06 02 electricidad estatica

UNIDAD 2 Electricidad Est谩tica

Es un fen贸meno natural y est谩 presente cuando dos superficies entran en contacto y en una de ella se deposita una carga negativa y en la otra, una carga positiva. De igual manera, en la separaci贸n de dos cuerpos se puede presentar exceso de carga negativa en un cuerpo y exceso de carga positiva en el otro.

ELECTRICIDAD ESTATICA

Es un fenómeno natural y está presente cuando dos superficies entran en contacto y en una de ella se deposita una carga negativa y en la otra, una carga positiva. De igual manera, en la separación de dos cuerpos se puede presentar exceso de carga negativa en un cuerpo y exceso de carga positiva en el otro.

Cuando ambos cuerpos están en contacto, la diferencia de potencial entre los dos es baja y es de más o menos 1 voltio. Al separarse los cuerpos se tienen que desarrollar trabajo contra el campo eléctrico entre las cargas negativas y positivas, lo cual aumenta el potencial eléctrico del sistema. El potencial de un cuerpo se puede incrementar de 1 voltio hasta más de 1.000 voltios por la separación.

Al frotar dos objetos no conductores se genera una gran cantidad de electricidad estática.

Este efecto no se debe a la fricción pues dos superficies no conductoras pueden cargarse por efecto de posarse una sobre la otra. Se debe a que al frotar dos objetos aumenta el contacto entre las dos superficies. Habitualmente los aislantes son buenos para generar y para conservar cargas superficiales. Algunos ejemplos de estas sustancias son el caucho, el plástico o el vidrio. Los objetos conductores raramente generan desequilibrios de cargas, excepto, por ejemplo, cuando una superficie metálica recibe el impacto de un sólido o un líquido no conductor. La carga que se transfiere durante la electrificación por contacto se almacena a la superficie de cada objeto, a fin de estar lo más separada posible y así reducir la repulsión entre las cargas.

Carga inducida La carga inducida se produce cuando un objeto cargado repele o atrae los electrones de la superficie de un segundo objeto. Esto crea una región en el segundo objeto que está más cargada positivamente, creándose una fuerza atractiva entre los objetos. Por ejemplo, cuando se frota un globo, el globo se mantendrá pegado a la pared debido a la fuerza atractiva ejercida por dos superficies con cargas opuestas (la superficie de la pared gana una carga eléctrica inducida pues los electrones libres de la superficie del muro son repelidos por los electrones que ha ganado el globo al frotarse, creando una superficie de carga positiva en la pared, que luego atrae a la superficie del globo).

La generación de electricidad estática no puede ser prevenida absolutamente, porque su origen intrínseco esté presente en todas las interfaces.

Puede suceder en las actividades diarias, por ejemplo, si una persona aislada del suelo por medio de zapatos, o pisos no conductores, puede aun sin saberlo, cargarse electrostáticamente y alcanzar potenciales de 10.000 a 20.000 voltios.

Se puede cargar y generar electricidad estática sobre sí mismo, por el movimiento en relación con las ropas, por inducción; por ejemplo, deteniéndose cerca de un objeto cargado.

Lo anterior se debe a la condición de que normalmente las personas son buenos conductores eléctricos.

En la industria puede ocurrir la posibilidad de incendio cuando se efectúan labores de trasvase de líquidos y combustibles, o cuando existen gases, polvos o fibras en la atmósfera, puesto que la electricidad estática actúa como fuente de ignición.

Algunos de los peligros que puede ocasionar la electricidad estática son los siguientes: Molestias derivadas de descargas electrostáticas entre las personas y entre las mismas y otros objetos cercanos conductores.

Riesgo de incendio y de explosión si la descarga ocurre en la presencia de una atmósfera inflamable (niebla, vapor o gas inflamable, polvo combustible en el aire).

El efecto de las cargas estáticas sobre las personas no es peligroso, caracterizándose la electricidad estática por sus intensidades de valor despreciable, debido a que prácticamente no existe potencia, aunque la tensión se eleve a miles de voltios. Por este motivo, los accidentes debidos a cargas estáticas son producidos más por efectos indirectos a las mismas (caídas de personas que estaban trabajando en altura, debidas al sobresalto o molestia de un chispazo) que a la peligrosidad que en si misma estas encierran. Los accidentes producidos por cargas estáticas aumentan en número y peligrosidad cuando la persona es nerviosa y está debilitado.

Medidas Generales de Protección La medida más eficaz será evitar la formación de atmosferas explosivas, de modo que una descarga electrostática no se convierta en foco de ignición. Esto nos siempre es posible, de modo que con carácter general se pueden llevar a cabo las siguientes medidas: Interconexión y puesta a tierra: Es uno de los métodos más eficaces a la hora de limitar las acumulaciones de cargas eléctricas estáticas, para ello, se deben conectar entre si y a tierra, todas las superficies de los equipos, conjuntos o procesos, sobre los

cuales habitualmente se producen acumulaciones de cargas. Así se consigue que las cargas puedan eliminarse (de las superficies de los objetos), a medida que se van formando, impidiéndose por tanto acumulaciones peligrosas.

Control de la humedad ambiental: En los materiales aislantes, las cargas estáticas tienen tendencia a permanecer estacionarias en la vecindad del lugar donde se generaron. Sin embargo, en la mayoría de los materiales, las acumulaciones pueden evitarse si existe sobre la superficie una película conductora que descargue la energía a tierra; esta película puede ser la humedad. Cuando está es alta, se adhiere a la superficie y el problema de la electricidad estática se reduce notablemente.

El nivel de humedad deseado puede obtenerse mediante humidificadores de ambientes especiales o inyectores de vapor, colocados en calentadores con ventilador de impulsión, siendo recomendable que en ambientes inflamables esta humedad no sea inferior al 60%.

Incremento de la conductividad eléctrica de los materiales, las máquinas y los elementos manipulados Se está desarrollando el empleo de sprays con sustancias antiestáticas para aplicar sobre suelos, tejidos, muebles, máquinas, etc., de forma que se aumente la conductividad de los materiales y así se impida la acumulación de cargas eléctricas sobre ellos. El principal inconveniente radica precisamente en la corta duración de las propiedades antiestáticas de los sprays., por lo que resulta indispensable su aplicación continuada, repercutiendo negativamente en el coste final del método.

- Ropa de trabajo: en el caso de que existan atmósferas muy inflamables o explosivas, es necesario evitar el uso de prendas confeccionadas con ciertas fibras como rayón, lana, seda, nailón, piloésteres, etc., sustituyéndolas por otras de algodón (que aunque no sea buen conductor, absorbe muy bien la humedad).

- Guantes conductores: cuando sea necesario el empleo de guantes en zonas con peligro de ignición, éstos deberán ser conductores para evitar que un objeto conductor (herramienta) que se sujeta con la mano pueda acumular cargas.

Siempre debe existir continuidad hasta tierra (en este caso desde la herramienta sujetada con la mano). Por este motivo, para que los guantes conductores sean realmente efectivos, deberán acompañarse de las ropas, los zapatos y los suelos conductores correspondientes.

Otras recomendaciones Se tomarán las medidas de control para la eliminación de la electricidad estática que se acumula en forma de cargas electrostáticas en la superficie de los cuerpos o de las sustancias no conductoras o aislantes, como caucho, papel, vidrio, fibras textiles, materias plásticas, etc.

En el almacenamiento de polvos metálicos y no metálicos de origen inorgánico o vegetal, tales como aluminio, magnesio, titanio circonio, azufre, resinas, caucho, carbón, grafito, harinas, etc., en que se acumula electricidad estática con alto voltaje, se tomarán las medidas de control y eliminación para evitar riesgos de inflamación y explosión.

Se dispondrá de aparatos de medida para determinar la carga eléctrica, en los diferentes cuerpos, y evitar los riesgos electrostáticos. Cuando se empleen equipos radiactivos para eliminar las descargas electrostáticas, estos estarán construidos, protegidos y ubicados de manera que eviten a los trabajadores toda exposición a las radiaciones.

Para evitar el peligro de explosión en atmósferas inflamables, los cuerpos susceptibles a acumular electricidad estática deberán neutralizarse, a fin de impedir la generación de chispas, mediante una conexión a tierra o por cualquier otro dispositivo aprobado por las autoridades del trabajo.

Cuando los trabajadores ejecuten labores de manipulación de explosivos o detonadores y exista el riesgo de producirse chispas debido a la electricidad estática, deberán estar previstos de calzado antiestático o de cualquier otro dispositivo que elimine este riesgo.

Se deberá evitar el riesgo de incendio o explosión por la acumulación de la electricidad estática, en las operaciones de limpieza de recipientes o tanques que hayan contenido vapores de disolventes inflamables, utilizando chorros de vapor de agua; la boquilla por la cual se introduce el vapor deberá estar conectada a la pared del recipiente de tal manera que la electricidad estática originada no pueda acumularse y se controlará el flujo del vapor en la entrada del tanque o recipiente para reducir al mínimo la generación de la electricidad estática.

Aplicaciones La electricidad estática se usa habitualmente en xerografía donde un pigmento de polvo (tinta seca o tóner) se fija en las áreas cargadas previamente haciendo visible la imagen impresa.

En electrónica, la electricidad estática causa numerosos daños a los componentes por lo que los operarios han de tomar medidas para descargar la electricidad estática que pudieran haber adquirido. Esto puede ocurrir a una persona por frotamiento de las suelas de los zapatos (de materiales como la goma) contra suelos de tela o alfombras.

En aviación, al aterrizar un avión por seguridad se debe proceder a su descarga. En los automóviles también puede ocurrir la electrificación al circular a gran velocidad en aire seco (el aire húmedo conduce mejor las cargas), por lo que también necesitan medidas de seguridad para evitar las chispas eléctricas.