GIS vs AIS: ¿por qué la tecnología Gas Insulated Switchgear es la mejor opción para la red eléctrica del futuro?

Las celdas de distribución eléctrica basadas en tecnología de aislamiento integral en gas (GIS), ahora libres de gases fluorados, se han impuesto como la solución tecnológica más fiable

Detrás de algo tan cotidiano como encender la luz o utilizar nuestros electrodomésticos se encuentra todo un complejo entramado eléctrico, sustentado en una red interconectada, que depende de la tecnología para su correcto funcionamiento. Hoy vamos a analizar el papel de una de las principales protagonistas de la red, las celdas de distribución, y las diferencias entre las dos tecnologías de aislamiento predominantes: la GIS (Gas Insulated Switchgear) y la AIS (Air Insulated Switchgear).

El enorme desarrollo de la red eléctrica en el siglo XX provocó una evolución sin precedentes en el mundo de la ingeniería eléctrica. Así, paso tras paso, se llegó a crear una red eléctrica que permitía abastecer a una población con cada vez una mayor demanda de electricidad en su día a día. Un desarrollo tecnológico que esconde multitud de pequeños grandes avances y decisiones para llegar hasta el panorama actual, donde la electrificación de la sociedad está viviendo una gran revolución para conseguir la descarbonización de la actividad y la reducción del impacto de la sociedad  en el medio ambiente.

Entre estas innovaciones, se encuentra el desarrollo tecnológico de celdas de distribución de media tensión -grandes interruptores que reciben la electricidad y la distribuyen al transformador eléctrico para que este varíe la tensión de llegada, protegiendo al mismo de posibles sobretensiones – y con dos principales tecnologías de aislamiento: GIS (Gas Insulated Switchgear) y AIS (Air Insulated Switchgear).

Aunque ambas tecnologías cumplen el objetivo de aislar y asegurar el corte y seccionamiento de la corriente eléctrica, el tipo de desarrollo de nuestra infraestructura urbana -con la consecuente necesidad de eficientar el espacio utilizado por la aparamenta eléctrica para reducir su impacto- así como la imperante necesidad de fiabilidad han convertido a las celdas tipo GIS (aisladas en gas) en la tecnología predominante. Veamos por qué.

Celdas aisladas en gas, la tecnología eléctrica predominante

Imagina el centro de tu ciudad. El espacio se reparte entre edificios residenciales, avenidas, comercios, zonas de ocio y cultura, servicios públicos como hospitales o vías ferroviarias… En definitiva, el suelo es limitado y la demanda de servicio eléctrico es, cuando menos, intensa y constante. Mientras tanto, el flujo de viandantes a través de las calles y espacios públicos no cesa.

En un escenario así, donde la seguridad y la eficiencia del suministro resulta clave, condicionado además por un reducido espacio para albergar equipamiento eléctrico, es donde la tecnología de aislamiento en gas se ha convertido en la mejor solución posible. Y es que la tecnología tipo GIS resulta la ganadora en cuanto a criterios de fiabilidad, seguridad, sostenibilidad y optimización del espacio.

Lo que comenzó como una ingeniosa solución de aislamiento para instalaciones con restricciones de espacio ha evolucionado hasta convertirse en uno de los pilares tecnológicos de las redes eléctricas más avanzadas del mundo.

Pero vayamos al detalle, veamos qué hay detrás de esta tecnología y su principal rival.

¿Qué es la tecnología GIS o Gas Insulated Switchgear?

La tecnología GIS es la metodología de aislamiento y estanqueidad de los embarrados, circuito principal y dispositivos de corte, conexión, los cuales se encuentran alojados en compartimentos de acero inoxidable estancos y sellados de por vida con un gas dieléctrico como elemento aislante.

Gracias a esta configuración, las celdas de distribución tipo GIS ofrecen:

• Diseño y configuración extremadamente compacto.
• Mayor protección frente a agentes externos.
• Elevada fiabilidad operativa.
• Mayor seguridad para operadores y usuarios.
• Menores necesidades de mantenimiento a lo largo de su vida útil.

Por este motivo, en el mundo de la distribución eléctrica, la tecnología tipo GIS se ha convertido en la imperante para conformar los equipos destinados a centros de transformación, infraestructuras urbanas, instalaciones industriales, renovables, puertos, aeropuertos, hospitales y centros de datos, entre otros usos.  

Pero, ¿qué hay sobre la tecnología AIS (aislada en aire)?

Si la tecnología GIS basa el aislamiento de sus componentes internos en gas, la AIS (Air Insulated Switchgear) hace lo propio utilizando el aire ambiente como único medio. Para ello, los componentes energizados deben permanecer separados mediante mayores distancias fisicas y el aislamiento depende en mayor medida de las condiciones ambientales del entorno.

Este tipo de soluciones han sido ampliamente utilizadas.. Sin embargo, la mayor necesidad de espacio así como la afección producida por elementos ambientales en su funcionamiento suponen una serie de sobrecostes, principalmente producidos por un mayor mantenimiento periódico, que ha hecho que estas soluciones queden desplazadas por soluciones más compactas y robustas como las GIS.

¿Cuáles son las principales diferencias y ventajas de GIS frente a AIS?

1. Menor ocupación de espacio: La ventaja más visible de una Gas Insulated Switchgear (GIS) es su compacidad. Al utilizar un medio aislante de mayor capacidad dieléctrica que el aire, los componentes pueden situarse mucho más próximos entre sí.Esto permite reducir el espacio necesario para una instalación entre un 80 % y un 90 % respecto a una solución AIS equivalente.

2. Mayor fiabilidad: Los componentes activos quedan protegidos dentro de envolventes selladas, minimizando el impacto de las condiciones ambientales.Esto reduce significativamente el riesgo de incidencias derivadas de:

• Humedad.
• Polvo.
• Contaminación industrial.
• Ambientes salinos.
• Fauna o vegetación.

3. Menos mantenimiento: Al encontrarse protegidos de la intemperie y de agentes contaminantes, los equipos GIS requieren menos intervenciones de mantenimiento a lo largo de su ciclo de vida, favoreciendo una mayor disponibilidad de la red.

4. Mayor seguridad: La encapsulación de los elementos bajo tensión reduce la exposición a contactos accidentales y mejora el comportamiento frente a fenómenos como el arco interno.

5. Preparadas para infraestructuras críticas: Centros de datos, hospitales, sistemas de transporte, instalaciones industriales o plantas de generación renovable demandan soluciones con altos niveles de fiabilidad y continuidad de servicio.Precisamente en estos entornos es donde las GIS muestran todo su potencial.

La evolución de la tecnología GIS: el camino hacia soluciones libres de gases fluorados

Durante décadas, gran parte de las tecnologías GIS han empleado SF₆ (hexafluoruro de azufre) como gas dieléctrico debido a sus excelentes propiedades aislantes. Sin embargo, la evolución regulatoria (especialmente por parte de la Unión Europea) y los objetivos globales de sostenibilidad han llevado a la industria de bienes de equipo eléctrico al desarrollo de nuevas soluciones de aislamiento que mantengan las principales ventajas de la tecnología GIS, eliminando a su vez el uso del gas SF6.

La necesidad de una mayor electrificación de nuestra economía mediante un enfoque sostenible ha redoblado el ya de por sí estratégico peso de la industria de bienes de equipo eléctrico, que se encuentra inmersa en un momento de enorme aporte de valor para la consecución de los objetivos de descarbonización de nuestra sociedad. En ese sentido, y con motivo de las diferentes directivas impulsadas por la Unión Europea para la reducción del impacto de la actividad humana en el medio ambiente, una nueva normativa aplicada a los gases fluorados, incluido el SF6, y su uso por diferentes industrias y agentes económicos –entre los que se encuentran los fabricantes de aparamenta eléctrica en un porcentaje reducido en comparación con el resto de utilizaciones en otras actividades industriales y económicas – está llevando a esta industria a adaptarse a un escenario futuro libre de dichos gases.

Este tipo de gases son utilizados por la industria eléctrica como parte de la solución dieléctrica para asegurar el uso y manipulación de algunos equipos eléctricos como las celdas de distribución. Esta tecnología GIS (Gas Insulated Switchgear) ha sido fundamental para la industria por décadas, garantizando tanto la seguridad del suministro eléctrico y la de los operarios de red, así como la estanqueidad del gas y su recuperación tras la finalización de la vida útil del producto, y ahora se encuentra en evolución hacia un escenario donde las alternativas al SF6 deben tomar el relevo.

Así, de entre los principales medios de aislamiento presentados por las compañías más relevantes del mercado, aquellos capaces de hacerlo garantizando los menores cambios y molestias posibles a los operadores de red, además de similares características técnicas y operativas, resultan los más cruciales y competitivos dada su solvencia de cara a adaptar la red eléctrica al futuro sin realizar cambios significativos. Es aquí donde aparece el aislamiento mediante la utilización de aire natural industrial, un tipo de aislamiento aplicado a la tecnología desarrollada por Ormazabal, entre otros fabricantes, y que utiliza los gases existentes en la atmósfera para, tras una fase de industrialización, servir como aislante para las celdas de distribución, desterrando la presencia de humedad en el ambiente y el correcto aislamiento para evitar situaciones de sobretensiones o arcos eléctricos.

La principal ventaja industrial de esta alternativa tecnológica es que se trata de una opción libre de patentes, lo que permite su escalado y accesibilidad para la industria eléctrica. Además, la clave que hace de esta solución propuesta por Ormazabal la más completa para la red, es que Ormazabal ha sido capaz de implementarla manteniendo los mismos parámetros de diseño, operación y uso que los utilizados en el aislamiento por SF6. Así las cosas, la gama de soluciones libres de gases fluorados de Ormazabal para la red de distribución primaria y secundaria de hasta 24 kV se ha convertido en una las que más expectación ha suscitado desde la aparición de las primeras alternativas.

La solución libre de gases fluorados de Ormazabal

Como parte de su compromiso para liderar la transformación sostenible de las redes eléctricas, Ormazabal ha invertido una década de investigación tecnológica para el desarrollo de una innovadora alternativa de aislamiento integral sin el uso del SF6 como gas dieléctrico a través del uso de aire natural industrializado -fabricado de forma controlada y probada, solamente con componentes del aire y comercialmente accesible y libre de patentes-, garantizando un menor impacto medioambiental en nuestro planeta y acogiéndose a la nueva regulación sobre gases fluorados europea con motivo de los objetivos de neutralidad climática.

La alternativa tecnológica de Ormazabal ha contado con una gran acogida por parte del mercado gracias a conservar, tras más de 10 años de investigación continua, los parámetros de diseño, la operación y el mantenimiento de los actuales equipos que gozan de una experiencia probada durante más de 30 años; haciendo de ésta una de las soluciones más completas del mercado a todos los niveles.

Y es que la propuesta tecnológica de Ormazabal garantiza ZERO cambios en los parámetros de diseño, operación y mantenimiento; así como ZERO incertidumbres en salud, seguridad, fiabilidgad y funcionamiento.

Así, en las soluciones libres de gases fluorados para distribución secundaria y primaria de Ormazabal, destacan las siguientes características:

• Gas de origen natural
• Componentes de aire natural
• De fabricación industrial
• Totalmente accesible
• Mínima presión de llenado
• Comportamiento conocido
• Estanqueidad probada
• Fácil operación y explotación
• Innovador interruptor-seccionador
• Interruptor automático de tecnología probada
• Dimensiones
• Huella similar
• Dimensiones optimizadas
• Nativo digital
• Sensores
• Automatización

Este lanzamiento se alinea con el fuerte compromiso de Ormazabal con los objetivos europeos de neutralidad climática y el bienestar de la población, fomentando la electrificación de la sociedad. Retos que forman parte de su ADN y en los que colaboran activamente a través de la digitalización de la red eléctrica que facilita la conexión de infraestructuras de movilidad eléctrica, almacenamiento y energías renovables.

¿Quieres conocer las soluciones ZERO para la red eléctrica de Ormazabal?