Se utiliza un material aislante eléctrico / material aislante para obstruir el flujo de corriente. Forma enlaces iónicos y los materiales que tienen baja conductividad y alta resistividad están disponibles en forma de sólido, líquido, gaseoso como el plástico usado para tapones, aceite aislante usado en transformador , etc. Estos materiales tienen una resistencia muy alta por lo que el flujo de corriente eléctrica requiere un voltaje extremadamente alto como kilo o megavoltios para enviarles algunos miliamperios de corriente. Los aisladores se utilizan principalmente para almacenamiento y también en todos los equipos eléctricos domésticos y comerciales para aislar el conductor de la tierra.
¿Qué es el material aislante / material aislante eléctrico?
El material aislante eléctrico / materiales aislantes son los materiales que inhiben la transmisión de calor, la corriente eléctrica o el ruido. Todos los materiales aislantes tienen un coeficiente de temperatura de resistencia negativo y, como tal, la resistividad se reduce con un aumento de temperatura. La función del aislador es muy importante sin la cual ninguna máquina eléctrica puede funcionar, la mayoría de las averías en el campo de la ingeniería eléctrica se deben a la falla del aislamiento. La importancia de los materiales aislantes es cada vez mayor en el día a día ya que existe una innumerable cantidad de tipos de aisladores disponibles en el mercado. La selección del tipo correcto de material aislante es muy importante porque la vida útil del equipo depende del tipo de material utilizado.
Conceptos básicos del material aislante
los aisladores son los materiales que tienen los electrones de valencia ocho o más cerca de ocho. Cuando los electrones de valencia son ocho obviamente el átomo está en una condición estable y ofrecen una resistencia muy alta ya que no hay electrones libres, además el espacio prohibido entre la conducción y la banda de valencia es mayor. La estructura atómica del neón de material aislante se muestra en la siguiente figura.
Estructura atómica del material aislante de neón
Como se muestra en la figura anterior, ese átomo tiene ocho electrones en la órbita más externa, por lo tanto, son estables y se pueden considerar como un aislante. La estructura atómica del flúor tiene siete electrones en su órbita más externa en un electrón de valencia. La estructura atómica del flúor material aislante se muestra en la siguiente figura.
Estructura atómica del flúor
Los átomos, como el oxígeno, que tienen sólo seis electrones en un electrón de valencia, se pueden clasificar también como aislantes, pero las propiedades aislantes del oxígeno son menores que las del flúor y el neón.
Estructura atómica del oxígeno
Los átomos que tienen ocho electrones y siete electrones en una órbita más externa se comportan como un buen aislante en comparación con los átomos que tienen seis electrones de valencia.
¿Qué es el aislante de vidrio?
A alta temperatura, los aislantes de vidrio se diseñan o fabrican mezclando los diferentes tipos de materiales, incluido el cuarzo y el polvo de cal, y luego se enfrían en el molde. La principal desventaja del aislante de vidrio es que, en comparación con el otro tipo de aisladores, el aislante de vidrio observa fácilmente las contaminaciones y, en la superficie del aislante de vidrio, la humedad se puede destilar fácilmente.
Propiedades
Las propiedades del aislante de vidrio son
- Resistencia dieléctrica: El valor aproximado de rigidez dieléctrica es de 140 kV / cm.
- Fuerza compresiva: El valor aproximado de la resistencia a la compresión es de 10.000 Kg / cm².
- Resistencia a la tracción: El valor aproximado de la resistencia a la tracción es de 35.000 kg / cm².
Ventajas
Las ventajas del aislante de vidrio son
- En comparación con la porcelana, la rigidez dieléctrica es muy alta en un aislante de vidrio.
- Alta resistividad
- La resistencia a la tracción es más alta que la porcelana.
- Es más barato que el aislante de porcelana.
- Menos costo
¿Qué es el aislante de polímero?
El polímero o aislante polimérico también se conoce como aislante compuesto. Es un material aislante ligero y de alta resistencia mecánica. La desventaja del aislante de polímero es que si hay algún espacio no deseado entre el cobertizo y el núcleo, puede entrar la humedad.
Propiedades
El aislante polimérico o polimérico tiene excelentes propiedades como hidrofobicidad, ligereza y capacidad anti-intemperie.
Ventajas
Las ventajas del aislante de polímero son
- En comparación con el aislante de porcelana y vidrio, el aislante de polímero es muy liviano
- El costo de instalación es bajo
- La resistencia a la tracción es más alta que la porcelana.
- Mejor interpretación
¿Qué es un aislante de porcelana?
El aislante de porcelana es un material aislante de silicato de aluminio. En la actualidad, este material se utiliza para el aislante aéreo. La semana en tensión y poca resistencia a los golpes son las desventajas de un aislante de porcelana. La porcelana también se puede llamar cerámica. Las aplicaciones de este aislante son líneas de distribución y transmisión, aisladores, bujes de transformadores, unidades fusibles, enchufes y tomas.
Propiedades
Las propiedades del aislante de porcelana son
- Resistencia dieléctrica: El valor aproximado de rigidez dieléctrica es de 60 kV / cm.
- Fuerza compresiva: El valor aproximado de la resistencia a la compresión es de 70.000 Kg / cm².
- Resistencia a la tracción: El valor aproximado de la resistencia a la tracción es de 500 Kg / cm².
Ventajas
Las ventajas del aislante de porcelana son
- En comparación con el aislante de vidrio, la resistencia mecánica del aislante de porcelana es muy alta.
- La corriente de fuga es baja
- Se ve menos afectado por la temperatura.
- Larga vida
- Facil de mantener
- Muy flexible
- Altamente fiable
Propiedades del material aislante
Todos los aisladores, cuando se utilizan, no solo deben comportarse como aislantes en un amplio rango de voltaje eléctrico, sino que también deben ser fuertes mecánicamente. No deben verse afectados por el calor, la atmósfera, los efectos químicos y deben estar libres de deformaciones debido al envejecimiento. Por tanto, antes de seleccionar un material aislante, es fundamental conocer las diversas propiedades y sus efectos sobre el aislamiento. Las diversas propiedades de los materiales aislantes son propiedades eléctricas, propiedades visuales, propiedades mecánicas, térmicas y químicas.
Propiedades electricas
Las propiedades eléctricas de los materiales aislantes se dividen en dos tipos: resistencia aislante y rigidez dieléctrica. La resistencia aislante se clasifica nuevamente en dos tipos: resistencia al volumen y resistencia superficial. Los factores que afectan la resistencia del aislamiento son la temperatura, el envejecimiento, el voltaje y la humedad aplicados y los factores que afectan la rigidez dieléctrica son la temperatura y la humedad.
Propiedades visuales
Las propiedades visuales del material aislante son la apariencia, el color y su cristalinidad.
Propiedades mecánicas
Algunas de las propiedades mecánicas que se deben tener en cuenta al seleccionar el material aislante son tensión y compresión, resistencia a la abrasión, desgarro, cizallamiento e impacto, viscosidad, porosidad, solubilidad, absorción de humedad y maquinabilidad y moldeabilidad.
Propiedades termales
Las propiedades térmicas del material aislante son el punto de fusión, el destello, la volatilidad, la conductividad térmica, la expansión térmica y la resistencia al calor.
Propiedades químicas
Las diversas propiedades químicas del material aislante son la resistencia a los efectos químicos externos, los efectos sobre otros materiales, los cambios químicos en el material, la higroscopicidad y el envejecimiento.
Clasificación de material aislante
La clasificación del material aislante se basa en la clasificación térmica, la clasificación física, la clasificación estructural, química y el proceso de fabricación.
Clasificación térmica
Térmicamente, los aisladores se clasifican en siete tipos o siete clases; son clase Y, clase A, clase E, clase B, clase F, clase H y clase C.
De buen tono
La temperatura de limitación de la clase Y es de 900 C y los materiales incluidos en la clase Y son algodón, papel, seda y materiales orgánicos similares.
Clase A
La temperatura de limitación de la clase A es 1050 C y los materiales incluidos en la clase A son papel impregnado, seda, poliamida, algodón y resinas.
Clase E
La temperatura de limitación de la clase E es de 1200 C y los materiales incluidos en la clase E son aislamiento de alambre esmaltado sobre la base de plásticos en polvo, resinas de polivinil epoxi, etc.
Clase B
La temperatura de limitación de la clase B es 1300 C y los materiales incluidos en la clase B son materiales inorgánicos impregnados con barniz.
Clase F
La temperatura de limitación de clase F es de 1550 C y los materiales que entran en la clase F son mica, barniz de poliéster epoxi con alta resistencia al calor.
Clase H
La temperatura de limitación de la clase H es 1800 C y los materiales incluidos en la clase H son materiales compuestos sobre mica, vidrio, fibra, etc.
Clase C
La temperatura de limitación de la clase C es> 1800 C y los materiales incluidos en la clase C son vidrio, mica, cuarzo, cerámica, teflón, etc.
Clasificación física del material aislante
La clasificación física del material aislante se clasifica en tres tipos: sólidos, líquidos y gaseosos. La clasificación física de los aisladores se muestra en la siguiente figura.
Clasificación física de materiales aislantes
Los materiales aislantes sólidos son fibrosos, cerámicos, mica, vidrio, caucho y resinosos. Los materiales aislantes líquidos son aceites minerales, aceites sintéticos, aceites para transformadores y aceites diversos. Los materiales aislantes gaseosos son aire, hidrógeno, nitrógeno y hexafluoruro de azufre.
Clasificación estructural
La clasificación estructural del material aislante se clasifica en dos tipos: celulosa y fibrosa.
Clasificación química
La clasificación química del material aislante se clasifica en dos tipos: orgánicos e inorgánicos.
Proceso de fabricación
El proceso de fabricación se clasifica en dos tipos, son naturales y sintéticos.
Algunos de los materiales aislantes son fibra de vidrio, lana mineral, celulosa, fibras naturales, poliestireno, poliisocianurato, poliuretano, revestimientos aislantes, espuma fenólica, espuma de urea-formaldehído, etc.
Aplicaciones de Material aislante
Las aplicaciones del material aislante son
- Cable y lineas de transmisión
- Sistemas electronicos
- Sistemas de poder
- Electrodomésticos portátiles domésticos
- Cinta aislante para cables eléctricos
- Equipo de protección personal
- Alfombrillas de goma eléctricas
Preguntas frecuentes
1). ¿Cuáles son los materiales aislantes habituales?
Algunos de los materiales aislantes comunes como cerámica, vidrio, teflón, silicona, etc.
2). ¿Qué materiales se utilizan para aislar los cables?
Algunos de los mejores materiales aislantes eléctricos son vidrio, papel, teflón, PVC, barniz y caucho.
3). ¿Cuáles son los materiales aislantes térmicos comunes?
Los materiales aislantes térmicos habituales son lana mineral, fibra de vidrio, poliestireno, celulosa, espuma de poliuretano, etc.
4). ¿Cuáles son las aplicaciones de los materiales aislantes?
Las aplicaciones del material aislante son alfombras de goma eléctricas, sistemas eléctricos y electrónicos, cables y líneas de transmisión, etc.
5). ¿Cuál es la importancia de los materiales aislantes?
La selección del tipo correcto de material aislante es muy importante porque la vida útil del equipo depende del tipo de material utilizado.
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