UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTNESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA ELCTRICATCNICAS DE LATA TENSION

DEDICATORIA

PRIMERAMENTE A DIOS POR HABERME PERMITIDO LLEGAR HASTA ESTE PUNTO Y HABERME DADO SALUD.

A MI MADRE POR HABERME APOYADO EN TODO MOMENTO, POR SUS CONSEJOS, SUS VALORES, POR LA MOTIVACIN CONSTANTE QUE ME HA PERMITIDO SER UNA PERSONA DE BIEN.

AL INGENIERO HOLGER MEZA DELGADO POR SU GRAN APOYO Y MOTIVACIN, POR SU APOYO OFRECIDO EN ESTE TRABAJO, POR HABERME TRANSMITIDO LOS CONOCIMIENTOS OBTENIDOS Y HABERME LLEVADO PAS A PASO EN EL APRENDIZAJE

ndiceIntroduccin4Aislantes lquidos.5Objetivos del tema de investigacin:51.- definicin..52.- propiedades generales..53.- materiales aislantes polares y materiales aislantes no polares54.- propiedades elctricas de los materiales aislantes lquidos64.1.- conductividad elctrica6 4.2.- conductividad elctrica64.3.- constante dielctrica.74.4.- rigidez dielctrica. 74.5.- prdidas dielctricas y factor de potencia. 85.- propiedades fsico-qumicas de los materiales aislantes lquidos..8 5.1.- viscosidad..85.2.-coeficiente de viscosidad..95.3.-puntos de inflamacin y de combustin10 5.4.- puntos de congelacin y de descongelacin. ..105.5.- oxidacin y polimerizacin105.6.-contenidos de cidos. .105.7.-contenidos de azufre..115.8.- contenidos de humedad.115.9.- efectos de los contenidos de humedad..116.- eleccin del dielctrico lquido ..117.-clasificacion..127.1.-los aceites aislantes se emplean de diversas maneras12 7.2.- caractersticas de los aceites aislantes..127.3.-clasificacion de los aceites aislantes.137.3.1.-aceites vegetales..137.3.2.-aceites resinosos137.3.3.-aceites minerales137.3.3.1.- hidrocarburos saturados.14 7.3.3.2hidrocarburos no saturados..147.3.4.- obtencin de los aceites minerales. 157.3.5.-tratamiento de los aceites minerales. .167.3.6.- propiedades de los aceites minerales. .167.3.7.-resumen de aplicaciones de los aceites.20 8.- transformadores y capacitores con fluido dielctrico a base de bifenilos policlorados21 9.-aceites sintticos aislantes.219.1.- estudio de un aceite sintetico aislante: el pyralene..229.1.1propiedades fsicas..229.1.2propiedades qumicas:..229.1.3propiedades elctricas.239.1.4propiedades fisiolgicas239.1.5condiciones de utilizacin de los pyralene.249.2 aplicaciones a los transformadores..249.3 aplicaciones a los condensadores..24 9.4 aplicaciones a los cables..259.5 otras aplicaciones.2510.-Bibliografa.25Anexo (TERMINOS RELACIONADOS CON LAS PROPIEDADES ELECTRICAS DE MATERIALESAISLANTES LIQUIDOS Y GASEOSOS.).26

INTRODUCCINCada equipo de alta tensin instalado en las subestaciones elctricas que conforman el Sistema Nacional de Transmisin (SNT), cumple una funcin especfica de importancia dentro del mismo. De tal forma que podramos decir, que gran parte de la confiabilidad de este sistema, depende de las condiciones en que tales equipos se encuentren, si estos han sido correctamente instalados, si desde su recepcin en campo han sido adecuadamente sometidos a anlisis internos a travs de ensayos tanto elctricos como dielctricos, y si en consecuencia se ha cumplido estrictamente con los periodos de mantenimiento preventivos recomendados por el propio fabricante. Los ensayos dielctricos, son los mtodos aplicados para evaluar las condiciones actuales en las que se encuentra el sistema de aislamiento de un equipo. El trmino sistema de aislamiento, se refiere al subconjunto total de materiales aislantes en sus diferentes estados (slidos, lquidos y gaseosos) que se involucran en la construccin de un equipo elctrico, con la finalidad de interactuar entre s y brindar una barrera de aislamiento entre sus partes conductoras y entre estas con respecto a la masa slidamente aterrizada del mismo. Es a partir de estas definiciones, que nace la necesidad de conocer el anlisis y la aplicacin de los distintos materiales aislantes en los equipos elctricos de alta tensin, es decir: cules son sus caractersticas, como se encuentran dispuestos internamente en el equipo, cual es su funcin, que problemas atentan contra su vida til, cuales son los mtodos aplicados por el fabricante para su evaluacin en la produccin, cuales son los mtodos que permiten realizar un seguimiento de sus condiciones en campo y finalmente, que mtodos permiten su reacondicionamiento y/o recuperacin si fuera posible.

AISLANTES LIQUIDOS

Objetivos del tema de investigacin:Objetivos particulares de aprendizaje del tema son:

Entender las propiedades generales de los aislantes lquidos. Capacidad para el anlisis de textos, la sntesis de la informacin y la crtica.

1.- definicinLos aislantes lquidos son materiales que permanecen como tales en las aplicaciones elctricas (mquinas, aparatos, componentes en general) y que cuando se encuentran en servicio no experimentan ninguna transformacin fsica o qumica importante.

Se emplean para llenar espacios con dielctrico homogneo, para disipar el calor y para apagar arcos, como por ejemplo en: Transformadores. Cables, capacitores. Aisladores pasantes. Interruptores. Otros aparatos. Su presencia incrementa la rigidez dielctrica entre partes pudindose observar aislantes slidos impregnados y aparatos sumergidos en lquido aislante.

2.- propiedades generalesLas propiedades fsicas de los dielctricos lquidos como por ejemplo: peso especfico, conductibilidad trmica, calor especfico, constante dielctrica, viscosidad, dependen de su naturaleza, es decir de la composicin qumica, pero su rigidez dielctrica, adems est ligada a factores externos como por ejemplo: Impureza en suspensin. Impurezas en solucin. Humedad, etc. Esto, generalmente reducen su valor, degradando la caracterstica importante.

3.- Materiales aislantes polares y materiales aislantes no polares. Un material aislante polar est caracterizado por un desequilibrio permanente de las cargas elctricas dentro de cada molcula. Este sistema de cargas desequilibrada, se denomina dipolo y tiende a girar en un campo elctrico. En los lquidos aislantes polares hay rotacin libre de los dipolos a ciertas temperaturas y frecuencias, lo cual provoca prdidas dielctricas importantes a estas temperaturas y a estas frecuencias.

En un material aislante no polar, no existe desequilibrio de carga, puesto que la molcula no puede ser distorsionada por la aplicacin de un campo elctrico, no existe tendencia al giro. Por lo tanto estos materiales estn exentos de variacin brusca de las prdidas dielctricas por variacin de las temperaturas y las frecuencias. Cualquier variacin de la constante dielctrica o del factor de potencia, se produce gradualmente.Por su estructura qumica se puede decir si un material es polar o no polar. La mayora de los hidrocarburos son no polares. Por consiguiente, los hidrocarburos lquidos y sus derivados son los mejores aislantes lquidos.4.- Propiedades elctricas de los materiales aislantes lquidos

Propiedades elctricas. Conductividad elctrica. Constante dielctrica. Rigidez dielctrica. Prdidas dielctricas y factor de potencia.

4.1.- Conductividad elctrica. Es de naturaleza inica y tiene un alto coeficiente positivo de temperatura (cuanto ms se eleva la temperatura, ms conductor se hace el material considerado). El cambio de conductividad en funcin de la temperatura, est expresado por:

Donde:

Go : conductividad a 20 C, en siemens/cm. a: constante, distinta para cada lquido. T: temperatura absoluta en K.

4.2.- Conductividad elctrica. El aumento de conductividad con la temperatura es el resultado de un aumento de la movilidad de los iones, que se produce por disminucin de la viscosidad. La conductividad de los lquidos puros, es incrementada por pequeas cantidades de impurezas o de humedad, que se ionizan rpidamente en el lquido. El grado de ionizacin es funcin de la constante dielctrica, de forma que los lquidos no polares con constante dielctrica baja, son menos sensibles a las impurezas.Constante dielctrica. En los materiales aislantes lquidos es muy variable. Est comprendida entre 1,5 y 100. En los lquidos no polares y a temperatura ambiente, el valor est comprendido entre 1,84 y 2,3. En los lquidos no polares son independientes de la frecuencia y solo varan ligeramente con la temperatura, debido a la dilatacin trmica. En los lquidos polares, es muy elevada y vara notablemente con la temperatura y la frecuencia.4.3.- Constante dielctrica. En los materiales aislantes lquidos es muy variable. Est comprendida entre 1,5 y 100. En los lquidos no polares y a temperatura ambiente, el valor est comprendido entre 1,84 y 2,3. En los lquidos no polares son independientes de la frecuencia y solo varan ligeramente con la temperatura, debido a la dilatacin trmica. En los lquidos polares, es muy elevada y vara notablemente con la temperatura y la frecuencia.4.4.- Rigidez dielctrica. El estudio del fenmeno de la perforacin elctrica, debe considerarse en los dos casos siguientes: Lquidos puros. Lquidos impuros. En los lquidos puros, la perforacin elctrica se produce por un proceso de ionizacin similar al de los gases. Se favorece por los elevados gradientes de tensin que crean las cargas espaciales en las proximidades de los electrodos. Los cambios de presin no ejercen prcticamente ningn efecto. El aumento de la temperatura disminuye la resistencia a la perforacin.En los lquidos impuros, la perforacin elctrica se produce con tensiones mucho menores, principalmente por: Presencia de gases en suspensin: el campo electrosttico tiende a liberar los gases disueltos y como la rigidez dielctrica del gas es de la dcima parte de la del lquido, el gas se ioniza, inicindose la descarga. Presencia de humedad. Presencia de impurezas: los efectos perjudiciales aumentan con la presencia de fibras u otras partculas slidas en suspensin, provocando puentes o canales si su constante dielctrica es mayor que la del lquido. La presin aumenta la rigidez dielctrica, por impedir la eliminacin de los gases o la vaporizacin de los lquidos.4.5.- Prdidas dielctricas y factor de potencia. En la mayora de los lquidos no polares, el factor de potencia est comprendido entre 0,0001 y 0,01. El factor de potencia a 50 Hz est influenciado por la conductividad elctrica y su valor se duplica cada 10 a 20 C de elevacin de la temperatura. En altas frecuencias, el factor de potencia de los dielctricos no polares, apenas vara con la temperatura.En algunos aceites minerales que son lquidos no polares, pueden contener impurezas polares que producen picos caractersticos en las curvas de variacin del factor de potencia a frecuencias o temperaturas en que se producen cambios bruscos de la constante dielctrica.5.- Propiedades fsico-qumicas de los materiales aislantes lquidos Viscosidad. Puntos de inflamacin y de combustin. Puntos de congelacin y descongelacin. Oxidacin y polimerizacin. Contenido de cidos. Contenido de azufre. Contenido de humedad.5.1.- Viscosidad. Definicin: es la resistencia de los lquidos a fluir. Depende de tres factores: Es proporcional a la superficie S de la lmina. Es proporcional a la velocidad de traslacin v. Es inversamente proporcional al espesor h de la lmina.

Donde:Fv: fuerza de rozamiento. S: superficie de la lmina. V: velocidad de traslacin. H: espesor de la lmina. : coeficiente de viscosidad absoluta.

5.2.- coeficiente de Viscosidad. De la frmula anterior puede deducirse el valor del coeficiente de viscosidad :

La unidad de viscosidad absoluta puede definirse como la viscosidad de un fluido que opone la resistencia de una dina al deslizamiento de una superficie de 1 cm2, a la unidad de velocidad (1 cm por segundo), con respecto a otra superficie plana colocada a la distancia de 1 cm.

A la viscosidad absoluta se la llama tambin viscosidad dinmica. La unidad de viscosidad absoluta es el poise.Se llama viscosidad relativa o viscosidad cinemtica, a la relacin entre la viscosidad absoluta de un lquido y su densidad.

En la prctica industrial se mide la viscosidad en aparatos denominados viscosmetros, que miden el tiempo que tarda en vaciarse un volumen fijo de lquido a una temperatura determinada.