Introducción

En la construcción de sistemas eléctricos, la selección de la aparamenta no sólo afecta a la seguridad y fiabilidad del suministro eléctrico, sino que también incide directamente en la inversión del proyecto, el uso del suelo y el mantenimiento posterior a la construcción. Celdas aisladas en aire (AIS) y aparamenta aislada en gas (GIS) son las dos soluciones más comunes actualmente disponibles, cada una con sus propias ventajas y limitaciones. Para hacer una elección razonable en diferentes condiciones espaciales, objetivos presupuestarios y requisitos medioambientales, es esencial entender primero sus características y escenarios aplicables. Este artículo ofrece una comparación exhaustiva de las diferencias entre el SIA y el SIG, y le orientará en la toma de decisiones de su proyecto.

¿Qué es AIS?

AIS (Aparamenta aislada en aire) utiliza aire ambiente y aislantes como medio aislante, con barras colectoras expuestas. Es adecuado para zonas menos confinadas y ofrece opciones rentables para sistemas de media tensión.

Ventajas del AIS

1. Menor coste inicial: Más asequible en comparación con el SIG, sin necesidad de SF₆.
2. Estructura simple: Tecnología probada y fiable con un diseño sencillo.
3. Fácil mantenimiento: Piezas accesibles para inspecciones y reparaciones frecuentes.
4. Escalabilidad: El diseño modular permite una fácil ampliación futura.
5. Respetuoso con el medio ambiente: Sin emisiones de gases de efecto invernadero (sin SF₆).
6. Buena disipación del calor: La disposición abierta ayuda a gestionar mejor el calor.

Desventajas del AIS

1. Huella grande: Requiere una superficie considerable, ineficaz en zonas urbanas.
2. Sensibilidad medioambiental: Vulnerable a la contaminación, las condiciones meteorológicas y los animales.
3. Mantenimiento frecuente: Necesita limpieza e inspecciones periódicas.
4. Menor fiabilidad: Más propensos a la contaminación y a los cortocircuitos en entornos difíciles.
5. Riesgos para la seguridad: Los componentes expuestos suponen un mayor riesgo de descarga eléctrica.
6. Contaminación acústica: Las operaciones de conmutación generan mucho ruido.

Tabla de ventajas e inconvenientes del AIS

¿Qué es un SIG?

GIS (Aparamenta aislada en gas) utiliza gas SF₆ en carcasas metálicas selladas para aislar los componentes bajo tensión, lo que lo hace adecuado para entornos de alta tensión y espacio reducido.

Ventajas de los SIG

1. Diseño compacto: Ahorra mucho espacio (90% de reducción de espacio en comparación con AIS).
2. Alta resistencia medioambiental: El diseño sellado protege contra el polvo, la humedad y los animales.
3. Bajo mantenimiento: Sin mantenimiento durante 10 años, se necesitan menos inspecciones.
4. Alta fiabilidad: Baja tasa de fallos, adecuado para entornos difíciles.
5. Seguridad: Los componentes cerrados reducen el riesgo de descarga eléctrica y de arco eléctrico.
6. Reducción del ruido: Las carcasas metálicas reducen el ruido de funcionamiento 30%-50%.

Desventajas de los SIG

1. Coste inicial elevado: 1,5-2,5 veces más caro que el AIS.
2. SF₆Riesgos del gas: Riesgos potenciales para el medio ambiente y la salud debidos al SF₆.
3. Reparaciones de averías complicadas: Las averías internas requieren desmontaje y reparaciones especializadas.
4. Flexibilidad limitada: Difícil de adaptar o ampliar después de la instalación.
5. Sensible a la contaminación por partículas: Requiere condiciones de montaje limpias para evitar descargas parciales.

Tabla de ventajas e inconvenientes del SIG

AIS vs. GIS: Principales diferencias

1. Espacio y superficie

SIG: Ocupa sólo 10%-30% del espacio de AIS, admite diseños 3D compactos, adecuados para instalaciones subterráneas, de varias plantas o en alta mar.

AIS: Requiere grandes superficies exteriores, mayor coste del suelo, inadecuado para núcleos urbanos.

2. Coste

AIS: Baja inversión inicial (unos 40%-60% de SIG), pero mayores costes de suelo y mantenimiento.

SIG: Inversión inicial elevada (1,5-2,5× AIS), pero ahorro en terreno, construcción y O&M a largo plazo.

3. 3. Impacto medioambiental

AIS: Sin riesgo de gas SF₆, pero con gran huella y exposición medioambiental.

SIG: El gas SF₆ tiene un GWP elevado, pero es compacto y hermético contra la contaminación.

4. Mantenimiento y fiabilidad

AIS: Fácil de mantener, reparaciones rápidas, pero los componentes expuestos son vulnerables a la contaminación y tienen mayores tasas de fallo.

SIG: Largo ciclo de mantenimiento (10 años sin mantenimiento), bajo índice de averías, pero reparaciones lentas que requieren especialistas.

5. Seguridad

AIS: Las piezas de alta tensión expuestas requieren estrictas medidas de protección.

SIG: El diseño totalmente cerrado evita descargas eléctricas y arcos eléctricos, más seguro.

6. Aplicaciones

SIG: Lo mejor para zonas urbanas, zonas industriales contaminadas, alta tensión e instalaciones especiales.

AIS: Mejor para zonas suburbanas/rurales con abundante terreno y sistemas de media tensión, rentable.

¿Cuándo elegir AIS frente a GIS?

Elegir entre AIS y SIG no es una cuestión de acierto o error; todo depende de cómo se equilibren las consideraciones espaciales, el presupuesto, las condiciones ambientales y los objetivos operativos a largo plazo.
Si el emplazamiento es espacioso, el presupuesto da prioridad a los costes iniciales y las condiciones ambientales son relativamente suaves, el AIS puede ser la opción más natural. Tiene una estructura sencilla y es fácil de mantener, por lo que resulta ideal para proyectos de media tensión en zonas rurales o suburbanas.
Si el proyecto se encuentra en un núcleo urbano densamente poblado, una zona industrial muy contaminada o una región costera, o si el proyecto tiene unos requisitos de fiabilidad y seguridad especialmente elevados, el SIG suele tener ventaja. Es compacto, sellado y resistente al medio ambiente, con un largo ciclo de mantenimiento, lo que lo hace especialmente adecuado para escenarios de misiones críticas.
En realidad, muchos proyectos optan por una solución híbrida, aprovechando los puntos fuertes tanto del AIS como del GIS. Por ejemplo, los componentes principales utilizan GIS para garantizar el rendimiento, mientras que los alimentadores periféricos utilizan AIS para ahorrar costes, logrando a la vez estabilidad y flexibilidad.

Conclusión

Ya sea AIS o SIG, no hay superioridad ni inferioridad absolutas; sólo existe la solución más adecuada. El AIS destaca por su baja inversión inicial, estructura sencilla y facilidad de mantenimiento, mientras que el SIG sobresale por su diseño compacto, alta fiabilidad y larga vida útil. La clave está en realizar una evaluación exhaustiva basada en los requisitos espaciales, el presupuesto, las condiciones ambientales y las necesidades operativas del proyecto. Para determinadas aplicaciones especializadas, también merece la pena considerar una solución híbrida que combine AIS y GIS, ya que consigue un equilibrio entre rendimiento y coste. Conociendo las características de ambas tecnologías Chuanli puede ayudarle a elegir una vía fiable y rentable para su sistema eléctrico.

PREGUNTAS FRECUENTES

¿Es peligroso el gas SF6 para el ser humano?

El gas hexaluoruro de azufre (SF₆) puro no es tóxico, pero los arcos voltaicos lo descomponen en sustancias altamente corrosivas como el fluoruro de hidrógeno (HF), que puede causar lesiones mortales. En entornos confinados de alta concentración, también plantea riesgos de asfixia al desplazar al oxígeno. Por eso, la aparamenta aislada con gas (GIS) exige sistemas integrados de control de fugas y recuperación de purificación, mientras que los gases ecoaislantes de nueva generación (g₃) sustituirán totalmente al SF₆ en 2025 para eliminar estos peligros.

¿Con qué frecuencia necesita mantenimiento el SIG?

Los SIG sólo requieren inspecciones básicas anuales, y las cámaras de gas del núcleo soportan un funcionamiento sin mantenimiento durante 10 años. Sin embargo, los entornos de alta corrosión (zonas costeras/químicas) requieren comprobaciones semestrales. Los SIG inteligentes modernos permiten además un mantenimiento proactivo gracias a la supervisión de las descargas parciales en tiempo real.

¿Puede convertirse una subestación AIS en una subestación GIS?

AIS a GIS es técnicamente factible, pero está sujeta a importantes limitaciones prácticas: Deben realizarse nuevos cimientos antisísmicos para soportar los pesados módulos GIS (cada celda pesa entre 3 y 5 toneladas), las barras colectoras abiertas existentes deben sustituirse por tuberías de gas (manteniendo las distancias SF₆ a prueba de explosiones) y las cámaras de extinción de arcos deben integrarse en espacios reducidos (la conversión a 110 kV cuesta >8 millones de yenes por posición). En consecuencia, 70% de los casos del mundo real adoptan soluciones híbridas de "núcleo GIS + alimentadores AIS" en lugar de la conversión completa de la estación.

¿Cuál es la vida útil de los equipos AIS frente a los GIS?

La vida útil de AIS alcanza los 30 años en entornos secos y limpios, pero su aplicación práctica se ve limitada por el envejecimiento del aislante (aproximadamente 20 años) y la niebla salina/contaminación (que reducen la longevidad a unos 15 años). En cambio, el GIS alcanza más de 40 años gracias a su estructura totalmente sellada que lo blinda contra la degradación ambiental. Cuando la pureza del gas SF₆ supera los 97%, el GIS funciona con fiabilidad más allá de los 50 años. En proyectos de media-alta tensión (220 kV+), la vida útil del GIS es 60% superior a la de los sistemas AIS.