Tipos y Propiedades de los aislantes gaseosos
Algunos materiales gaseosos son aislantes y que en presencia de campos eléctricos elevados pueden convertirse en materiales conductores, esta condición de conducción es conocida como descarga. El aislante gaseoso de más amplio uso es el aire y lo podemos encontrar en sistemas de transmisión de alta, media y baja tensión. Otros aislantes gaseosos poseen propiedades y características diferentes debido a que son elementos naturales o producto de reacciones químicas. Aire
Es un buen aislante. Sin embargo, cuando la difere ncia de potencial eléctrico entre dos puntos supera un cierto valor límite, en torno a los 30.000 voltios, se produce la ruptura dieléctrica de éste, haciendo que el aire sea conductor eléctrico y se produzca una masiva descarga eléctrica en la forma de un rayo los elementos que lo componen pueden pueden ser considerados de la misma forma. La composición del aire se ilustra en la siguiente tabla: ,
Nitrógeno
78%
Oxígeno
20.99 %
Argón
0.9325 %
Gas carbónico
0.03 %
Hidrógeno
0.01 %
Neón, Helio, Kriptón, Xenón
< 0.01 %
Tabla 1. Elementos gaseosos que conforman el aire.
El aire es una mezcla de gases, compuesto principalmente de N2, O2, Ar y CO2 La composición del aire depende de la latitud y la altitud. Propiedades del aire:
Peso molecular: 28.95 g/mol
Punto de fusión: -213.4 °C
Fase líquida: Densidad del líquido (1.013 bar en el punto de e bullición): 875 kg/ m3 Punto de ebullición:-194.5°C Calor latente de vaporización (1.013 bar): 198.7 Kj / kg Punto crítico: Temperatura crítica: -140.5 °C Presión critica: 37.71 bar Conductividad térmica (1.013 bar y 0 °C (32 °F)): 23.94 mW / (mK)
Dióxido de carbono
El dióxido de carbono es un gas resultante de la combinación de dos materiales: el carbono y el oxígeno. El CO2 es un gas de olor ligeramente picante, incoloro y más pesado que el aire, dicho gas es utilizado por tener un adecuado aislamiento, capacidad para extinguir el arco eléctrico, estabilidad química, no es inflamable, no explota. El CO2 es usado en equipos de potencia, puesto que la cantidad que se usa de estos y su contaminación es despreciable en comparación con las emisiones globales. Propiedades del dióxido de carbono:
Peso molecular: 44.01 g/mol. Fase sólida. Calor de fusión (1.013 bares): 196.104 kj/kg. o Densidad del solido: 1562 kg/m3. o Punto critico o Temperatura crítica: 31 °C. Presión crítica: 73.825 bar. o Densidad crítica: 464 kg/m3. o Conductividad térmica (1.013 bar y 0 °C (32 °F)): 14.6 mW/ (mK). o
Nitrógeno
Este gas inerte posee varias aplicaciones industriales; en su forma gaseosa es neutro, incoloro, inerte y no permite la vida, es usado como protección contra impurezas y oxidación en semiconductores, en su forma fría y líquida se lo utiliza como medio de enfriamiento de dispositivos eléctricos. Propiedades del Nitrogeno
Peso molecular: 28.01314 g/mol.
Punto de fusión: -210 °C
Fase liquida. o Densidad liquida (1.013 bar en el punto de ebullición): 808.607 Kg/ m3. o Punto de ebullición (1.013 bar): -195.9 °C o Calor latente de vaporización (1.013 bar): 198.38 K j/Kg. Punto critico Temperatura crítica: -147 °C. o presión critica: 33.99 bar. o Densidad critica: 314.03 kg/m3. o o Conductividad térmica (1.013 bar y 0 °C (32 °F)): 24 mW/ (mK). Peso molecular: 146.05 g/mol. Fase solida: (1.013 bares, en el punto triple): 39.75 Calor de fusión (1.013 bares, en el punto triple): 39.75 Kj/Kg o Fase liquida. Densidad liquida (1.013 bar en el punto de ebullición): 1088 kg/m 3. o Punto de ebullición (en el punto triple): -63.9 °C o Presion de vapor (a 21 °C): 21.5 Kj/Kg o Punto critico
o o o o
Temperatura crítica: 45.5 °C. Presión critica: 37.59 bar. Densidad critica: 314.03 kg/m3. Conductividad térmica (1.013 bar y 0 °C (32 °F)): 12.058 mW/ (mK).
Vacío
La interrupción de corriente en el vacío es considerada una técnica de conmutación ideal, y en la actualidad es una gran solución en equipos de alta tensión. Gas Hexafluoruro de azufre SF6
El Hexafluoruro de Azufre es un gas inerte más pesado que el aire, no es tóxico ni inflamable, pero es asfixiante y es el elemento que más produce efecto invernadero y no posee un color y olor caracter ísticos, es químicamente muy estable.
Características: Alta constante dieléctrica o o
o
Propiedades físicas. Fórmula química: SF6. o o o o o o o o o o o o
Es capaz de apagar arcos eléctricos en forma efectiva debido a su alta capacidad calorífica y sus propiedades electronegativas, Posee una alta tasa de recombinación después de disociarse bajo el efecto de descargas elevadas, por lo que es muy empleado como gas aislante en e quipos para distribución de energía eléctrica.
Peso molecular: 146,05 g/mol. Temperatura sublimación: -63,9 º C. Presión vapor (20 º C): 22,77 atmósferas. Temperatura crítica: 45,5 º C. Presión crítica: 37,1 atmósferas. Densidad gas (20 º C, 1 atm): 6,16 g/l. Densidad líquido (p.sat.-50 ºC): 1,91 kg/l. Densidad líquido (21 º C): 1,371 g/ml. Grado estabilidad térmica: hasta 800 º C . Solubilidad en agua (10 º C, 1 atm): 0,0076 m/ml H2O. Calor latente de vaporización: 38,6 cal/g .
Efectos sobre la salud y el medio ambiente
Al producirse pérdidas en zonas confinadas, este líquido se evapora muy rápidamente originando una saturación total del aire con grave riesgo de asfixia. Debido a esta rápida evaporación se producen efectos de congelación por contacto c on el líquido. El principal problema medioambiental que concierne al hexafluoruro de azufre es que una vez liberado, es un agente intensificador del efecto invernadero, te niendo un potencial de calentamiento global y un tiempo de vida en la atmósfera muy elevado.
Bibliografia Villegas, C., & Gallo, J. (2009). Análisis y aplicación de los materiales aislantes líquidos, gaseosos y sólidos en equipos eléctricos de alta tensión. Apraiz, I. (2005). Evolución industrial de los aislamientos en m edia tensión. Dyna, 80 (6), 53-58.
