La evolución de los aisladores de distribución y transmisión

Breve historia de los materiales utilizados en la construcción de aisladores de alto voltaje

A medida que la red de energía eléctrica continuó su expansión en la última parte del sigo XIX, se hizo aún más crítico aislar las líneas de alta tensión con seguridad y eficacia. 

Las líneas de telégrafo habían sido soportadas principalmente por aisladores de vidrio durante décadas, pero estos mismos aisladores de vidrio no eran suficientes para las líneas eléctricas de alta tensión. Similar en su naturaleza cerámica, pero más duradera en su construcción, la porcelana se convirtió en el material principal para la construcción de aisladores de alto voltaje.

Aisladores de porcelana

Los voltajes aumentaron con el tiempo y las aplicaciones se volvieron más diversas gracias a la moldeabilidad de la porcelana para crear nuevos diseños. El material de porcelana estaba disponible y el proceso de fabricación es bastante sencillo.

Combinada con características eléctricas efectivas, la porcelana sirvió como un producto versátil pero duradero que podía soportar los requisitos mecánicos mientras resistía las tensiones eléctricas del alto voltaje requerido, durante décadas de vida útil. La porcelana, como otros materiales cerámicos, tiene una alta resistencia a la compresión, la cual funciona bien en aplicaciones de alta carga compresiva, como aisladores line post y station post. Sin embargo, el ingenio del diseño del aislador de suspensión tipo pin utilizó la resistencia a la compresión de la porcelana para crear un aislador de suspensión con soporte de tensión en 1909 y este mismo diseño todavía se usa hoy en día.

Aisladores de vidrio templado

El diseño modular de la campana de porcelana simplificó aún más la fabricación y la versatilidad de ajustar el número de campanas permitidas para la adaptación a varios voltajes. Este mismo diseño de campana de porcelana llevó a la reintroducción del vidrio para aplicaciones de alto voltaje, ya que una campana de vidrio templado se convirtió en una alternativa a las campanas de porcelana. 

Estas campanas de vidrio utilizaron un proceso de templado para endurecer el vidrio y, por lo tanto, con su claridad y el proceso de fortalecimiento inducido por el estrés, el material de vidrio proporcionó mejoras en las prácticas de inspección tanto para imperfecciones durante la fabricación como en el campo debido a la destrucción completa de la campana debería ser suficiente. Si bien esto podría verse como negativo, este modo de falla completamente destruido indica efectivamente la campana fallada a diferencia de las campanas de suspensión de porcelana que pueden aparecer intactas aunque haya ocurrido una falla. Esto hace que las fallas de las campanas de vidrio sean más fáciles de encontrar y, si bien el vidrio roto conserva la resistencia suficiente para sostener la línea, los equipos de inspección pueden localizar más fácilmente la falla y luego programar un momento apropiado para el reemplazo.

Aisladores de polímero

Sin embargo, el uso de material de porcelana y vidrio continuó presentando desafíos para satisfacer las necesidades de la creciente red eléctrica. El deseo era superar desafíos como el aumento de peso de la porcelana y el vidrio o proporcionar un rendimiento mejorado en entornos contaminados. Esto creó una oportunidad para la exploración de productos clasificados como aislantes no cerámicos (NCI). Si bien se han introducido varios diseños a lo largo de las décadas, los diseños más utilizados en la actualidad consisten en accesorios de extremo de metal engarzados a una varilla de fibra de vidrio con una carcasa de polímero para proteger la varilla. Este diseño ofrece múltiples ventajas, como ahorro de peso, mejor rendimiento ante contaminación y descargas disruptivas, y mayor versatilidad de diseño. Estos diseños de aisladores no cerámicos se introdujeron por primera vez en la década de 1960, pero ahora son el segmento más grande de la industria en comparación con el vidrio o la porcelana.

Materiales aislantes hoy

Los aisladores de polímero han desplazado a la porcelana como el aislante preferido en América del Norte para algunas de las aplicaciones más desafiantes y de mayor voltaje. Una de esas aplicaciones es la combinación de line post soportado con un aislador de suspensión llamado braced line post. Este diseño ofrece una mayor resistencia mecánica en comparación con un line post tradicional. Los diseños de servicios públicos de hoy incluso han evolucionado para utilizar aisladores line post reforzados con polímeros de hasta 500 kV debido a sus ventajas.

El mercado de aisladores generalmente está separado por materiales en varias clases: el material de porcelana sigue siendo una preferencia para las aplicaciones station post, el vidrio ha aumentado significativamente como la opción ampliamente aceptada e incluso preferida para las cadenas de suspensión de transmisión, y los aisladores de polímero llenan una variedad de aplicaciones en una amplia gama de rango de voltaje desde la distribución hasta los voltajes de transmisión para aplicaciones de suspensión, line post y braced line post.

Aisladores Hubbell y de alto voltaje

Hubbell ha jugado un papel importante en los aisladores de alto voltaje durante más de 130 años. Hubbell se fundó en 1888, el mismo año que Ohio Brass, que se unió a la familia Hubbell en 1978. Ohio Brass jugó un papel clave en el desarrollo temprano de aisladores de suspensión de porcelana de alto voltaje. Los aisladores de campana de porcelana Ohio Brass también se utilizaron en la primera línea de transmisión de alto voltaje en América del Norte, la línea de 110 kV en la estación de generación de Niagara Falls. Ohio Brass continuó como líder en la industria de aisladores de porcelana durante muchas décadas.

Después de 12 años de investigación y desarrollo en tecnología de aisladores de polímero, Hubbell presentó sus primeros aisladores de polímero en 1976 a través de la marca Ohio Brass. El éxito del aislante polimérico de Hubbell y el crecimiento de ese segmento de mercado impulsaron la salida eventual de Ohio Brass de la fabricación de porcelana en 1986. Hoy, Hubbell continúa fabricando aisladores poliméricos en sus instalaciones de Aiken, SC, además de contar con el apoyo de las instalaciones de Hubbell en México, China y Brasil.

Hubbell ofrece una amplia variedad en aisladores de distribución, subestación y transmisión, en distintos tipos de materiales.

Fuente: Hubbell

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