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• Juan Pa Viamont

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FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA

TÉCNICAS DE ALTA TENSIÓN ELT - 3851

TEMA 1. COMPORTAMIENTO DE LOS DIELECTRICOS

Referencias Bibliográficas ❖ E. Harper, Técnica de las Altas Tensiones. Vol. I-II. ❖ L. Siegert, Alta Tensión y Líneas de Transmisión.

COMPORTAMIENTO DE LOS DIELECTRICOS OBJETIVOS Conocer el fundamento teórico de los dieléctricos. Conocer las características eléctricas de los dieléctricos y su aplicación en los sistemas eléctricos de Alta Tensión. Conocer los tipos de dieléctricos existentes en sus distintos estados y su aplicación en los sistemas eléctricos de Alta Tensión.

1. Introducción En este tema se abordara los conceptos físicos de los dieléctricos, las características eléctricas de los dieléctricos, la clasificación de los mismos, es decir según su estado; gaseoso, liquido, sólido y su consecuente aplicación en los sistemas eléctricos de Alta Tensión. Empecemos……

La constitución interna de los objetos materiales consiste en moléculas formadas de átomos que, a su vez, están constituidos por un núcleo con prácticamente toda la masa del átomo y carga positiva y una corteza electrónica con igual carga que el núcleo pero de signo opuesto. Veamos imágenes de un átomo y una molécula

1. Introducción

1. Introducción

Conductores. Posee entre uno y tres electrones en su última órbita. A estos electrones se les llama libres, porque el átomo los puede perder o robar fácilmente y así permite la conducción de la corriente. Aislantes. Tienen desde cinco hasta ocho electrones en su última órbita, ellos no ceden sus electrones, por lo tanto no permiten el paso de la corriente. Semiconductores. Tienen cuatro electrones en su última orbita, se pueden convertir en aislantes o en conductores, a temperaturas bajas se comportan como aislantes, pero mediante la aportación de energía puede adquirir un comportamiento cercano al de un conductor.

1. Introducción A partir de la teoría de las bandas de energía, se explica la diferencia en el comportamiento de los materiales en un campo eléctrico. Entre la banda de valencia y la banda de conducción existe una banda vacía denominado banda prohibida, en la que no existen electrones. Esta banda prohibida representa una barrera para que los electrones que se encuentran en la banda de valencia no pasen a la banda de conducción, salvo que adquieran la energía suficiente para superar esta barrera. En función a esto se hace una clasificación de materiales, distinguiéndose tres grandes grupos: conductores, aislantes y semiconductores.

1. Introducción

2. Modelo de un dieléctrico Los materiales aislantes son conocidos también como dieléctricos, si bien no permiten el paso de la corriente eléctrica, en su interior puede existir un campo eléctrico en estado estático. El establecimiento del campo eléctrico va acompañado por corrientes de desplazamiento o de carga. Independientemente de su naturaleza física o química, los dieléctricos bajo la acción de un campo eléctrico presentan los siguientes fenómenos: ➢ Polarización.

➢ Conducción. ➢ Generación de calor debido a las perdidas de energía en su interior. ➢ Ruptura eléctrica para campos eléctricos superiores al critico.

2. Modelo de un dieléctrico Por el comportamiento observado, donde los materiales aislantes son dieléctricos imperfectos que cuando se le aplica una diferencia de potencial se tiene la presencia de una corriente de fuga formada por: Corriente de capacidad. • Corriente de conducción. • Corriente de absorción. •

1.3 CARACTERISTICAS ELECTRICAS Resistencia de Aislación Una de las medidas más usuales desde hace muchísimos años, es la medida de la resistencia de aislación de los equipos. Definiciones

La resistencia de aislamiento, es la resistencia en kΩ MΩ ó GΩ en líneas, cables, transformadores, aisladores e instalaciones eléctricas.

Voltaje máximo al que puede exponerse un material sin provocarle perforación alguna, expresado en voltios o kilo voltios por unidad de grosor. También llamada resistencia dieléctrica.

1.3 CARACTERISTICAS ELECTRICAS Resistencia de Aislación Reviste una gran importancia en la protección de personas contra descargas eléctricas y la prevención de daños materiales por la corriente de derivación.

Normalmente se mide al minuto de haberse aplicado la tensión. Se usa como indicativo del estado de aislación en servicio para prevenir su ruptura eléctrica (mantenimiento preventivo).

1.3 CARACTERISTICAS ELECTRICAS Resistencia de Aislación Esta medida es no destructiva, En general la resistencia de aislación decrece con el aumento de tamaño del equipo eléctrico y aumenta con el nivel de aislación del mismo (aumento de tensión nominal). La Resistencia de Aislación depende de la resistencia superficial y de la resistencia volumétrica de los materiales que constituyen la aislación.

1.3 Características Eléctricas ➢ Resistencia superficial

La resistividad superficial 𝜌𝑠 de un material, es el cociente entre el gradiente de tensión paralelo a la corriente, a lo largo de la superficie medida y la corriente por unidad de ancho de esta superficie.

𝜌𝑠 =

𝑉𝑐𝑐 ∗𝑝 𝑖𝑠 ∗𝑠

= 𝑅𝑠

𝑝 𝑠

𝜌𝑠 = resistividad superficial (Ω) 𝑝 = 2(a+b) perímetro de los electrodos Parámetros que influyen en la medida de 𝜌𝑠 Humedad de la superficie. Rugosidad de la superficie.

Temperatura de la Superficie. Voltaje y tiempo de aplicación.

1.3 Características Eléctricas ➢ Resistencia a las corrientes de Fuga Se entiende por resistencia a las corrientes de fugas, la resistencia que ofrece el material aislante a la formación de huellas de fuga debidas a corrientes de dispersión sobre la superficie de las piezas. Debido a las impurezas que se depositan sobre la superficie de un material aislante, sobre esta fluyen unas corrientes de fuga o corrientes de dispersión superficial. Por este motivo se pueden llegar a carbonizar el material aislante, o se pueden formar en él unas huellas de corriente de fuga a modo de ranuras.

La huella de corrientes de fuga ininterrumpidas entre unas partes sujetas a tensión se denomina trayecto de corrientes de fuga

1.3 Características Eléctricas ➢ Resistencia a las corrientes de Fuga Para comprobar la formación de trayectos de corrientes de dispersión superficial, se gotea entre dos electrodos colocados sobre la pieza objeto de ensayo un líquido eléctricamente conductor, por ej., una solución de cloruro de amonio al 0.1%. Se mide la intensidad de corriente para una tensión alterna de 100 V a 600 V y un máximo de 50 gotas. Si pasa un mínimo de 0.5 A durante más de 2 segundos, es que hay un fallo, es decir destrucción de la superficie del material aislante.

En la practica es importante la formación de los trayectos de corriente de dispersión superficial, por ejemplo en los aisladores de AT y en los equipos de aparellaje.

1.3 Características Eléctricas ➢ Resistencia Volumétrica

La resistividad volumétrica 𝜌𝑣 de un material, es el cociente entre el gradiente de potencial paralelo a la corriente del material, y la densidad de corriente. 𝜌𝑣 = 𝑅𝑣 ∗

𝐴 𝑠

𝜌𝑣 = resistividad volumétrica (Ωcm) 𝑅𝑣 = Resistencia volumétrica en (Ω) para un tiempo determinado

s = espesor promedio del aislante 𝐴 = Area efectiva para un arreglo particular de electrodos

Parámetros que influyen en la medida de 𝜌𝑣 Espesor de la muestra. Humedad de la muestra. Temperatura de la muestra. Voltaje y tiempo de aplicación.

1.3 Características Eléctricas ➢ Resistencia a la perforación Se entiende por resistencia a la perforación Ed la intensidad de campo eléctrico a la que se produce la perforación entre dos electrodos. Para medir la resistencia a la perforación, se aplica unos electrodos en ambas caras del material aislante y se conecta la tensión. La tensión se va aumentado lentamente hasta el valor de ensayo y se mantiene luego durante un minuto.

La resistencia a la perforación depende del material y del espesor del material aislante. En general los valores se refieren a un espesor de capa de 1 mm.

La resistencia a la perforación depende además de la temperatura, del gradiente del incremento de la tensión en función del tiempo, de los electrodos y del espacio circundante.

1.3 Características Eléctricas ➢ Factores que afectan el valor de la resistencia de aislación Efectos del estado de la Superficie

La resistividad superficial 𝜌𝑠 de un material depende principalmente de sustancias extrañas, como por ejemplo aceite y/o polvo de carbón sobre la superficie exterior. Esto puede generar una corriente superficial de fuga significativamente alta en máquinas de CC y grandes rotores de generadores, los cuales tienen una mayor superficie de fuga. También puede disminuir la resistividad superficial de la aislación en máquinas que tienen sistemas de control de voltaje en los terminales de la bobina. Por otro lado, polvo o sales sobre la superficie de una aislación, las cuales son normalmente no conductivas cuando están secas, pueden llegar a ser parcialmente conductoras cuando son expuestas a la humedad o aceite, y, de este modo, aumentar la corriente de conducción. El efecto que tienen estas sustancias extrañas sobre el valor de la resistencia de aislación, y por lo tanto sobre el DAR y el IP, pueden ser normalmente mejorado a un valor aceptable mediante una limpieza y secado de la superficie de la aislación.

1.3 Características Eléctricas ➢ Factores que afectan el valor de la resistencia de aislación Efectos de la Humedad

A pesar de que se encuentre limpia la superficie de una aislación, si la temperatura de la aislación está debajo del punto de condensación de aire, una capa de humedad se podría formar en la superficie, la cual puede aumentar la corriente de fuga y disminuir la resistividad superficial 𝜌𝑠 . El efecto es más notorio si la superficie además está contaminada, o si existen grietas en la aislación. Hay que notar que los efectos de la humedad en una aislación sana no deberían ser excluyentes en la obtención de lecturas aceptables. Algunos tipos de antiguas aislaciones son higroscópicas (facilidad de absorver agua) y la humedad puede introducirse al cuerpo de la aislación desde el ambiente aéreo húmedo. La absorción de humedad aumenta la corriente de conducción y baja significativamente la resistencia de aislación. Las aislaciones de equipos en servicio están normalmente sobre la temperatura de condensación del aíre, por lo cual al realizar el test sobre una máquina o conductor que ha estado en servicio, este test debería realizarse antes que la temperatura del equipo sea menor a la del punto de condensación.

1.3 Características Eléctricas ➢ Factores que afectan el valor de la resistencia de aislación Efectos de la Humedad Equipos, máquinas y conductores fuera de servicio son frecuentemente testeados cuando su temperatura está debajo del punto de condensación, por lo cual se pueden obtener valores de resistencia de aislación e índices de polarización significativamente más bajos a los esperados. Esto hace necesario secar primeramente los equipos para obtener lecturas aceptables El historial de los equipos, inspecciones visuales, y otros test podrían ayudar a evaluar el riesgo potencial de volver a servicio una equipo con baja resistencia de aislación y/o índice de polarización debido a la humedad.

1.3 Características Eléctricas ➢ Factores que afectan el valor de la resistencia de aislación Efectos de la Temperatura El efecto de la temperatura sobre la resistividad de un material, depende si éste es metálico o no. En metales, donde hay numerosos electrones libres, un aumento de temperatura genera una agitación térmica más alta, lo cual reduce el camino libre promedio del movimiento del electrón con una consecuente reducción de la movilidad, lo que se traduce en un aumento en la resistencia. Sin embargo, en aislaciones plásticos, un aumento en la temperatura proporciona energía térmica, la cual adiciona portadores libres y reduce la resistividad. La variación de temperatura afecta a todas las componentes de la corriente total identificadas, excepto la corriente capacitiva geométrica. El valor de la resistencia de aislación de un equipo depende de la temperatura a la cual se encuentra la aislación y del tiempo transcurrido desde la aplicación del voltaje. Generalmente la diferencia de temperatura en un equipo que esta siendo analizado entre 1 minuto y 10 minutos de aplicado el voltaje es insignificante. Para evitar el efecto de la temperatura, en un análisis de tendencia, el siguiente test debería ser llevado a cabo cuando la aislación se ecuentre a una temperatura cercana a la del test anterior. Sin embargo, si la temperatura de la aislación no puede ser controlada desde un test a otro, se recomienda que los valores del test de aislación sean corregidos a una base común de temperatura de 40°C usando la ecuación 2.16. Aunque el valor corregido sea una aproximación, esto permite una mejor comparación de los valores de resistencia de aislación a diferentes temperaturas.

1.3 Características Eléctricas ➢ Factores que afectan el valor de la resistencia de aislación Efectos de la Temperatura Sin embargo, si la temperatura de la aislación no puede ser controlada desde un test a otro, se recomienda que los valores del test de aislación sean corregidos a una base común de temperatura de 40°C usando la ecuación 2.16. Aunque el valor corregido sea una aproximación, esto permite una mejor comparación de los valores de resistencia de aislación a diferentes temperaturas. La corrección se hace de la siguiente manera:

𝑅𝑐 = 𝑅𝑇 ∗ 𝑘 𝑇 𝑅𝑐 Resitencia de aislación (MΩ) corregida a 40 °C 𝑘 𝑇 Coeficiente de temperatura de la resistencia de aislación a temperatura T °C 𝑅𝑇 Medida de la Resistencia de aislación (MΩ) a la temperatura T °C

1.3 Características Eléctricas ➢ Factores que afectan el valor de la resistencia de aislación

Disminución de la resistencia de Aislación La resistencia de aislación puede disminuir su valor a través de los años, esto debido a que además de las tres categorías principales de solicitaciones (dieléctricas, mecánicas y térmicas) que debe soportar la aislación, se deben considerar otras influencias que son importantes en el comportamiento de los materiales aislantes en servicio, tales como; acción física y química de los contaminantes industriales, acción de la humedad y del oxigeno atmosférico, acción de organismos vivos (bacterias, insectos, ratas, etc).

1.3 Características Eléctricas ➢ Factores que afectan el valor de la resistencia de aislación

Disminución de la resistencia de Aislación Es importante que al realizar este test se guarde un historial sobre el valor de la resistencia de aislación del equipo, pues la comparación de los resultados del test presente con los anteriores aportará mucho sobre el estado de la aislación. Sin embargo, se debe tener la precaución de comparar los test bajo condiciones similares, tales como, temperatura de la aislación, magnitud de voltaje, duración de voltaje, y humedad relativa.

1.3 Características Eléctricas ➢ Factores que afectan el valor de la resistencia de aislación

Disminución de la resistencia de Aislación Una caída brusca del valor de la resistencia de aislación comparada con valores anteriores puede indicar contaminación de la superficie, humedad, o daños severos en la aislación.

1.3 Características Eléctricas ➢ Factores que afectan el valor de la resistencia de aislación

1.3 Características Eléctricas ➢ Factores que afectan el valor de la resistencia de aislación

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Pérdidas con Tensión Contínua Cuando se determina la tg δ del aislamiento de una máquina o aparato se esta evaluando su calidad. Generalmente, porque no se tiene presente los aspectos físicos que involucra

Sin embargo, no parecen estar suficientemente claros los mecanismos de esa valoración. Para una mejor comprensión, a continuación se presentan algunos aspectos teóricos y otros prácticos, que ayudaran a entender el tema de mejor forma.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Pérdidas con Tensión Contínua Cuando se aplica una tensión continua sobre dos placas entre las que tenemos un dieléctrico se puede medir la circulación de una pequeña corriente eléctrica motivada por las impurezas e imperfecciones de su masa. Al utilizar el concepto de la Ley de Ohm, llamamos Resistencia de Aislamiento a la relación entre la tensión y la corriente.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Pérdidas con Tensión Contínua Para fijar mejor las ideas y magnitudes que manejamos, se calculemos los parámetros en juego en una medición con 5,000 V de cc, de un aislamiento “normal” de un motor eléctrico de 6,600 V de tensión nominal. En esta máquina podemos esperar una resistencia de aislamiento del orden de los GΩ, a una temperatura de 20 °C Así tendríamos que, a través de la masa del dieléctrico se produciría una corriente y pérdida eléctrica de: 𝐼𝑐𝑐

5,000 = = 5 ∗ 10−6 = 5𝜇𝐴 9 10

𝑉2 5,0002 −3 𝑊 𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 = = = 25 ∗ 10 𝑅𝑎𝑖𝑠𝑙 109

Los reducidos resultados anteriores nos hacen pensar en peligros casi nulos por efectos térmicos para el dieléctrico, si los valores se tuvieran uniformemente distribuidos en toda la masa.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Pérdidas con Tensión Contínua Para una mejor evaluación del fenómeno conviene buscar la expresión de la pérdida por unidad de volumen (pérdida especifica) y así observar la posibilidad de tener una distribución irregular. Para ello aplicaremos los conceptos de: σ conductividad ρ resistividad dieléctrica, además el de campo eléctrico E. 𝐸=

𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑑𝑖𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜

𝑉 ( 𝑚

ó

𝑉 ) 𝑚𝑚

El campo eléctrico es el parámetro que nos muestra de manera más clara la exigencia sobre el dieléctrico, al relacionar la tensión con el espesor del material que la debe soportar.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Pérdidas con Tensión Contínua Para una mejor compresión, recordemos las siguientes expresiones. 𝑅𝑎𝑖𝑠𝑙

𝑒 = 𝜌𝑐𝑐 ∗ 𝐴

𝜌𝑐𝑐

1 = 𝜎𝑐𝑐

𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑉2 𝑉2 𝑉2 𝐸2 𝑝= = = = = = 𝜎𝑐𝑐 ∗ 𝐸 2 𝑒 2 𝑉𝑜𝑙ú𝑚𝑒𝑛 𝑅𝑎𝑖𝑠𝑙 ∗ 𝑉𝑜𝑙 𝜌𝑐𝑐 ∗ ∗ 𝑒 ∗ 𝐴 𝜌𝑐𝑐 ∗ 𝑒 𝜌𝑐𝑐 𝐴

Podemos inferir de la anterior formula que las perdidas no son uniformes en la masa del dieléctrico si no tiene asegurada la constancia del campo eléctrico interno. Además, sabemos que prácticamente no hay dispositivo aislante que no presente una variación del campo eléctrico en servicio

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Pérdidas con Tensión Contínua En los cables se tiene una curva logarítmica. En los aisladores la forma irregular del campo es cuidadosamente estudiada. Lo mismo se hace en los transformadores, lo que ha sido la base de la reducción de sus tamaños,y Ese tipo de estudio ha logrado en los motores el aumento de su vida útil.

Se puede concluir entonces, que en general las pérdidas dieléctrica en cc no están uniformemente distribuidas en la masa del dieléctrico. Cabe terminar este punto mencionando que la resistencia de aislamiento indica en las formulas es la que se lograría en un medición luego de un tiempo extremadamente largo, suficiente como para asegurar que el fenómeno conocido de polarización se haya completado.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Pérdidas con Tensión Alterna Ahora analicemos de un aislador en presencia de una tensión alterna, como se puede ver en el siguiente gráfico y su correspondiente circuito equivalente. Se puede observar que la corriente que circula a través del dieléctrico es sustancialmente mayor que en el anterior caso y prácticamente definida por un parámetro que depende de él y de su geometría, que llamamos “Capacidad Eléctrica”.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Pérdidas con Tensión Alterna En este tipo de circuitos, sabemos que la corriente se encuentra desfasada y en adelanto a la tensión aplicada, sin embargo ese adelanto no es exactamente 90°, sino un valor ligeramente menor.

Ese pequeño ángulo se denomina δ, como se puede ver en el gráfico, y que introduce el parámetro que habla de la bondad del dieléctrico, es decir de la calidad del aislamiento al momento de la prueba. Estamos hablando de la prueba de “TANGENTE DELTA”

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Pérdidas con Tensión Alterna En este caso las pérdidas del dieléctrico se expresan como: 𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑐𝑎 = 𝑉 2 ∗ 2 ∗ 𝜋 ∗ 𝑓 ∗ 𝐶 ∗ 𝑡𝑔𝛿 (𝑊) Igual que en el anterior caso, calculamos las perdidas correspondiente a un aislamiento “normal” de un motor de 6,600 V, al someterlo a una tensión fase-neutro, tendríamos los siguientes resultados a una temperatura de 20°C y C=100 nF.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Pérdidas con Tensión Alterna Otros datos requeridos son: Tg𝛿=0.01 (1%) Tensión Fase-neutro = 6,600/√3 Frecuencia = 50 Hz (frecuencia del SEP) 𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑐𝑎 = 38102 ∗ 2 ∗ 𝜋 ∗ 50 ∗ 100 ∗ 10−9 ∗ 0.01 𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑐𝑎 = 4.56 (𝑊) 𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑐𝑐 = 25 ∗ 10−3 (𝑊) Al comparar los resultados podemos observar que las perdidas en ca son mayores a cc

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Pérdidas con Tensión Alterna A que es igual la capacidad eléctrica de un condensador de placas planas ? 𝐴 𝐶 = 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝜀𝑜 ∗ 𝜀𝑟 ∗ 𝑒 Donde: 𝜀𝑜 Permitividad del aíre y de valor constante ( 8.85 ∗ 10−12 𝐹/𝑚) , y representa la posibilidad de almacenar carga eléctrica en su volumen. 𝜀𝑟 Permitividad relativa del dieléctrico e indica cuantas veces más se polariza en el aire. A Es el área de las placas del condensador en m² e Es el espesor del capacitor plano en m.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Pérdidas con Tensión Alterna Al igual que en el caso anterior, calculemos la pérdida específica (pérdida por unidad de volumen) en ca. 𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑉 2 ∗ 2 ∗ 𝜋 ∗ 𝑓 ∗ 𝑡𝑔𝛿 𝐴 𝑝= = ∗ 𝜀𝑜 ∗ 𝜀𝑟 ∗ = 𝑉𝑜𝑙ú𝑚𝑒𝑛 𝑒∗𝐴 𝑒 𝑉 𝑝= 𝑒

2

∗ 2 ∗ 𝜋 ∗ 𝜀𝑜 ∗ 𝜀𝑟 ∗ 𝑓 ∗ 𝑡𝑔𝛿 = 𝐸 2 ∗ 2 ∗ 𝜋 ∗ 𝜀𝑜 ∗ 𝜀𝑟 ∗ 𝑓 ∗ 𝑡𝑔𝛿

Como se puede observar de la anterior ecuación, también depende del campo eléctrico, junto a producto 𝜀𝑟 y tgδ, que esta relacionado con el material del dieléctrico, 𝜀𝑜 es una constante y f es la frecuencia del sistema

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Pérdidas con Tensión Alterna El valor de 𝜀𝑟 * 𝑡𝑔𝛿 es el llamado factor o coeficiente de pérdidas del dieléctrico Por analogía al análisis de cc, se acostumbra llamar conductividad del dieléctrico para la tensión alterna al valor de: 𝜎𝑐𝑎 = 2 ∗ 𝜋 ∗ 𝜀𝑜 ∗ 𝜀𝑟 ∗ 𝑓 ∗ 𝑡𝑔𝛿 𝑝 = 𝜎𝑐𝑎 ∗ 𝐸 2

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Explicación Física Hasta ahora hemos interpretado el fenómeno del dieléctrico a través de las indicaciones que acostumbramos a recibir de los instrumentos. Sin embargo ellos nada nos dicen sobre qué lo produce y cómo se lleva a cabo.

La explicación de lo que ocurre dentro de la masa del dieléctrico ha sido comprobado por varias pruebas experimentales y verificaciones, y puede resumirse en los siguiente. El dieléctrico está conformado por uniones de iones atraídos entre si por sus cargas eléctricas. Y se disponen u orientan según los estados más estables o de mínima energía. Cuando se aplica la tensión y aparece el campo eléctrico en el interior del dieléctrico, se producen varios fenómenos en el nivel microscópico.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Explicación Física ➢ Se alteran las órbitas de los electrones de cada átomo (polarización

electrónica) ➢ Se fuerza una especial posición de los iones mencionados (polarización

atómica o iónica) ➢ Las moléculas tienden a orientarse según la dirección del campo aplicado

(polarización molecular) ➢ Aparecen

concentraciones de cargas eléctricas en las interfaces o separaciones de los dieléctricos de distintas características (polarización espacial o interfacial)

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Explicación Física ➢ La primera polarización, que hace descentrar la nube electrónica respecto a

su núcleo así un dipolo antagónico, tiene una muy rápida ocurrencia y no produce pérdidas al variar el campo por la alternancia de la tensión, salvo a frecuencias muy altas (del orden de los 10 16 Hz). Corresponden a las frecuencias de resonancia y sólo en sus cercanías se tienen pérdidas por este proceso. ➢ La segunda polarización, referida a los iones que podrían conformar la

estructura del dieléctrico, se debe a su alineación por efecto del campo eléctrico. Los dipolos tenderán a aumentar sus distancias eléctricas relativas generando un incremento del efecto antagónico. Su tiempo de ocurrencia es también muy pequeño y por tratarse de entidades (los iones) de mayor masa, la frecuencia de resonancia está ahora en los 10 12 Hz, y en sus proximidades se podrán medir pérdidas por esta polarización.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Explicación Física ➢ La tercera causa de polarización es la llamada de orientación, (a diferencia

de las dos anteriores que se denominan de deformación porque les caben cambios de las distancias). Se debe al giro de las moléculas polares (moléculas con sus cargas eléctricas sin total simetría) por la acción del campo al actuar sobre aquellas. Se ha teorizado en un modelo en que las pérdidas se estiman por el rozamiento interno entre las moléculas que giran alternativamente en un medio viscoso, dando valores satisfactorios. Y se manifiestan en una gama amplia de frecuencia, desde ligeramente por encima de 0 Hz hasta frecuencias muy por encima de la de 50 Hz de nuestro servicio de potencia. A Los niveles superiores, del orden de los 106 – 108 Hz, las moléculas no pueden seguir ya la alternancia del campo y se aquietan, por lo que no se producen estás pérdidas a estas frecuencias o las superiores.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Explicación Física La tgδ que tratamos más arriba y que medimos a 50 Hz se encuentra asociada a las pérdidas de este tipo de polarización, a las que se agregan las que se producen por las corrientes de conducción provocadas por alguna fuente de cc. La cuarta causa de polarización es la de cargas espaciales y se produce en los casos de heterogeneidad de la masa del dieléctrico o, lo que es común, cuando se superponen varios de ellos en forma de capas. Esta polarización se produce en forma muy lenta y solo es observada con corriente continua. Cuando aparece una frecuencia en el campo eléctrico, el desplazamiento de las cargas solo puede hacerse en forma muy incipiente o no se lleva a cabo.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Explicación Física Como se puede comprender, la causa que produce esta polarización: heterogeneidad del dieléctrico o la mezcla de varios, es una situación muy común que nos presenta la naturaleza o a la que arribamos para agregarle algunas otras propiedades. Lo anterior muestra que un dieléctrico es un elemento de gran dinamismo, lejos del concepto de una masa muy poco alterada en su servicio. Ya que, además de modificarse por las agresiones del medio donde cumple su función: contaminaciones físicas, químicas, vibraciones, calentamiento, etc., el campo eléctrico lo hace “vibrar” en igual forma o frecuencia que la tensión de servicio,

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Explicación Física Los fenómenos indicados producen pérdidas, las que son reflejadas en un cambio del ángulo de la corriente que circula por el dieléctrico, aumentando la componente en fase con la tensión.

Lo último dicho en otros términos es… “INCREMENTAR EL ANGULO DELTA”

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Que Factores Influyen en la tgδ La tensión Sin la existencia de las descargas parciales, la tangente delta debería ser constante hasta muy altos niveles de la tensión impuesta, en las cercanías del fracaso del material. Una curva típica de la tgδ medida del aislamiento de un motor de 6,000 o de 13,200 V es la que se muestra en la figura.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Que Factores Influyen en la tgδ La tensión Los incrementos de la tangente delta se consideran debidos a la sumatoria de las energías puestas en juego en las descargas parciales internas, por lo que esos valores nos darán una referencia de esa actividad eléctrica.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Que Factores Influyen en la tgδ La Temperatura Cuando se eleva la temperatura interna del dieléctrico se tiene una mayor vibración de sus iones alrededor de sus puntos de equilibrio. Ello permite el aumento del grado de orientación de los dipolos y de las pérdidas cuando se aplica un campo eléctrico. Pero también cabe esperar la reducción de la energía por razonamiento al presentar ahora el medio menor viscosidad. Estos dos factores enfrentados se representan en la curva A de la figura.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Que Factores Influyen en la tgδ La Temperatura También se debe evaluar la variación de las pérdidas derivadas de la electroconductividad, que siempre crecen con la tensión y toman una gran importancia a las más altas temperaturas, a este aspecto, corresponde la curva B de la figura. El resultado total es la curva suma de las dos anteriores.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Que Factores Influyen en la tgδ La Temperatura La Mayoría de los dieléctricos que utilizamos en nuestros dispositivos responden a la curva general presentada en la anterior diapositiva, tal como se puede observa en la siguiente figura, que representa el esmalte de conductor de cobre para bobinados de clase H. Además, como las temperaturas normales de uso se limitan a la primera parte de la curva, podríamos decir que las tangentes delta de los dieléctricos se incrementan con ella.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Que Factores Influyen en la tgδ La Temperatura De lo anterior se puede concluir que en la medición de la tg δ será siempre necesario indicar el valor de la temperatura del dieléctrico analizado Y que si se hiciera una comparación entre dos valores medidos a distintas temperaturas deberíamos conocer la curva correspondiente al material dieléctrico que se analiza.

Por otra lado, cuando en los manuales o escritos se indiquen los valores de los tangentes delta sin clarificar la temperatura se debe entender que es a los 20 °C.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Que Factores Influyen en la tgδ La Frecuencia La dependencia de la tangente delta con la frecuencia se puede observar en la siguiente figura, en la que la escala de las frecuencias es logarítmica. La primera parte de la curva, asintótica con el eje de las ordenadas, se explica porque en las frecuencias muy bajas las perdidas por conducción, aunque muy pequeñas, toman importancia ante valores cercanos a cero de la frecuencia y por ende, de las corrientes capacitivas.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Que Factores Influyen en la tgδ La Frecuencia En el límite tendemos aún una corriente de pérdidas y una nula correspondiente al fenómeno capacitivo, por lo que la tangente delta tiende a infinito.

Siguen luego un a porción en la que la tangente delta se mantiene prácticamente constante; se trata del rango de frecuencias en la que trabaja un SEP. Más allá se pasa a frecuencias en que la molécula entra en resonancia y luego deja de seguir al campo en su alternancia. En nuestras mediciones y evaluaciones consideremos entonces que la tangente delta se mantiene constante y solo será afectada cuando se tenga presentes frecuencias muy elevadas

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Que Factores Influyen en la tgδ La Humedad Este elemento puede estar presente en los dieléctricos que se analizan, por lo que no debe ser dejado de lado, aunque se lo considere espúreo o indeseable. Sabemos que la introducción de agua dentro del aislamiento modifica sustancialmente sus parámetros dieléctricos, desmejorándolos. En el caso que tratamos, incrementará el valor de la tgδ en proporción a la humedad que haya absorbido. Porque si bien crece la corriente capacitiva por la alta permitividad del agua, en mucho mayor grado se eleva la corriente en fase con la tensión por su extremadamente alto valor de pérdidas.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Que Factores Influyen en la tgδ La Humedad El aumento de la tgδ dependerá además, de las características físicas del dieléctrico (por ej., si es fibroso), de la humedad del ambiente, de la temperatura de servicio y de la geometría o condiciones que afectan a la difusión del agua. Como los valores de las pérdidas que se agregan con el agua de la humedad son elevados, un reducido grado de humectación del dieléctrico puede dar valores muy altos de su tangente delta.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Que Factores Influyen en la tgδ La Humedad En la figura, se puede observar la dependencia de la tangente delta del papel con la humedad (en % del peso).

En esta otra figura se representa una posible variación de la tangente delta del aislamiento de un motor de MT cuando se ha humedecido.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Que Factores Influyen en la tgδ La Humedad Por lo mostrado en los gráficos anteriores, al comparar y analizar dos estados de un mismo dieléctrico deberá también asegurarse en iguales o parecidas condiciones de humectación interior. Para ello conviene cotejar los índices de absorción o polarización, obtenidas de las mediciones con el megóhmetro. Como los valores de las pérdidas que se agregan con el agua de la humedad son elevados, un reducido grado de humectación del dieléctrico puede dar valores muy altos de su tangente delta.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Que Factores Influyen en la tgδ El tiempo La influencia del tiempo en la tgδ de un dieléctrico, puede ser observado al analizar su degradación o envejecimiento a través de este parámetro. En los aislamientos solidos lo hace incrementando su valores (desmejorando su condición de dieléctrico) y adelantando el “codo” que se produce en su curva en función de la tensión. En la figura se muestra una variación que podría esperarse en un aislamiento luego de 100,000 horas de servicio.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Que Factores Influyen en la tgδ El tiempo En esta otra figura se muestra la variación de la tgδ que se tendría en un transformador con aceite aislante mineral que no tiene inhibidor de su oxidación. Los altos valores que se pueden observar en un corto tiempo (8 años), explica porque los fabricantes enfocan sus esfuerzos a este aspecto, con el propósito de mejorar el desarrollo actual de los aceites.

1.3 Características Eléctricas Pérdidas en los dieléctricos – Que Factores Influyen en la tgδ Otras Contaminaciones No es fácil tratarlas a todas y dar estimación a cada una de ellas. La diversidad de casos y grados de contaminación hacen imposible definir reglas o líneas claras de análisis.

Sin embargo se puede decir que, en general las contaminaciones superficiales no producen cambios sustanciales en la tgδ, pero si lo hacen las volumétricas. Ello es debido a que la contaminación para ser observada, debe estar presente en una importante porción de la masa total del aislamiento, que es la que aporta al valor de la tgδ.

4. Clasificación Los aisladores se pueden clasificar de la siguiente manera: ❖ Por su composición química.- Orgánicos e Inorgánicos. ❖ Según la forma de obtención.- Naturales y Sintéticos. ❖ Por la estructura de sus moléculas.- Polares y No polares.

❖ Por su estado físico.- Gaseosos, Líquidos y Sólidos.

4. Clasificación Por su estado físico.- Gaseosos, Líquidos y Sólidos. Los Dieléctricos en estado gaseoso tienen como principal objetivo prevenir las descargas o eliminarlas rápidamente, los cuales son ampliamente utilizados en sistemas de AT, debido a que estos materiales deben poseer un alta resistencia, alta estabilidad térmica e inercia química, no deben ser inflamables, deben tener bajos niveles tóxicos y buenas propiedades de transferencia de calor.

4. Clasificación Por su estado físico.- Gaseosos, Líquidos y Sólidos. El aislante gaseoso más conocido es el aire, existen también otros gases que presentan propiedades aislantes superiores a la del aire, cuyo uso se justifica por poseer una buena regeneración después de la descarga, además no son tóxicos y son relativamente económicos.

El SF6, CO2, N2, han permitido el diseño y construcción de sistemas encapsulados que ahorran notablemente el espacio disponible. Estos gases son electronegativos, característica que permite el control de predescarga y de descargas en general.

4. Clasificación Propiedades y Tecnología de los Aislantes. Los elementos dieléctricos son de gran importancia ya que vuelven confiable la transmisión de corriente eléctrica de manera óptima y segura y con la mínima cantidad de pérdidas, por lo que es necesario conocer sus propiedades y características.

Los aislantes eléctricos poseen propiedades singulares de acuerdo a su naturaleza, las mismas que se pueden destacar como:

4. Clasificación Propiedades Eléctricas. Las propiedades eléctricas de los materiales dieléctricos dependen, del material utilizado para su elaboración, de su construcción, del volumen y de la longitud total, por lo que las propiedades eléctricas deben ser adecuadas y precisas para su buen funcionamiento: ▪

Resistividad.

▪

Rigidez Dieléctrica.

▪

Permitividad relativa ( ).

▪

Pérdidas dieléctricas.

▪ ▪

Absorción Eléctrica. Conductancia de Aislamiento.

▪

Factor de Pérdidas dieléctricas.

▪

Efecto Corona.

4. Clasificación Propiedades Físicas La resistencia óhmica volumétrica del elemento dieléctrico puede ser disminuida por la presencia de agua, gases disueltos, suciedad, polvo y aceites contaminantes. En gases como el aire y el nitrógeno, cuando no están ionizados tienen una resistividad infinita, sin embargo dicha resistencia tiende a disminuir con el aumento de la temperatura.

4. Clasificación Propiedades Mecánicas

Todo dieléctrico para cumplir con el propósito para el cual fue creado, debe cumplir con las siguientes propiedades mecánicas: resistencia mecánica a la tracción, compresión, choques térmicos, dureza, flexibilidad, fluidez, y facilidad de manipulación.

4. Clasificación Propiedades Térmicas

Dentro de las propiedades térmicas que debe cumplir un dieléctrico se encuentran: resistencia al cambio brusco de temperatura, al calor, punto de fusión, de ebullición y de congelamiento

4. Clasificación Propiedades Químicas

Las propiedades químicas deben ser tales, que aseguren la estabilidad de la composición del material, es decir: resistencia a los ácidos, a la luz solar, al oxígeno y a las reacciones químicas.

4. Clasificación Características de los Materiales Aislantes

Independientemente de su naturaleza física o química, todo dieléctrico bajo acción de un campo eléctrico presenta los siguientes fenómenos.

4. Clasificación Características de los Materiales Aislantes Polarización En un dieléctrico, las distribuciones de cargas puntuales de un campo electroestático, presentan una movilidad muy limitada, debido a que la formación de dipolos generados por la separación de cargas es contrarrestada por las fuerzas de cohesión atómica.

4. Clasificación Características de los Materiales Aislantes Conducción

En un dieléctrico, la conducción se da debido a que la polarización aumenta con la intensidad del campo externo, entonces si el campo aumenta hasta un punto tal en el cual las fuerzas de cohesión no pueden mantener juntas las cargas, el átomo se ioniza por desprendimiento de electrones. Estos electrones generan un efecto avalancha (desprendimiento de más electrones), que produce una circulación de corriente muy intensa, lo cual desborda en una ruptura dieléctrica.

4. Clasificación Características de los Materiales Aislantes Temperatura

Al someter un dieléctrico a una tensión eléctrica, este es atravesado por corrientes de fuga. Al presentarse dichas corrientes, el dieléctrico genera calor debido al efecto Joule, lo cual representa pérdidas de energía.

4. Clasificación Características de los Materiales Aislantes Ruptura Dieléctrica

La ruptura dieléctrica se produce cuando un material dieléctrico se convierte en conductor; debido a que la intensidad de un campo eléctrico genera un potencial que ioniza el material, produciendo así la circulación de una corriente eléctrica (arco).

4. Clasificación 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.

4. Clasificación Tipos y Propiedades de los Aislantes Gaseosos - Aire El aire es un material aislante y los elementos que lo componen pueden ser considerados de la misma forma. La composición del aire se ilustra en la siguiente tabla:

4. Clasificación Tipos y Propiedades de los Aislantes Gaseosos 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 ebullición) 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 Crítica: 37.71 bar • Conductividad Térmica (1,013 bar y 0°C (32 °F): 23.94 mW/mk

4. Clasificación Tipos y Propiedades de los Aislantes Gaseosos – Dióxodo 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.

4. Clasificación Tipos y Propiedades de los Aislantes Gaseosos Propiedades del Dióxido de Carbono ➢ Peso Molecular : 44.01 g/mol ➢ Fase Sólida: • Calor de fusión (1,013 bares): 196.104 kJ/kg. • Densidad del Sólido: 1562 kg/m3 ➢ Punto Crítico: • Temperatura Crítica: 31 °C • Presión Crítica: 73.825 bar • Densidad Crítica: 464 kg/m3 • Conductividad Térmica (1,013 bar y 0°C (32 °F): 14.65 mW/(mk)

4. Clasificación Tipos y Propiedades de los Aislantes Gaseosos – 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.

4. Clasificación Tipos y Propiedades de los Aislantes Gaseosos Propiedades del Nitrógeno ➢ Peso Molecular : 28.01314 g/mol ➢ Punto de Fusión : -210 °C ➢ Fase Líquida: • • • ➢ Punto • • • •

Densidad del Líquido (1,013 bar en el punto de ebullición): 808.607 kg/m3. Punto de ebullición (1,013 bar): -195.9 °C. Calor latente de vaporización (1,013 bar): 198.38 kJ/kg

Crítico: Temperatura Crítica: -147 °C Presión Crítica: 33.99 bar Densidad Crítica: 314.03 kg/m3 Conductividad Térmica (1,013 bar y 0°C (32 °F): 24.65 mW/(mk)

4. Clasificación Tipos y Propiedades de los Aislantes Gaseosos – 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 característicos. Es químicamente muy estable, debido a que su estructura molecular se basa en un arreglo de átomos, en donde un átomo de Azufre cuyos seis electrones de valencia que constituyen los enlaces libres, son utilizados por seis átomos de Flúor para completar su capa electrónica periférica.

4. Clasificación Tipos y Propiedades de los Aislantes Gaseosos – SF6 Sus principales características son su alta constante dieléctrica y además puede apagar arcos eléctricos en forma efectiva debido a su alta capacidad calorífica y sus propiedades electronegativas, además 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 equipos para distribución de energía eléctrica.

4. Clasificación Tipos y Propiedades de los Aislantes Gaseosos

Propiedades del Hexafluoruro de Azufre ➢ Peso Molecular : 146.05 g/mol ➢ Fase Sólida •

Calor de Fusión : (1,013 bar en el punto triple): 39.75 kJ/kg.

➢ Fase Líquida: • • • ➢ Punto • • • •

Densidad del Líquido (1,013 bar en el punto de ebullición): 1,880 kg/m3. Punto de ebullición (en el punto triple): -63.9 °C. Presión de Vapor (21°C): 21.5 kJ/kg

Crítico: Temperatura Crítica: 45.5 °C Presión Crítica: 37.59 bar Densidad Crítica: 314.03 kg/m3 Conductividad Térmica (1,013 bar y 0°C (32 °F): 12.058 mW/(mk)

4. Clasificación Tipos y Propiedades de los Aislantes Gaseosos – 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.

4. Clasificación Descargas Eléctricas en los Gases Una descarga eléctrica en un medio gaseoso, es un fenómeno en el que un gas, que normalmente, no conduce electricidad, empieza a hacerlo debido a la ionización de sus átomos, como consecuencia de la influencia de una fuente energética.

La conducción eléctrica a través de este gas ionizado (plasma), no sigue la Ley de Ohm, sino que se rige por los procesos físicos elementales que se dan entre las partículas cargadas transportadas en el plasma y producidas y absorbidas en los electrodos.

4. Clasificación Descargas Eléctricas en los Gases De hecho, para poder realmente comprender las descargas eléctricas en gases, se deben analizar el comportamiento de dichas partículas y los procesos fundamentales que se producen en él y entre dos zonas.

4. Clasificación Clasificación de las descargas Eléctricas en los Gases En el actual estado de la técnica, las descargas eléctricas en los gases se clasifican genéricamente, atendiendo a dos criterios. Fuente Ionizada No Auto-mantenidas/ No espontaneas Descarga Eléctricas en Gases Auto-mantenidas/ Espontaneas

Ruptura del Gas Parciales Disruptivas

Clasificación de las descargas Eléctricas en los Gases En función de la Fuente Ionizada del Gas No Auto-mantenidas ó No Espontáneas En este tipo de descargas, la conductividad eléctrica del gas se mantiene mediante fuentes exteriores de ionización (como son fuentes de alta temperatura o fuentes de radiación de diferentes tipos, principalmente de onda corta, como los rayos X o las radiación ultravioleta o la radiación gamma). Si se calienta un gas, parte de sus moléculas adquieren una energía lo bastante elevada, como para producir la ionización de otras moléculas del gas, al chocar éstas con las primeras. Este tipo de ionización, se conoce como termoionización.

Clasificación de las descargas Eléctricas en los Gases En función de la Fuente Ionizada del Gas No Auto-mantenidas ó No Espontáneas Al mismo tiempo el efecto de una radiación, puede “arrancar” electrones de un átomo o de una molécula neutra, ionizando por tanto, los átomos y moléculas del gas, denominándose a este tipo de ionización fotoionización. Cuando las fuentes externas presentan muy altas temperaturas o una radiación muy energética, se produce la ionización casi completa del gas, acompañándose la descarga de una corriente extremadamente fuerte. Este tipo de situaciones, se suele dar en el espacio interestelar y en las estrellas.

Clasificación de las descargas Eléctricas en los Gases En función de la Fuente Ionizada del Gas Auto-mantenidas ó Espontáneas En este tipo de descargas, la conductividad eléctrica es mantenida por la propia descarga, sin ninguna participación de una fuente exterior de calor o radiación. En este tipo de descargas, también se dan procesos de termoionización y fotoionización, pero no tienen su origen en fuentes externas, sino en la radiación y calor generados en la misma descarga.

En este grupo se encuentran la mayoría de las descargas eléctricas usadas en las actividades laborales (luminarias, soldadura, máquinas de electroerosión.

Clasificación de las descargas Eléctricas en los Gases En función a la Ruptura del Gas Descargas Eléctricas Parciales

Las descargas parciales son descargas eléctricas de pequeña energía y duración transitoria, en las que el medio gaseoso no es atravesado por completo por la corriente, no produciéndose la ruptura del mismo.

Clasificación de las descargas Eléctricas en los Gases En función a la Ruptura del Gas Descargas Eléctricas Disruptivas

Las descargas disruptivas son aquellas descargas eléctricas, en las que la corriente consigue atravesar por completo el gas que separa a los electrodos a diferente potencial.