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Sobre Estática

Eletricidade Estática: Causa, Efeito e Solução

A eletricidade estática é um fenômeno físico que você não vê, mas sente, porque ela causa perda de produção, de tempo, de matéria - prima, podendo ainda criar incêndios, choque em operadores, contaminações com fuligem ou pó e causar graves danos aos componentes eletrônicos sensíveis, requerendo altos custos de manutenção e/ou reparos em serviços de campo.

Para se compreender por completo o grande efeito da eletricidade estática sobre a produção, em primeiro lugar é importante saber porque as cargas estáticas ocorrem.

O aumento de carga estática é causado por um dos seguintes processos: por fricção entre duas superfícies (chamado de triboeletrificação), ou por proximidade a um campo eletrostático (denominada carga de indução).

Quando as substâncias se tornam carregadas por triboeletrificação, os elétrons migram da superfície de um material para superfície de outro. Ao separar-se as duas superfícies, perdem elétrons e torna-se positivamente carregada.

A outra ganha elétrons e torna-se carregada negativamente. Á medida em que a pressão ou velocidade do contato e separação (fricção) sobem a quantidade de carga estática (nível de voltagem) aumenta. Materiais em movimentos rápidos tais como partículas de plásticos em uma esteira pneumática ou uma película de filme – podem rapidamente produzir cargas de mais de 20.000 volts (Veja figura 01 e 02).

Exemplo de carga triboelétrica (uma transferência de elétrons) ocorre quando dois materiais estão em contato e em seguida são separados. Um material adquire um excesso de íons negativos e outro excesso de íons positivos (Veja figura 03).

Fricção, Pressão e Separação

O exemplo de fricção, pressão e separação são as maiores causas de eletricidade estática industrial. Um objeto altamente carregado é cercado por um campo elétrico. Se um objeto condutor ou isolante entrar neste campo, também ficará carregado.

Isso possibilita a descarga eletrostática (também conhecido pela sigla "ESD" do inglês Discharger electrostatic). Para algum outro objeto condutor, pode-se resultar em um arco de energia suficiente para ignizar combustíveis, destruir componentes eletrônicos sensíveis ou causar choques em funcionários (Veja figura 04).

Isolantes X Condutores

Os materiais são divididos em dois grupos básicos: condutores e isolantes. Dentro de um condutor os elétrons se movem livremente por toda a substância, por isso, quando um condutor que não está em contato com o solo fica carregado, todo o volume do corpo condutor recebe uma carga da mesma voltagem e polaridade.

Um condutor pode ser descarregado, sendo conectado ao solo. Um isolante reage de modo muito diferenciado á eletricidade estática, e não pode ser neutralizado por técnicas simples de conexão ao solo.

Dentro de um isolante o fluxo de elétrons é muito limitado, por causa disso, um isolante pode reter várias cargas estáticas de diferentes polaridades e potenciais em várias áreas sobre sua superfície (Veja figura 05 e 06).

Isso explica porque certas áreas de um material podem ser aderidas, e outras podem ser repelidas. Conectar o isolante ao solo, não fará com que haja neutralização como acontecem com substâncias condutoras, por esta razão, outros meios devem ser empregados para neutralizar estática em isolantes (Veja figura 07 e 08).

Tipos de Materiais

O quadro de Séries Triboelétricas mostra a carga relativa positiva ou negativa de vários materiais (Veja figura 09).

A neutralização de carga estática em isolantes é mais eficazmente conseguida através de ionização, uma divisão elétrica, localizada de moléculas de ar em íons negativos e positivos. Um ionizador emite quantidades de íons negativos e positivos na área do material carregado de estática, o qual, então passa a atrair um número suficiente de íons positivos ou negativos, dependendo do que for necessário para a neutralização, ou seja, quando um material carregado passa por este campo, atrai íons até que a carga no material se torne neutra.

As cargas são reduzidas a níveis seguros, mesmo em movimentos rápidos (Veja figura 10).