En las grandes ciudades densamente pobladas y países en constante crecimiento como Guatemala, cada día es más grande la demanda de energía eléctrica y sistemas de alta tensión, lo que hace imprescindible la instalación de subestaciones eléctrica adecuadas para esas tensiones.

Este proceso de transmisión y distribución de la energía eléctrica depende de los equipos y elementos que conforman las subestaciones, en las cuales hace muchos años se ha utilizado el aire y el aceite como medios aislantes. Sin embargo los avances tecnológicos y las normas mundiales exigen hoy en día la inminente necesidad de reducir costos en materia de mantenimiento y dimensiones por los espacios cada vez más escasos. Es aquí cuando cobran un papel muy las subestaciones encapsuladas en gas o GIS ya que por requerir espacios reducidos para su funcionamiento ofrecen la solución ideal.

A lo largo del tiempo, de la necesidad ha surgido la creatividad y ha obligado a los fabricantes de subestaciones a desarrollar alternativas que permitan satisfacer estas y otras necesidades sin dar marcha atrás en el extenso y creciente mercado energético, prioridad en cualquier parte del planeta.

Un poco de historia

En el año de 1936 surge la tecnología GIS (Gas Insulated Switchgear) o Dispositivo de Distribución Aislado en Gas.

Esta subestación tenía la particularidad de ser modular y compacta a diferencia de sus antecesoras (aisladas en aire o aceite y montadas en exteriores ocupando grandes áreas). Este nuevo tipo de instalación podía estar completamente instalada y montada en interiores ya que las dimensiones de la misma se reducían considerablemente tanto en área como en volumen.

Entre 1960 y 1970, aparecen las primeras GIS de alta tensión y en 1966 se instala en Plessis-Gassot, Francia, un prototipo experimental de 245 kV.

La evolución de las GIS reconoce diferentes períodos caracterizados por:

1. El apogeo de la técnica empleada para el corte del arco en los interruptores de alta tensión que utilizan el gas SF6.

2. El intenso desarrollo tecnológico alcanzado para los medios de cálculo y la utilización de modelos de diseño y por la técnica de corte basada en la expansión térmica y ayuda a la apertura que han llevado a conseguir dimensiones dieléctricas más pequeñas, al mismo tiempo que se alcanzó mayor confiabilidad de estos equipos.

3. Estaban conformadas por tubos que contenían en su interior las barras conductoras; las cuales estaban inmersas en gas a presión.

4. El primer gas que se utilizó fue el freón. Sin embargo con el protocolo de Montreal (un tratado internacional para proteger la capa de ozono), se suspendió el uso de este tipo de gas porque era un CFC (Clorofluorocarbonato, compuestos gaseosos dañan la capa de ozono). En la actualidad usan el gas SF6 (Hexafluoruro de Azufre).

El SF6, si bien es un gas causante de efecto invernadero, dada su gran densidad no asciende a las capas altas de la atmósfera y si a eso le agregamos su escasa presencia en la atmósfera, su contribución al calentamiento global es mínima.

Así se llega a las GIS modernas, de muy reducidas dimensiones, de alta confiabilidad, con materiales de alto rendimiento y durabilidad, que requieren bajo mantenimiento y además son más amigables con el medio ambiente, lo que permite pronosticar un uso cada vez más intenso de esta tecnología a nivel mundial.

Encapsulada GIS (SF6)

Una subestación GIS está construida de elementos cilíndricos (tubos presurizados) dentro de los cuales se encuentra gas SF6. Dentro de estos cilindros, además del gas, se encuentra el conductor eléctrico, que normalmente es una barra de cobre bañada en plata.

Dentro de la GIS también se encuentran los principales elementos de una subestación convencional (a excepción de los transformadores de potencia), tales como los interruptores, seccionadores, barras y transformadores de medición y protección.

Por lo tanto, la característica externas más visible entre una subestación normal y una GIS radica en que esta última no está instalada en intemperie (aunque también se puede montar en exteriores) por el contrario se encuentra en los cilindros aislados en SF6 dando la apariencia de formar una compleja red de tubería hídrica, pero con dimensiones mucho más pequeñas que las que ocuparía una subestación convencional aislada en aire.

El gas SF6

Quizás las personas a quien más se les debe reconocer que hoy en día las encapsuladas en todo el mundo utilicen el gas SF6 son los químicos franceses Henri Moissan (1852-1907) ganador del Premio Nóbel, y Paul Lebeau (1868 - 1959) quienes después de muchos años de estudio y experimentación lograron sintetizar directamente el Azufre (S8) con el Flúor (F2) a 300°C, el arreglo térmico exacto para la fabricación del mencionado gas alrededor de 1901.

La aplicación del gas SF6 en las subestaciones encapsuladas se debe exclusivamente a que este gas posee una extraordinaria energía de ionización y una energía de disgregación tan alta que permite extinguir los "arcos eléctricos" que se producen internamente.

¿Cómo lo hace?

El gas SF6 tiene una configuración atómica como cualquier otro gas. Imagínese por un instante que todos sus átomos y electrones están unidos con un pegamento tan poderoso que para arrancar un solo electrón del átomo se necesita una energía muy elevada, como la que entregaría un arco eléctrico.
Ahora bien, cuando se produce un arco eléctrico se genera una energía tan elevada que intenta desprender los electrones de los átomos del SF6, sin embargo por estar unidos con una energía tan poderosa, el SF6 utiliza la misma energía que lo trata de separar para unirse de nuevo, extinguiendo de esta forma el arco eléctrico. En otras palabras absorbe la energía que produce el arco eléctrico extinguiéndolo.

Otras características del Hexafluoruro de Azufre a PTN (presión y temperatura normales) son las siguientes:

Es un gas artificial químicamente muy estable debido al arreglo simétrico perfecto de sus seis átomos de Flúor (F) en torno a un átomo de Azufre (S) en el centro.

• Inodoro
• Incoloro
• No tóxico
• No Inflamable
• Reciclable

En cuanto a Seguridad Industrial se refiere, es necesario mencionar que el SF6 es aproximadamente cinco veces más pesado que el aire, por lo que es importante el cuidado que se ha de tener en espacios cerrados donde se almacene el gas ya que en caso de existir una fuga de SF6, éste desplazaría el oxígeno (O) existiendo riesgo de sofocación para el personal que permanezca cerca sin la ventilación adecuada.

Por otro lado el SF6 es ampliamente utilizado en el campo de la medicina como agente de contraste en exámenes de ultrasonido, de oftalmología y neumología; en el campo de la metalurgia se utiliza en la purificación del Magnesio (Mg), mezclado con Argón (Ar) forma un aislante de ventanas y puede ser utilizado como agente extintor de incendios por no ser inflamable y tener alta capacidad térmica).