julio 23, 2020
Causas de la generación de carga electrostática
La semana pasada cubrimos cómo se genera la electricidad estática y, en consecuencia, la carga electrostática que puede afectar negativamente a los fabricantes.
La electricidad estática se debe a la cantidad desequilibrada de electrones (-) y protones (+) en un material que es causada por la carga por contacto o la carga por fricción. En ambos casos, el principio es la transferencia de cargas positivas o negativas o, en otras palabras, la separación de cargas.
Hay varios efectos que pueden causar la separación de cargas.
Causas de la generación de cargas electroestáticas
Hay varias causas de la generación de cargas electrostáticas:
- Fenómeno de fricción que ocurre cuando se enrolla una película de material,
- Fenómeno de pelado, como pelar la cinta adhesiva,
- Deformación de un objeto
- Fenómeno relacionado con partículas cargadas.
En fábricas y centros de producción industrial se genera una gran cantidad de electricidad estática, principalmente debido a la fricción y el pelado repetitivos en numerosos procesos.
Hoy, cubriremos 4 causas específicas que pueden generar carga electrostática en un sitio de producción:
- El efecto triboeléctrico,
- La electrificación de pelado,
- La carga de inducción,
- La polarización.
Efecto triboeléctrico
El efecto triboeléctrico es un fenómeno de carga que ocurre cuando superficies aislantes y conductoras se frotan entre sí produciéndose una carga electroestática en el material.
Siendo la carga total mucho mayor que cuando se produce por simple contacto. Esto se debe a la fricción entre las irregularidades de la superficie y al aumento del área de contacto. Al aumentar el contacto de las diferentes superficies el total de la carga es mayor.
Además, debido a la fricción, es posible que se pierda material en la superficie del objeto. Esta fricción y perdida de material llevan al aumento de la temperatura, afectando significativamente a la electrificación.
Durante la fricción entre objetos, se liberan electrones, iones y moléculas neutras de la superficie frotada.
Este fenómeno de carga por fricción ocurre entre sustancias y materiales diferentes, no generándose carga entre los mismos materiales.
Excepto si los mismos materiales tienen diferentes tamaños y las superficies están cargadas por fricción en condiciones diferentes (superficie rugosa versus superficie lisa), lo que se denomina fricción asimétrica.
Como ejemplo, esta fricción asimétrica se produce en las nubes cuando hay partículas de hielo de diferentes tamaños que causan descargas electrostáticas, lo que comúnmente se conoce como rayo.
Carga electroestática por pelado
En el pelado o separación de objetos o películas se produce una gran carga electroestática. Por ejemplo, cuando se despega una cinta adhesiva o una película protectora de un sustrato de cristal líquido.
Este fenómeno generalmente se denomina «carga por pelado» porque la electrificación del material se produce al despegarse el uno del otro.
En este caso, cuanto mayor es el grado de adhesión, mayor es la densidad de la carga electroestática que se produce.
Otro factor que afecta a la intensidad de la carga que se produce es la velocidad de pelado:
- cuando la velocidad de pelado es baja, la carga total generada es pequeña ya que se produce una descarga continua.
- cuando la velocidad de pelado es alta, la cantidad de carga aumenta porque se suprime la descarga electrostática.
Carga por inducción
La carga de inducción es un fenómeno que ocurre solo cuando una sustancia es conductora. Cuando un material cargado se acerca a un material conductor, la superficie del material conductor recoge una polaridad opuesta a la polaridad cargada.
Por ejemplo, cuando un cuerpo cargado positivamente se acerca a un cuerpo de material conductor,
los electrones en el conductor se mueven, y la carga eléctrica de polo negativo aparece en la superficie cercana al cuerpo cargado positivamente. Quedando la parte contraria del material conductor cargado positivamente.
Esto se debe a la uniformidad de la carga acumulada en la superficie del conductor. Este estado se llama «inducción«.
Cuando el conductor está conectado a tierra en este estado, una carga de la misma polaridad que el cuerpo inducido es expulsada del conductor a tierra.
Cuando se elimina la tierra y se separan las dos sustancias, el material conductor queda con la carga opuesta al cuerpo aislante cargado.
Este es un fenómeno llamado «carga de inducción«.
Polarización
Cuando un aislante se acerca a una sustancia cargada o se le aplica voltaje a través de electrodos, no hay flujo de electrones ya que el material, como su propio nombre indica, no conduce la electricidad. Aunque este material cambia la alineación de las cargas debido a la diferencia de voltaje.
En otras palabras, una parte del objeto se carga positivamente y la otra parte se carga con polo negativo. Por lo tanto, el estado cargado del objeto es casi neutro (0V).
Este fenómeno se llama «polarización” y aunque puede parecer muy similar al fenómeno de inducción, difieren en algunas características. Al conectar el cuerpo a tierra, no existiría movimiento de electrones y no hay generación de carga como en el fenómeno de inducción.
¿Cómo puede ayudar IKEUCHI?
Como mencionamos al principio, todos estos fenómenos de carga pueden ocurrir en un proceso de producción debido a la interacción entre trabajadores, máquinas y productos finales. No existe una forma «natural» de evitar la acumulación de carga electrostática, excepto mediante una solución externa.
Por ello, hemos estudiado la solución óptima para prevenir la acumulación de cargas estáticas y por consecuente las descargas electrostáticas (ESD) mediante la aportación del correcto nivel de humedad en el entorno de trabajo.
Póngase en contacto con uno de nuestros ingenieros para evaluar la solución óptima para prevenir ESD en su producción.
Alejandro DURA – IKEUCHI EUROPE B.V.