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.

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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.

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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.

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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.

optoacoplador optoacopladores

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».

condensador

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.

21 comentarios sobre «Aislamiento Galvánico»

  1. Buenas,

    Por favor, en el último párrafo que enumera las causas de sobretensión, el punto 1 dice «el rayo crea una subida de tensión de varios miles de amperios». Por favor, corregid eso, si es tensión son voltios. Por favor.

  2. Una pregunta…
    Leyendo tú explicación, no me queda claro si los sensores conectados a barreras (separación galvánica) han de ir obligatoriamente sin conexión a tierra o se pueden conectar a tierra.
    En todos los manuales que veo de P+F colocan sensores de dos hilos sin especificar el tierra y por lo que entiendo en tu explicación creo que no es necesario llevarles el tierra porque no va ha haber derivación. Eso es así? Lo estoy entendiendo bien? y si le llevo el tierra a los sensores, estoy haciendo algo mal o simplemente estoy haciendo una tontería porque nunca va ha haber una derivación a tierra?
    Muchas Gracias.

  3. Hola Victor.
    Comprendo tu frustación, en principio el aislamiento galvanico como se describe en el artículo se necesita o se debe aplicar siempre que queramos aislar un circuito de otro, evitando así, que se produzcan fugas de corriente que puedan afectar a los seres humanos y a sus equipos.

    Así que, si dos sistemas electrónicos tienen una base común, no están aislados galvánicamente. El terreno común podría no tener una conexión normal e intencional con los polos funcionales, pero podría conectarse. Por esta razón, los transformadores de aislamiento no suministran un polo GND / tierra.

    En el caso que comentas los hilos son sensores, entiendo que con ellos puedes detectar si hay descarga y de ese modo evitar los daños que pueda generar. Es decir, el aislamiento hace que la salida de un dispositivo «flote» en relación con el suelo / tierra para evitar posibles bucles de tierra. Los transformadores de aislamiento de potencia aumentan la seguridad de un dispositivo, por lo que una persona que toque una parte activa del circuito no tendrá flujo de corriente a través del circuito a tierra.

    Espero haber aclarado tu consulta.

    Saludos.

  4. Buenas tardes; Tengo un climatizador de piscina en donde las partes de cañerías y serpentina se me sulfatan de un color blanco celeste, picandose con los considerables inconvenientes que ocasiona el mismo, esto pasa muy a menudo cada 20 0 25 días se pincha un caño, el tambor del filtro es de acero inx.
    Los técnicos me dicen que se produce par galvánico ya que el agua tiene bien su ph pero no me dan solucion de como solucionarlo, puede ser esto cierto y de ser asi como puedo solucionarlo. muchas gracias.

    1. Hola Rodolfo E. Perrone.
      El problema que mencionas de alguna manera me suena.
      Después de lo expuesto en el artículo, sólo queda una opción que por motivos evidentes no he podido comprobar.
      Según algunos mecanicos de la automoción, en algunos motores sobre todo los motores de aluminio. se produce
      un efecto galvánico de corrosión, llegando a corroer el bloque motor (el aluminio). Eso es lo que me comentaba el
      mecanico sobre lo ocurrido en el motor de mi coche. También me aconsejó que habían encontrado un método para
      evitarlo en cierta medida. Esto consistía en introducir en el depósito del agua de refrigeración un trozo de chapa de
      zinc de unos 10 centímetros X 2 centímetros. La verdad, no he tenido oportunidad de comprobar este sistema. ???

      Siento no tener mayor información de la que trae el artículo.

      SDaludos y Feliz 2020.

  5. Buenas
    Pregunta puedo poner un diyuntor en el secundario para proteger mejor
    Ya que si estubieran en contacto debería haber un aumento de corriente y evitar un accidente me refiero a las salida ya que el diyuntor no saltaría en el primario.

    1. Hola Luis morales.
      Veamos, el disyuntor se aplica en la línea activa respecto a masa o tierra, si no tengo mal entendido, de manera que cuando se produce una derivación a masa o tierra, suele producir un calambre al que manipula un dispositivo conectado a la red.
      Si tu pones un disyuntor en el secundario (piensa que un transformador en buen estado está separado de la red de forma galvánica, esto quiere decir que está aislado de la red) por lo que el disyuntor está fuera de servicio, ya que no tiene el cierre de circuito con la tierra. Por lo tanto no es adecuado su uso.
      Si lo que quieres es evitar una descarga al manipular la tensión del secundario debes pensar en otra forma de afrontar el problema.

      Saludos y cuídate.

  6. no se entiende el tema del disferencial mal llamado disyuntor pero a que te referis y opor que 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

  7. En ella dibujo del transformador al inicio de este artículo, justo debajo del dibujo aparece una igualdad de cocientes, me
    Parece (aunque tal ves estoy en un error) que la parte central de la iigualdad la de las intensidades me parece que están invertidos el numerador y el denominador, me parece que la manera en que está escrita es para transformadores con relación 1:1, pero que no se cumple para transformadores con una relación distinta de 1:1.
    Tal ves estoy en un error, de hecho me siento entumido en mis habilidades matemáticas, le agradecería una respuesta.

    1. Hola Joel verdugo.

      Se trata de la relación de transformación. La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns), según la ecuación.

      Relación de transformación

      La relación de transformación (m) de la tensión entre el bobinado primario y el bobinado secundario depende del número de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple de las del primario, en el secundario habrá el triple de tensión.

      Donde (Vp) es la tensión en el devanado primario o tensión de entrada, (Vs) es la tensión en el devanado secundario o tensión de saida, (Ip) es la corriente en el devanado primario o corriente de entrada, e (Is) es la corriente en el secundario o corriente de salida.

      Esta particularidad se utiliza en la red de transporte de energía eléctrica al poder efectuar el transporte a altas tensiones y pequeñas intensidades, se disminuyen las perdidas por el efecto Joules y se minimiza el costo de los conductores.

      He querido repasar unas bases que describen cómo se rigen estas formulas y el porqué.

      Espero te haya aclarado tus dudas.

      Saludos.

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