¿Qué es un cuadro de distribución con aislamiento de gas (GIS)?

Aparamenta con aislamiento de gas (GIS)Es un tipo de interruptor eléctrico compacto y con carcasa metálica.

Todas las partes conductoras principales están selladas dentro de una cámara presurizada llena de gas aislante. Su aspecto es muy diferente al de los interruptores con aislamiento de aire (AIS) tradicionales debido a su reducido tamaño. Esta tecnología puede reducir el tamaño de una subestación hasta en un 90 % en comparación con los AIS convencionales.

El principal gas aislante utilizado históricamente ha sido el hexafluoruro de azufre (SF₆). Sin embargo, la industria está avanzando rápidamente hacia opciones más respetuosas con el medio ambiente. Independientemente del gas empleado, un cuadro de distribución con aislamiento de gas cumple las funciones básicas necesarias en cualquier sistema eléctrico.

• Para controlar el flujo de energía.
• Para proteger los equipos eléctricos de fallos.
• Para aislar los circuitos para su mantenimiento.

Cómo funciona un SIG

Aquí analizaremos las dos funciones clave que desempeña el gas aislante para que los interruptores con aislamiento de gas sean tan eficaces: el aislamiento y la extinción del arco eléctrico.

Resistencia dieléctrica superior

La rigidez dieléctrica es la capacidad de un material para soportar voltaje sin sufrir daños.

El gas aislante utilizado en los sistemas de aislamiento geotérmico (GIS), tradicionalmente SF₆, posee fuertes propiedades electronegativas. Esto significa que captura fácilmente los electrones libres que, de otro modo, podrían provocar una descarga eléctrica.

Esta característica, combinada con la presurización dentro del recinto, proporciona laPropiedades dieléctricas superiores del gas SF₆.

Funciona mucho mejor como aislante que el aire, por lo que las piezas conductoras pueden colocarse mucho más cerca unas de otras sin peligro.

Cómo controlar el arco eléctrico

Cuando un interruptor automático debe interrumpir una corriente de falla, crea un potente arco eléctrico. El gas aislante desempeña un papel fundamental en la extinción de este arco. Así es como funciona el proceso:

1. Detección de fallos:Los relés de protección del sistema detectan una sobrecorriente o un cortocircuito y activan el interruptor para que se dispare.
2. Separación por contacto:Al separarse los contactos mecánicos del disyuntor, se forma un arco eléctrico entre ellos.
3. Explosión de gas:Un mecanismo dentro del interruptor envía una ráfaga de gas aislante a alta presión directamente hacia la trayectoria del arco eléctrico.
4. Enfriamiento y temple por arco:El gas enfría rápidamente el arco y absorbe su energía térmica. Su naturaleza electronegativa ayuda a que las partículas ionizadas se reagrupen, extinguiendo el arco y deteniendo la corriente.
5. Aislamiento del sistema:El circuito ya está desenergizado y abierto de forma segura.

Soluciones de media tensión

Aparamenta eléctrica con aislamiento de gas (YRM6-12/24)

• Diseño totalmente sellado:Tanque de gas de acero inoxidable lleno de SF6 para un aislamiento ambiental total.
• Diseño compacto:Diseño modular con capacidad de ampliación superior, ideal para proyectos con espacio limitado.
• Fiabilidad extrema:Rendimiento estable en entornos de gran altitud, húmedos y corrosivos.
• Cumplimiento:Diseñado para cumplir con las normas internacionales IEC en materia de estabilidad de la alimentación a largo plazo.

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Dentro del recinto del SIG

Un cuadro de distribución con aislamiento de gas es un sistema modular altamente integrado. Varias unidades funcionales clave se alojan juntas dentro del conjunto sellado.

Normalmente encontramos los siguientes componentes principales dentro de un módulo SIG:

• Interruptores automáticos:Dispositivo activo para interrumpir corrientes normales y de falla.
• Desconectadores (aisladores) e interruptores de puesta a tierra:Se utiliza para crear un espacio de aislamiento seguro para el mantenimiento y para conectar a tierra de forma segura las secciones aisladas.
• Barras conductoras:Los conductores principales que transportan la energía entre las diferentes bahías del cuadro de distribución.
• Transformadores de medida (CT y VT):Los transformadores de corriente y tensión proporcionan señales para la medición, el monitoreo y los relés de protección.
• Caja metálica sellada:La carcasa de aluminio o acero conectada a tierra contiene todas las partes con tensión y el gas aislante, lo que garantiza la seguridad de los operarios y protege los equipos del entorno.
• Sistema de monitoreo de gases:Un dispositivo de seguridad fundamental que monitoriza continuamente la densidad y la presión del gas, alertando a los operadores sobre cualquier posible fuga.

Comparación entre SIG y SIA

Para comprender el valor de los interruptores con aislamiento de gas, conviene compararlos directamente con los interruptores con aislamiento de aire. Los interruptores con aislamiento de gas ofrecen ventajas significativas en cuanto a fiabilidad y mantenimiento, pero conllevan un coste inicial más elevado.

Un futuro más verde para los SIG

El cambio más significativo en la tecnología moderna de interruptores con aislamiento de gas es el abandono del gas SF₆ para abordar las preocupaciones medioambientales.

El desafío ambiental SF₆

El SF₆ funciona muy bien como gas técnico, pero también es el gas de efecto invernadero más potente conocido por la ciencia. Su potencial de calentamiento global (PCG) es más de 24 000 veces superior al del CO₂. Además, puede permanecer en la atmósfera durante más de 3000 años.

Las estrictas normas medioambientales, como el Reglamento UE sobre gases fluorados, están acelerando este cambio.Los principales fabricantes están desarrollando soluciones libres de SF₆.Estas soluciones pretenden mantener el mismo nivel de rendimiento a la vez que reducen el daño ambiental.

Conozca las alternativas ecológicas

Actualmente se está utilizando una nueva generación de gases aislantes ecológicos. Estas opciones ofrecen un rendimiento similar con un impacto ambiental mucho menor.

Las principales opciones que vemos hoy incluyen:

• g³ (Gas verde para la red eléctrica):Una mezcla de gases a base de fluoronitrilo que reduce el PCA en más del 99 % en comparación con el SF₆.
• Mezclas de aire seco y CO₂:Estas soluciones ofrecen una alternativa con cero potencial de calentamiento global (PCG), utilizando aire purificado, nitrógeno y dióxido de carbono como medio aislante.
• Mezclas a base de fluorocetonas:Otro tipo de gas sintético que también proporciona una gran reducción del PCA.

Estas tecnologías ya no se limitan a la fase de pruebas. Las empresas de servicios públicos las están utilizando activamente en nuevos proyectos, incluyendo gases de origen natural para nuevas instalaciones de SIG y otras opciones libres de SF₆.

Aplicaciones esenciales de SIG

Las ventajas únicas de los interruptores con aislamiento de gas los convierten en la mejor opción, y en ocasiones la única, para una amplia gama de aplicaciones críticas.

• Subestaciones urbanas:En zonas donde el terreno es muy caro o difícil de encontrar, el tamaño reducido de un SIG (Sistema de Información Geográfica) resulta esencial.
• Parques eólicos marinos y zonas costeras:La carcasa sellada ofrece una protección total contra el aire salino y la humedad, lo que garantiza la fiabilidad del equipo en entornos marinos adversos.
• Instalaciones subterráneas e interiores:Los sistemas de información geográfica (SIG) funcionan bien para subestaciones ubicadas en sótanos, túneles o edificios donde la seguridad y el espacio limitado son factores primordiales.
• Instalaciones industriales:En lugares con mucho polvo o contaminación química, el diseño sellado bloquea la contaminación y mantiene un funcionamiento estable.
• Centrales hidroeléctricas:Estas construcciones suelen realizarse en el interior de montañas o cuevas, donde el espacio es muy limitado.

Conclusión: El valor perdurable de los SIG

Los interruptores con aislamiento de gas han demostrado su valía gracias a sus principales ventajas: tamaño compacto, alta fiabilidad, mayor seguridad y bajo mantenimiento. Si bien la tecnología está evolucionando para reducir su impacto ambiental mediante el abandono del SF₆, su diseño fundamental sigue siendo la base de las redes eléctricas modernas.

Los SIG son esenciales para construir infraestructuras eléctricas robustas y que optimicen el espacio. Ayudan a llevar energías renovables a zonas urbanas densamente pobladas y representanEl futuro de la tecnología de aparamenta eléctrica, equilibrando un sólido desempeño con estándares ambientales cada vez más exigentes.