Factores que influencian la rigidez dielctrica de los lquidos aislantes. La rigidez dielctrica de los aislantes lquidos depende de diferentes factores capaces de modificarla bajo determinadas condiciones. Entre estos factores se tienen la temperatura, la presin esttica aplicada, la distancia entre las partes vivas de los equipos, el material y la condicin superficial de los electrodos, y el contenido de impurezas del aceite. Estos factores son descritos en los siguientes incisos. Temperatura y Presin El efecto de la temperatura en la rigidez dielctrica de aislantes lquidos depende del grado y tipo de impurezas contenidas en el mismo. Un ejemplo de esto, cuando un transformador se encuentra sumergido en aceite con alto grado de pureza, su rigidez dielctrica es insensible a la temperatura, excepto cuando se acerca al punto de ebullicin. En este punto, decrece drsticamente la rigidez, posiblemente por la formacin de burbujas de vapor. Los aceites con rastro de humedad, muestran sensibilidad a las variaciones de temperatura en un rango desde C. La rigidez dielctrica de los aislantes lquidos sometidos a corriente directa o alterna, se incrementa significativamente cuando se les aplica presin. Un incremento de la presin a 10 veces la de la atmsfera, puede ocasionar un aumento del 50% de la rigidez dielctrica dependiendo del tipo de lquido. Otro efecto de la presin es evitar descargas antes de la ruptura. Esto se encuentra soportado en la teora de la burbuja de la ruptura de lquidos. Bajos muchos impulsos rpidos de voltaje no mayores a 0,05 s, el voltaje de ruptura es insensible tanto a la presin como a la temperatura. -20 C hasta su punto de ebullicin alrededor de 250

Condicin superficial y abertura de los electrodos. El voltaje de ruptura de un aceite depende del ancho, as como de la forma y material de los electrodos. Para aberturas con alta desuniformidad de campo, tal como el caso de la abertura entre un punto y una esfera, hay un

efecto de polaridad. La ruptura con polaridad negativa en corriente directa es mucho menor que a la polaridad positiva, hasta una distancia crtica de la abertura en la cual la relacin se revierte. Esta distancia crtica depende del lquido y del material del electrodo. El material de la capa superficial del ctodo determina el estrs elctrico necesario para la emisin de electrones. Estos electrones juegan un papel decisivo en la conduccin y en el proceso de ruptura. El tamao y forma de los electrodos determina el volumen de lquido sujeto a alto estrs elctrico y el grado de la desuniformidad del campo. Cuanto mayor sea el volumen, ms alta es la posibilidad de contener impurezas. Al aumentar estas partculas presentes, menor ser la tensin de ruptura del lquido. La sensibilidad de ruptura de los lquidos a estos factores es mayor para corriente directa y alterna que para pulsos rpidos de tensin. As, la relacin de impulso de separaciones no uniformes gases con caractersticas geomtricas similares. Tambin se ha demostrado que sometiendo a estrs el aceite con alto voltaje por un largo tiempo, tiende a aumentar la separacin para un determinado voltaje de ruptura. Esto se conoce como condicin de abertura del aceite. Las partculas en suspensin de acumulan en las zonas de concentracin de campo. Puntos de microrugosidad en los electrodos se erosionan por descargas de corriente concentradas. Una pelcula con los subproductos de las descargas graduales cubre el rea de ambos electrodos. En el caso de aceites de silicon, repetidas rupturas, tiende a cubrir los electrodos con una capa de gel y productos slidos en descomposicin. Impureza Las impurezas involucran partculas slidas de carbn y cera, subproductos del envejecimiento y descargas, fibras de celulosa, residuos de procesos de filtracin, agua, cidos y gases. Estas impurezas usualmente ocasionan una reduccin de la rigidez dielctrica de los aislantes lquidos, el mayor efecto que existe es la presencia simultnea de humedad y fibras. Las de lquidos contaminados o tcnicamente puros puede ser siete veces ms, mayor que las aberturas en

fibras de celulosa son conocidas por su propiedad higroscpica, atrayendo agua de su ambiente en forma de lquido o vapor. Bajo corriente directa y alterna el efecto de la humedad es drstico en lquidos meticulosamente puros, mucho mayor que para lquidos comerciales. El efecto de la humedad es menos pronunciado en el caso de abertura del aceite con campos muy poco uniformes y con lquidos sin contenido de fibras. La solubilidad del agua es considerablemente ms alta en aceite de silicon y steres fosfato que en aceite mineral, stos necesitan mayor cuidado con su nivel de pureza y mantenimiento. Partculas de metal pueden estar presentes en dielctricos lquidos, particularmente en los utilizados para interruptores y transformadores. Su presencia reduce la rigidez dielctrica del aceite en ms de 70%. La Figura x ilustra este fenmeno, en el cual largas y delgadas partculas contribuyen a la reduccin de la rigidez de ruptura del aceite. Aceites Aislantes en movimiento El comportamiento de transformadores en aceite y otros fluidos dielctricos usados para el enfriamiento y aislamiento de equipos de sistemas de potencia es altamente influenciado por el movimiento generado por la accin de bombas de circulacin. Se deben considerar dos factores importantes. Uno, cargas generadas por electrificacin de fluidos en partes crticas de un circuito hidrulico teniendo alta velocidad y turbulencia puede acumularse y distorsionar el campo elctrico en posiciones donde la integridad del dielctrico es perjudicada. Tambin, la rigidez dielctrica del fluido es alterada por la accin del flujo. Separacin de cargas en la interfaz entre un fluido en movimiento y el contorno de un slido puede dar lugar a la generacin de importantes campos elctricos. Ya sea solos o en combinacin con el campo elctrico existente impuesto por la energizacin de los equipos, esto puede ocasionar una falla de aislamiento. En contraste, durante las pruebas al aceite, el flujo continuo de aceite increment la rigidez dielctrica, esto puede apreciarse en la Figura x. El incremento depende del material del electrodo y es ms grande con electrodos

de acero que con latn. El incremento de la rigidez dielctrica puede explicarse asumiendo que el flujo de aceite impide la entrada de impurezas en la abertura o que el movimiento del aceite retarda el establecimiento de partculas puente entre los electrodos. El cambio de la rigidez dielctrica fue significativo con una velocidad del aceite de 3 cm/s, aunque a mayor velocidad es normalmente necesario tener tal efecto. Para complicacin adicional a la situacin, excesivo incremento en la velocidad del aceite ocasiona turbulencia en el flujo, donde pueden crearse burbujas de gas lo cual conduce a una reduccin de la rigidez dielctrica. Envejecimiento Cuando un aislante lquido ha permanecido a elevadas temperaturas y bajo estrs elctrico y expuesto a oxgeno, se degradan sus propiedades. Aumenta el contenido de humedad y el nivel de acidez, mientras que la resistividad y la rigidez dielctrica decae. La oxidacin del aislante lquido es acelerada a altas temperaturas, con ms oxgeno presente y en la presencia de un catalizador como lo es el cobre. A baja viscosidad, los aceites muy puros tienen mayor tendencia a disolver aire y oxgeno, comienzan a oxidarse ms rpido que los aceites de menor grado y mayor viscosidad. Mientras el aislante lquido est en servicio o almacenado en contacto con oxgeno, algunas partculas impuras inevitablemente estarn presentes. As las partculas aumentarn en tamao. Silenciosas descargas de tipo corona y corrientes de fuga concentradas ayuda a la formacin de agua, resinas cidos y con esto aparicin de hidrgeno. Descargas disruptivas tales como arcos o intenso calentamiento localizado del aislante lquido y slido produce partculas de carbn, y gases como el monxido de carbono, dixido de carbono y acetileno. A menudo se forma cera por polimerizacin de aceite en las paredes de burbujas de gas cuando las burbujas comienzan a ionizarse. Los agresivos cidos producto de la oxidacin y descarga atacan el aislamiento slido, hierro y cobre inmersos en el lquido. Para mantener las cualidades de un aislante lquido en servicio, sus importantes propiedades fsicas, qumicas y elctricas tienen que ser regularmente revisadas. Antes que las cualidades del aislamiento lquido

cambien ms all de los niveles permitidos, se deben tomar medidas especiales para recuperar el lquido. Aditivos Para prolongar la vida de los lquidos aislantes en servicio se pueden tomar dos acciones. La primera se debe inhibir el proceso de oxidacin. El segundo es tratar la oxidacin para minimizar sus efectos que deterioran las propiedades de los lquidos. Para empezar, para minimizar el nivel de oxidacin la cantidad de oxigeno disuelta en el o que este en contacto debe ser disminuida. Esto se logra disolviendo inhibidores de oxidacin en el liquido. Estos inhibidores reaccionan con los productos de la oxidacin y por lo tanto los detienen. Existen tambin pasivadores que reaccionan con sales metlicas que de otra manera actuaran como catalizadores para la oxidacin. La cantidad de sal aadida al liquido esta en el orden de 0.1% aunque la cantidad exacta para resultados ptimos depende de la sal y la composicin del liquido. Los inhibidores reaccionan con los radicales libres y perxidos producidos por la oxidacin y detienen su reaccin en cadena. Reaccionando con los perxidos de los radicales los pasivadores pueden prevenir la formacin naftenatos de cobre y hierro los cuales son catalizadores de la oxidacin.