Impermeabilização
Eletricidade estática - o que é, suas causas. Eletricidade estática e proteção contra ela Qual é a diferença entre eletricidade estática e eletricidade

Eletricidade estática - o que é, suas causas. Eletricidade estática e proteção contra ela Qual é a diferença entre eletricidade estática e eletricidade

O que é eletricidade estática

A eletricidade estática ocorre quando o equilíbrio intraatômico ou intramolecular é perturbado devido ao ganho ou perda de um elétron. Normalmente, um átomo está em equilíbrio devido ao mesmo número de partículas positivas e negativas - prótons e elétrons. Os elétrons podem mover-se facilmente de um átomo para outro. Ao fazer isso, eles formam íons positivos (onde não há elétron) ou negativos (um único elétron ou um átomo com um elétron extra). Quando esse desequilíbrio ocorre, ocorre eletricidade estática.

A carga elétrica de um elétron é (-) 1,6 x 10 -19 coulombs. Um próton com a mesma carga tem polaridade positiva. A carga estática em coulombs é diretamente proporcional ao excesso ou deficiência de elétrons, ou seja, número de íons instáveis.

Um coulomb é uma unidade básica de carga estática que determina a quantidade de eletricidade que passa pela seção transversal de um condutor em 1 segundo a uma corrente de 1 ampere.

Um íon positivo está faltando um elétron, portanto, ele pode facilmente aceitar um elétron de uma partícula carregada negativamente. Um íon negativo, por sua vez, pode ser um único elétron ou um átomo/molécula com um grande número de elétrons. Em ambos os casos, existe um elétron que pode neutralizar a carga positiva.

Como a eletricidade estática é gerada?

As principais causas da eletricidade estática:

Contato entre dois materiais e sua separação um do outro (incluindo fricção, enrolamento/desenrolamento, etc.).

Mudança rápida de temperatura (por exemplo, quando o material é colocado no forno).

Radiação de alta energia, radiação ultravioleta, raios X, campos elétricos fortes (incomuns na produção industrial).

Operações de corte (por exemplo, em serras ou máquinas de corte de papel).

Indução (geração de um campo elétrico causado por uma carga estática).

O contato superficial e a separação do material são talvez as causas mais comuns de eletricidade estática em aplicações de processamento de filmes em rolo e folhas de plástico. A carga estática é gerada durante o processo de desenrolar/enrolar materiais ou mover diferentes camadas de materiais umas em relação às outras.

Este processo não é totalmente claro, mas a explicação mais verdadeira para o aparecimento da eletricidade estática neste caso pode ser obtida fazendo uma analogia com um capacitor de placa plana, no qual a energia mecânica é convertida em energia elétrica quando as placas se separam:

Tensão resultante = tensão inicial x (espaçamento final entre placas/espaçamento inicial entre placas).

Quando o filme sintético toca o eixo de alimentação/recolhimento, a baixa carga que flui do material para o eixo causa um desequilíbrio. À medida que o material passa pela zona de contato com o eixo, a tensão aumenta da mesma forma que no caso das placas do capacitor no momento de sua separação.

A prática mostra que a amplitude da tensão resultante é limitada devido à ruptura elétrica que ocorre no intervalo entre materiais adjacentes, condutividade superficial e outros fatores. Quando o filme sai da zona de contato, muitas vezes você pode ouvir um leve estalo ou observar faíscas. Isto ocorre no momento em que a carga estática atinge um valor suficiente para decompor o ar circundante.

Antes do contato com o eixo, o filme sintético é eletricamente neutro, mas durante o processo de movimento e contato com as superfícies de alimentação, um fluxo de elétrons é direcionado ao filme e o carrega com carga negativa. Se o eixo for metálico e aterrado, sua carga positiva será drenada rapidamente.

A maioria dos equipamentos possui muitos eixos, portanto a quantidade de carga e sua polaridade podem mudar frequentemente. A melhor maneira de controlar a carga estática é detectá-la com precisão na área imediatamente à frente da área problemática. Se a carga for neutralizada muito cedo, ela poderá se recuperar antes que o filme atinja a área problemática.

Se um objeto tiver a capacidade de acumular uma carga significativa e se houver alta tensão presente, a eletricidade estática causará sérios problemas, como faíscas, repulsão/atração eletrostática ou choque elétrico nas pessoas.

Polaridade de carga

A carga estática pode ser positiva ou negativa. Para pára-raios de corrente contínua (CA) e passivos (escovas), a polaridade da carga geralmente não é importante.

Problemas de eletricidade estática

Descarga estática em eletrônica

É preciso ficar atento a esse problema, pois... ocorre frequentemente durante o manuseio de unidades e componentes eletrônicos usados em dispositivos modernos de controle e medição.

Na eletrônica, o principal perigo associado à carga estática vem da pessoa que carrega a carga e não pode ser ignorado. A corrente de descarga gera calor, o que leva à destruição de conexões, interrupção de contatos e ruptura de trilhas de microcircuitos. A alta tensão também destrói a fina película de óxido nos transistores de efeito de campo e outros elementos revestidos.

Muitas vezes os componentes não falham completamente, o que pode ser considerado ainda mais perigoso porque... O mau funcionamento não aparece imediatamente, mas em um momento imprevisível durante a operação do dispositivo.

Como regra geral, ao trabalhar com peças e dispositivos sensíveis à estática, devem ser sempre tomadas medidas para neutralizar a carga acumulada no corpo humano.

Atração/repulsão eletrostática

Este é talvez o problema mais difundido encontrado em fábricas envolvidas na produção e processamento de plásticos, papel, têxteis e indústrias relacionadas. Ela se manifesta no fato de que os materiais mudam seu comportamento de forma independente - eles se unem ou, inversamente, se repelem, grudam no equipamento, atraem poeira, se enrolam incorretamente no dispositivo receptor, etc.

A atração/repulsão ocorre de acordo com a lei de Coulomb, que se baseia no princípio da oposição quadrada. De forma simples, é expresso da seguinte forma:

Força de atração ou repulsão (em Newtons) = Carga (A) x Carga (B) / (Distância entre objetos 2 (em metros)).

Consequentemente, a intensidade deste efeito está diretamente relacionada à amplitude da carga estática e à distância entre objetos atraentes ou repulsivos. Atração e repulsão ocorrem na direção das linhas do campo elétrico.

Se duas cargas têm a mesma polaridade, elas se repelem; se têm polaridade oposta, elas se atraem. Se um dos objetos estiver carregado, provocará uma atração, criando uma cópia espelhada da carga em objetos neutros.

Risco de incêndio

O risco de incêndio não é um problema comum a todas as indústrias. Mas a probabilidade de incêndio é muito alta em empresas de impressão e outras empresas onde são utilizados solventes inflamáveis.

Em áreas perigosas, as fontes mais comuns de incêndio são equipamentos não aterrados e condutores móveis. Se o operador usar calçados esportivos ou não condutores enquanto estiver em uma área perigosa, existe o risco de seu corpo gerar uma carga que pode causar a ignição dos solventes. Peças condutoras não aterradas da máquina também representam um perigo. Tudo o que estiver localizado na área perigosa deve estar bem aterrado.

As informações a seguir fornecem uma breve explicação sobre o potencial causador de incêndio por descarga estática em ambientes inflamáveis. É importante que vendedores inexperientes conheçam antecipadamente os tipos de equipamentos para evitar erros na seleção dos dispositivos para uso nessas condições.

A capacidade de uma descarga provocar um incêndio depende de muitos fatores variáveis:

tipo de descarga;

potência de descarga;

fonte de descarga;

descarregar energia;

a presença de ambiente inflamável (solventes em fase gasosa, poeira ou líquidos inflamáveis);

energia mínima de ignição (MEI) de um ambiente inflamável.

Tipos de descarga

Existem três tipos principais - descargas de faísca, escova e escova deslizante. A descarga corona neste caso não é levada em consideração, porque tem baixa energia e ocorre muito lentamente. A descarga corona é geralmente inofensiva e só deve ser considerada em áreas com alto risco de incêndio e explosão.

Descarga de faísca

Geralmente vem de um objeto moderadamente condutor e eletricamente isolado. Pode ser um corpo humano, uma peça de máquina ou uma ferramenta. Supõe-se que toda a energia da carga é dissipada no momento da centelha. Se a energia for superior ao MEV do vapor do solvente, poderá ocorrer ignição.

A energia da faísca é calculada da seguinte forma: E (em Joules) = ½ C U2.

Descarga carpal

A descarga das escovas ocorre quando partes pontiagudas do equipamento concentram carga nas superfícies dos materiais dielétricos, cujas propriedades isolantes levam ao seu acúmulo. Uma descarga de escova tem energia mais baixa em comparação com uma descarga de faísca e, consequentemente, representa menos risco de ignição.

Descarga da escova deslizante

A descarga da escova deslizante ocorre em chapas ou rolos de materiais sintéticos com alta resistividade, possuindo maior densidade de carga e diferentes polaridades de cargas em cada lado da chapa. Este fenômeno pode ser causado por fricção ou pulverização do revestimento em pó. O efeito é comparável à descarga de um capacitor de placas paralelas e pode ser tão perigoso quanto uma descarga de faísca.

Fonte de descarga e energia

A magnitude e a geometria da distribuição de carga são fatores importantes. Quanto maior o volume de um corpo, mais energia ele contém. Ângulos agudos aumentam a intensidade do campo e suportam descargas.

Potência de descarga

Se um objeto com energia não for um condutor muito bom, como o corpo humano, a resistência do objeto enfraquecerá a descarga e reduzirá o perigo. Para o corpo humano, uma regra prática é assumir que quaisquer solventes com uma energia de ignição interna mínima inferior a 100 mJ podem inflamar-se, mesmo que a energia contida no corpo possa ser 2 a 3 vezes superior.

Energia mínima de ignição MEV

A energia mínima de ignição dos solventes e a sua concentração na área perigosa são fatores muito importantes. Se a energia mínima de ignição for inferior à energia de descarga, existe risco de incêndio.

Eletrocussão

A questão do risco de choque estático em ambientes industriais está recebendo cada vez mais atenção. Isto se deve a um aumento significativo nos requisitos de higiene e segurança ocupacional.

A eletrocussão causada pela eletricidade estática não é, em princípio, particularmente perigosa. É simplesmente desagradável e muitas vezes provoca uma forte reação.

Existem duas causas comuns de choque estático:

Carga induzida

Se uma pessoa estiver sob um campo elétrico e segurar um objeto carregado, como um carretel de filme, é possível que seu corpo fique carregado.

A carga permanece no corpo do operador se ele estiver calçando calçado com sola isolante até tocar o equipamento aterrado. A carga flui para o solo e atinge uma pessoa. Isso também acontece quando o operador toca objetos ou materiais carregados - devido aos calçados isolantes, a carga se acumula no corpo. Quando o operador toca nas partes metálicas do equipamento, a carga pode vazar e causar choque elétrico.

Quando as pessoas andam sobre carpetes sintéticos, é gerada uma carga estática quando há contato entre o carpete e os sapatos. Os choques elétricos que os motoristas recebem ao sair do carro são provocados pela carga que surge entre o assento e a roupa no momento do levantamento. A solução para esse problema é tocar uma parte metálica do carro, como a moldura da porta, antes de levantar do assento. Isso permite que a carga flua com segurança para o solo através da carroceria e dos pneus do veículo.

Danos elétricos causados por equipamentos

Tal choque eléctrico é possível, embora ocorra com muito menos frequência do que os danos causados pelo material.

Se a bobina de enrolamento tiver uma carga significativa, acontece que os dedos do operador concentram a carga a tal ponto que ela chega ao ponto de ruptura e ocorre uma descarga. Além disso, se um objeto metálico não aterrado for colocado em um campo elétrico, ele poderá ficar carregado por uma carga induzida. Como um objeto metálico é condutor, a carga em movimento será descarregada em uma pessoa que tocar o objeto.

Quando cargas elétricas se movem livremente através de um condutor, isso é chamado de corrente elétrica. Se eles pararem sem se mover e começarem a se acumular em alguma coisa, deveríamos falar sobre eletricidade estática. De acordo com GOST, estática é a totalidade da ocorrência, preservação e acúmulo livre de carga elétrica na superfície externa de materiais dielétricos ou em isoladores.

A ocorrência de eletricidade estática

Quando o corpo físico está em um estado neutro normal, o equilíbrio das partículas carregadas negativa e positivamente é mantido nele. Se for violado, uma carga elétrica com um sinal ou outro é formada no corpo, ocorre a polarização - as cargas começam a se mover.

Informações adicionais. Todo objeto físico é capaz de produzir cargas tanto na direção positiva quanto na negativa, e é assim que são caracterizadas na escala triboelétrica.

Por exemplo:

positivo: ar, pele, amianto, vidro, couro, mica, lã, pele, chumbo;
negativo: ebonite, Teflon, selênio, polietileno, poliéster, latão, cobre, níquel, látex, âmbar;
neutro: papel, algodão, madeira, aço.

A eletrificação estática de objetos pode ocorrer por vários motivos. Os principais são os seguintes:

contato direto entre corpos com posterior separação: atrito (entre dielétricos ou dielétricos e metal), enrolamento, desenrolamento, movimentação de camadas de material umas em relação às outras e outras manipulações semelhantes;
mudança instantânea na temperatura ambiente: resfriamento repentino, colocação no forno, etc.;
exposição à radiação, irradiação ultravioleta ou raios X, indução de fortes campos elétricos;
processos de corte - em máquinas de corte ou corte de folhas de papel;
orientação direcional especial com descarga estatística.

No nível molecular, a ocorrência de eletricidade estática ocorre como resultado de processos complexos quando elétrons e íons da colisão de superfícies não homogêneas com diferentes ligações atômicas de atração superficial começam a ser redistribuídos. Quanto mais rápido os materiais ou líquidos se moverem uns em relação aos outros, menor será a sua resistividade, maiores serão as áreas que entram em contato e as forças de interação, maior será o grau de eletrificação e o potencial elétrico.

As fontes de eletrostática, tanto em condições domésticas quanto industriais, são equipamentos de informática e de escritório, televisores e outras unidades e dispositivos alimentados por corrente elétrica. Por exemplo, o computador mais simples possui um par de ventiladores para resfriar a unidade do sistema. Quando o ar acelera, as partículas de poeira nele contidas ficam eletrificadas e, retendo uma carga, depositam-se nos objetos ao redor, na pele e nos cabelos das pessoas, e até penetram nos pulmões.

Além disso, a estática se acumula em grandes quantidades nas telas dos monitores. Nas residências e instalações industriais, as cargas eletrostáticas formam-se nos pisos revestidos com linóleo ou telhas de PVC, nas pessoas (nos cabelos e nas roupas sintéticas).

Na natureza, a eletricidade estática é muito poderosa, surgindo quando as massas de nuvens se movem: enormes potenciais de eletricidade surgem entre elas, que se manifestam em descargas atmosféricas.

Na indústria, a formação de cargas estáticas é frequentemente encontrada nos seguintes casos:

atrito de correias transportadoras em eixos, atrito de correias metálicas em polias (principalmente em casos de escorregamento e emperramento);
quando líquidos inflamáveis passam pelas tubulações;
enchimento de tanques com gasolina e outras frações líquidas de petróleo;
entrada e movimentação de partículas de poeira nos dutos de ar em alta velocidade;
durante a moagem, mistura e peneiração de substâncias secas;
durante a compressão mútua de materiais dielétricos de vários tipos e consistências;
processamento mecânico de plásticos;
a passagem de gases liquefeitos (especialmente aqueles que contêm suspensões ou poeiras) através de tubulações;
movimentação de carrinhos com pneus emborrachados em piso isolante.

Perigo de eletricidade estática

A eletricidade estática acumulada representa o maior perigo na produção industrial. Pode ocorrer ignição inesperada de material inflamável por faíscas provenientes do contato do operador com equipamento aterrado, seguida por uma explosão. A energia da descarga eletrostática às vezes é de cerca de 1,4 joules - isso é mais que suficiente para levar misturas de poeira, vapor, gás e ar presentes em qualquer substância inflamável a um estado de combustão. De acordo com o GOST, a energia máxima das cargas acumuladas na superfície de uma instalação industrial não deve ser superior a 40% da energia mínima para ignição do material.

Durante certas operações tecnológicas, por exemplo:

despejar e transportar areia em caminhões;
bombear combustível através de oleodutos;
despejar álcool, benzeno e éter em tanques não aterrados em alta velocidade;
durante o trabalho do transportador, etc., são gerados potenciais elétricos de 3 a 80 quilovolts.

Observação! Para que os vapores da gasolina explodam, bastam 300 volts, gases inflamáveis - 3 quilovolts e poeiras inflamáveis - cerca de 5 quilovolts.

A estática também afeta negativamente o funcionamento de todos os instrumentos de precisão e ultraprecisão, equipamentos de radiocomunicação e cria grandes problemas no funcionamento da automação e da mecânica de televisão. Muitas partes de dispositivos eletrônicos complexos simplesmente não são projetadas para suportar tensões tão altas geradas por descargas estáticas. Ele desativa essas partes, fazendo com que os dispositivos percam a precisão.

As pessoas também podem acumular partículas carregadas se usarem sapatos com solas não condutoras ou roupas de lã, seda ou sintéticas. A eletrificação ocorre durante o movimento (se o piso não conduz eletricidade) e interagindo com objetos dielétricos.

O impacto da estática no corpo humano é realizado na forma de uma corrente elétrica de longo fluxo de baixa voltagem ou de uma descarga instantânea, que causa sensações de formigamento leves e nem sempre agradáveis na pele (às vezes são avaliadas como moderadas ou mesmo picadas fortes). Em geral, tal exposição a um potencial não superior a 7 joules é considerada inofensiva à saúde, no entanto, mesmo uma descarga de corrente fraca pode levar à contração muscular reflexa, que está repleta de vários ferimentos industriais (entrar nas áreas de trabalho dos mecanismos, prender partes do corpo ou roupas em partes móveis de máquinas não protegidas, caindo de altura).

Se considerarmos o efeito da eletricidade estática no corpo humano no nível celular, então, como resultado da ativação do mecanismo neurorreflexo, ocorre irritação dos neurônios da pele e dos menores capilares. Isto leva a alterações na composição iónica dos tecidos do nosso corpo, que se manifesta no aumento da fadiga durante o dia, num estado mental de irritação constante, perturbações no ritmo do sono e outros problemas no funcionamento do sistema nervoso central. O desempenho geral diminui. Provocados pela exposição constante à eletricidade estática, os espasmos dos vasos sanguíneos podem causar bradicardia - diminuição da frequência das contrações do músculo cardíaco e aumento da pressão arterial.

Métodos de proteção contra estática na produção

Um conjunto de medidas de proteção está sendo desenvolvido e aplicado contra as manifestações nocivas e perigosas da corrente elétrica estática acumulada nas condições de produção. Eles são baseados nos seguintes métodos:

aumentando as propriedades condutoras dos materiais e do ambiente de trabalho circundante, o que leva à dispersão de cargas elétricas estáticas que aparecem periodicamente no espaço;
redução na velocidade de processamento e movimentação de materiais, o que reduz significativamente a possibilidade de geração de cargas elétricas estáticas;
uso em larga escala de aterramentos bem projetados, o que ajuda a eliminar o acúmulo de potenciais perigosos;
aumentar a resistência das próprias máquinas e mecanismos à ação das descargas estatísticas;
evitando a penetração de corrente elétrica na área de trabalho.

Todos os métodos utilizados para prevenir descargas elétricas estáticas são divididos em estruturais, tecnológicos, químicos, físicos e mecânicos. Os três últimos visam principalmente reduzir a atividade de geração de cargas elétricas e sua rápida liberação no solo. Ao mesmo tempo, o primeiro desses métodos não está relacionado ao aterramento.

A chamada gaiola de Faraday atua como um meio altamente confiável de proteção contra eletricidade estática. É feito em forma de malha fina que envolve as máquinas em toda a área e tem ligação ao circuito de terra;

Graças a este design, os campos elétricos não penetram na gaiola de Faraday e não afetam de forma alguma o campo magnético. Os cabos elétricos previamente revestidos com blindagem em chapa metálica são protegidos segundo os mesmos princípios.

A carga eletrostática pode ser reduzida de maneira ideal aumentando a condutividade de materiais industriais e realizando tratamento corona (ou seja, criando um plasma de ar na superfície de materiais com descarga corona à temperatura ambiente). Isto é conseguido através de uma seleção especial de materiais com maior condutividade volumétrica, aumentando a área de trabalho e aumentando a ionização do ar ao redor dos mecanismos protegidos. Unidades especiais - ionizadores - geram íons com carga positiva e negativa, que são atraídos por dielétricos com carga oposta e neutralizam suas cargas.

Importante! Para substâncias com alta resistência elétrica, tais métodos de proteção contra estática não são adequados.

O aterramento é obrigatório na lista de medidas de proteção contra eletricidade estática. O dispositivo de aterramento inclui um eletrodo de aterramento (elemento condutor) e um condutor de aterramento entre o ponto de aterramento no solo e o eletrodo de aterramento. O aterramento contra eletrostática é considerado suficiente se a resistência em qualquer ponto do equipamento não for superior a 1 megaohm. O equipamento geralmente utiliza filmes condutores para cobrir a superfície de trabalho.

Pisos antiestáticos são colocados nas áreas de trabalho; os operadores devem trabalhar com roupas e sapatos antiestáticos (a resistência do material da sola não é superior a 100 ohms).

Proteção contra eletricidade estática em casa

No dia a dia existe um conjunto de medidas e medidas que ajudam a prevenir a formação de descargas eletrostáticas:

a limpeza úmida realizada todos os dias reduz a quantidade de poeira que circula no ar;
evitando o ressecamento do ar, ventilando diariamente o ambiente;
uso de escovas antiestáticas na limpeza;

utilização de móveis antiestáticos;
finalizar a casa com materiais que removem bem a estática: madeira, linóleo antiestático e outros;
Quanto às roupas, retire as de lã com movimentos lentos e, para tirar o efeito pegajoso das peças de seda, use sprays antiestáticos;
não passe pêlos de animais em ar frio e seco;
Penteie o cabelo com pentes de madeira ou metal em vez de pentes de plástico.

Não se esqueça de proteger os veículos pessoais da formação de estática na carroceria, principalmente antes de abastecê-los com gasolina. Isso é feito usando uma faixa antiestática simples sob a parte inferior da carroceria.

A eletricidade estática são cargas elétricas gratuitas coletadas em vários dielétricos. Tanto na indústria quanto na vida cotidiana, acumula-se eletricidade estática completamente prejudicial à saúde, e é necessária proteção contra ela, uma vez que tais cargas podem prejudicar máquinas, mecanismos, instalações industriais e a saúde humana. Somente métodos confiáveis podem anular ou prevenir completamente este fenômeno negativo.

Vídeo

A tensão estática aparece quando o equilíbrio intraatômico ou intramolecular é perturbado devido à aquisição ou perda de um elétron. Normalmente, um átomo está em um estado equilibrado devido a um número semelhante de partículas positivas e negativas - prótons e elétrons. Os elétrons podem simplesmente passar de um átomo para outro. Ao mesmo tempo, eles formam íons positivos (onde não há elétron) ou negativos (um único elétron ou um átomo com um elétron adicional). Quando ocorre tal desequilíbrio, surge a tensão estática.

A carga eletrônica de um elétron é (-) 1,6 x 10-19 coulombs. Um próton com a mesma carga tem polaridade positiva. A carga estática em coulombs é diretamente proporcional ao excesso ou deficiência de elétrons, ou seja, número de íons desequilibrados. Um coulomb é uma unidade básica de carga estática que determina a quantidade de eletricidade que passa pela seção transversal de um condutor em 1 segundo a uma corrente de 1 ampere.

Um íon positivo está faltando um elétron, então ele pode simplesmente aceitar um elétron de uma partícula carregada negativamente. Um íon negativo, por sua vez, pode ser um único elétron ou um átomo/molécula com um grande número de elétrons. Em ambos os casos, existe um elétron que pode neutralizar a carga positiva.

Como a tensão estática é gerada?

Os principais pré-requisitos para a ocorrência de tensão estática:

1. Contato entre dois materiais e sua separação (incluindo fricção, enrolamento/desenrolamento, etc.).

2. Mudança rápida de temperatura (por exemplo, quando o material é colocado no forno).

3. Radiação com os maiores valores energéticos, radiação UV, raios X, raios X, campos eletrônicos fortes (incomum para produção industrial).

4. Operações de corte (por exemplo, em máquinas de corte ou máquinas de corte de papel).

5. Indução (aparecimento de um campo eletrônico causado por uma carga estática).

O contato superficial e a separação do material podem ser as causas mais comuns de tensão estática em aplicações de processamento de filmes em rolo e folhas de plástico. Uma carga estática é gerada durante o processo de desenrolar/enrolar materiais ou mover diferentes camadas de materiais umas em relação às outras. Este processo não é totalmente compreendido, mas uma explicação mais verdadeira da ocorrência de tensão estática neste caso pode ser obtida fazendo uma analogia com um capacitor de placas paralelas, no qual a energia mecânica é convertida em energia eletrônica quando as placas se separam:

Tensão resultante = tensão inicial x (distância final entre placas/distância inicial entre placas).

A prática indica que a amplitude da tensão resultante é limitada devido à quebra eletrônica que ocorre no intervalo entre materiais adjacentes, condutividade superficial e outros motivos. Quando o filme sai da zona de contato, muitas vezes você pode ouvir um leve estalo ou observar faíscas. Isto ocorre no momento em que a carga estática atinge um valor suficiente para decompor o ar circundante. Antes do contato com o eixo, o filme sintético é eletricamente neutro, mas durante o processo de movimentação e contato com as superfícies de alimentação, um fluxo de elétrons é direcionado ao filme e o carrega com carga negativa. Se o eixo for de ferro e aterrado, sua carga positiva será drenada rapidamente.

A maioria dos equipamentos possui muitos eixos, portanto a quantidade de carga e sua polaridade podem mudar frequentemente. O melhor método para controlar a carga estática é detectá-la claramente em uma área diretamente em frente à área problemática. Se a carga for neutralizada muito cedo, ela poderá se recuperar antes que o filme atinja a área problemática.

Em teoria, o aparecimento de uma carga estática pode ser ilustrado por um circuito eletrônico comum: C - atua como um capacitor que armazena carga, como uma bateria. Geralmente é a superfície de um material ou produto.

R – resistência que pode enfraquecer a carga do material/mecanismo (geralmente com fraca circulação de corrente). Se o material for condutor, a carga flui para o solo e não causa problemas. Se o material for um isolante, a carga não poderá escoar e surgirão dificuldades. Uma descarga de faísca aparece neste caso quando a tensão da carga acumulada atinge um limite máximo.

A carga atual é a carga gerada, por exemplo, durante o movimento do filme ao longo do eixo. A corrente de carga carrega o capacitor (objeto) e aumenta sua tensão U. À medida que a tensão aumenta, a corrente flui através da resistência R. O equilíbrio será alcançado no momento em que a corrente de carga se tornar igual à corrente que circula pelo circuito fechado do resistência. (Lei de Ohm: U = I x R).

Se o objeto tiver a capacidade de acumular uma carga significativa e se houver alta tensão, a tensão estática leva ao aparecimento de problemas sérios como faíscas, repulsão/atração eletrostática ou eletrocussão de pessoas.

Polaridade de carga

A carga estática pode ser positiva ou negativa. Para pára-raios de corrente constante (CA) e passivos (escovas), a polaridade da carga geralmente não é importante.

Dificuldades associadas à tensão estática

Existem 4 áreas principais:

Descarga estática em eletrônica

Você precisa ficar atento a esse assunto, porque... muitas vezes aparece no processo de lidar com blocos elétricos e componentes usados em dispositivos modernos de controle e medição.

Muitas vezes os componentes não falham completamente, o que pode ser considerado ainda mais inseguro, porque... O mau funcionamento não aparece imediatamente, mas em um momento imprevisível durante o uso do aparelho.

Como regra geral, ao trabalhar com peças e dispositivos sensíveis à estática, devem ser sempre tomadas medidas de projeto para neutralizar a carga acumulada no corpo humano. Informações detalhadas sobre esta questão estão contidas nos documentos padrão do euro CECC 00015.

Atração/repulsão eletrostática

Este pode ser um problema mais generalizado que surge em empresas associadas à criação e processamento de plásticos, papel, têxteis e indústrias relacionadas. Manifesta-se no fato de os materiais mudarem de comportamento sem a ajuda de terceiros - grudam-se ou, ao contrário, repelem-se, grudam no equipamento, atraem poeira, enrolam-se incorretamente no dispositivo receptor, etc.

A atração/repulsão ocorre de acordo com a lei de Coulomb, que se baseia no princípio da oposição quadrada. Na sua forma habitual é expresso da seguinte forma:

Força de atração ou repulsão (em Newtons) = Carga (A) x Carga (B) / (Distância entre objetos 2 (em metros)).

Como se segue, a intensidade deste efeito está diretamente relacionada com a amplitude da carga estática e a distância entre objetos atrativos ou repulsivos. Atração e repulsão ocorrem na direção das linhas do campo eletrônico.

Se duas cargas têm polaridades semelhantes, elas se repelem; se forem opostas, elas se atraem. Se um dos objetos estiver carregado, ele estimulará a atração, criando uma cópia espelhada da carga dos objetos neutros.

Risco de incêndio

O risco de incêndio não é um problema comum a todas as indústrias. Mas a possibilidade de incêndio é muito elevada na impressão e em outras empresas onde são utilizados solventes inflamáveis.

Em áreas inseguras, equipamentos não aterrados e condutores móveis são fontes de incêndio mais comuns. Se o operador estiver usando calçados não condutores ou calçados esportivos em uma área insegura, existe o risco de seu corpo gerar uma carga que pode causar a ignição dos solventes. Peças condutoras não aterradas da máquina também representam um perigo. Qualquer coisa localizada em uma área insegura deve estar perfeitamente aterrada.

As informações a seguir fornecem uma breve explicação sobre a capacidade da descarga estática de estimular o fogo em ambientes inflamáveis. É importante que os comerciantes inexperientes estejam familiarizados com os tipos de equipamentos com antecedência, a fim de evitar erros na seleção dos dispositivos para implementação nessas condições.

A capacidade de uma descarga estimular um incêndio depende de muitas variáveis:
— tipo de descarga;
— potência de descarga;
— fonte de descarga;
— descarregar energia;
— a presença de um ambiente inflamável (solventes em fase gasosa, poeiras ou líquidos inflamáveis);
— baixa energia de ignição (MEI) de um ambiente inflamável.

Tipos de descarga

Existem três tipos principais - descargas de faísca, escova e escova deslizante. A descarga corona neste caso não é levada em consideração, porque é de baixa energia e ocorre bastante lentamente. A descarga corona é segura na maioria dos casos e deve ser levada em consideração apenas em áreas com alto risco de incêndio e explosão.

Descarga de faísca

Basicamente, ele vem de um objeto eletricamente isolado e com condução uniforme. Pode ser um corpo humano, uma peça de máquina ou uma ferramenta. Entende-se que toda a energia da carga é dissipada no momento da centelha. Se a energia for superior ao MEV do vapor do solvente, poderá ocorrer ignição.

A energia da faísca é calculada da seguinte forma: E (em Joules) = ½ C U2.

Descarga carpal

A descarga das escovas ocorre quando partes pontiagudas do equipamento concentram carga nas superfícies de materiais dielétricos cujas características isolantes levam ao acúmulo de carga. Uma descarga de escova tem energia menor em comparação com uma descarga de faísca e, portanto, representa o menor perigo em termos de ignição.

Descarga da escova deslizante

A descarga da escova deslizante ocorre em chapas ou rolos de materiais sintéticos com maior resistividade, possuindo maior densidade de carga e diferentes polaridades de cargas em cada lado da chapa. Este fenômeno pode ser causado por fricção ou pulverização de revestimento em pó. O efeito é comparável à descarga de um capacitor de placas paralelas e pode ser tão perigoso quanto uma descarga de faísca.

Fonte de descarga e energia

A magnitude e a geometria da dispersão de carga são fatores necessários. Quanto maior o volume de um corpo, mais energia ele contém. Ângulos agudos aumentam a intensidade do campo e suportam descargas.

Potência de descarga

Se um objeto contendo energia não conduzir bem a corrente de elétrons, como o corpo humano, a resistência do objeto enfraquecerá a descarga e reduzirá o perigo. Para o corpo humano, existe uma regra prática: assumir que qualquer solvente com uma energia interna de baixa ignição inferior a 100 mJ pode inflamar-se, apesar do facto de a energia contida no corpo poder ser 2 a 3 vezes superior.

Baixa energia de ignição MEV

A baixa energia de ignição dos solventes e sua concentração na área insegura são fatores muito necessários. Se a energia de baixa ignição for inferior à energia de descarga, existe risco de incêndio. Eletrocussão

A questão do risco de choque estático está recebendo mais atenção nos critérios de plantas industriais. Isto se deve a um aumento significativo nos requisitos de saúde e segurança ocupacional.

Danos elétricos causados por tensão estática não representam, em princípio, uma ameaça específica. É simplesmente desagradável e muitas vezes causa uma reação aguda.

Existem duas causas gerais de choque estático:

Carga induzida

Se uma pessoa estiver num campo eletrônico e segurar um objeto carregado, como um carretel de filme, é possível que seu corpo fique carregado.

A carga permanece no corpo do operador se ele estiver calçando calçado com sola isolante até tocar o equipamento aterrado. A carga flui para o solo e atinge uma pessoa. Isso também acontece quando o operador toca objetos ou materiais carregados - devido aos calçados isolantes, a carga se acumula no corpo. Quando o operador toca nas partes de ferro do equipamento, a carga pode drenar e causar choque elétrico.

Quando as pessoas se movem sobre um carpete sintético, uma carga estática é gerada no contato entre o carpete e os sapatos. Os choques elétricos que os motoristas recebem ao sair do carro são provocados por uma carga que aparece entre o assento e a roupa no momento de subir. A solução para esta dificuldade é tocar numa parte de ferro do carro, por exemplo, a moldura de uma porta, antes de se levantar do assento. Isso permite que a carga flua inofensivamente para o solo através da carroceria e dos pneus do veículo.

Danos elétricos causados por equipamentos

Tal choque eléctrico é possível, embora ocorra com muito menos frequência do que os danos causados pelo material.

Se a bobina de enrolamento tiver uma carga significativa, acontece que os dedos do operador concentram a carga a tal ponto que ela chega ao ponto de ruptura e ocorre uma descarga. Além disso, se um objeto de ferro não aterrado estiver em um campo eletrônico, ele poderá ficar carregado por uma carga induzida. Como o objeto de ferro é condutor, a carga em movimento será descarregada na pessoa que tocar no objeto.

Neste artigo tentarei explicar da forma mais clara e clara possível, em linguagem simples, sem termos físicos complexos desnecessários. O que é eletricidade estática, como se forma e qual a melhor proteção contra ela.

O que é eletricidade estática e como ela é formada?

Como eu disse, a eletricidade estática pode nos afetar em vários lugares, a qualquer momento, mesmo quando você está simplesmente tentando abrir a porta tocando na maçaneta.

Para entender a razão do aparecimento da eletricidade estática, primeiro você precisa lembrar a natureza da matéria.

Como você sabe, toda matéria é composta de átomos, que por sua vez são compostos por três tipos diferentes de partículas menores:

- elétrons carregados negativamente

- prótons carregados positivamente

- nêutrons sem cargas

Na maioria dos corpos, na maioria das vezes, elétrons e prótons compensam-se completamente, seu número em átomos é igual, respectivamente, esses objetos são eletricamente neutros.

Mas como os eletrões são partículas muito pequenas e a sua massa é insignificante, mesmo o atrito normal fornece aos eletrões fracamente ligados energia suficiente para deixarem os seus átomos e passarem para átomos noutra superfície.

Quando isso acontece, um objeto tem mais prótons do que elétrons e fica carregado positivamente, e o objeto com mais elétrons, ao contrário, acumula carga negativa. Esta situação é chamada de desequilíbrio de carga ou separação de carga.

Mas como você sabe, a natureza se esforça constantemente para restaurar o equilíbrio, então quando um dos corpos carregados entra em contato com outro, os elétrons livres aproveitam imediatamente esta oportunidade para chegar onde são necessários, onde estão faltando - deixando o objeto com carga negativa para restaurar o equilíbrio.

Esse salto de elétrons de um corpo carregado negativamente é um fenômeno familiar a todos - eletricidade estática, também chamada de descarga estática.

Felizmente, isso não acontece com todos os objetos, caso contrário ficaríamos constantemente chocados.

Na maioria das vezes, os elétrons fracamente ligados são possuídos por materiais - condutores elétricos, cujos representantes mais proeminentes são os metais. Mas em dielétricos, isolantes, materiais que não conduzem bem a corrente elétrica, os elétrons estão fortemente ligados, não passam livremente para os átomos de outros materiais.

Com maior probabilidade, o acúmulo de uma descarga elétrica ocorre justamente quando um condutor interage com um dielétrico, quando um material entra em atrito com outro.

Assim, por exemplo, quando você simplesmente anda sobre um tapete, os elétrons do seu corpo, devido ao atrito dos seus pés no tapete, passam para ele, já que o corpo humano é um condutor de corrente elétrica. Ao mesmo tempo, o material do carpete, a lã, resiste à separação de seus elétrons fortemente ligados, sendo um dielétrico.

E embora no momento em que você está no tapete seu corpo e o tapete juntos permaneçam eletricamente neutros, eles já possuem uma separação de descargas.

E agora, quando você simplesmente toca uma maçaneta de metal, você sente imediatamente uma descarga estática. Acontece que os elétrons livres do cabo de metal saltam para a sua mão, substituindo os elétrons perdidos pelo seu corpo que saltaram para o tapete.

Agora, acho que você entende o que é eletricidade estática e por que ela é formada. Aliás, sua manifestação mais marcante na natureza são os relâmpagos.

Sob certas condições, ocorre uma separação de cargas nas nuvens, após a qual esse desequilíbrio é neutralizado, os elétrons são liberados e absorvidos por outros corpos - casas, terra ou mesmo outra nuvem, formando um clarão gigante - o relâmpago.

Eletricidade antiestática

E assim, conhecendo a natureza da eletricidade estática, você pode usar efetivamente a proteção contra ela, não apenas em casa, mas também no trabalho.

Existem vários tipos principais de medidas de proteção contra eletricidade estática:

Criando condições para dispersão de elétrons livres

Prevenir a ocorrência e acumulação de eletricidade estática

ATERRAMENTO

O principal e mais importante meio de proteção contra eletricidade estática é organização de aterramento elementos condutores e não vivos, seja o corpo de uma máquina de lavar, um carro ou um torno. Isso é feito para que os elétrons livres resultantes, seguindo o caminho de menor resistência, sejam descarregados no solo.

A maioria dos eletrodomésticos - geladeiras, máquinas de lavar, etc. Para tanto, utiliza-se o terceiro condutor de aterramento verde-amarelo do cabo de alimentação, com o qual ele é conectado à rede. Em outros casos, um fio separado é fornecido à carcaça, também conectado ao sistema de aterramento.

No caso de um carro, é utilizada uma tira ou corrente condutora, que é presa em uma extremidade à carroceria do carro e a outra toca o solo.

Mais Uma das formas comuns de proteção contra eletricidade estática é aumento na condutividade elétrica de materiais dielétricos , devido ao qual eles são capazes de remover elétrons livres.

Isto é conseguido através da aplicação de revestimentos ou materiais condutores a objetos dielétricos, por exemplo, uma película superficial de material condutor, folha fina, etc.

Principalmente no dia a dia você pode usar produtos especiais, os chamados antiestáticos, acho que muitas mulheres entendem do que estamos falando.

Este spray antiestático geralmente consiste em um polímero condutor dissolvido em uma mistura de água deionizada e álcool. Após o tratamento da superfície, a solução evapora e o polímero permanece na forma de uma fina película condutora, que evita o acúmulo de carga na superfície do objeto.

Um efeito semelhante também é alcançado aumentando a umidade do ar para 60-70%, no qual uma fina película de umidade aparece na superfície dos dielétricos, garantindo condutividade elétrica superficial suficiente dos materiais.

IONIZAÇÃO DO AR

A ionização do ar também é um meio eficaz e acessível de proteção contra a eletricidade estática.

Para isso, é utilizado um dispositivo especial - um ionizador, que gera um fluxo de íons carregados positiva e negativamente distribuídos por um ventilador. Eles são atraídos por moléculas de polaridade oposta dos objetos circundantes e neutralizam a carga estática sobre eles.

Se você não consegue lidar com a eletricidade estática usando os métodos acima, você pode agir de forma mais radical. Por exemplo, comece a usar objetos do cotidiano feitos de outros materiais que sejam fracamente eletrificados ou que não sejam eletrificados. Substitua as capas do carro, compre outros chinelos para a casa, etc.

Se você conhece outras formas eficazes de proteção contra eletricidade estática, não deixe de escrever sobre elas nos comentários do artigo, pois será útil e interessante para muitos. Além disso, como sempre, críticas saudáveis, dúvidas, sugestões são bem-vindas, terei prazer em comunicar.

Origem

A eletrificação de dielétricos por fricção pode ocorrer quando duas substâncias diferentes entram em contato devido a diferenças nas forças atômicas e moleculares (devido a diferenças na função de trabalho dos elétrons dos materiais). Nesse caso, ocorre uma redistribuição de elétrons (em líquidos e gases, também íons) com a formação de camadas elétricas com sinais opostos de cargas elétricas nas superfícies de contato. Na verdade, átomos e moléculas de uma substância, que possuem uma atração mais forte, removem elétrons de outra substância.

Por outro lado, tais tensões podem ser perigosas para elementos de diversos dispositivos eletrônicos - microprocessadores, transistores, etc. Portanto, ao trabalhar com componentes radioeletrônicos, é recomendável tomar medidas para evitar o acúmulo de carga estática.

Raio

Como resultado do movimento das correntes de ar saturadas de vapor d'água, formam-se nuvens de trovoada, portadoras de eletricidade estática. As descargas elétricas são formadas entre nuvens com cargas diferentes ou, mais frequentemente, entre uma nuvem carregada e o solo. Quando uma certa diferença de potencial é atingida, ocorre uma descarga atmosférica entre as nuvens ou no solo. Para proteção contra raios, são instalados pára-raios que conduzem a descarga diretamente para o solo.

Notas

Veja também

Ligações

Fundação Wikimedia. 2010.

Veja o que é “Eletricidade Estática” em outros dicionários:

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