Guía de aparamenta aislada en aire: construcción, beneficios y aplicaciones

La aparamenta aislada en aire (AIS) es la columna vertebral de muchos sistemas de distribución de media tensión porque no depende de gases especiales ni recintos complicados para funcionar. El aire atmosférico proporciona la separación eléctrica entre las partes vivas, mientras que los disyuntores, seccionadores y relés de protección convencionales se encargan de la conmutación y la eliminación de fallas. Para los ingenieros y equipos de adquisiciones, AIS sigue siendo atractivo debido a su diseño transparente, tiempos de entrega más cortos y procedimientos de mantenimiento familiares. Cuando abre un panel AIS, generalmente puede ver las barras colectoras, los aisladores y los contactos móviles, lo que facilita la resolución de problemas y ayuda a generar confianza con el personal en el sitio.

¿Qué es la aparamenta aislada en aire?

La aparamenta aislada en aire es un conjunto de dispositivos de conmutación, barras colectoras, transformadores de instrumentos y relés de protección dispuestos de manera que el aire sea el principal medio aislante entre los conductores. Está construido para servicio interior y exterior en todo el rango de media tensión, siendo las instalaciones de 12 kV, 24 kV y 40,5 kV las más comunes en redes industriales y de servicios públicos. En AIS interior, los paneles con carcasa metálica brindan segregación y protección al operador. En AIS al aire libre, las barras colectoras abiertas y los aparatos se montan en estructuras de soporte con distancias libres calculadas a partir de niveles de aislamiento estándar.

Para obtener una visión más amplia de las categorías de equipos de conmutación, puede consultar nuestra guía completa de aparamenta de alta tensión .

Cómo se construye el tablero de distribución aislado en aire

Espacios libres y aislamiento

El espacio entre los conductores de fase y desde las partes vivas a tierra es fundamental para el diseño de AIS. Está determinado por la tensión soportada a frecuencia industrial y la tensión soportada por impulso de rayo esperadas para el sistema. Luego, las distancias se ajustan según la altitud, el nivel de contaminación y el tipo de aislante utilizado. En áreas costeras o polvorientas, la distancia de fuga aumenta y el recinto está diseñado para reducir la contaminación en superficies vivas.

Conmutación y protección

Dentro de un panel AIS típico de media tensión, la función de conmutación la realiza un disyuntor de vacío, que ofrece una alta capacidad de interrupción y una larga vida eléctrica. Los seccionadores proporcionan un aislamiento visible y los seccionadores de tierra permiten un acceso seguro al compartimento de cables. Los transformadores de corriente, los transformadores de tensión y un relé de protección detectan condiciones de sobrecarga, cortocircuito, falla a tierra y subtensión. Los paneles modernos también incluyen pararrayos, conexiones de cables y enclavamientos mecánicos para hacer cumplir la secuencia operativa correcta.

AIS vs SIG: ¿Cuál es la verdadera diferencia?

A menudo se menciona el SIG como una alternativa al AIS que ahorra espacio. En GIS, los conductores están encerrados en carcasas metálicas conectadas a tierra llenas de SF6 u otro gas aislante, lo que reduce considerablemente la huella. En AIS, el aire es el dieléctrico, por lo que el mismo nivel de voltaje requiere espacios libres más grandes y más espacio físico. La elección suele basarse en el espacio, el presupuesto del proyecto y la capacidad de mantenimiento, más que en el rendimiento eléctrico únicamente.

Muchos equipos de proyecto todavía eligen AIS porque la familiaridad a largo plazo y el umbral de mantenimiento más bajo se ajustan a las capacidades operativas locales. Los SIG resultan atractivos cuando el terreno es caro o la estación debe instalarse en un edificio, en un entorno subterráneo o en alta mar. Para el rango de media tensión, ambas tecnologías están disponibles a través de fabricantes establecidos, pero el resto de este artículo se centra en la selección y el funcionamiento del AIS.

Ventajas y limitaciones del AIS

Ventajas

• Costo inicial más bajo para la mayoría de las instalaciones de media tensión.
• Los componentes son visibles, lo que reduce el tiempo necesario para localizar fallas.
• El mantenimiento no requiere manipulación de gas ni equipo especial de detección de fugas.
• Las piezas de repuesto suelen estar disponibles a través de varios proveedores.
• La tecnología es bien conocida por los institutos de diseño, los contratistas y los electricistas.

Limitaciones

• Requiere más espacio que GIS debido a las autorizaciones aéreas.
• El rendimiento puede verse afectado por el polvo, la sal, la humedad, la altitud y la condensación.
• Los diseños abiertos requieren una disciplina de seguridad más estricta durante la operación y el mantenimiento.
• Las acciones de conmutación pueden ser más ruidosas y más expuestas que en un recinto de gas sellado.

Estas limitaciones no hacen que el AIS quede obsoleto. Simplemente significan que es necesario revisar las condiciones del sitio y los procedimientos operativos antes de seleccionar una familia de paneles en particular.

Cómo elegir aparamenta con aislamiento de aire

Seleccionar AIS implica algo más que comprobar si el panel encaja en el suelo. El comprador debe confirmar los siguientes parámetros con las condiciones del sitio:

1. Tensión nominal: clase 12 kV, 24 kV o 40,5 kV.
2. Corriente nominal continua de la barra y del alimentador.
3. Corriente soportada de corta duración y duración, por ejemplo 25 kA durante 4 segundos.
4. Clasificación de arco interno según IEC 62271-200.
5. Condiciones ambientales: altitud, temperatura, humedad, contaminación y nivel sísmico.
6. Funciones de protección y control requeridas por el operador de red.

Una vez fijados estos parámetros, elija una familia de equipos que coincida con la instalación. Para una planta de fabricación de 24 kV, Detong Celda metálica desmontable blindada de 24 kV Ofrece disyuntores de vacío extraíbles, separación clara del compartimiento de barras colectoras y un tamaño interior compacto.

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Aplicaciones comunes de los tableros aislados en aire

AIS se aplica dondequiera que se puedan gestionar las normas de espacio, clima y seguridad. Las configuraciones comunes incluyen:

• Subestaciones de distribución de servicios públicos y estaciones de conmutación.
• Entradas de plantas industriales y centros de distribución.
• Edificios comerciales, hospitales, aeropuertos y centros de datos.
• Circuitos colectores de media tensión de centrales eólicas y solares.
• Distribución de energía para minería e infraestructura.

A 40,5 kV, los usuarios industriales y de servicios públicos a menudo necesitan una disposición de entrada sólida. Detong Aparamenta de CA removible blindada de 40,5 kV en gabinete metálico está diseñado para estas tareas, combinando disposiciones de barras colectoras simples o dobles con interruptores automáticos en vacío y conexiones de cables cerradas.

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Las empresas de distribución también utilizan unidades principales en anillo para alimentar redes secundarias. En estas aplicaciones, un diseño simple pero fácil de mantener reduce el riesgo de interrupción del suministro. Detong Aparamenta de red en anillo con envolvente metálica de CA admite alimentación de bucle, protección de transformador y aislamiento de fallas sin tener que dejar fuera de servicio todo el alimentador.

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Mantenimiento y operación a largo plazo

La disciplina de mantenimiento mantiene la confiabilidad del AIS durante una vida útil típica de 25 a 30 años. El equipo de operaciones debe verificar:

• Torque en las conexiones de barras y cables después de eventos de cortocircuito importantes.
• Resistencia de contacto entre los polos del disyuntor durante cortes programados.
• Actividad de descarga parcial con detectores portátiles o sensores temporales.
• Imagen térmica de empalmes y terminaciones de cables bajo carga.
• Inspección visual de contaminación, condensación e intrusión de animales.

Debido a que AIS no tiene compartimentos de gas sellados, el personal puede realizar muchas comprobaciones con el sistema encendido o apagado, según lo permitan las normas de seguridad locales. Mantenga registros de las operaciones del interruptor, el tiempo de carga del resorte y la corriente del motor. Estos registros ayudan a predecir el desgaste antes de que ocurra una falla.

Conclusión sobre el tablero de distribución aislado en aire

Los tableros aislados en aire seguirán siendo una opción práctica para la distribución de media tensión porque equilibran el costo, la seguridad, la mantenibilidad y la elección del proveedor. No es la opción que ahorra más espacio, pero ofrece lo que la mayoría de los propietarios de subestaciones necesitan: construcción clara, métodos operativos establecidos y menor dependencia de equipos de gas especializados. Si está planificando un proyecto de 12 kV a 40,5 kV, comience con los parámetros eléctricos, compare AIS y GIS objetivamente y seleccione una familia de productos que coincida con su capacidad de mantenimiento.