Un gas dieléctrico , o gas aislante , es un material dieléctrico en estado gaseoso. Su principal finalidad es evitar o extinguir rápidamente las descargas eléctricas . Los gases dieléctricos se utilizan como aislantes eléctricos en aplicaciones de alta tensión , por ejemplo, transformadores , disyuntores (en concreto, disyuntores de hexafluoruro de azufre ), aparamenta (en concreto, aparamenta de alta tensión ), guías de ondas de radar , etc.
Para aplicaciones de alto voltaje, un buen gas dieléctrico debe tener alta rigidez dieléctrica , alta estabilidad térmica e inercia química frente a los materiales de construcción utilizados, no inflamabilidad y baja toxicidad , bajo punto de ebullición , buenas propiedades de transferencia de calor y bajo costo. [1]
El gas dieléctrico más común es el aire , debido a su ubicuidad y bajo costo. Otro gas comúnmente utilizado es el nitrógeno seco .
En casos especiales, por ejemplo, interruptores de alto voltaje, se necesitan gases con buenas propiedades dieléctricas y voltajes de ruptura muy altos . Los elementos altamente electronegativos , por ejemplo, los halógenos , son los preferidos ya que se recombinan rápidamente con los iones presentes en el canal de descarga. Los gases halógenos son altamente corrosivos . Por lo tanto, se prefieren otros compuestos, que se disocian solo en la vía de descarga; el hexafluoruro de azufre , los organofluoruros (especialmente los perfluorocarbonos ) y los clorofluorocarbonos son los más comunes.
El voltaje de ruptura de los gases es aproximadamente proporcional a su densidad . Los voltajes de ruptura también aumentan con la presión del gas. Muchos gases tienen una presión superior limitada debido a su licuefacción .
Los productos de descomposición de los compuestos halogenados son altamente corrosivos, por lo que se debe evitar la aparición de descargas de corona .
La acumulación de humedad puede degradar las propiedades dieléctricas del gas. El análisis de humedad se utiliza para detectar este problema de forma temprana.
Los gases dieléctricos también pueden servir como refrigerantes .
El vacío es una alternativa al gas en algunas aplicaciones.
Se pueden utilizar mezclas de gases cuando sea apropiado. La adición de hexafluoruro de azufre puede mejorar drásticamente las propiedades dieléctricas de aislantes más pobres, por ejemplo, helio o nitrógeno. [2] Las mezclas de gases multicomponentes pueden ofrecer propiedades dieléctricas superiores; las mezclas óptimas combinan los gases que fijan electrones ( hexafluoruro de azufre , octafluorociclobutano ) con moléculas capaces de termalizar (desacelerar) electrones acelerados (por ejemplo, tetrafluorometano , fluoroformo ). Las propiedades aislantes del gas están controladas por la combinación de fijación de electrones, dispersión de electrones e ionización de electrones . [3]
La presión atmosférica influye significativamente en las propiedades aislantes del aire. Las aplicaciones de alto voltaje, por ejemplo, las lámparas de destellos de xenón, pueden sufrir fallas eléctricas a grandes altitudes.
* La densidad es aproximada, normalmente se especifica a presión atmosférica, la temperatura puede variar, aunque normalmente es 0 °C.