Introducción

El sistema eléctrico es la columna vertebral de la sociedad moderna, y aparamenta es el núcleo de estos sistemas. Es una combinación de dispositivos utilizados para controlar, proteger y aislar los equipos eléctricos. Sin ella, la red eléctrica sería incapaz de hacer frente a fallos y sobrecargas, con el consiguiente riesgo de colapso.
A medida que aumentan las exigencias de seguridad, fiabilidad y eficiencia, la tecnología de conmutación ha experimentado una evolución continua. Hoy en día, los dos tipos más comunes de aparamenta en el campo de la media tensión son aparamenta metálica y aparamenta aislada en gas (GIS).
Aunque estos dos dispositivos comparten funciones similares, sus diseños y principios técnicos subyacentes son fundamentalmente diferentes. Por eso, conocer a fondo sus características es crucial para hacer la elección correcta en función de cada aplicación.

¿Qué es la aparamenta metálica?

En términos sencillos, un armario de distribución con revestimiento metálico es un tipo de armario de distribución que aloja todos los componentes eléctricos principales, como disyuntores, barras colectoras y transformadores, en compartimentos metálicos separados y conectados a tierra individualmente.
Este diseño es muy ingenioso, ya que su principio básico es que, incluso si surge un problema en un compartimento -como un cortocircuito-, el fallo no se propagará fácilmente a otras secciones, lo que aumenta significativamente la seguridad y fiabilidad del equipo.
Cabe señalar que el término "revestimiento metálico"significa esta estructura robusta y compartimentada. Se trata de una norma muy específica y estricta, distinta del término más general "metal-enclosed", que no impone los mismos requisitos exigentes que "metal-clad".

Principio de funcionamiento

En armarios de distribución con revestimiento metálicoEl material aislante primario suele ser aire o gases aislantes como el SF6. En caso de fallo, el disyuntor se dispara en un compartimento específico, cortando la corriente. Cada componente tiene su propio compartimento, combinado con barreras metálicas conectadas a tierra, para lograr un aislamiento tanto físico como eléctrico. Esto nos permite realizar un mantenimiento seguro en una parte específica de la aparamenta mientras otras secciones pueden seguir funcionando bajo tensión, sin afectar a la funcionalidad general.

Ventajas de la aparamenta metálica

• Mayor seguridad: El diseño compartimentado ofrece una protección superior contra fallos internos. Es más probable que un arco eléctrico quede contenido dentro de su compartimento, lo que reduce el riesgo de lesiones al personal y daños a los equipos adyacentes.
• Facilidad de mantenimiento: El diseño extraíble de los disyuntores permite extraerlos y sustituirlos con facilidad. Esto simplifica el mantenimiento y la resolución de problemas, a menudo sin necesidad de desconectar toda la línea de interruptores.
• Tecnología probada: La aparamenta metálica es un estándar industrial desde hace décadas. Se trata de una tecnología muy fiable y bien entendida, con una amplia base instalada y piezas de repuesto fácilmente disponibles.
• Flexibilidad: El diseño modular facilita la adición o reconfiguración de secciones a medida que cambian las necesidades de potencia.

Desventajas de la aparamenta metálica

• Huella grande: El aislamiento del aire y los robustos compartimentos metálicos requieren un espacio físico considerable, por lo que no es una buena opción para instalaciones con poco espacio en el suelo.
• Exposición medioambiental: Aunque están diseñados para ser resistentes, los componentes siguen estando expuestos al entorno. El polvo, la humedad y otros contaminantes pueden acumularse y requerir una limpieza y un mantenimiento más frecuentes.
• Requisitos más exigentes en materia de barras colectoras y conexiones: Las conexiones de barras al aire libre pueden ser un punto débil, y también contribuyen al mayor tamaño general.

Aplicaciones

Aparamenta metálica se encuentra habitualmente en plantas industriales, subestaciones públicas, centrales eléctricas y grandes edificios comerciales. Es una opción ideal para situaciones en las que el espacio no es especialmente limitado, pero el aislamiento de seguridad y los requisitos de mantenimiento son elevados.

¿Qué es la aparamenta GIS?

Aparamenta aislada en gas (GIS) representa una tecnología más avanzada y compacta. En un sistema GIS, todos los componentes eléctricos bajo tensión se encuentran dentro de cajas metálicas selladas y presurizadas llenas de un gas de alto poder dieléctrico, por lo general hexafluoruro de azufre (SF6).

Principio de funcionamiento

El núcleo de la tecnología GIS es el uso del gas SF6 como medio aislante. El SF6 tiene una rigidez dieléctrica tres veces superior a la del aire, lo que significa que puede soportar mayores presiones de tensión y es menos propenso a averiarse. Por eso, el tamaño de toda la aparamenta puede reducirse considerablemente. Dispone de una carcasa sellada y presurizada positivamente que protege los componentes internos de las influencias ambientales, garantizando un funcionamiento estable y fiable. En caso de avería, el interruptor funciona en un entorno de gas SF6, lo que permite un enfriamiento rápido y la extinción del arco para garantizar la seguridad.

Ventajas de la aparamenta GIS

• Tamaño compacto: Esta es la ventaja más significativa de los GIS. Las excelentes propiedades aislantes del gas SF6 permiten ocupar un espacio 10% menor que el requerido por los conmutadores convencionales aislados por aire o revestidos de metal. Esto hace que los GIS sean ideales para zonas urbanas, subestaciones interiores y plataformas marinas en las que el espacio es un bien escaso.
• Fiabilidad excepcional: El diseño sellado y presurizado protege los componentes internos de la humedad, el polvo, la contaminación y los roedores. Esto se traduce en una tasa de fallos mucho menor y una vida útil más larga.
• Bajo mantenimiento: Debido a su entorno sellado, el SIG requiere muy poco mantenimiento. Las comprobaciones rutinarias se centran principalmente en controlar la presión y la densidad del gas.
• Protección del medio ambiente: Aunque el SF6 es un potente gas de efecto invernadero, el diseño sellado garantiza su contención y evita que se libere a la atmósfera durante el funcionamiento normal. Esto minimiza el impacto medioambiental en comparación con sistemas más antiguos y porosos.

Desventajas de la aparamenta GIS

• Coste inicial elevado: Los componentes especializados, los procesos de fabricación y el equipo de manipulación de gases hacen que los sistemas GIS sean mucho más caros de adquirir e instalar que los sistemas GIS. aparamenta metálica.
• Mantenimiento del complejo: Aunque el mantenimiento es poco frecuente, también es más complejo. Cualquier fallo o problema interno requiere herramientas y conocimientos especializados para abrir la carcasa sellada, y el gas SF6 debe manipularse y recuperarse adecuadamente.
• Preocupaciones medioambientales relacionadas con el SF6: Aunque contenido, el potencial de fuga o liberación de SF6 durante el desmantelamiento es una preocupación medioambiental importante. Se están investigando y desarrollando gases aislantes alternativos.
• Funcionamiento más ruidoso: Los disyuntores GIS tienden a funcionar con un nivel de ruido más elevado que sus homólogos con revestimiento metálico.

Aplicaciones

La aparamenta GIS es la opción preferida para aplicaciones de alta tensión en subestaciones urbanas, centrales eléctricas y parques eólicos marinos, donde el espacio es muy limitado. También se utiliza cada vez más en entornos industriales y edificios comerciales donde es primordial un alto grado de fiabilidad y un bajo mantenimiento.

Metal-Clad vs. GIS: Principales diferencias

1. Tamaño y huella

• Aparamenta metálica: Este tipo utiliza aire como principal medio aislante. Como el aire tiene una rigidez dieléctrica relativamente baja, se necesita más espacio físico para mantener las distancias requeridas entre los componentes bajo tensión y las piezas conectadas a tierra. El resultado es un diseño grande y voluminoso, que a menudo ocupa un espacio considerable.
• Aparamenta aislada en gas (GIS): GIS aprovecha la superior rigidez dieléctrica del gas SF6, que es hasta tres veces superior a la del aire. Esto permite reducir drásticamente el espacio entre componentes, con todas las piezas contenidas en una carcasa compacta y sellada. El resultado es una huella mucho menor, a menudo 10% o menos del tamaño de una unidad comparable revestida de metal. Se trata de una ventaja fundamental para subestaciones urbanas o instalaciones industriales en las que el espacio es caro y limitado.

2. Mantenimiento

• Aparamenta metálica: El mantenimiento es un aspecto clave de los sistemas con revestimiento metálico. El diseño extraíble de los disyuntores permite desmontarlos e inspeccionarlos con facilidad. El personal de mantenimiento puede trabajar con seguridad en un solo disyuntor o sección de la aparamenta mientras el resto del sistema permanece energizado. Sin embargo, debido al diseño al aire libre, los componentes están expuestos a factores ambientales como el polvo y la humedad, lo que requiere inspecciones rutinarias y limpiezas más frecuentes.
• Aparamenta aislada en gas (GIS): Los sistemas GIS son famosos por su bajo mantenimiento. La carcasa sellada y presurizada protege todos los componentes internos de la contaminación ambiental, reduciendo drásticamente la necesidad de limpieza e inspección rutinarias. El mantenimiento se centra principalmente en la supervisión de la presión y la densidad del gas. Aunque poco frecuentes, las reparaciones internas son complejas y requieren herramientas y personal especializados para manipular el gas SF6 y abrir la cámara sellada.

3. Coste inicial

• Aparamenta metálica: Por lo general, el coste inicial de adquisición e instalación de una aparamenta metálica es inferior al de un GIS. La tecnología está bien establecida y el proceso de fabricación es menos complejo que el de un sistema GIS sellado de alta presión.
• Aparamenta aislada en gas (GIS): Los SIG tienen un coste inicial significativamente más elevado. Esto se debe a la avanzada tecnología, los procesos de fabricación especializados y el coste del propio gas SF6. Sin embargo, esta mayor inversión inicial suele verse compensada por las ventajas a largo plazo de un mantenimiento reducido y una vida útil más larga.

4. 4. Protección del medio ambiente

• Aparamenta metálica: Aunque el equipo está alojado en una caja metálica, los componentes siguen expuestos a las condiciones ambientales. Esto significa que el sistema puede verse afectado por la humedad, el polvo y la contaminación, lo que con el tiempo puede provocar descargas eléctricas o corrosión.
• Aparamenta aislada en gas (GIS): La carcasa sellada del GIS proporciona una protección superior. Crea un entorno interno controlado que está completamente aislado de contaminantes externos, humedad e incluso fauna salvaje. Esto hace que el GIS sea ideal para entornos difíciles o contaminados, y contribuye a la alta fiabilidad y larga vida útil del sistema.

5. Medio aislante

• Aparamenta metálica: El medio de aislamiento primario es el aire, que tiene una menor rigidez dieléctrica. Algunos sistemas avanzados con revestimiento metálico pueden utilizar SF6 u otros gases en el disyuntor, pero el aislamiento general de la barra colectora y los componentes a menudo sigue dependiendo del aire.
• Aparamenta aislada en gas (GIS): La característica que define al GIS es el uso de gas SF6 como principal medio aislante para todos los componentes. Esto permite un diseño compacto y proporciona unas propiedades de aislamiento excepcionales que resisten las averías eléctricas. Aunque el SF6 es un potente gas de efecto invernadero, los sistemas sellados están diseñados para tener índices de fuga extremadamente bajos, lo que minimiza el impacto medioambiental.

6. Aislamiento de fallos

• Aparamenta metálica: El diseño de la aparamenta metálica se basa en la compartimentación. Cada componente principal (por ejemplo, disyuntor, barra colectora, transformador de medida) se aloja en un compartimento metálico separado y conectado a tierra. Este diseño es muy eficaz para contener un fallo dentro de su sección específica, evitando que se produzca en cascada y dañe todo el sistema.
• Aparamenta aislada en gas (GIS): El GIS también ofrece un excelente aislamiento de fallos. Todo el sistema está alojado en una única caja metálica sellada. Cuando se produce un fallo, el arco se extingue rápida y eficazmente mediante el gas SF6 presurizado, y la propia carcasa proporciona una barrera robusta para evitar cualquier daño externo. La naturaleza sellada del sistema lo hace casi inmune a los factores externos que causan un fallo.

¿Qué aparamenta le conviene? Cómo elegir

Elegir entre aparamenta metálica y aparamenta GIS es una decisión crítica que depende de diversos factores. No existe una única "mejor" opción; la elección correcta es la que mejor se ajusta a los requisitos específicos de su proyecto.

He aquí algunas cuestiones a tener en cuenta:

• ¿Es el espacio una limitación crítica? Si tienes poco espacio en el suelo, sobre todo en un entorno urbano o de interior, SIG es el claro vencedor.
• ¿Cuál es su presupuesto? Si el coste de capital inicial es una preocupación importante, revestimiento metálico aparamenta es una opción más económica.
• ¿Cuáles son sus capacidades de mantenimiento? Si dispone de un equipo cualificado y desea realizar un mantenimiento rutinario y sencillo, revestimiento metálico es una buena opción. Si prefiere una solución "configúrela y olvídese" y puede contar con asistencia externa especializada para cualquier problema poco frecuente, SIG es el camino a seguir.
• ¿Cuál es el nivel de fiabilidad exigido? Para aplicaciones de misión crítica en las que el tiempo de inactividad es inaceptable, la naturaleza sellada y robusta de SIG a menudo proporciona un mayor nivel de fiabilidad a largo plazo.
• ¿Es usted sensible a los problemas medioambientales? Aunque el SF6 es un problema, los sistemas GIS modernos están altamente diseñados para evitar fugas. La robustez de la construcción y la contención ambiental pueden ser una opción más convincente para algunas aplicaciones que un sistema expuesto a factores externos.

Conclusión

Aparamenta metálica y aparamenta aislada en gas (GIS) son tecnologías de protección y control muy fiables y potentes para los sistemas eléctricos. La aparamenta metálica presenta una estructura robusta, una tecnología madura y una excelente relación coste-eficacia, lo que la hace ideal para aplicaciones con espacio limitado. Los GIS, por su parte, son más compactos, fiables y fáciles de mantener, por lo que resultan especialmente adecuados para entornos modernos con requisitos de espacio estrictos.

En Chuanlientendemos que seleccionar la aparamenta adecuada no es una tarea sencilla. No solo proporcionamos soluciones integrales de metal-clad y GIS, sino que también ofrecemos servicios de consultoría profesional para ayudarle a analizar a fondo sus necesidades e identificar las soluciones técnicas más adecuadas que maximicen el valor de su proyecto.