctrico no presenta pérdidas dieléctricas es decir σ = 0) conectado
en paralelo a una resistencia.
Figura 4. (a) Material Dieléctrico Solido, (b) Circuito equivalente De un Dieléctrico Solido.
La anterior figura muestra el ‘circuito equivalente’ para el caso del aislante donde:
 Ic: Es la corriente de conducción debida a que el medio no es un aislante perfecto por lo
tanto su conductividad σ es mayor a cero. En este caso 𝑰𝒄 = 𝐺 ∙ 𝑼 =
𝜎𝑆
𝑙
∙ 𝑼
 ID: Es conocida como la corriente de desplazamiento y es producida por el movimiento de
caras eléctricas al interior del dieléctrico debido a los efectos del campo eléctrico. 𝐼 𝐷(𝑡) =
𝐶 𝑑𝑈/𝑑𝑡 o en su forma fasorial 𝑰 𝑫 = 𝑗𝜔𝐶𝑈 = 𝑗𝜔 (
𝜀𝑆
𝑙
) 𝑼.
Figura 5. En la figura se ilustra el diagrama fasorial correspondiente a las corrientes de pérdida en los
materiales dieléctricos, Ic e ID.

11. 7
Como se puede observar en la Figura 5. En la figura se ilustra el diagrama fasorial correspondiente
a las corrientes de pérdida en los materiales dieléctricos, Ic e ID. Las pérdidas dieléctricas se pueden
caracterizar mediante la relación entre la corriente de conducción (Ic) inherente a la conductividad
del material y la corriente de desplazamiento (ID) debida al movimiento de las cargas producido por
el campo eléctrico.
|𝐼𝑐|
|𝐼 𝐷|
=
𝜎𝑆
𝑙
∙ 𝑼
𝜔 (
𝜀𝑆
𝑙
) 𝑼
=
𝜎
𝜀𝜔
= tan 𝛿 (13)
Un material es mejor dieléctrico cuanta más pequeña sea su tangente de pérdidas, indicando que
el material es menos disipativo.
Las perdidas dieléctricas varían de acuerdo al tipo de tensión del sistema, de la siguiente manera.
 Pérdidas por calentamiento producidas por tensiones DC:
𝑊𝑑.𝑐 = 𝑱 ∙ 𝑬 = 𝜎𝐸2
[
𝑊
𝑐𝑚3] (14)
 Pérdidas por calentamiento producidas por tensiones AC
𝑊𝑎.𝑐 = 𝜔𝜀𝑬 tan 𝛿 ∙ 𝑬 = 𝐸2
2𝜋𝑓 𝜀 tan 𝛿 = 𝐸2
2𝜋𝑓 𝜀0 𝜀 𝑟 tan 𝛿 =
𝐸 𝑓 𝜀 𝑟 tan 𝛿
1
2𝜋𝜀0
(15)
Donde 𝜔𝜀𝑬 tan 𝛿 representa la corriente que genera calentamiento en el material debido a su
conductividad σ, y de esta manera se obtiene la siguiente expresión para las pérdidas debido al
calentamiento.
𝑊𝑎.𝑐 =
𝐸2
𝑓𝜀 𝑟 tan 𝛿
1.8 × 1012 [
𝑊
𝑐𝑚3] (16)
Clasificación de los Aislantes
Los materiales aislantes eléctricos se pueden clasificar de acuerdo a:
 Estado:
o Aislantes Solidos como: porcelana, vidrio, papeles, resinas, madera y los
polietilenos.
o Aislantes líquidos: Aceites minerales o sintéticos.
o Gaseosos: Aire, Hexafluoruro de azufre y el vacío.
 Tipo de composición química:
o Orgánicos.

12. 8
o Inorgánicos.
 Clases térmicas: se asigna una categoría al material de acuerdo a la temperatura soportable,
la temperatura soportable es aquella en la que existe un equilibrio entre la energía disipada
y la energía producida, es decir que el material es capaz de mantener sus propiedades físicas
mientras disipa la energía que produce calentamiento.
Estas categorías varían dependiendo del estándar como se ilustra a continuación.
Temperatura (°C) Clase Térmica según IEC
Clase Térmica según
UL
90 Y -
105 A -
120 E 120(E)
130 B 130(B)
155 F 155(F)
180 H 180(H)
200 200 200(N)
220 220 220(R)
240 - 240(S)
250 250 >240°C
Tabla 1. Algunas clases térmicas de acuerdo a las normas IEC y UL.
Materiales Aislantes Solidos
Los aislantes solidos tienen una gran variedad de aplicaciones tanto en los circuitos eléctricos como
en la fabricación de dispositivos eléctricos, se emplean para aislar elementos energizados y para
separar diferentes niveles de tensión en un sistema eléctrico.
Las características que se buscan en un material dieléctrico incluyen, bajas perdidas dieléctricas
‘baja tangente de pérdidas’, alta resistencia mecánica, deben estar libres de impurezas o contener
muy pocas, no deben contener humedad o gases, y deben ser resistentes a la corrosión química y
el deterioro térmico.
Los materiales aislantes solidos tienen una alta rigidez dieléctrica en comparación con los materiales
aislantes gaseosos o líquidos.
Teorías de Ruptura Dieléctrica En Solidos
La ruptura dieléctrica en un material solido es destructiva ya que una vez que se presenta ruptura o
perforación en el material este no puede recuperar sus propiedades dieléctricas al retirar el campo

13. 9
eléctrico, en materiales líquidos o gaseosos tras retirar el campo eléctrico se presenta una
regeneración total o parcial de las propiedades aislantes.
El fenómeno de ruptura en solidos varia con respecto al tiempo de aplicación de la señal (y el campo
eléctrico que se asocia a este), el grado de uniformidad y el tipo de tensión (AC o DC).
Figura 6. Variación del esfuerzo dieléctrico con respecto al tiempo de duración de la tensión.
Ruptura Intrínseca
Cuando se aplican tensiones durante periodos del orden de 100 ns la rigidez dieléctrica se
incrementa a su límite máximo llamado rigidez eléctrica intrínseca. De forma experimental es muy
difícil de obtener debido a que se requieren condiciones muy específicas como la no presencia de
elementos extraños que puedan afectar, además depende de la temperatura.
Esta rigidez usualmente se encuentra entre los 5MV/cm y los 10MV/cm [3].
La ruptura intrínseca depende de la presencia de electrones libres. Generalmente debido a los
procesos de fabricación de aislantes solidos se agregan de forma no deseada impurezas al material
que actúan como trampas para electrones libres, los cuales al interactuar con un campo eléctrico
de cierta magnitud alcanzan a producir conducción.
La ruptura intrínseca se puede dar mediante dos mecanismos. Ruptura electrónica y ruptura por
avalancha:
a) Ruptura electrónica
Cuando la cantidad de electrones libres es alta, se produce un choque entre electrones. Si se aplica
un campo eléctrico lo suficientemente fuerte los electrones adquieren energía que les permite
saltar del orbital de valencia a la banda de conducción. Cada vez que se repite este proceso se
acumulan más electrones libres en la banda de conducción lo que eventualmente produce la ruptura
dieléctrica.
EsfuerzoDieléctrico

14. 10
b) Avalancha o conducción por canales
Tras aplicar un campo eléctrico un electrón del material dieléctrico, empezara a moverse desde el
cátodo (-) hacia el ánodo (+) durante este proceso el electrón gana energía debido al campo eléctrico
y la pierde al chocar con las moléculas del material. Cuando la energía del electrón en movimiento
excede a la energía que mantiene unida a la molécula se libera un electrón debido a la colisión del
primer electrón, este proceso se repite resultando en una avalancha. La ruptura dieléctrica ocurre
cuando la avalancha excede un límite crítico.
En la práctica la ruptura no ocurre por una sola avalancha, sino que se produce por múltiples
avalanchas que se extienden paso a paso a través del material formando canales como se muestra
en la siguiente figura.
Figura 7 Canales de Ruptura en un bloque de plexiglás tras aplicar un campo eléctrico con una configuración
punta placa. [3]
Para reducir las posibilidades de ruptura mediante los anteriores mecanismos, suele construirse el
aislamiento empleando simultáneamente capas de material dieléctrico de pequeños espesores
hasta alcanzar el espesor requerido para el aislamiento de acuerdo con la tensión, en lugar de una
única capa. Al agregar capas de espesores pequeños se reduce la posibilidad de agregar grandes
impurezas durante el proceso de fabricación.
Efectos Electromecánicos
Cuando un material dieléctrico solido se somete a campos eléctricos de grandes magnitudes,
ocurren fallas en el material como resultado de las fuerzas electrostáticas compresivas que
deforman el material. Al comprimirse el material su espesor se reduce hasta un punto en el que el
material no es capaz de soportar el esfuerzo eléctrico y entonces se produce la ruptura (perforación)
del material.
Como se puede observar por sus unidades [kV/cm], el aislamiento depende del espesor de la capa
de material dieléctrico, por lo tanto si este espesor se redujo por el estrés mecánico producto de la

15. 11
fuerza electromecánica, el equipo perderá la capacidad de separar los puntos con diferente
potencial eléctrico.
Usualmente la inestabilidad mecánica ocurre cuando el material se deforma al 60% de su espesor
original [3].
Efectos Térmicos
Como ya se trató al inicio del documento, al aplicar un campo eléctrico a un material dieléctrico se
evidencia una pequeña corriente que circula por este, esta corriente produce un calentamiento que
es descrito por las ecuaciones (14) y (16).
La ruptura dieléctrica por efectos térmicos ocurre cuando el calor generado (Wa.c o Wd.c) es mayor
que el calor disipado por la muestra (“dieléctrico”) (WT).
𝑊𝑇 = 𝑐 𝑣
𝑑𝑇
𝑑𝑡
+ 𝑑𝑖𝑣(𝑘 𝛁T) (17)
Donde:
 Cv: calor especifico del material.
 T: Calor de la muestra.
 K: conductividad térmica de la muestra.
 T: Tiempo en el cual se disipa el calor.
Figura 8. Efectos térmicos en los dieléctricos.
En la Figura 8 se observan las gráficas correspondientes al calor producido por el campo eléctrico
(Wa.c o Wd.c) y el calor disipado (WT) y se destacan los puntos T1 y T2 donde Wprod = WT, cuando Wprod

16. 12
< WT es decir entre T1 y T2 no se presenta ruptura por efectos térmicos y el material no sufre
alteraciones por la temperatura.
Cuando Wprod > WT:
 El espécimen presenta una deformación (dilatación). Esta dilatación modifica el espesor del
material y a su vez la rigidez dieléctrica del aislamiento.
 El espécimen pierde o modifica sus propiedades dieléctricas.
Estos efectos cobran gran importancia en la práctica, pues no basta solo con agregar capas de
material para asegurar el espesor adecuado del aislamiento, sino que es necesario considerar la
máxima temperatura que podrá disipar.
Deterioro Químico y Electroquímicos
Por lo general los materiales dieléctricos están en contacto con otras sustancias como el aire, gases
y otras sustancias y por tanto se ven sometidos a cambios químicos. Debido a esto se requiere
analizar las propiedades del material durante su vida útil. Las reacciones químicas más relevantes
son:
a) Corrosión:
Cuando algunos materiales entran en contacto con oxígeno o el aire, se someten a una reacción
electroquímica de oxidación debido a esto el espécimen sufre afectación física, de esta forma
aparecen grietas en la superficie del material las cuales eventualmente pueden ocasionar la ruptura
dieléctrica.
Dieléctricos solidos como el caucho y el polietileno que usualmente se emplean en la industria como
aislamientos para conductores son los que más sufren por esta reacción química.
b) Hidrolisis:
Cuando materiales orgánicos tienen contacto con el agua estos sufren una descomposición. Cuando
el agua o el vapor de agua tienen contacto con materiales como el papel, la madera, entre otras
celulosas pierden rápidamente sus propiedades eléctricas, en otros materiales inorgánicos como el
polietileno ocurren cambios que reducen su vida útil.
Descargas Superficiales (Tracking) y Descargas Ramificadas (Treeing)
Cuando un dieléctrico solido se somete a un esfuerzo eléctrico por un largo periodo, normalmente
se pueden observar dos mecanismos de conducción:
i. Presencia de caminos que conducen la electricidad a través de la superficie del aislante.
ii. Mecanismos por los cuales corrientes de fuga pasan a través de los caminos conductores
hasta que finalmente se forman chispas.
a) Tracking:
Supongamos un arreglo de dos electrodos separados por un dieléctrico sólido, el arreglo se
encuentra en un ambiente al aire libre. Debido a que en el ambiente hay presencia tanto de polución

17. 13
como de humedad, estos contaminantes se depositan en la superficie del conductor provocando
corrientes de fuga entre los electrodos circulando sobre la superficie del aislador.
Después de un periodo prolongado de tiempo las corrientes de fuga producen calentamiento
suficiente para provocar carbonización y de esta manera logra crear un camino permanente para la
corriente sobre la superficie del aislador.
Figura 9. Proceso de formación de Caminos conductivos superficiales (Tracking).
Para resumir el tracking es un mecanismo de ruptura, en el cual hay una formación de un camino
conductivo permanente sobre la superficie del conductor.
Figura 10. Prueba a alta frecuencia de un aislador.
Contaminante, polución
y/o humedad
Aislante sólido

18. 14
En la Figura 10 se observa el fenómeno de conducción por canales (Tracking) en un aislador
sometido a una prueba de alta frecuencia.
Nótese la diferencia entre el tracking y el flameo, una descarga por tracking se presenta a lo largo
de la superficie del aislador (Figura 10), mientras que una descarga por flameo se presenta a través
del aire.
b) Treeing
El Treeing es un tipo de descarga parcial (PB), este fenómeno se presenta en materiales dieléctricos
solidos que son sometidos a fuertes campos eléctricos extremadamente no uniformes. Al someter
el material al campo eléctrico por periodos de tiempo muy largos se empiezan a formar canales
ramificados en el material producidos por las corrientes que intentan fluir de un electrodo a otro. Si
la tensión permanece el tiempo suficiente se puede llegar a presentar una descarga completa
(ruptura).
Este fenómeno es destructivo ya que el material presenta un deterioro físico y así se presente como
descarga parcial el material seguirá erosionándose hasta fallar completamente.
Este fenómeno de ruptura es más común en el aislamiento de cables subterráneos.
Figura 11. Descarga parcial (Treeing) en un espécimen de plexiglás sometido a un campo no uniforme
configuración punta electrodo.
Cerámicas (Porcelanas)
La cerámica también llamada porcelana dada su composición se clasifica como un material
inorgánico lo cual lo hace un material que soporta altas temperaturas y es químicamente resistente.

19. 15
La porcelana es empleada en la fabricación de aisladores y Bushings (“pasatapas”) debido a su
capacidad de resistir grandes esfuerzos mecánicos.
Las cerámicas se constituyen por un 40 a 50% de arcilla, de 30 a 20% de óxido de aluminio y 30%
de feldespato (mineral del tipo aluminosilicatos, presente en el 60% de la corteza terrestre). Las
cerámicas con mayor resistencia mecánica y menor cantidad de pérdidas dieléctricas también
contienen esteatitas y talco. Las porcelanas apropiadas para aplicaciones de alta frecuencia también
tienen compuestos de bario. [3]
Ventajas:
 La resistencia a la rotura de la porcelana en comparación con otros materiales aislantes
sólidos es baja, pero no es afectada por la temperatura para un amplio rango.
Desventajas:
 Debido a la alta densidad de la composición de la porcelana hace las piezas pesadas, lo que
las hace difíciles de manejar, a menudo se requieren grúas para su instalación y puede
requerir de grandes soportes estructurales.
 Debido a la naturaleza quebradiza de las porcelanas, la manipulación es complicada durante
el transporte y la construcción.
 Bajo condiciones de contaminación no se desempeña bien, el agua disuelve la polución
reduciendo la resistencia superficial causando tracking y descargas superficiales o hasta
producir flameo.
Vidrio
El vidrio se considera un material inorgánico, debido a esto es un material que soporta el deterioro
químico y no sufre deformación ante las temperaturas de operación de los sistemas de potencia.
El mayor constituyente del vidrio es el dióxido de silicio (SiO2), presente en la naturaleza en forma
de cuarzo, un cierto número de óxidos metálicos se puede emplear para crear unos 500 tipos de
vidrio, sin embargo para el uso como aislantes se requieren “vidrios no alcalinos” o con un
porcentaje de alcalinidad menor al 0.8%. [2]
El vidrio eléctrico tiene un bajo coeficiente de pérdidas dieléctricas.
Ventajas:
 Mayor rigidez dieléctrica que la porcelana.
 Muy alta resistividad.
 Bajo coeficiente de expansión térmica.
 Debido a su transparencia no sufre calentamiento por la radiación solar.
 Posee una larga vida de servicio.

20. 16
Desventajas:
 La humedad se puede condensar fácilmente sobre la superficie del vidrio y, por lo tanto, el
polvo de aire se depositará sobre la superficie del cristal de vidrio que proporcionará el
camino a la corriente de fuga del sistema.
 Es frágil y requiere cuidado en su manipulación durante el transporte y construcción.
 En su fabricación no se pueden emplear ciertas formas.
Celulosa (Papeles)
El papel usado en aplicaciones de ingeniería eléctrica proviene de la celulosa que se obtiene
principalmente de la pulpa del pino o de la madera de abeto. La celulosa es un carbohidrato
complejo, que conforma el principal constituyente de las paredes celulares de las plantas. El tejido
celular que compone al papel consiste de células micro-cristalinas en medio de capas de moléculas
individuales de celulosa. Dada la anterior condición el papel presenta vacíos en su estructura
adquiriendo capilaridad, debido a esta propiedad de capilaridad la estructura interna del papel es
higroscópica.
Como tal el papel posee propiedades dieléctricas pobres, pero cuando se le impregna aceite u otros
compuestos las propiedades dieléctricas mejoran considerablemente.
Para realizar el aislamiento es necesario envolver tiras de papel en el conductor hasta lograr el
espesor requerido, este proceso es preferible realizarlo en atmosferas húmedas, sin embargo es
necesario retirar la humedad del papel al momento de impregnarlo con aceite. [2]
Resinas Epoxi
Las resinas son una de las clases de sustancias semisólidas obtenidas de la exudación de algunas
plantas o por el procesamiento químico de materiales inorgánicos. La resina epoxi es una clase de
resina que contiene al menos un compuesto de epóxido (la molécula de epóxido está compuesta
por un átomo de oxigeno unido a dos átomos de carbón). [2]
El tipo de resina epoxica mas importante en cuanto a aislantes electricos corresponde a la “resina
epoxi Bisphenol-A”, que se obtiene por una reaccion entre la acetona y el fenol.
La mayoría de resinas epoxi son inertes a los éteres, alcoholes y bencenos. Sin embargo la mayoría
de las resinas son solubles en aceites minerales a temperaturas aproximadas de 70 °C. Debido a esto
no son adecuadas para las aplicaciones en transformadores llenos de aceite.
Las resinas epoxi, básicamente son sustancias no polares, poseen una alta resistencia especifica de
aislamiento y en comparación con materiales polares como el PVC tienen una menor tangente de
pérdidas. Aunque por encima de los 100 °C la resistencia especifica del aislamiento se empieza a
reducir considerablemente al tiempo que incrementa la tangente de pérdidas.

21. 17
Madera
La madera está constituida por celulosa que básicamente es el compuesto que conforma la pared
celular de las plantas. Debido a esta condición la estructura de la madera es higroscópica, y presenta
espacios vacíos en su estructura molecular.
La madera se emplea para soportar elementos energizados gracias a su resistencia a esfuerzos
mecánicos.
Los usos más comunes que se le dan a la madera son soporte de conductores para circuitos de media
tensión (crucetas) y como elemento de soporte para las bobinas en algunos transformadores.
PVC
EL PVC o poli cloruro de vinilo es un producto de la polimerización del monómero de cloruro de
vinilo derivado del etileno, donde uno de los átomos de hidrógeno de la molécula es reemplazado
por un átomo de cloro.
El PVC como tal es un dieléctrico polar muy fuerte, es quebradizo y térmicamente inestable. Por lo
tanto requiere ser adecuado para su uso como aislamiento eléctrico mediante la adición de otros
materiales como, sustancias suavizantes, estabilizantes y de relleno, además de colorantes. Los
compuestos estabilizadores se emplean para mejorar la resistencia del PVC a la intemperie,
específicamente la degradación producida por la radiación ultravioleta.
Los compuestos de PVC son empleados como aislamiento en cables de baja tensión hasta 1.1 kV. En
cables para tensiones superiores se emplea como una capa de revestimiento protectora.
Aplicaciones
 Cerámica: Este material es ampliamente usado en aisladores para transformadores
(Bushings o pasa tapas), así como para la construcción de cadenas de aisladores para las
líneas de transmisión y distribución, también para columnas de soporte para barras en
subestaciones y para el revestimiento de descargadores de sobretensión DPS’s e
interruptores de potencia. Adicionalmente se emplean en condensadores cerámicas con
permitividades relativas altas.
 Vidrio: El vidrio es ampliamente utilizado en la fabricación de aisladores para transmisión y
distribución. Presenta una ventaja sobre la porcelana ya que cuando este falla se destruye
y de esta forma se hace más fácil identificar si falla una cadena de aislador.
 Celulosa (papeles): Usualmente los papeles se emplean impregnados en aceites o ceras y
tienen básicamente tres aplicaciones, el aislamiento de cables de alta tensión, aislamiento
en los devanados de los transformadores sumergidos en aceite y como dieléctrico de
algunos condensadores.

22. 18
 Resinas epoxi: Este tipo de material generalmente se aplica como pinturas aislantes en
armarios eléctricos, equipamiento eléctrico en general y también en transformadores tipo
seco, en algunas ocasiones se emplean en cadenas de aisladores para tensiones de
distribución.
 PVC, cauchos y Polímeros: En general se emplean como recubrimientos para conductores
en tensiones menores a un kilovoltio y como recubrimiento protector (no aislante) para
cables de media tensión.
Materiales Aislantes líquidos
Cuando se habla de aislamientos eléctricos líquidos, en general nos referimos a una serie de aceites
empleados con este fin. Los aceites poseen una buena capacidad dieléctrica, y dado su estado físico
se emplean en espacios donde recubren muy bien todos los puntos energizados, sin embargo su
principal ventaja es que se puede emplear como un medio de refrigeración debido a su
conductividad térmica.
Los aceites son elementos dieléctricos auto-regenerantes, lo que significa que cuando se produce
una ruptura dieléctrica pueden recuperar sus propiedades dieléctricas.
El principal uso de los aceites dieléctricos es en los transformadores, ya sea en niveles de tensión de
transmisión como de distribución, en los transformadores además de funcionar como aislamiento
eléctrico funciona como un fluido refrigerante. Otras aplicaciones abarcan al aceite impregnado en
papel en los condensadores electrolíticos, y el uso en interruptores de potencia donde se aprovecha
su capacidad de auto regeneración para extinguir los arcos eléctricos que se generan después de
realizar la apertura del circuito.
Los tipos de aceite usualmente empleados son:
 Aceites hidrocarburos aromático: los aceites conocidos como PCB’s son subproductos del
petróleo con muy buenas características dieléctricas y térmicas, pero altamente
contaminantes y venenosos por tal motivo su uso fue prohibido desde los años 80.
 Aceites minerales: son aceites con buenas propiedades dieléctricas y térmicas,
generalmente se utilizan en transformadores de potencia, pero por su temperatura de
ignición no son recomendados para ambientes explosivos.
 Aceites sintéticos: son hechos a base de esteres, son económicos y usualmente empleados
en transformadores de distribución.
 Aceites siliconados: poseen buenas características dieléctricas, se suelen emplear en
elementos que se encuentran en ambientes clasificados ya que tienen un elevado punto de
ignición.

23. 19
Mecanismos de ruptura en líquidos
Como en la industria es demasiado difícil producir aceites sin impurezas, las principales teorías de
ruptura dieléctrica se basan en la presencia de contaminantes en el aceite, además varían de
acuerdo a la uniformidad de los campos eléctricos.
Burbujas
Durante diversos experimentos en líquidos se observó que un cambio de fase del medio (Aceite)
está relacionado con el proceso de ruptura. Lo que en otras palabras significa que una burbuja de
vapor es responsable de la ruptura.
Los siguientes fenómenos se sugieren como responsables de las burbujas de vapor:
 Bolsillos de gas en la superficie de los electrodos.
 Fuerzas eléctricas repulsivas entre cargas que pueden superar la tensión superficial.
 Productos gaseosos debido a la disociación de las moléculas del líquido como producto de
las colisiones entre electrones.
 Vaporización del líquido debido a descargas tipo corona.
Una vez que se forma una burbuja, esta se elonga en dirección del campo eléctrico debido a las
fuerzas electrostáticas. La ruptura se produce cuando la caída de tensión a lo largo de la burbuja es
suficiente para ocasionar la ruptura en el gas de acuerdo a la ley de Pashen.
Figura 12. Ruptura en un N-Hexano sometido a un campo eléctrico uniforme. [4]
Partículas Suspendidas
Dado que en los aceites comerciales pueden existir ciertas partículas polares (impurezas), estas se
moverán con el campo eléctrico produciendo una corriente iónica en el aceite, esta corriente
después de un tiempo producirá calentamiento en el aceite, y si este calentamiento es suficiente
para vaporizar el aceite se formaran burbujas conduciendo a la ruptura.

24. 20
Puentes
En los aceites comerciales es imposible no agregar impurezas durante su producción, por tal razón
es posible encontrar partículas contaminantes en este, las cuales se mueven debido a las fuerzas
electrostáticas, ubicándose en una zona del aceite donde el estrés dieléctrico es mayor. Si son
múltiples las partículas se dará lugar a la formación de puentes entre los electrodos, lo que
finalmente puede conducir a la ruptura.
Pruebas realizadas en los aceites
Dado que los transformadores son los elementos donde es más utilizado el aceite como aislamiento
eléctrico y que los transformadores Las pruebas que se mencionaran se realizan con el fin de
determinar la calidad del aceite la cual varia con el tiempo cada prueba se realiza de acuerdo a
estándares europeos o americano que no están dentro del alcance de este documento por esta
razón solo se dará una breve descripción de su aplicación. Las pruebas miden propiedades físicas,
químicas y dieléctricas.
Prueba de azufre
Se determina la presencia de azufre en el aceite, la presencia de este elemento puede producir
deterioro en el cobre.
Prueba de lodos
Esta prueba aporta información sobre contaminantes sólidos en el aceite, estos contaminantes
pueden ocasionar rupturas o cuando el aceite se utiliza en transformadores como disipador térmico
puede taponar las tuberías de los intercambiadores de calor.
Determinación de CO2
Se busca la presencia dióxido de carbono, esta puede indicar que se están presentando problemas
dieléctricos como espiras cortocircuitadas en un transformador, de esta forma se puede constatar
que en el transformador se están deteriorando.
Numero de Neutralización
Es un número utilizado como medida de los constituyentes ácidos del aceite.
Prueba de Humedad
Indica la cantidad de humedad en el aceite, la humedad puede reducir la calidad dieléctrica del
aceite.
Prueba de tangente de pérdidas
Mide la calidad general del aislamiento. Una tangente de perdidas baja es indicador del buen estado
del aceite como dieléctrico.

25. 21
Prueba de color y apariencia visual
Se buscan partículas en suspensión que pueden indicar el deterioro de los aislamientos sólidos. Se
busca que el color sea claro y cristalino, esta condición empieza a cambiar dependiendo del
envejecimiento del aceite.
Materiales Aislantes Gaseosos
En sistemas de alta tensión los aislamientos más simples y comúnmente utilizados son los gases. La
mayoría de los equipamientos eléctricos emplea aire como dieléctrico, en algunos casos se utilizan
gases como Nitrógeno (N2), Freón (CCl2F2) y el Hexafluoruro de azufre (SF6). Los gases son excelentes
dieléctricos ya que tienen una considerable rigidez dieléctrica, son auto-recuperables, es decir que
después de la ruptura recupera las propiedades eléctricas, y en el caso del aire es muy económico
su utilización.
Cuando la tensión aplicada entre electrodos es de gran magnitud se presenta una corriente que
puede llegar a producir una descarga, como resultado de la ionización del medio. El máximo
esfuerzo dieléctrico en los gases depende de factores como la presión, temperatura y la
configuración de los electrodos.
Dependiendo de la uniformidad del campo la ruptura dieléctrica se puede explicar mediante dos
teorías, para campos eléctricos uniformes, la teoría de Townsend, y para los campos no uniformes
la teoría de conducción por canales.
Proceso de ionización
Los gases en condiciones normales son aislantes casi perfectos, sin embargo cuando se someten a
alta tensión electrodos inmersos en un gas se puede producir conducción y eventualmente ruptura
dieléctrica. Los principales proceso que influyen en este proceso son la ionización por colisión,
fotoionización y el proceso de captura de electrones (Electron Attachment Process).
Ionización por colisión
Se conoce como ionización al proceso de liberación de un electrón de una molécula de gas donde
simultáneamente se produce un ion positivo. La ionización por colisión ocurre cuando un electrón
libre choca con una molécula neutral de gas con una energía suficiente para desprender un electrón
de la molécula produciendo un incremento de electrones libres y un ion positivo.
Ahora consideremos una columna de gas a baja presión sometida a un campo eléctrico E entre dos
placas conductoras (electrodos) como se ve en la Figura 13, un electrón en el cátodo se va a acelerar
hacia el ánodo por efectos del campo eléctrico, este colisiona con las moléculas neutrales del gas, si
la energía ganada (ε) durante la aceleración es suficiente para exceder el potencial de ionización
Vi=eUi, el cual es la energía necesaria para desprender el electrón de la molécula de gas, entonces
se habrá llevado a cabo el proceso de ionización.

26. 22
Este proceso se puede representar de la siguiente manera
𝑒−
+ 𝐴
𝜀>𝑉 𝑖
→ 𝑒−
+ 𝐴+
+ 𝑒−
Donde 𝐴 es la molécula neutral de gas, 𝐴+
es un ion positivo y 𝑒−
representa al electrón.
Figura 13. Arreglo para el estudio de la ionización por colisión.
Algunos electrones en el cátodo producidos por causas externas como la luz ultra violeta que cae
sobre el cátodo, ionizan partículas neutrales de gas la cuales producen más iones positivos y
electrones libres, lo que produce más colisiones y como consecuencia se repite este proceso
incrementando la corriente entre el cátodo y ánodo.
Fotoionización
La foto ionización hace referencia al mecanismo mediante el cual se ioniza una molécula de gas que
interactúa con una radiación electromagnética. Cuando una molécula es irradiada por un fotón, y la
energía del fotón es suficiente para hacer que un electrón de la molécula aumente su nivel de
energía y por lo tanto se desprenda de dicha molécula, formando un ion positivo y un electrón libre.
Este proceso se puede representar de la siguiente forma
𝐴 + 𝐸Γ
𝐸Γ ≥ 𝑉𝑖
→ 𝑒−
+ 𝐴+
Donde A es la molécula neutral de gas, 𝐸Γ es la energía del fotón, 𝐴+
es un ion positivo y
𝑒−
representa al electrón.

27. 23
La energía del fotón está dada por
𝐸Γ = ℎ𝑣
Donde ℎ es la constante de Planck y 𝑣 es la frecuencia de la radiación. De esta forma se obtiene la
expresión:
𝐴 + ℎ𝑣
ℎ𝑣 ≥ 𝑉𝑖
→ 𝑒−
+ 𝐴+
Este proceso no se puede llevar a cabo, si las siguientes condiciones no se cumplen.
La energía necesaria para la ionización 𝑉𝑖 = 𝑒𝑈𝑖 debe ser menor a la energía del fotón
ℎ𝑣 ≥ 𝑉𝑖
O la longitud de onda del fotón sea:
𝜆 ≤
𝑐ℎ
𝑉𝑖
Solo una radiación de luz muy fuerte (fotón) cuya longitud de onda se encuentre entre 65 y 100nm,
puede ocasionar la fotoionización en un gas. [2]
Proceso de captura de electrones
Los procesos mediante los cuales se ligan electrones a un átomo o molécula neutral formando un
ion negativo se conoce como proceso de captura de electrones. Este proceso depende de la energía
de los electrones y de la naturaleza del gas, y es de suma importancia desde el punto de vista de la
ingeniería. Todos los aislantes eléctricos gaseosos como O2, CO2, Cl2, F2, C2F6 y SF6 entre otros,
muestran estas características.
El proceso de captura de electrones se puede representar de la siguiente manera:
𝐴𝑡𝑜𝑚𝑜 + 𝑒−
+ k → 𝑖𝑜𝑛 𝑛𝑒𝑔𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 + (𝐸 𝑎 + 𝐾)
La energía liberada por este proceso es la suma de la afinidad electrónica Ea y la energía cinética
liberada K. en la captura en gases aislantes, los átomos o moléculas tienen vacíos en sus capas
externas, por lo tanto hay una afinidad por los electrones libres.
La captura de electrones tiene un papel importante en la remoción de electrones libres cuando
ocurre la interrupción del arco en subestaciones aisladas en gas (GIS). Los gases donde este proceso
juega un papel importante son conocidos como gases electronegativos.
El proceso de captura de electrones en gases se presenta básicamente en dos formas i) captura
directa, donde un electrón se liga de forma directa para formar un ion negativo, y ii) la captura
disociativa en la cual la molécula de gas se separa en sus respectivos átomos y el átomo
electronegativo forma un ion negativo.
i. Captura directa

28. 24
𝐴𝐵 + e → 𝐴𝐵−
ii. Captura disociativa
𝐴𝐵 + e → 𝐴 + 𝐵−
En gases como el Hexafluoruro de azufre, freón, dióxido de carbono y los flurocarbonos, A
usualmente representa al átono de azufre o de carbono, y B es el átono de oxigeno o uno de los
átomos alógenos.
Descarga de Townsend
La descarga es un efecto en cascada que se produce en un gas que es ionizado cuando es sometido
a un campo eléctrico suficientemente elevado, capaz de acelerar los electrones libres al nivel de
energía necesario para causar ionización por impacto.
Este proceso es una reacción en cadena de generación de electrones libres por desprendimiento
debido a un choque, y depende de que los electrones libres obtengan energía suficiente entre
colisiones para sostener la descarga.
Figura 14. Representación de una descarga Townsend.

29. 25
En la Figura 14. Representación de una descarga Townsend.Figura 14 en (a) se muestra de una forma
detallada como se producen los choques en cascada de tal manera que se produce una avalancha
de electrones, en (b) se observa un arreglo de placas paralelas donde se produce la avalancha.
Los mecanismos de descarga de Townsend son válidos para campos eléctricos uniformes, sin
embargo cuando se trata de campos no uniformes se emplea habla del mecanismo de descarga por
canales.
Descarga de canales
Cuando se estudiaron las descargas en gases bajo campos extremadamente no uniformes se detectó
que el mecanismo de Townsend no podía explicar algunos resultados por lo anterior Raether, Meek
y Loeb propusieron la teoría de descarga por canales.
En forma simplificada la descarga por canales se produce cuando, una descarga de avalancha ioniza
el aire a su alrededor, de esta forma se produce un canal de plasma, que se van prolongando hasta
el ánodo y finalmente forman un canal que permite la conducción entre cátodo y ánodo.
Cuando una avalancha electrónica cruza la región interelectródica los portadores de carga negativa
son absorbidos por el ánodo, dejando un volumen de cargas positivas de forma cónica. Esta región
de carga positiva no alcanza a ser suficiente para que se produzca la descarga, puesto que su
densidad de portadores de carga negativa es muy baja. Sin embargo, en el gas que rodea a esta
región cónica producida por la avalancha, se producen procesos de fotoionización empiezan a
formar un canal de gas ionizado que por efecto del campo se empieza a extender desde el ánodo
hasta el cátodo logrando un canal los suficientemente denso para producir conducción electrónica.
Figura 15. Formación de un canal de plasma.
La anterior imagen muestra de izquierda a derecha las etapas de formación de un canal de plasma,
de la siguiente manera. Avalancha inicial, la avalancha cruzando el espacio interelectródica, inicio

30. 26
de la formación del canal de plasma generado por la fotoionización y finalmente un canal de plasma
completo produciendo un puente entre ánodo y cátodo.
Descarga Corona
Cundo se aplica un campo eléctrico no uniforme entre dos conductores, se produce una descarga
en el gas que rodea los puntos de mayor potencial. Este tipo de descarga parcial se conoce como
descarga corona y se puede observar como una luminiscencia azul. Este fenómeno también es
acompañado de un zumbido y de formación de ozono en el área que rodea a la descarga.
Las descargas corona son responsables de pérdidas de potencia considerables en líneas de
transmisión de alta tensión, y conlleva a un deterioro en los aislamientos, así como también son
responsables de producir interferencias en los radios.
Figura 16. Descarga corona en un aislador de una línea de transmisión de alta tensión.
Medios aislantes Gaseosos
Los aislamientos gaseosos más común mente utilizados en los sistemas eléctricos son el aire, el
Hexafluoruro de azufre y el vacío.
Aire atmosférico
El aire atmosférico es el aislante eléctrico gaseoso más empleado en sistemas eléctricos de potencia,
ya que su utilización es muy sencilla porque no requiere de instalaciones de contención como otros
gases haciéndolo muy económico.

31. 27
Las propiedades dieléctricas del aire atmosférico varían con respecto a la densidad del aire la cual
es una función de la temperatura y la presión atmosférica.
Bajo condiciones estándar T = 25°C, b = 760 torr el aire tiene una rigidez dieléctrica de 30 kV/cm y
una densidad relativa (δ) de 1.
Para calcular la rigidez dieléctrica de en latitudes con temperaturas y presiones barométricas
diferentes se emplea la siguiente ecuación:
𝑈 𝑇,𝑏 = 𝑈 𝑛 ∙ 𝛿 [
𝑘𝑉
𝑐𝑚
] (18)
Donde:
 𝑈 𝑛: es la tensión de ruptura del aire en condiciones estándar, 30 kV/cm.
 𝛿: es la densidad relativa del aire calculada mediante la ecuación de Halley:
𝛿 =
𝑏 ∙ (273,15 + 𝑇𝑒)
760 ∙ (273,15 + 𝑇𝑎)
=
0,392 ∙ 𝑏
(273,15 + 𝑇𝑎)
(19)
Donde:
 b: es la presión barométrica en torr.
 𝑇𝑒: es la temperatura del aire estándar 25°C.
 𝑇𝑎: es la temperatura del aire en el lugar en °C.
Vale la pena resaltar que la rigidez dieléctrica del aire también es afectada por su humedad y por la
presencia de contaminantes.
Hexafluoruro de azufre (SF6)
Aunque el aire atmosférico es uno de los dieléctricos más económicos, este tiene propiedades
dieléctricas pobres (sus propiedades dependen de la presión atmosférica, la contaminación, la radiación
solar, entre otros) es por esto que a medida que se fueron aumentando las tensiones de operación,
las dimensiones de los equipos tuvieron que ser aumentadas, encareciendo la infraestructura.
Producto de lo anterior los ingenieros buscaron la forma de reducir las dimensiones de estos
equipos mediante el desarrollo de sistemas aislados con gas (GIS) que emplean gases como el
Hexafluoruro de azufre, con mayor rigidez dieléctrica que el aire a presión.

32. 28
Figura 17.Comparación entre las tensiones de ruptura del aire y del SF6 a presión atmosférica utilizando una
configuración de electrodos hemisferio placa. [2]
El SF6 a una temperatura de 20 °C y una presión de 0.1 MPA tiene una rigidez dieléctrica de 89
kv/cm, la cual puede aumentarse al incrementar la presión, pero se debe tener en cuenta que la
presión no se puede aumentar demasiado o el gas cambiara a un estado liqudo. Por lo general las
instalaciones que emplean este gas no exceden las 6 atm.
a) Propiedades físicas
En una molécula de SF6, seis átomos de flúor se organizan uniformemente como un octaedro sobre
un átomo de azufre central. Por lo tanto, un átomo de azufre excitado puede formar seis enlaces de
covalencia estables con los átomos flúoros fuertemente electronegativos compartiendo el par de
electrones. Entre los halógenos, el elemento de flúor y el átomo de azufre tienen coeficientes de
electronegatividad muy altos, del orden de 4 y 2,5, respectivamente. Este coeficiente es una medida
de la tendencia a atraer electrones de otros átomos para formar un enlace dipolar.
La estructura rígida simétrica, la pequeña distancia de unión y la alta unión entre los átomos de la
molécula de gas SF6 proporcionan una alta estabilidad, como resultado las propiedades del gas SF6
son cercanas a los gases raros (inertes) a temperaturas relativamente bajas. La disociación térmica
del SF6 altamente purificado Comienza a temperaturas extremadamente altas (por encima de 1000
K). Tales temperaturas en sistemas de potencia se producen sólo por arcos eléctricos. Incluso a
temperatura continua hasta aproximadamente 500 K, no se ha informado ni de la descomposición
térmica ni de la reacción química del gas SF6 con otros materiales. El SF6 es un gas no tóxico,
incoloro, inodoro, no inflamable y no explosivo, además de ser químicamente inerte y térmicamente
estable.
b) Impactos ambientales del SF6
El Hexafluoruro de azufre no es un gas venenoso, pero si se presenta una fuga de este en una
instalación desplazara el aire ya que el SF6 es más pesado, por lo tanto puede producir asfixia es por
este motivo que su contención debe hacerse con muy altos estándares.
El gas de Hexafluoruro de Azufre aunque es un potente dieléctrico, tiene consecuencias indeseadas
para el medio ambiente, ya que este es un potente gas de efecto invernadero. El SF6 tiene la
capacidad de absorber radiación infrarroja que potencia el efecto invernadero natural.

33. 29
Debido a sus propiedades dieléctricas el uso de SF6 se ha incrementado así como su producción,
por tal motivo en la actualidad la forma de no provocar impactos en el cambio climático, es evitar
que este se libere a la atmosfera. En la actualidad se estudian mesclas de SF6 con otros gases, sin
embargo se evidencian nuevos problemas producto de estas mesclas tales como la disminución de
la rigidez dieléctrica, desempeño térmico y la capacidad de extinción de arco, también se presentan
nuevos elementos en la descomposición del gas.
c) Aplicaciones del SF6
Debido a sus excelentes propiedades dieléctricas el gas de SF6 se emplea en:
 Como medio de extinción de arco en interruptores de potencia.
 Como aislamiento para transformadores de potencia.
 Como aislamiento en líneas aisladas por gas a presión.
 Como aislamiento en condensadores.
Vacío
La idea de utilizar vacío como aislante se basa en la teoría de Townsend la cual explica que una
descarga es resultado de una avalancha de electrones producida por colisiones. Si tenemos en
cuenta que en el vacío no hay una fuerte presencia de electrones libres que se puedan acelerar para
producir la ionización por colisión y posteriormente la avalancha de electrones que produzcan
conducción electrónica, entonces el vacío sería un medio aislante ideal. Sin embargo en la práctica
producir el vacó es muy complicado.
Existen diversos tipos de vacío:
 Vacío Alto: 1x10-3 a 1x10-6 Torr.
 Vacío Muy Alto: 1x10-6 a 1x10-8 Torr.
 Vacío Ultra Alto: 1x10-9 Torr y presiones inferiores.
Para propósitos de aislamiento eléctrico se emplea el vacío alto.
En el vacío la ruptura se da por tres mecanismos que serán nombrados pero no explicados ya que
no corresponden al alcance de este documento.
 Mecanismo de intercambio de partículas.
 Mecanismo de emisión de campo.
 Teoría de grupos.
Los anteriores mecanismos y teorías se explican en el texto número 3 de la bibliografía.

34. 30
Sobretensiones En los Sistemas Eléctricos
Uno de los principios fundamentales en la operación de los sistemas eléctricos es la confiabilidad en
el servicio, por lo tanto la ingeniería eléctrica requiere estudiar y encontrar la forma de minimizar
las afectaciones en el servicio con el fin de reducir la probabilidad de que se afecte el servicio debido
a la salida de operación de equipos como producto de sobretensiones en el sistema.
De acuerdo a su forma y duración las sobretensiones se definen de la siguiente forma.
Sobretensiones por descargas atmosféricas
Debido a que los sistemas eléctricos se encuentran expuestos a los elementos, estos pueden
presentar salidas de servicio como producto de fenómenos naturales. En este caso las descargas
atmosféricas (rayos) son las mayores causantes de salidas de servicio de líneas de transmisión y
distribución en los sistemas, por esta razón son de especial consideración en el diseño de los
sistemas de potencia.
Estas tensiones pueden afectar al sistema de dos formas por impacto directo (cuando el rayo
impacta una línea energizada) o por tensiones inducidas (El rayo impacta otro elemento, y el campo
magnético induce en las líneas una sobretensión).
Las descargas atmosféricas producen sobretensiones de tipo impulso en la red, estas sobretensiones
son de corta duración, de altas frecuencias y de una elevada magnitud. El modelo estandarizado de
onda para el diseño de aislamiento para equipos eléctricos es el siguiente
Figura 18. Forma común del impulso de prueba tipo rayo.
Donde:

35. 31
 T1: Representa el tiempo de frente de onda (tiempo de subida), que corresponde al tiempo
en el cual se alcanza el 90% de la tensión de prueba.
 T2: Representa el tiempo de cola (tiempo de decaimiento), es el tiempo en el cual la tensión
se reduce al 50% después del pico de tensión.
Los tiempos estandarizados para este tipo de ensayo generalmente corresponden a los siguientes:
𝑇1
𝑇2
:
1,2 𝜇𝑠
50 𝜇𝑠
El rayo
El rayo puede definirse como una descarga electrostática súbita que se presenta entre dos regiones
con cargas eléctricas opuestas, estas regiones pueden estar en la misma nube dando lugar a una
descarga al interior de la nube (Intra-nube), en dos nubes diferentes produciendo una descarga
entre nubes (nube-nube), y entre una nube y tierra (Terra-nube). Los tres tipos de rayo mencionados
tienen diversas hipótesis de formación, pero se describirá el proceso de formación para rayos tipos
nube-tierra ya que son causa de daños en sistemas eléctricos y bienes materiales.
Figura 19. Ilustración de los tipos de descarga atmosférica (Rayo).
El tipo de Rayo más estudiado es el tipo Nube-Tierra ya que es posible hacer mediciones, además
éste tiene repercusiones en las vidas y bienes materiales como los sistemas de potencia.
Existen cuatro tipos de rayo Nube-Tierra y pueden ser: negativos descendentes, negativos
ascendentes, positivos descendentes y positivos ascendente.

36. 32
Proceso de formación del rayo
Es un proceso no muy bien entendido en el cual se forma un canal de gas (aire) ionizado entre dos
puntos con cargas eléctricas opuestas (Nube-Tierra) y una gran diferencia de potencial (Tensión o
Voltaje), que permite la circulación de cargas.
Aunque no se conoce con exactitud cuál es el mecanismo físico que provoca de las descargas
atmosféricas, las teorías planteadas en su mayoría proponen que las descargas se producen en cinco
etapas.
1. Encendido de la descarga (Preliminary Breakdown).
2. Líder escalonado (Stepped Leader).
3. Proceso de enlace (Attachment process).
4. Descarga de retorno (return stroke).
5. Lider dardo (Dart Leader).
Figura 20. Etapas de formación de una descarga negativa.
El anterior grafico muestra de forma cronológica las etapas de una descarga negativa descendente.
Encendido De la descarga
Comienza como la interacción entre las cargas presentes en las concentraciones de carga (centros
de carga) de la nube, que posteriormente forma un canal conocido como líder escalonado.

37. 33
Líder Escalonado
Después del proceso anterior se empieza a formar un canal de aire ionizado (plasma) el cual se
extiende o es atraído hacia el punto con carga eléctrica opuesta. La propagación del canal se hace
en pasos discretos de este modo se forman ramificaciones del canal. El líder escalonado es el
encargado de realizar la descarga de retorno.
La corriente promedio del líder está en el rango de 100 a 1000 Amperios y baja hasta diez Culombios
de carga negativa de la nube a una velocidad promedio de 2x105
m/s. [5]
El líder puede ser descendente o ascendente de acuerdo con la dirección hacia la cual se propague
el canal de plasma. Se habla de líder descendente cuando el canal se propaga de la nube a la tierra.
Proceso De Enlace
Cuando el líder se encuentra lo suficientemente cerca de la tierra, en elementos puntiagudos
(árboles, pararrayos, antenas, torres de transmisión, aristas de los edificios, etc.) o en
irregularidades del terreno se forma un campo eléctrico muy elevado que supera la rigidez
dieléctrica del aire, y se presenta una o más descargas que ascienden desde el objeto hasta el líder
descendente hasta finalmente lograr un canal de baja resistencia entre la tierra y la nube.
Descarga de Retorno
Después del proceso de enlace, se produce una onda de campo eléctrico que asciende por el canal
de plasma formado por el líder escalonado en dirección de la nube. Se habla de que este es el
proceso más enérgico de la descarga atmosférica donde se pueden presentar corrientes de hasta
105
Amperios y es cuando se presenta la mayor intensidad en el brillo de la descarga corona.
Líder Dardo
Si existe carga residual acumulada en la nube, se presenta un nuevo líder (opuesto al líder
escalonado) conocido como el líder dardo que aprovecha el canal ionizado preexistente y deposita
una cantidad de carga menor que la del líder escalonado. Es posible que no todo el canal se
encuentre ionizado (la parte inferior), por lo que en su camino a tierra el líder busque un camino
distinto y se comporte como uno escalonado, recibiendo el nombre de Líder Dardo escalonado.
El líder dardo puede producir una segunda o más descargas de retorno, presentándose más de un
impacto por rayo (stroke/flash), esto se conoce como multiplicidad.
Sobretensiones por operación (maniobra)
Si se tiene en cuenta que los sistemas eléctricos de potencia son esencialmente circuitos RLC,
cualquier cambio en la topología del sistema (conexión o desconexión de elementos del sistema)
producirá efectos transitorios que pueden ocasionar sobretensiones en el sistema. Estas
sobretensiones viajan en forma de ondas a través del sistema como respuesta natural a un
transitorio y dependiendo de las constantes del sistema (RLC), estas serán atenuadas hasta lograr
alcanzar una respuesta forzada (tensión industrial). Generalmente las sobretensiones que tienen su

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origen en maniobras (cambios en la topología de la red) tienen mayores repercusiones en sistemas
cuyas tensiones máximas asignadas Um superan los 245 kV, es por ello que es uno de los tipos de
sobretensión que se debe considerar al seleccionar los aislamientos eléctricos en los sistemas con
características como las antes mencionadas.
Para efectos de construcción de equipos se estandariza una forma de onda de tensión de tipo
impulso por maniobra de la siguiente forma.
Figura 21. Representación de una impulso tipo maniobra estándar.
Donde:
 Tp: Es el tiempo en el que se alcanza el pico de la onda, el 100% de la magnitud del impulso,
la norma establece que para un impulso de maniobra Tp = 250 μs.
 T2: Se conoce como el tiempo de cola de onda y corresponde al tiempo en el cual la
magnitud de la onda de sobretensión se reduce hasta el 50%, la norma establece que para
un impulso de maniobra T2 = 2500 μs.
𝑇𝑃
𝑇2
:
250 𝜇𝑠
2500 𝜇𝑠
Estas sobretensiones tienen magnitudes de entre 3 y 7 veces la tensión nominal del sistema y
dependen de la operación que se realiza en el sistema. Algunas de las operaciones usuales que
pueden producir sobretensiones por maniobra son:
 Conexión o desconexión de líneas de transmisión.
 Conexión o desconexión de líneas que terminan en transformadores en vacío.
 Conexión o desconexión de reactores.
 Energización o re-cierre de líneas y cargas reactivas.
 Conexión o desconexión de capacitores en paralelo (shunt).

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Sobretensiones de frecuencia industrial
Esta clase de sobretensiones se caracteriza por ser de larga duración con respecto a las anteriores,
estas sobretensiones pueden durar desde 1 a 2 ciclos hasta algunos segundos, dependiendo de los
elementos de protección que emplee el sistema. Se conocen como sobretensiones de frecuencia
industrial debido a que son consecuencia de fenómenos que afectan la tensión de operación del
sistema pero no involucran fuertes variaciones en la frecuencia de este, es decir que estas
frecuencias se encuentran de los 48 Hz a los 62 Hz dependiendo del sistema.
Este tipo de sobretensiones es más recurrente en las etapas de sub-transmisión, distribución y
generación, por tal motivo debe considerarse para la selección de aislamientos en equipos cuyas
máximas tensiones asignadas de diseño Um sean iguales o inferiores a los 245 kV.
En los sistemas de alta tensión se presentan estas sobretensiones por fenómenos como:
Fallas asimétricas a tierra
Cuando se presenta alguna falla ya sea LLG o LG se incrementa la tensión en las fases sanas del
sistema. La magnitud de estas sobretensiones está relacionada con un factor de puesta a tierra ‘k’
(El factor de puesta a tierra es la relación que se tiene entre la mayor tensión en las fases sanas de
un sistema en falla y la tensión sin falla).
Existen dos formas de calcular el coeficiente k, la primera mediante el cálculo matemático y la
segunda a través de juegos de graficas en las que emplean las relaciones de parámetros eléctricos
del sistema como (X0/X1 y R0/R1), se pueden observar estas graficas en el anexo b de la norma IEC-
60071-2.
En sistemas con neutro aislado (sin conexión física del neutro a tierra) se presenta la condición más
crítica de sobretensión donde estas pueden llegar a ser 1.7 veces la tensión nominal (√3𝑈𝑛), en
este caso la constante de puesta a tierra k=1.7.
En sistemas con conexión del neutro a tierra, ya sea sólidamente conectado a tierra o a través de
resistencias o reactancias de puesta a tierra, el valor de k fluctúa de 1 a 1.4 donde 1 se presenta
cuando el sistema está sólidamente aterrizado (impedancia de puesta a tierra = 0 Ω) y 1.4 cuando
se cuenta con un sistema de puesta a tierra eficiente. Para efectos de diseño se establece que
cuando el sistema está sólidamente puesto a tierra o el sistema de puesta a tierra es adecuado k
=1.4 lo que quiere decir que las sobretensiones no deben superar 1.4Un si los parámetros eléctricos
se encuentren entre los siguientes valores:
𝑋0
𝑋1
⁄ ≤ 3.0 ;
𝑅0
𝑅1
⁄ ≤ 1.0
Pérdidas súbitas de carga
En grandes sistemas de potencia cuando ocurren pérdidas súbitas de carga los rotores de las
maquinas (generadores) incrementan su velocidad, cuando esto sucede los gobernadores de

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turbina y los controladores de tensión intervienen hasta que se restauren las condiciones de
operación del sistema.
Esta tensión se describe de forma aproximada mediante la siguiente ecuación. [3]
𝑣 =
𝑓
𝑓0
𝐸′
[(1 −
𝑓
𝑓0
)
𝑥 𝑠
𝑥 𝑐
] (20)
Donde:
 E’: Es la tensión del generador antes de la aceleración producida por el rechazo de carga.
 f: Es la frecuencia instantánea tras el incremento en la velocidad.
 f0: Es la frecuencia de la red (frecuencia industrial).
 Xs: Es la suma de las reactancias transitorias del generador y el transformador.
 Xc: Es la reactancia capacitiva de circuito abierto en el extremo de recepción de la línea.
Efecto Ferrantti
En sistemas con líneas de transmisión de grandes longitudes presentan sobretensiones relativas en
el extremo final de la línea cuando se encuentra en vacío o la carga conectada es muy pequeña este
efecto se debe a la capacitancia distribuida de la línea.
La sobretensión es proporcional a la longitud de la línea, este efecto puede ser incluso mayor en
cables subterráneos de cortas longitudes pues sus capacitancias distribuidas son mucho mayores
por unidad de longitud respecto a líneas aéreas.
Efectos de saturación
Los transformadores se construyen para operar en una zona lineal de la curva de magnetización del
material de su núcleo. cuando se aplican tensiones superiores a las nominales, las corrientes
magnetizantes pueden incrementar hasta la zona de saturación del material donde las corrientes
no son puramente sinusoidales sino que tienen presencia de armónicos de tercer, quinto y séptimo
orden cuyas magnitudes pueden ser de 65%, 35% y 25% respectivamente, resultando en
sobretensiones con magnitudes del orden de 1.2 p.u.
Control de las sobretensiones
Como ya se explicó las sobretensiones son inherentes a la operación del sistema de potencia y a
procesos de la naturaleza como las descargas atmosféricas. Por este motivo y con el fin de minimizar
las salidas de servicio de componentes del sistema es necesario controlar los efectos negativos
producto de éstas.
Maniobras
 Interruptores de mando sincronizado: una unidad de control realiza la apertura o cierre del
interruptor de forma unipolar (una apertura o cierre por cada polo) en el momento en el

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que la onda de tensión pasa por cero, de esta manera se reducen los efectos negativos
producidos por la apertura o cierre del interruptor.
 Inserción resistencias: entre los contactos del interruptor se ponen resistencias que limitan
la magnitud de los transitorios.
 Reactores: se ubican estratégicamente en la red y se conectan en momentos en los cuales
las redes tienen poca demanda.
Líneas de transmisión
 Cables de guarda: se ubican conductores conectados a tierra por encima de las líneas de
transmisión para que éstos reciban los impactos directos de los rayos y drenen estas
corrientes a tierra.
 Varillas de puesta a tierra: las estructuras de las torres de que soportan a las líneas aéreas
se conectan a tierra mediante varillas de puesta (verticales) a tierra o a través de
contrapesos (varillas horizontales), con el propósito de drenar las corrientes resultantes del
impacto en los cables de guarda.
 Elementos protectores: se emplean elementos como explosores y/o descargadores (DPS)
para drenar las ondas de sobretensiones a tierra.
Explosores
En su forma más básica es un arreglo de dos electrodos que permite el drenaje de ondas de
sobretensiones a tierra. Los electrodos se ubican a una distancia determinada por la rigidez
dieléctrica del aire y la máxima tensión del sistema, cuando se supera la tensión máxima del sistema
se produce una descarga ya que se supera la rigidez del aire y de esta forma se conduce a tierra la
onda de sobre tensión.
Figura 22. Esquema de un Explosor.

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Los explosores son elementos que no son selectivos es decir la conducción entre los electrodos se
puede producir por una sobretensión, o por una baja en la calidad del aire (polución) lo que puede
resultar en la disminución de la rigidez dieléctrica del aire y eventualmente provocar la descarga
incluso si no existe una sobretensión.
Por el anterior motivo solo se suelen emplear en algunos circuitos de transmisión rurales.
Descargadores de Sobretensión
Existen dos tipos:
Descargadores de carburo de silicio (SiC):
Consisten en un explosor conectado en serie con una resistencia, los cuales se encuentran
contenidos dentro de un cilindro de material aislante (cerámica o Polímero) y se inyecta un gas
aislante, un extremo se conecta a la línea y el otro a tierra. Cuando se excede una determinada
tensión se produce una ruptura dieléctrica al interior del cilindro (en los explosores “GAPS”) y la
onda de sobretensión se drena a tierra.
Figura 23. Esquema de un Descargador de Carburo de Silicio.
Esta clase de descargadores se está dejando de emplear ya que en operación se presentan
corrientes del orden de los mA que calientan el cilindro y pueden llegar a provocar descargas
accidentales debido al cambio en la rigidez del gas que depende de la temperatura.
Discos de Carburo de Silicio

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Descargadores de Óxido de Zinc (ZnO):
Se constituyen por un varistor de óxido de cinc que está contenido en un cilindro aislante (cerámica
o polímero) un extremo del varistor se conecta a tierra y el otro a la línea.
Los varistores son resistencias no lineales que cambian con respecto a la magnitud de la tensión, de
esta manera cuando la tensión se incrementa lo suficiente, la magnitud de la resistencia se hace
muy pequeña y permite un camino para drenar la onda de sobretensión a tierra. Una vez drenada
la sobretensión, la resistencia vuelve a incrementar y no permite el flujo de grandes corrientes
mientras la tensión del sistema se encuentre en los valores deseados.
Figura 24. Esquema de un Descargador de Óxido de Zinc.
En la actualidad son más comunes que los de carburo de silicio ya que las corrientes de operación
son menores en el rango de los μs lo que produce un menor calentamiento.

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Coordinación de Aislamientos
La coordinación de aislamientos es la aplicación de las medidas de protección con el objetivo de
evitar la salida de operación de un equipo, debido a las sobretensiones, considerando el aspecto
económico.
Métodos
Existen dos métodos para la coordinación de aislamientos. El convencional y el estadístico, su
aplicación depende de ciertos criterios.
Método convencional
Este método se aplica en aislamientos no regenerativos y para tensiones de operación menores a
los 524 kV.
Se basa en la selección eficiente de cuatro tensiones
 NPR: Nivel de protección contra Rayo. Según la norma debe ser el mayor valor entre la
tensión máxima residual para un impulso escarpado de corriente dividido por 1,15 o el valor
de la tensión residual máxima para el impulso con corriente nominal del descargador.
 NPM: Nivel de Protección de Maniobra. Según la norma debe ser la tensión residual para
impulso de corriente de maniobra de 0,5 kA en sistemas con tensiones ≤ 145 kV o el valor
máximo de tensión residual para corrientes de 1 kA para sistemas con tensiones entre
(145kV<U≤300 kV) o la tensión máxima residual para impulsos de corriente de 2 kA pera
sistemas con tensiones superiores a 300 kV.
 BSL: (Basic Switching Level) es una tensión estandarizada por norma, la cual debe ser capaz
de soportar el aislamiento de un equipo al ser sometido a un impulso tipo maniobra
(250μs/2500μs).
 BIL: (Basic Isolation Level) es una tensión estandarizada por norma, la cual debe ser capaz
de soportar el aislamiento de un equipo al ser sometido a un impulso tipo rayo
(1,2μs/50μs).
Se selecciona un descargador de sobre tensión, de éste se adquieren los datos NPR y NPM y se
aplican unos factores de seguridad para la selección del BIL y el BSL.
Básicamente es seleccionar un nivel de aislamiento mayor para el equipo que los niveles de
protección del descargador.
Para más información sobre este proceso revisar las normas IEC 60071-1 y IEC 60071-2
Método estadístico
Este método se emplea para tensiones superiores a los 1000kV y consiste en seleccionar el nivel de
aislamiento considerando probabilidades de sobretensiones. (ir al capítulo 8 del libro [3]).

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Bibliografía
[1] M. N. Sadiku, Elements of Electromagnetics, OXFORD.
[2] R. Arora y M. Wolfgang, High Voltage and Electrical Insulation Engieneering, Wiley.
[3] M. S. Naidu y V. kamaraju, High Voltage Engineering, McGraw-Hill.
[4] R. Bartnikas, Engineering Dielectrics Volume III Electrical Insulating Liquids, ASTM.