Qué es un material aislante: clasificación y sus aplicaciones

Se utiliza un material aislante eléctrico/material aislante para obstruir el flujo de corriente. Forma enlaces iónicos y los materiales con baja conductividad y alta resistividad están disponibles en forma sólida, líquida y gaseosa como el plástico que se usa para los enchufes, el aceite aislante que se usa en los transformadores, 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 enviar unos pocos miliamperios de corriente a través de ellos. Los aisladores se utilizan principalmente para el almacenamiento y también en todos los equipos eléctricos domésticos y comerciales para aislar el conductor de tierra.


¿Qué es material aislante/material aislante eléctrico?

Los materiales aislantes eléctricos/materiales aislantes son los materiales que inhiben la transmisión de calor, corriente eléctrica o ruido. Todos los materiales aislantes tienen un coeficiente de resistencia de temperatura negativo y, como tal, la resistividad se reduce con un aumento de la temperatura. Es muy importante la función del aislador sin el cual ninguna máquina eléctrica puede funcionar, la mayoría de las averías en el campo de la electrotecnia se deben al fallo del aislamiento. La importancia de los materiales de aislamiento sigue aumentando día a día, ya que existen innumerables tipos de aislamiento disponibles en el mercado. Elegir el tipo correcto de material aislante es muy importante porque la vida útil del equipo depende del tipo de material utilizado.

Principios básicos del material de aislamiento

Los aislantes son materiales que tienen ocho electrones de valencia o más cerca de ocho. Cuando los electrones de valencia son ocho, el átomo obviamente está en un estado estable y tiene una resistencia muy alta porque no hay electrones libres. La desviación prohibida entre la conducción y la banda de valencia también es mayor. La estructura atómica del material aislante de neón se muestra en la siguiente figura.

Estructura atómica del material aislante de neón.

Como se muestra en la figura anterior, este átomo tiene ocho electrones en la órbita más externa, por lo que son estables y pueden considerarse un aislante. La estructura atómica del flúor tiene siete electrones en su órbita más externa en un electrón de valencia. La estructura atómica del material aislante de flúor se muestra en la siguiente figura.

Estructura atómica del flúor.
Estructura atómica del flúor.

Los átomos como el oxígeno que tienen solo seis electrones en un electrón de valencia también pueden clasificarse como aislantes, pero las propiedades aislantes del oxígeno son inferiores a las del flúor y el neón.

Estructura atómica del oxígeno.
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 un aislante de vidrio?

A alta temperatura, los aisladores de vidrio se diseñan o fabrican mezclando diferentes tipos de materiales, incluidos cuarzo y polvo de cal, que luego se enfrían en el molde. La principal desventaja del aislamiento de vidrio es que, en comparación con otros tipos de aislamiento, las contaminaciones se observan fácilmente con el aislamiento de vidrio y, en la superficie del aislamiento de vidrio, la humedad se puede destilar fácilmente. .

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Propiedades

Las propiedades del aislamiento 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 aislamiento 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 mayor que la porcelana.
  • Es más barato que el aislamiento de porcelana.
  • Menos costos

¿Qué es un aislante de polímero?

El aislamiento polimérico o polimérico también se conoce como aislamiento compuesto. Es un material aislante ligero y de alta resistencia mecánica. La desventaja del aislamiento polimérico es que si hay un espacio no deseado entre la impermeabilización y el núcleo, puede entrar su humedad.

Propiedades

El polímero o aislamiento polimérico tiene excelentes propiedades, a saber, hidrofobicidad, ligereza y capacidad de resistencia a la intemperie.

Ventajas

Las ventajas del aislamiento polimérico son

  • En comparación con el aislamiento de porcelana y vidrio, el aislamiento de polímero es muy ligero.
  • El costo de instalación es bajo
  • La resistencia a la tracción es mayor que la porcelana.
  • Mejor presentación

¿Qué es un aislador de porcelana?

El aislador de porcelana es un material aislante de silicato de aluminio. Hoy en día, este material se utiliza para el aislamiento de techos. Semana en voltaje y poca resistencia a los golpes son las desventajas de un aislador de porcelana. La porcelana también se puede llamar cerámica. Las aplicaciones de este aislador son líneas de transmisión y distribución, aisladores, casquillos de transformadores, fusibles, enchufes y tomas.

Propiedades

Las propiedades del aislador 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 aislador de porcelana son

  • En comparación con el aislador de vidrio, la resistencia mecánica del aislador de porcelana es muy alta
  • La corriente de fuga es baja
  • Le afecta menos la temperatura
  • Larga vida
  • Facil de mantener
  • Muy flexible
  • Muy fiable

Propiedades del material aislante

Todos los aisladores, cuando se usan, no solo deben comportarse como un aislador en un amplio rango de voltaje eléctrico, sino que también deben ser mecánicamente fuertes. No deben verse afectados por el calor, la atmósfera, los efectos químicos y deben estar libres de deformación debido al envejecimiento. Por eso, antes de elegir un material aislante, es absolutamente fundamental conocer las diferentes propiedades y sus efectos sobre el aislamiento. Las diferentes propiedades de los materiales aislantes son propiedades eléctricas, propiedades visuales, propiedades mecánicas, térmicas y químicas.

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Propiedades electricas

Las propiedades eléctricas de los materiales aislantes se dividen en dos tipos: resistencia aislante y rigidez dieléctrica. La resistencia de aislamiento se clasifica nuevamente en dos tipos, a saber, resistencia de volumen y resistencia de superficie. Los factores que afectan la resistencia del aislamiento son la temperatura, el envejecimiento, el voltaje aplicado y la humedad, y los factores que afectan la rigidez dieléctrica son la temperatura y la humedad.

Propiedades visuales

Las propiedades visuales de un 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 un material aislante son la tensión y la compresión, la resistencia a la abrasión, el desgarro, el cizallamiento y el impacto, la viscosidad, la porosidad, la solubilidad, la absorción de humedad, la maquinabilidad y la moldeabilidad.

Propiedades termales

Las propiedades térmicas del material aislante son el punto de fusión, flash, volatilidad, conductividad térmica, expansión térmica y resistencia al calor.

Propiedades químicas

Las diversas propiedades químicas del material. aislamiento 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 los materiales aislantes.

La clasificación de los materiales de aislamiento se basa en la clasificación térmica, la clasificación física, la clasificación estructural, la clasificación química y el proceso de fabricación.

Clasificación térmica

Térmicamente, los aisladores se clasifican en siete tipos o siete clases: Clase Y, Clase A, Clase E, Clase B, Clase F, Clase H y Clase C.

Elegante

La temperatura límite de Clase Y es de 900 C y los materiales incluidos en Clase Y son algodón, papel, seda y materiales orgánicos similares.

Clase A

La temperatura límite de clase A es de 1050 C y los materiales incluidos en la clase A son papel impregnado, seda, poliamida, algodón y resinas.

Clase-E

La temperatura límite de clase E es de 1200 C y los materiales incluidos en la clase E son aisladores de alambre esmaltado hechos de plástico en polvo, resinas de polivinil epoxi, etc.

Clase B

La temperatura límite de la clase B es de 1300 C y los materiales incluidos en la clase B son materiales inorgánicos impregnados con barniz.

Clase-F

La temperatura límite de clase F es de 1550 C y los materiales incluidos en la clase F son mica, barniz epoxi poliéster de alta resistencia al calor.

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Clase-H

La temperatura límite de Clase H es de 1800 C y los materiales incluidos en Clase H son materiales compuestos sobre mica, vidrio, fibra, etc.

Clase C

La temperatura límite de 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 de los materiales aislantes se clasifica en tres tipos, son sólidos, líquidos y gaseosos. La clasificación física de los aisladores se muestra en la siguiente figura.

Clasificación física de los materiales aislantes
Clasificación física de los materiales aislantes

Los materiales aislantes sólidos son fibrosos, cerámicos, de mica, de vidrio, de caucho y resinosos. Los materiales aislantes líquidos son aceites minerales, aceites sintéticos, aceites de transformadores y aceites misceláneos. Los materiales aislantes gaseosos son aire, hidrógeno, nitrógeno y hexafluoruro de azufre.

Clasificación estructural

La clasificación estructural de los materiales de aislamiento se clasifica en dos tipos, son celulósicos y fibrosos.

Clasificación química

La clasificación química de los materiales aislantes se clasifica en dos tipos, son 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.

Solicitudes de material aislante

Las aplicaciones de los materiales aislantes son

  • Cables y líneas de transmisión
  • Sistemas electronicos
  • Sistemas de alimentación
  • Electrodomésticos portátiles
  • Cinta aislante para cables eléctricos
  • Equipos de protección individual
  • Alfombrillas eléctricas de goma

preguntas frecuentes

1). ¿Cuáles son los materiales aislantes comunes?

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 buenos materiales aislantes eléctricos son el vidrio, el papel, el teflón, el PVC, el barniz y el caucho.

3). ¿Cuáles son los materiales comunes de aislamiento térmico?

Los materiales de aislamiento térmico habituales son lana mineral, fibra de vidrio, poliestireno, celulosa, espuma de poliuretano, etc.

4). ¿Cuáles son las aplicaciones de los materiales aislantes?

Las aplicaciones de los materiales aislantes son los tapetes eléctricos de goma, los sistemas eléctricos y electrónicos, los cables y las líneas de transmisión, etc.

5). ¿Cuál es la importancia de los materiales aislantes?

Elegir el tipo correcto de material aislante es muy importante porque la vida útil del equipo depende del tipo de material utilizado.

En este artículo cuáles son materiales aislantes/materiales aislantes eléctricos, clasificación de los materiales aislantes, aplicaciones, ventajas y propiedades del aislador de vidrio, aislador de porcelana y aislador polimérico o polimérico, se discuten las propiedades de los materiales aislantes. Aquí hay una pregunta para usted: ¿qué tipo de materiales de aislamiento se utilizan en la casa?

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