Cuando un material tiene una baja conductividad eléctrica, se dice que es diélectrico, su utilización está más enfocada a los sectores industriales como parte de diferentes procesos, debido a sus características y beneficios, los cuales veremos más adelante.
¿Qué es un dieléctrico?
El término dieléctrico se refiere a la propiedad o efecto de alternar campos eléctricos en algún material. Al respecto, la Universidad de Alcalá de Henares, España, proporciona la siguiente explicación:
“Los materiales dieléctricos son aquellos donde todos los electrones de los átomos o moléculas, que se aglutinan para formar el agregado sólido, líquido o gas, participan en el enlace, quedando fuertemente ligados a los núcleos, de modo que no existen electrones de conducción (portadores de carga libres) capaces de desplazarse por el volumen del material”.
En los dieléctricos, todas las cargas eléctricas son cargas ligadas, es decir, son las que se encargan de “la interacción del material con el campo eléctrico, para crear una distribución nueva de carga que se llama carga de polarización”, puntualiza la Universidad Carlos III de Madrid.
¿Cuáles son los usos de los materiales dieléctricos?
Entre los materiales dieléctricos que más se utilizan está el vidrio, el papel, la madera, la porcelana, la cerámica, la cera, la mica y algunos plásticos. Estas sustancias sólidas suelen tener más aplicaciones dentro de la ingeniería eléctrica, para envolver los conductores magnéticos de los bobinados.
Por otra parte, los dieléctricos líquidos son el aceite mineral, el aceite de ricino y las siliconas, entre otros. Se utilizan como condensadores y selladores, y en el caso del aceite, se emplea en los transformadores para ayudar a prevenir descargas.
También existen los materiales dieléctricos en forma de gas, algunos ejemplos son el aire, el nitrógeno y el hexafluoruro de azufre, los cuales se utilizan como aislantes en los transformadores.
De acuerdo con una Comisión Europea, “los materiales dieléctricos de alta densidad energética son ideales para almacenar energía en los vehículos híbridos y en los dispositivos médicos electrónicos móviles gracias a su reducido tamaño, su bajo peso y su excelente eficiencia de carga y descarga”.
A nivel industrial, uno de los materiales dieléctricos más utilizados es la fibra de vidrio, porque al poseer esta propiedad puede utilizarse de manera segura en espacios donde hay corrientes eléctricas. Gracias a ello, dicha fibra sirve para fabricar tanques de almacenamiento, rejillas y perfiles estructurales, entre otros productos.
También existen los dieléctricos homogéneos, que según el Instituto Politécnico Nacional son “los polímeros orgánicos que han ido desplazando a los aislantes convencionales como PVC y polietileno, que son aislantes no homogéneos debido a sus impurezas que incluso pueden contener inclusiones gaseosas”.
Vale la pena aclarar que los polímeros, aunque se consideran buenos dieléctricos, suelen acumular electricidad estática y crear campos electrostáticos que llegan a dañar a los materiales que aíslan, pues en ocasiones provocan pequeñas descargas eléctricas.
Características de los materiales dieléctricos
Los materiales que se consideran dieléctricos tienen diferentes propiedades que dependen, generalmente, de su estado: sólido, líquido o gas. Los sólidos, por ejemplo, destacan por su adherencia a los alambres magnéticos, que se comercializan en forma de cables flexibles.
Algunas de las características más importantes de un dieléctrico líquido tienen que ver con su peso y calor específicos, su viscosidad y su conductividad térmica. Así mismo, poseen una rigidez dieléctrica que depende de factores como la impureza que muestran en suspensión, en ciertos tipos de soluciones y en la humedad.
Asimismo, los materiales dieléctricos se vuelven conductores cuando son capaces de sobrepasar la tensión máxima de un dieléctrico, lo que comúnmente se conoce como rigidez dieléctrica.
De acuerdo con el Instituto Politécnico Nacional, un conductor es “aquel cuerpo que puesto en contacto con un cuerpo cargado de electricidad, transmite esta a todos los puntos de su superficie. Generalmente son elementos, aleaciones o compuestos con electrones libres que permiten el movimiento de cargas”.
En el caso de los dieléctricos sólidos, tienen una mejor tensión de ruptura, más alta que aquella que poseen los líquidos, por eso, los sólidos tienen más aplicaciones en sistemas de aislamiento que son compactos.
Beneficios de usar materiales dieléctricos
A grandes rasgos, al recurrir a un material dieléctrico es posible obtener ciertos beneficios, entre los cuales podemos mencionar los siguientes:
- Puede disminuir el campo eléctrico entre las capas de un condensador, es decir, un dispositivo que almacena energía, formado por dos superficies conductoras en forma de láminas o placas.
- Genera una disminución en la diferencia de potencial que hay en las placas de un condensador.
- Tiene la capacidad de aumentar la diferencia máxima de potencial que un condensador es capaz de resistir, evitando que haya chispas entre las capas, un fenómeno que se conoce como ruptura dieléctrica.
Otro beneficio que resalta por su importancia es que este tipo de materiales brindan seguridad, ya que reducen las probabilidades de que haya un accidente derivado de una descarga eléctrica en instalaciones industriales como los centros de carga.
