Aislamiento Galvánico

¿Que es y por que es necesario?

Introducción.

El aislamiento galvánico, sin entrar en demasiados tecnicismos, es un tema que ya está muy comentado y sin embargo, hay gente que no tiene muy claro a que se refiere este término. Resumiendo la respuesta, el aislamiento galvánico, se compone de dos palabras, aislar y galvánica. Es una reacción que ocurre cuando pones en contacto metales diferentes como cobre con aluminio o cobre con acero (y sus derivados).

AISLAMIENTO GALVÁNICO.

En cuanto a la corriente galvánica, se produce por contacto entre dos mentales, normalmente por el medio ambiente o en ambientes salinos. Existen medios que reducen este efecto y se puede encontrar abundante información al respecto.

Esta es otra definición: un tipo de corriente que, además de continua, es ininterrumpida y de intensidad constante. A esta corriente se la denomina galvánica. En cuanto a sus características físicas, la corriente galvánica es de baja tensión (60-80 V) y baja intensidad, como máximo 200 mA. Se le denomina también constante, porque mantiene su intensidad fija durante el tiempo de aplicación.

En nuestro caso, puesto que la tensión de la Red, tiene una masa o tierra, todo lo que de alguna manera se conecta a la red eléctrica, se puede considerar en forma como conectado a dicha masa «se cierra un circuito» y por consiguiente con la posibilidad de una derivación a tierra, con el peligro que esto conlleva, por ese motivo están los disyuntores.

El aislamiento galvánico es en principio para aislar secciones funcionales de los sistemas eléctricos y así, evitar el flujo de corrientes; no se permite ninguna vía de conducción directa. Sin embargo, la energía o en su caso información entre ambas secciones, se puede intercambiar por distintos métodos, tales como: la inducción o las ondas electromagnéticas, la capacitancia, medios ópticos, medios acústicos o mecánicos.

En conclusión, el aislamiento galvánico no impide la transferencia de energía o información, sin que se presente ningún contacto eléctrico, en otras palabras, no existe conexión eléctrica alguna entre secciones.

TRANSFORMADOR DE AISLAMIENTO.

El transformador proporciona aislamiento galvánico entre el primario y el secundario, de manera que consigue una alimentación o señal “flotante”. Suele tener una relación 1:1 entre las tensiones del primario y secundario. En la inducción electromagnética, mediante transformador, los arrollamientos primario y secundario de un transformador no están conectados entre sí (no es el caso del auto-transformador que, no proporciona ningún aislamiento galvánico).

Las tensiones que, se aplican de forma segura a los devanados del primario y el secundario sin riesgo de avería, es conocido como voltaje de aislamiento, se especifica en kilovoltios y es un estándar de la industria. Se puede decir que, los transformadores se utilizan generalmente para cambiar voltajes, los transformadores de aislamiento con una proporción de 1:1 se utilizan en aplicaciones de seguridad, por esta razón, los transformadores de aislamiento no suministran un polo a tierra.

El aislamiento galvánico se utiliza cuando dos o más circuitos eléctricos deben comunicarse, por diferentes motivos como pueden ser a diferentes potenciales. Es un método eficaz de romper los lazos de tierra mediante la prevención de corrientes no deseadas que fluyen entre dos unidades que comparten un conductor de tierra. La separación galvánica se utiliza también para la seguridad, la prevención accidental de corriente para alcanzar tierra, a través del cuerpo humano.

OPTO-ACOPLADORES DE AISLAMIENTO.

Los Opto-aisladores transmiten información mediante ondas de luz. El emisor (fuente de luz) y un receptor (dispositivo fotosensible) no están conectados eléctricamente, normalmente se mantienen en su lugar dentro de una matriz de plástico aislante, opaco.

Los opto-acopladores tienen su campo de aplicación, en equipamiento electrónico de señal y transmisión de potencia de línea, que pueden ser sometidos a subidas de tensión inducida por un rayo, descargas electrostáticas, las transmisiones de radiofrecuencia, impulsos de conmutación (picos) y las perturbaciones en el suministro de energía. Relámpagos remotos pueden inducir sobre tensiones de hasta 10 kV, mil veces más que los límites de tensión de muchos componentes electrónicos.

Los acopladores ópticos se utilizan dentro de un sistema para separar un bloque de otro conectado a la red eléctrica o de un bloque de alta tensión a otro tipo de tensión, para la protección de seguridad y el equipo. La función principal de un opto-aislador es bloquear las altas tensiones y transitorios de tensión, de manera que el aumento de una parte del sistema no perturbe o destruya las otras partes.

CAPACITANCIA DE AISLAMIENTO.

Los condensadores, al permitir fluir la corriente alterna (CA), pero bloquear la corriente continua, se consideran aisladores entre circuitos de diferentes tensiones continuas. Los condensadores permiten el acoplo de las señales de corriente alterna, entre circuitos de diferentes tensiones, alternas y continuas.

Condensadores fabricados con algunos tipos de materiales dieléctricos demuestran «absorción dieléctrica» o «empapado». Al descargar un condensador y desconectarlo, después de un corto período de tiempo se puede desarrollar una tensión, debido a la histéresis en el dieléctrico, tensión que puede ser peligrosa. Este efecto puede ser objetable en aplicaciones tales como circuitos de muestreo y retención de precisión.

Este efecto de histéresis en el dieléctrico de un condensador es similar al hecho que se produce, en los cables de las líneas enterradas en el suelo que, incluso sin haber sido conectadas a ningún tipo de corriente y debido al magnetismo de la Tierra, se induce una corriente en dichos cables, capaz de producir descargas potencialmente peligrosas incluso para los operarios. Por dicho motivo, CUANDO SE TRABAJA EN LÍNEAS ENTERRADAS, LOS CABLES, DEBEN ESTAR PERMANENTEMENTE CONECTADOS A TIERRA. 

Dependiendo de las condiciones, un condensador puede fallar y convertirse en un «corto circuito», poniendo fin a su función de aislamiento eléctrico, que representa un riesgo para el «circuito ahora conectado» y, posiblemente, el peligro humano. Para abordar esta cuestión, existen calificaciones especiales para condensadores utilizados para el aislamiento de seguridad, tales como «Clase Y».

Los condensadores como aisladores suelen ser de poliéster y son muy grandes en función de su capacidad, pero son muy estables con el tiempo y la temperatura. Permiten obtener aislaciones muy altas (comercialmente los hay hasta de 630 volts). En cuestiones de audio, se utilizan para separar las etapas de alta frecuencia de las de baja frecuencia, acoplar impedancias, etc.

¿CUÁLES SON LAS VENTAJAS DEL AISLAMIENTO GALVÁNICO?

El aislamiento galvánico permite proteger a las personas y a los bienes, aislándonos de los riesgos mencionados y permitiendo el uso de un disyuntor de 30 mA. Evitando la transmisión de voltajes excesivamente altos a la red.

Las causas de las sobretensiones son:

1. El impacto de impulsos tipo rayo sobre las líneas eléctricas aéreas. Al golpear sobre la línea, el rayo crea una subida de tensión de varios miles de amperios voltios que provoca una sobretensión en las instalaciones conectadas a la línea.
2. El impacto de impulsos tipo rayo a tierra. Al golpear el suelo, el rayo provoca un aumento en el potencial eléctrico de tierra, lo que provoca una sobretensión en los cables subterráneos y en las tomas de tierra de los hogares.
3. Impulsos tipo rayo por radiación. El campo electromagnético creado por un rayo es de varios miles de voltios por metro y a más de un kilómetro del punto de impacto – crea sobretensión en las líneas y en los equipos eléctricos que se hallan a varios kilómetros alrededor del punto de impacto.
4. En caso de sobretensión en su instalación fotovoltaica o cerca de ella, el daño se limitará a la cadena que se ha visto afectada hasta llegar al inversor. En caso de sobretensión en la red, el daño se detendrá en el inversor.

Estos que hemos visto, son los tipos de aisladores galvánicos más comúnmente utilizados en los distintos campos de la industria y la electrónica.

Referencias.