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¿CÓMO FUNCIONA UN AISLADOR ELÉCTRICO?

cómo funciona un aislador eléctrico
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¿CÓMO FUNCIONA UN AISLADOR ELÉCTRICO?

Aunque los aparatos requieren de electricidad para funcionar, mucha electricidad puede dañarlos o destruirlos y causar heridas personales por la corriente eléctrica. El aislador eléctrico es un material que puede detener o disminuir la corriente de electricidad de un punto a otro. Los aislantes actúan de manera distinta dependiendo de sus propiedades físicas y al voltaje al que han sido sometidos.

aislador eléctrico

Un aislador eléctrico es un material con poca capacidad de conducción de la electricidad, utilizado para separar conductores eléctricos y cables electricos evitando un cortocircuito y para mantener alejadas del usuario determinadas partes de los sistemas eléctricos, que de tocarse accidentalmente cuando se encuentran en tensión pueden producir una descarga. Los más frecuentemente utilizados son los materiales plásticos y las cerámicas. Las piezas empleadas en torres de alta tensión empleadas para sostener o sujetar los cables eléctricos sin que éstos entren en contacto con la estructura metálica de las torres se denominan aisladores.

El comportamiento del aislador eléctrico se debe a la barrera de potencial que se establece entre las bandas de valencia y conducción que dificulta la existencia de electrones libres capaces de conducir la electricidad a través del material. Para más detalles ver semiconductor.

La electricidad es el movimiento de energía electromagnética. Es transportada por electrones libres y siempre viaja de un punto con alto potencial eléctrico a un punto con un menor potencial. Los electrones que son libres de viajar lo harán, siempre y cuando un camino completo exista y que haya una fuerza inicial que los repela, por ejemplo, el voltaje. Los materiales en los cuales esto puede suceder fácilmente son llamados conductores. Los aislantes, por otro lado, no permiten que la corriente eléctrica fluya debido a que no tienen electrones sin adherirse para transportar carga.

Materiales

El aislador eléctrico está hecho de materiales que no conducen electricidad. Algunos de estos son el papel, la madera, el cristal, los cerámicos y la arena. Cualquier no metal actuará como aislante. Uno de los mejores aislantes es el cristal de cuarzo, con una resistencia de 5 x 10^16 ohmios por metro. El aire también puede funcionar como aislante. Estos materiales tienen cadenas de valencia completas en sus átomos y no pueden transferir electrones fácilmente y mucho menos una descarga eléctrica.

Dimensiones

La resistencia eléctrica proporcionada por un material aislante depende del tamaño del aislante, así como del material. Mientras más denso y pequeño el material, más difícil es que la energía se transporte por él. Esto sucede debido a que los electrones libres perderán energía eléctrica por fricción ya que se frotarán uno con otro y con los átomos del material rodeándolo. Además, el grosor del material influye; mientras más distancia tenga que viajar la electricidad, más voltaje se requiere.

Voltaje

El voltaje es la diferencia del potencial eléctrico. Mientras más voltaje haya en una fuente de poder o circuito, mayor será la posibilidad de ruptura eléctrica en el material aislante o resistencia. La ruptura eléctrica ocurre cuando un material que no conduce energía se somete a una carga eléctrica tan fuerte como para repeler electrones de sus órbitas, entonces proporcionando un camino por el cual la electricidad pueda viajar. Cualquier material se convertirá en conductor o resistencia si se le aplica el suficiente voltaje; los relámpagos son un ejemplo de esto sucediéndole al aire. Normalmente, el aire no conduce electricidad, pero los rayos tienen tan alto voltaje que hacen un camino para viajar por el aire.

Características del aislador eléctrico

En las infraestructuras eléctricas de alta tensión existen diferentes tipos de aisladores que, sin embargo, cumplen una función general. Esta es precisamente mantener aislada de forma mecánica los conductores de la línea de tierra y otros elementos conductores.

Los aisladores están diseñados para soportar la carga mecánica procedente del conductor. En efecto, la función de los aisladores es precisamente la de mantener aislado eléctricamente a los llamados conductores de apoyo. Para ello, soportan la tensión en condiciones de sobretensión, condiciones anormales y también en las normales. Hay que decir que la tensión debe soportarla tanto el material aislante como la superficie del mismo y el aire que le rodea. Por ello, entre las características de los diferentes tipos de aisladores deben estar:

  • Adecuada tensión de contorneamiento: una disposición idónea para que la tensión de contorneamiento tenga valores elevados y no produzca descargas que vayan entre los conductores y el apoyo a través de los propios aisladores.
  • Una tensión de perforación adecuada: es el factor en el que la rigidez dieléctrica muestra valores suficientes para que la tensión de perforación sea lo más elevada que se pueda.
  • Ausencia de deterioro a lo largo de la vida útil de la propia línea.
  • Resistencia combinada idónea para soportar pruebas técnicas, mecánicas y eléctricas.
  • Resistencia frente a las temperaturas: tanto a la hora de afrontar sus cambios como a la hora de resistir condiciones de intemperie.

Tipos de aisladores eléctricos

  • Según su forma:

Aislador eléctrico de campana

Tienen forma de campana y normalmente se emplean para tensiones medias y bajas. Normalmente están fabricados en porcelana o vidrio. Podemos encontrarlo de forma encadenada. A veces se nombran como aisladores de disco.

Aislador eléctrico de barra

Están indicados para tensiones elevadas. Tienen forma alargada que pueden resistir flexión y compresión a niveles elevados. Estos se originan como consecuencia de la demanda de tensión elevado. Suelen ser de porcelana o composiciones mixtas.

  • Según sus materiales

Aislador eléctrico de porcelana

Una de las cualidades más valiosas para los tipos de aisladores de porcelana es que son muy resistentes a compresión. Es el material más empleado en instalaciones de líneas eléctricas aéreas.

Aislador eléctrico de vidrio

El vidrio es un material de gran dureza. Al mismo tiempo, presenta una gran resistencia mecánica y a los cambios de temperatura. Además, tiene un coste inferior a la porcelana por lo que es muy empleado en las instalaciones de numerosos países e infraestructuras públicas.

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