Generalidades

MATERIALES ELÉCTRICOS
AISLANTES
Los aislantes reales presentan
●
Corrientes de desplazamiento
● Absorción de corriente
(corriente reactiva como RC)
● Paso de corriente de
conducción
R. Tinivella
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2
Materiales eléctricamente
activos
●
Presentan características RLC
●
Buscar en EDO !...
R. Tinivella
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3
Propiedades generales
● Propiedades
eléctricas
● Propiedades mecánicas
● Propiedades
fisicoquímicas
R. Tinivella
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4
Propiedades eléctricas
●
●
●
●
●
●
Resistencia de aislamiento
Rigidez dieléctrica
Constante dieléctrica
Factor de pérdidas dieléctricas
Factor de potencia
Reistencia al arco
R. Tinivella
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5
Resistencia de aislamiento
Hay dos componentes:
●
●
Resistencia superficial
Resistencia transversal o
volumétrica
Que se supone actúan en paralelo
R. Tinivella
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6
Resistencia y resistividad
superficiales
l
V,I
a
R=ρS.l/a > [ρS] = Ω
R. Tinivella
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7
Resistencia y resistividad
superficiales
Toda suciedad o adherencia
será una resistencia extra en
paralelo por lo que idealmente
un aislador no debe tener
porosidad superficial ni
rugosidades que faciliten la
acumulación de las mismas
●
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8
Resistencia y resistividad
superficiales
La medición de resistencia
(resistividad) superficial debe
hacerse en condiciones de
limpieza (grasas, polvo,
humedad, incrustaciones)
cuidadosamente verificadas
●
R. Tinivella
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9
Resistencia y resistividad
volumétrica
l,V,I
A
R=ρ.l/A > [ρ] = Ω.m
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10
Resistencia y resistividad
volumétricas
La resistencia (resistividad)
volumétrica varía con la
temperatura, la tensión aplicada, el
tiempo, la humedad, el espesor de
material, etc.
●
Un ensayo debe hacerse a la
máxima temperatura de servicio.
●
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11
Rigidez dieléctrica
Es el máximo campo eléctrico
que soporta un dielèctrico antes
de convertirse drásticamente
en conductor (ruptura o
perforación). Se expresa en V/M
y tiene dependencia variable
con la temperatura.
●
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12
Rigidez dieléctrica
La temperatura límite
puede ser tan baja como
-50°C o llegar hasta
500°C en algunos
cerámicos.
También depende
fuertemente del espesor
de material.
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Rigidez dieléctrica
● Si
las corrientes de fuga
y pérdidas dieléctricas
elevan la temperatura por
encima de la temperatura
límite para la perforación
esta se producirá a
tensión mas baja
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Constante dieléctrica
● Es
la relación entre la
capacidad de un
condensador que emplea
el material considerado
como dieléctrico y uno de
la misma geometría que
emplea el vacío (aire)
R. Tinivella
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15
Constante dieléctrica
●
Para un condensador de placas
planoparalelas es
C=εo.A/d
Siendo d la separación entre
placas (armaduras) y A su area.
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Factor de pérdidas dieléctricas
El factor de potencia (tg δ) varía
con la
Temperatura
Tensión aplicada
●
●
● Frecuencia
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Resistencia al arco
Es el tiempo que el material
soporta los efectos del antes de
inutilizarse, en general por
grietas, surcos carbonizados en
la superficie, etc.
● Es importante en interruptores,
conmutadores tomas de
corriente
●
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18
Resistencia al arco
● Varía
no sólo con la
tensión, corriente de arco
temperatura y humedad,
sino también con la
forma, limpieza
superficial, detalles de
montaje, etc
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ENSAYOS
Debido a la complejidad de los
mecanismos de falla hay
ensayos que pueden hacerse
con probetas normalizadas pero
otros deben hacerse
directamente sobre los
componentes terminados.
●
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20
ENSAYOS
● Eléctricos
● Térmicos
● Mecánicos
● Humedad
● Químicos
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(corrosión)
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21
ENSAYOS
De resistencia de aislamiento transversal con electrodos de
mercurio (también puede usarse para resistencia superficial).
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ENSAYOS
R. Tinivella
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ENSAYOS
Resistencia de aislamiento
superficial con electrodos de
cuchilla
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24
máquinas
●
Se acepta comolímite que:
V
R[ M Ω] =
P + 1000
siendo V la tensión nominal en voltios y P la potencia nominal
en kW
A la temperatura de funcionamiento a pleno
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Rigidez dieléctrica
R. Tinivella
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26
Rigidez dieléctrica
3mm
R. Tinivella
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27
Rigidez dieléctrica
R. Tinivella
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28
Rigidez dieléctrica
R. Tinivella
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29
Rigidez dieléctrica
R. Tinivella
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30
Pérdidas dieléctricas
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Propiedades mecánicas
●
●
●
●
●
●
●
Resistencia a la tracción
Resistencia a la compresión
Resistencia a la flexión
Resistencia al corte
Resistencia al choque
Dureza
Maquinabilidad
R. Tinivella
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Ensayo de flexión (MOR)
R. Tinivella
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MOR & plegado
R. Tinivella
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Plegado (embutibilidad)
R. Tinivella
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DUREZA
Ej.
D=P/πdh
Dureza SHORE > D = f(P)
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Propiedades físicas
Algunas de las relevantes son:
* Peso específico
* Porosidad
* higroscopicidad
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Propiedades térmicas
●
●
●
●
Calor específico
Conductividad térmica
Inflamabilidad
Temperatura de seguridad
(muchas veces está relacionada
con la vida útil pretendida)
R. Tinivella
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Propiedades químicas (algunas)
●
●
●
●
Resistencia
Resistencia
Resistencia
álcalis
Resistencia
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al ozono
a la luz solar (UV)
a los ácidos y/o
a los aceites
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Resistencia al calor Martens
Una probeta de 115*15*10mm
se somete a termofluencia (en
flexión a temperatura creciente
(50°C/h) con una carga de 50
kg/cm2. La temperatura para un
desplazamiento de 1,5mm de la
parte superior de la probeta es
el grado Martens.
●
R. Tinivella
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Clases térmicas
R. Tinivella
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41
Clase Y (90°C)
●
●
Algodón, seda y papel sin
impregnar
Polietileno, papeles y cartones
sin impregnar, madera, fibra
vulcanizada sin impregnar, etc.,
post ensayo que demuestre su
resistencia térmica
R. Tinivella
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42
Clase A (105 °C)
●
●
●
●
Algodón, seda, papel, impregnados o
sumergidos en dieléctrico líquido.
Moldeados o estratificados con relleno
de celulosa.
Láminas y hojas de acetato de celulosa y
similares.
Fibra vulcanizada y madera, impregnadas
cont.
R. Tinivella
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43
Clase A (105 °C) cont.
●
●
Policloruro de vinilo.
Barnices aislantes a base de
resinas natutales, asfaltos
naturales y fenólicos modificados.
R. Tinivella
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44
Clase E (120 °C)
●
●
●
●
Esmaltes a base de acetato de polivinilo,
esmaltados cubiertos con fibras
naturales o artificiales.
Papel baquelizado,películas de
tereftalato de polietileno
Moldeados y estratificados de algodón,
papel, y resinas fenólicas o similares
Barnices de resinas alquídicas
R. Tinivella
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45
Clase B (130 °C)
●
●
●
●
●
Esmaltes a base resinas de poliuretanos.
Tejidos de vidrio y amianto impregnados
Mica y papel de mica aglomerada con
goma laca, asfaltos y alquídicos
Caucho de eetileno-propileno
cont.
R. Tinivella
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46
Clase B (130 °C) cont.
●
●
●
Moldeados y estratificados de
amianto y fibra de vidrio con resinas
fenólicas, de melamina, epoxídicas
y poliester
Tejidos de vidrio-amianto
Barnices de resinas de melamina,
epoxídicos y poliester
R. Tinivella
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47
Clase F (155 °C)
●
●
●
●
Tejido de vidrio con resina poliester
Mica y papel de mica aglomerada
con resina poliester o epoxídica
Estratificados de tejido de vidrio y
epoxis de gran reistencia térmica
Estratificados de amianto-vidrio
R. Tinivella
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48
Clase H (180 °C)
●
●
●
●
●
Elastómeros de siliconas
Fibra de vidrio aglomerada o
recubierta con siliconas
Mica y papel de mica aglomerado
con siliconas
Estratificados de vidrio y siliconas
Barnices de siliconas
R. Tinivella
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49
Clase C (más de 180 °C)
●
●
●
●
Mica y papel de mica con
agomerante inorgánico
Estratificado de amianto con
aglomerante inorgánico
Porcelana y materiales cerámicos
Vidrio y cuarzo
R. Tinivella
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50
Temperatura del punto más
caliente
● Es
la que debe tomarse
como referencia para la
definición de los
materiales a utilizar, lo
que incluye a los
aislantes
R. Tinivella
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51
Temperatura ambiente máxima
● Se
suele tomar como base
una temperatura ambiente
máxima de 40°C, la que a
veces, en particular en
varias zonas de nuestro
país, es muy baja
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52
Valores máximos de aumento
de temperatura
Es la máxima temperatura de
trabajo menos la máxima
temperatura ambiente
aceptada.
Tiene que ver con la potencia a
disipar y la conductividad
térmica del aislante
●
●
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53
Recomendación 1
● Antes
de diseñar una
máquina o equipamiento
averigüe dónde y en qué
ambiente será instalado.
Verifique que la información
que usa es compatible con
ese lugar y ambiente
R. Tinivella
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Recomendación 2
●
Antes de comprar una máquina
o equipamiento averigüe para
dónde y para qué ambiente fue
diseñado/a. Verifique que las
especificaciones son
compatibles con el lugar y
ambiente a que está
destinado/a
R. Tinivella
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