Material Técnico Pro-Íons sobre Electricidad Estática

¿Qué es la electrostática?

La electrostática, energía estática o electricidad estática, es un área de la física que estudia las cargas eléctricas en reposo. Generalmente, la electricidad estática se encuentra en materiales no conductores y, a diferencia de la electricidad como normalmente la conocemos, la estática no fluye como corriente. En muchos aspectos, la electricidad estática representa un problema costoso en muchas áreas de la manufactura. La electricidad estática y la descarga estática son causas bien conocidas de incendios y explosiones, provocan daños incalculables a los componentes electrónicos, especialmente durante su fabricación, y forman parte del funcionamiento de fotocopiadoras, impresoras láser y trabajos con películas plásticas. Una de las formas más comunes de generar electricidad estática es la fricción entre dos caras de material no conductor.

Qué es la electrización

La electrización es el proceso de transformar un cuerpo eléctricamente neutro en un cuerpo eléctricamente cargado. Cuando un cuerpo presenta la misma cantidad de protones y electrones, lo llamamos cuerpo neutro, ya que estas son las partículas subatómicas dotadas de carga eléctrica. Todos los procesos de electrización consisten en quitar o aportar electrones a un cuerpo. Cuando un cuerpo neutro recibe electrones, su carga se vuelve negativa; recíprocamente, al perder electrones, su carga se vuelve positiva.

Existen tres formas distintas de electrización:

• Por fricción

• Por contacto

• Por inducción

Comentaremos solo el primer punto, la fricción. La electrización por fricción ocurre principalmente cuando dos o más cuerpos aislantes se frotan entre sí. El proceso de frotar los cuerpos aporta energía a los electrones de esos materiales. Los electrones de los materiales aislantes generalmente están fuertemente atraídos por los núcleos de sus propios átomos, por eso necesitan una energía extra para saltar de un cuerpo a otro. Durante la electrización por fricción, uno de los cuerpos pierde electrones y el otro gana electrones. De esta forma, al final del proceso, los dos cuerpos tendrán cargas de igual módulo, pero de signos opuestos. No todos los cuerpos se electrizan al ser frotados. Para saber cuáles son los pares de materiales que, al frotarse, se electrizan, es necesario conocer su afinidad eléctrica, ya que existen materiales que tienden a ganar electrones, pero también existen aquellos que “prefieren” perderlos. Esta afinidad se describe de forma empírica mediante una tabla conocida como serie triboeléctrica. En el noventa por ciento de las empresas que necesitan controlar la estática, su generación se produce por la fricción entre dos cuerpos.

El clima y la electrostática
¿Cuál es la peor condición climática para la electricidad estática?

La electricidad estática está muy influenciada por la humedad relativa del aire. Los días más secos son sinónimo de problemas aún mayores para los dispositivos de control de electricidad estática. En un entorno industrial, el problema del control de la electricidad estática es mucho más evidente y los cuidados deben ser mayores. Vea algunos problemas derivados de la estática:

• Contaminación de productos. Las partículas suspendidas en el aire (suciedad) se adhieren al producto que esté eléctricamente cargado

• Incendios y explosiones

• Problemas con los controladores electrónicos

• Descargas en los operadores de las máquinas

La salida más prudente para lidiar con las variaciones climáticas tan frecuentes es realizar mantenimientos preventivos y correctivos de todos los equipos ionizadores. Lo recomendado es realizar el mantenimiento de los equipos antiestáticos al menos una vez al mes.

La humidificación y la estática

Los materiales aislantes tienen una alta resistencia a la movilidad de las cargas; sin embargo, como no existe un “aislante” perfecto, eventualmente habrá disipación de las cargas estáticas acumuladas. Así, cualquier sustancia que permita aumentar la conductividad superficial de un cuerpo aislante también se convertirá en un medio de disipación de las cargas estáticas. Algunos materiales aislantes de uso común, como la madera, el papel y los plásticos, contienen cierta cantidad de humedad en equilibrio con la humedad del aire, de modo que su conductividad varía en función de la humedad relativa del aire. Esto explica la influencia de las condiciones meteorológicas del ambiente sobre la conductividad de estos materiales. Así, en condiciones de alta humedad relativa (más del 50%), estos materiales alcanzarían el equilibrio suficiente para prevenir la acumulación de cargas estáticas. El tiempo para alcanzar ese equilibrio varía según el tipo de material, lo que limita la aplicación práctica de la humidificación atmosférica para el control de la estática. Además, la alta humedad podría aumentar la velocidad de corrosión de los equipos y causar incomodidad física a los operadores.

Problemas en la manufactura relacionados con la estática
Existen 4 áreas principales:

Atracción o repulsión electrostática

Este es probablemente el problema más común en las industrias del plástico, el papel, textiles, cabinas de pintura, envasado y similares. Se manifiesta como un mal comportamiento del producto: piezas que se adhieren unas a otras, se repelen, se adhieren a las máquinas, atraen polvo, se apilan de forma incorrecta y muchos otros síntomas.

Descargas en los operadores

Las descargas en el personal normalmente no son peligrosas, pero siempre son desagradables y generalmente pueden evitarse.

Descarga Electrostática en Electrónica

El principal peligro es la carga estática en el cuerpo humano, que puede ser considerable. La corriente de la descarga genera calor que evapora las uniones y provoca cortocircuitos entre las pistas. La alta tensión también rompe los recubrimientos de óxido fino en dispositivos MOS y otros dispositivos recubiertos.

Riesgo de incendio

El riesgo de incendio por descarga electrostática es muy importante en las industrias de recubrimiento, impresión y otras donde se utilizan solventes combustibles.

Pro-Íons desarrolla e implementa constantemente soluciones para todos los problemas mencionados. Somos especialistas en neutralización estática.