Dispositivo de descarga electrostática para la seguridad ... de descarga electrostática...
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Revista Semestral de Divulgación Científica, UTEPSA INVESTIGA, 2017
Dispositivo de descarga electrostática para la
seguridad ocupacional Recibido: 12-07-2016 / Revisado: 25-09-2016 / Aceptado: 27-09-2017
Roberto Carlos Vera, M.Sc.
Docente Universidad Tecnológica Privada de Santa Cruz (UTEPSA), Bolivia.
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Resumen
En la vida diaria, muchas personas han experimentado una situación desagradable al tiempo
de bajar de un coche o poner la mano en la chapa de una puerta metálica u otros fenómenos
cotidianos, experimentando un choque eléctrico. Ésta es una pequeña descarga que se debe a
la electricidad por la acumulación de iones (positivo o negativo), cargados estáticamente.
Este fenómeno electrostático no es controlado y, por lo tanto, puede generar situaciones
incómodas e incontrolables, especialmente en el trabajo diario o cuando se concentran los
fluidos inflamables que pueden tener una ignición directa. De acuerdo a la situación
estratégica para el control de las descargas estáticas, la mejor manera de controlarla puede
ser mediante un sistema de tierra, pero, en muchas ocasiones, éste no descarga en su totalidad
la superficie ionizada, por lo que es necesario conducir a estos portadores de carga a un
sistema de control. En este marco, la universidad UTEPSA propone un sistema electrónico
para la conducción de las cargas estáticas existentes en el medio, aplicando una metodología
cuantitativa que permite observar los grados de las descargas electrostáticas accionados por
un sistema lógico de acumulación de energía (capacitores y diodos). De esa forma, resulta
fácil la conducción de los portadores de carga a un sistema que pueda regenerar o realimentar
una fuente (batería). Este sistema propuesto, no solo permite la limpieza de los portadores de
carga estática en una superficie, sino también la acumulación de energía que –en lo posterior–
puede cubrir pequeños voltajes necesarios para una batería.
Palabras Clave: Electrostática, descargas electrostáticas, ignición por carga estática.
Electrostatic discharge device for occupational safety
Abstract
In people`s daily life, there are many uncomfortable situations involving electric shocks, like
when descending from a car or when touching metallic doors, among others. Those are a
small electric discharges, which originate in electricity generated by the accumulation of ions
(positive or negative), statically charged. In many situations and forms, this electrostatic
phenomena, is not controlled and thus, it can take uncomfortable or uncontrollable actions,
especially in daily working or in situations where flammable fluids are concentrated which
can cause a direct ignition. According to the strategic situation for the control of static
discharges, the best scenario is its control by a ground system, but in many occasions, this
system does not discharge the whole ionized surface, so it is necessary to drive these charge
carriers to a control system. Given this situation, UTEPSA University, proposes an electronic
system for the conduction of static charges in the environment, where a quantitative
methodology is applied, and allows to observe the degrees of electrostatic discharges,
activated by a logic system of energy accumulation (capacitors and diodes), which permits
the easy conduction of the charge carriers to a system that can regenerate or feed a source
(battery). The proposed system does not only allow the cleaning of static charge carriers on
a surface, but also permits the accumulation of energy which then can be used to cover small
voltages needed for a battery operation.
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Keywords : Electrostatic discharge, electrostatic discharge, consequences of static
discharges, ignition by static charge.
1. Antecedentes
El desarrollo de vida dentro de la esfera celeste tuvo que pasar por diferentes fenómenos;
físicos, químicos y biológicos, para establecer una condición homogénea y variada. La
admiración que cada individuo despliega en el transcurso de su vida, por lo hermoso y bello
de la naturaleza, observando los diferentes fenómenos naturales, muchos de ellos hasta hoy
en día desconocido. Tal es el caso de las descargas eléctricas conocidas como rayos, que son
provocados por la acumulación de cargas estáticas en la atmosfera.
Desde la antigüedad, los diferentes científicos trataron de estudiar los fenómenos de la
electricidad, llegando a concluir que la materia estaba conformada por átomos y éstos –a su
vez– por partículas (Positivo, Negativo y Neutro), demostrando que la generación de las
cargas eléctricas es un fenómeno natural. La evidencia científica permitió evidenciar las
diferentes propiedades de las cargas estáticas y su transferencia de energía, que puede ir desde
lo más incómodo en un contacto con los dedos de las personas con un material o entre sí
mismos, hasta lo más dramático de una explosión. Ante esta extrema situación, las
propiedades de la carga estática son de vital importancia para el conocimiento diario.
En la actualidad, cada ser humano tiene diferentes actividades dinámicas originadas por la
energía mecánica del hombre, que ocasionan una fricción y/o inducción de las propiedades
de la materia. Esta propiedad de interacción es debida a una fuerza natural intrínseca conocida
como la Fuerza Electromagnética, que implica a partículas que tienen una propiedad
denominada carga eléctrica, lo que ocasiona la descarga eléctrica inesperada en un cuerpo
(Young & Freedman, 2013). Las descargas eléctricas inesperadas que sufren los diferentes
cuerpos son reacciones de una interacción continua de pérdida y/o ganancia de un ion
(positivo o negativo), generando así una chispa de concentración energía.
Según Daimiel Mora (2006):
En una situación inmediata entre las propiedades más o menos curiosas la electricidad
estática puede tener riesgos potenciales de incendio y explosión asociados a este
fenómeno, con gran importancia económica para las empresas los mismos que afectan
la productividad de diferentes productos terminados. Por tal razón describe, que el
efecto de la carga estática suele provocar la acumulación de partículas de polvo en
superficies con carga estática lo que da una inestabilidad en las operaciones
industriales.
Las cargas eléctricas en reposo no sólo pueden afectar a las maquinas, sino también al
personal operante, ya que está interactuando con el medio. Una de las acciones más
frecuentes se da cuando una persona camina por medio de pisos alfombrados y luego toca
objetos metálicos, provocando así la transferencia de energía acumulada por los iones. Estas
situaciones suelen ser incómodas para muchas personas y, como estrategia de solución
práctica, debe contarse con un sistema electrónico que ayude a regular los diferentes procesos
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de conducción de las cargas estáticas, conocidos como los ESD (por sus siglas en inglés,
Electro-Static Discharge).
Con la evidencia que condujo al descubrimiento de la carga eléctrica y de las fuerzas
eléctricas; que la materia está formada por átomos y partículas; que existen diferentes
procesos de movimiento con desplazamiento a través del material, éstos están clasificados
como conductores y aislantes. Los más aplicados en los conductores son el oro, el cobre, la
plata y el aluminio. Cuando un material se enfría a temperaturas lo suficientemente bajas,
contiene electrones que se mueven sin inhibición (sin retardo); a estos materiales, se los
denomina superconductores y tienen otras propiedades notables en la etapa de conducción o
movilidad de las partículas fundamentales (desplazamiento de los portadores de carga
electrones “e-”). Los electrones de la mayor parte de los sólidos no metálicos no se mueven
con tanta facilidad; esos sólidos, que incluyen el vidrio, el hule y los plásticos, son aisladores.
El silicio, el germanio y un número cada vez mayor de combinaciones sintéticas, son
sustancias que pueden convertirse en conductores o aisladores, si se controlan sus fuerzas
eléctricas y la temperatura; esas sustancias se denominan semiconductores y desempeñan un
importante papel en la tecnología. La facilidad con la que se mueven las cargas por la materia,
se relaciona estrechamente con nuestra capacidad de transferir cargas en uno u otro sentido,
entre diferentes materiales.
Las acciones dinámicas de las partículas que se encuentran en los diferentes materiales hacen
que estas vibren, aunque tienden a permanecer en una posición fija, mientras que algunos de
los electrones se mueven con bastante libertad. Cuando un cuerpo es frotado con un objeto,
éste se carga, debido a la transferencia de electrones o iones de un material al otro; por
ejemplo, cuando una regla de plástico adquiere una carga negativa por frotamiento con una
toalla de papel, la transferencia de partículas cargadas de una a la otra deja a la toalla con una
carga positiva de magnitud igual a la carga negativa que adquiere el plástico, por lo que el
cuerpo está cargado electrostáticamente.
Debemos entender que, en el caso normal, cuando los objetos se cargan por frotamiento,
mantienen su carga sólo por un tiempo y luego regresan a su estado neutro. En algunos casos,
esta carga es neutralizada por los iones cargados del aire, debido a la acción dinámica y cuasi
estática de algunos objetos, que constantemente están en choque (colisiones) con las
partículas cargadas que están intrínsecamente ligadas a las propiedades del cosmos, que
entran a la tierra desde el espacio. De acuerdo a las bases teóricas experimentales, se
demuestra que, con más frecuencia, la carga puede escaparse a las moléculas de agua del
aire. Esto se debe a que las moléculas de agua son polares; es decir, que –aunque son neutras–
su carga no se distribuye de manera uniforme. Conforme al ejemplo citado anteriormente,
los electrones adicionales de la regla de plástico cargada pueden escapar al aire, al ser atraídos
por el extremo positivo de las moléculas de agua. Un objeto con carga positiva, en cambio,
puede neutralizarse mediante la transferencia de electrones sujetos con poca fuerza en las
moléculas de agua del aire. En los días secos se nota mucho más la electricidad estática,
porque hay menos moléculas de agua que permitan la fuga. En los días húmedos o lluviosos,
es difícil lograr que cualquier objeto mantenga por mucho tiempo su carga; por lo tanto, en
la siguiente figura 1, se observa una lista de materiales que pueden cargarse
electrostáticamente de forma positiva y negativa.
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Figura 1. Serie Triboeléctrica.
Fuente: https://upcommons.upc.edu
Conforme a las investigaciones desarrolladas, todo material cargado está rodeado de un
campo electromagnético. Un material conductor, puesto a tierra, bajo la influencia de este
campo, puede adquirir una carga, fenómeno conocido como polarización. Un conductor
expuesto a un campo electromagnético redistribuirá aquellos electrones de su capa exterior
atraídos por el núcleo por una fuerza menor. Si se carga positivamente, los electrones
derivarán hacia el área más próxima del objeto que emite el campo, con lo que dejará al
extremo opuesto con deficiencia de electrones (cargado positivamente). Si, entonces, el área
negativamente cargada del conductor entrara en contacto con la tierra, el exceso de electrones
derivaría a tierra, con lo que el conductor quedaría positivamente cargado. La derivación a
tierra del conductor positivamente cargado tendría como consecuencia el flujo instantáneo
de electrones de vuelta al conductor, con lo que se generarían temperaturas elevadas y la casi
segura destrucción del conductor, si éste fuera un dispositivo electrónico. (Universidad de
Politécnica de Cataluña, 2016).
Cotidianamente el ser humano interactúa con los diferentes materiales que pueden estar
ionizados de forma positiva o negativa y; en algunos casos, de forma neutra. Los métodos
más conocidos de acumular carga eléctrica se realizan por:
Frotamiento: Al frotar dos cuerpos uno con el otro, ambos se electrizan uno positiva y el otro
negativamente. Las cargas no se crean ni se destruyen, sino que solamente se trasladan de un
cuerpo a otro o de un lugar a otro en el interior de un cuerpo dado. El elemento mal conductor
es el que adquiere carga positiva. Los elementos buenos conductores reciben con facilidad
los electrones, por ello se cargan negativamente (Halliday, Resnick, & Krane, 1994).
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Figura 2. Carga estática por Frotamiento.
Fuente: http://fuerzaelectrica-equipo8.blogspot.com
Contacto: La electrización por contacto es considerada como la consecuencia de un flujo de
cargas negativas de un cuerpo a otro. Si el cuerpo cargado es positivo es porque sus
correspondientes átomos poseen un defecto de electrones, que se verá en parte compensado
por la aportación del cuerpo neutro, cuando ambos entran en contacto. El resultado final es
que el cuerpo cargado se hace menos positivo y el neutro adquiere carga eléctrica positiva.
Aun cuando en realidad se hayan transferido electrones del cuerpo neutro al cargado
positivamente, todo sucede como si el segundo hubiese cedido parte de su carga positiva al
primero. En el caso de que el cuerpo cargado inicialmente sea negativo, la transferencia de
carga negativa de uno a otro corresponde, en este caso, a una cesión de electrones. (Young
& Freedman, 2013).
Figura 3. Carga estática por Conducción.
Fuente: http://www.profesorenlinea.cl
Inducción: La electrización por influencia o inducción es un efecto de las fuerzas eléctricas.
Debido a que éstas se ejercen a distancia, un cuerpo cargado positivamente en las
proximidades de otro neutro atraerá hacia sí a las cargas negativas, con lo que la región
próxima queda cargada negativamente. Si el cuerpo cargado es negativo, entonces el efecto
de repulsión sobre los electrones atómicos convertirá esa zona en positiva. En ambos casos,
la separación de cargas inducida por las fuerzas eléctricas es transitoria y desaparece cuando
el agente responsable se aleja suficientemente del cuerpo neutro (Young & Freedman, 2013).
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Figura 4. Carga estática por Inducción.
Fuente: http://fuerzaelectrica-equipo8.blogspot.com
Conforme a esta explicación, la electricidad por estática puede acumularse en la superficie
de un objeto y, bajo las condiciones apropiadas, descargarse a una persona, causando un
choque de transferencia de energía generado por un potencial electrostático. Sin embargo, la
electricidad por estática también puede causar choques o sólo descargarse a un objeto con
consecuencias mucho más serias, como cuando la fricción causa que un alto nivel de
electricidad por estática se acumule en una parte específica de un objeto. Esto puede pasar
simplemente mediante el manejo de tubos o materiales plásticos; durante la operación normal
de correas engomadas de motor o máquinas halladas en muchos sitios de trabajo. En estos
casos, por ejemplo, la electricidad por estática puede potencialmente descargarse cuando
cantidades suficientes de substancias inflamables o combustibles se encuentren cerca y
causen una explosión. La conexión a tierra u otras medidas pueden ser necesarias para
prevenir la acumulación de electricidad por estática. Para que una carga electrostática pueda
constituir una fuente de ignición en el interior de un recinto vacío, deben concurrir las
condiciones siguientes: a) existencia de elementos generadores de cargas electrostáticas; b)
acumulación suficiente de cargas electrostáticas como para generar chispas y; c) presencia
de una mezcla inflamable susceptible de ignición (Ministerio de Empleo y Seguridad Social,
2015).
Dentro de los componentes físico-eléctricos, existen diferentes materiales conductores que
puedan impedir o almacenar la energía fluctuante de la carga acumulada por estática. La libre
circulación de la energía por uno de ellos es lo que lo convierte en el capacitor. El capacitor
es un dispositivo que almacena energía en un campo electroestático. Los capacitores se usan
también para producir campos eléctricos, como es el caso del dispositivo de placas paralelas
que desvía los haces de las partículas cargadas. Asimismo, los capacitores tienen otras
funciones importantes en los circuitos electrónicos, especialmente para voltajes y corrientes
variables con el tiempo.
Cuando se estudian circuitos eléctricos, suele ser útil sacar analogías entre el movimiento de
la carga eléctrica y el movimiento de partículas materiales; como el que ocurre en el flujo de
fluidos. En el caso de un capacitor, puede hacerse una analogía entre un capacitor que
contiene una carga Q y un recipiente rígido de volumen v, que contiene n moles de un gas
ideal. La presión p del gas es directamente proporcional a n para una temperatura fija, según
la ley de gas ideal.
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Para el capacitor
La comparación muestra que la capacitancia C del capacitor es análoga al volumen v del
recipiente, suponiendo una temperatura fija para el gas. De hecho, la palabra capacitor nos
refiere al término “capacidad”, en el mismo sentido en que el volumen de un contenedor de
gas tiene determinada “capacidad”. Blatt menciona que: La acumulación de la energía de un
capacitor está dada por la exposición a un diferencial de potencial, que concentra carga
electrostática y ésta, a su vez, depende del medio isotrópico al que se lo denomina medio
dieléctrico k.
Por lo tanto, la energía de un capacitor está dada por:
También es necesario considerar que un capacitor tiene un máximo tiempo de carga y
descarga de potencial eléctrico. Esto se explica por la propiedad dieléctrica:
microscópicamente, existen dos tipos que forman las moléculas, estos se denominan polares
y no polares. Debido a los efectos térmicos disruptivos, los dieléctricos polares deben
alinearse con más facilidad con valores grandes de k a menores temperaturas; cumpliendo
con la ley de Curie (Blatt, 1991). Para la comprobación de las propiedades de carga y
descarga de un capacitor, debe aplicarse la siguiente relación matemática:
Relación de carga. Relación de descarga.
Figura 5. Circuito básico de carga y descarga de un capacitor
Por las propiedades fundamentales de la teoría de circuitos de Boylesta-Nashelsky, los
capacitores tienen una relación de tiempo de relajación, comprobada en diferentes
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laboratorios como una práctica fundamental del conocimiento de circuitos (Boylestad &
Nashelsky, 1998. En la siguiente figura 6 se muestra dicho comportamiento.
Figura 6. Proceso de carga y descarga de un capacitor.
Fuente: http://www.cifp-mantenimiento.es
2. Desarrollo del Proyecto
Como se mencionó anteriormente, la electricidad por estática puede causar un choque de
transferencia de energía –aunque en diferente intensidad– de acuerdo a la situación de
contacto, fricción o caso de inducción. En el laboratorio de Física de la universidad de
UTEPSA se hizo la experimentación más familiar de las descargas estáticas, modelando así
el proceso de transferencia de energía de una persona que extiende la mano a la perilla de
una puerta u otro objeto de metal en un día frío y relativamente seco; haciendo que ella reciba
un choque electrostático. Para la experimentación de las descargas estáticas se tomó en
cuenta los diferentes materiales de polaridad de carga electrostática, los que originan una
ionización en la superficie del material (superficie gaussiana). Esto puede pasar simplemente
mediante el manejo de tubos o materiales plásticos o durante la operación normal de correas
engomadas de motor o máquinas halladas en muchos sitios de trabajo.
Para el conocimiento de las descargas estáticas y su transferencia de energía, se toma en
cuenta, principalmente, la acción de peligrosidad en un proceso de ignición (transferencia de
energía para inflamabilidad). Para ello, se realizaron las pruebas pertinentes en el laboratorio
de Física, con materiales inflamables sencillos como los ambientadores de cuartos y oficinas,
hasta lo más toxico como son los concentrados de alto octanaje: la gasolina, acetona y otros
compuestos.
Para visualizar el comportamiento de las descargas estáticas y sus diferentes efectos, se
muestra su peligrosidad debido a que puede accionar las posibles igniciones de diferentes
combustibles. Para realizar esta prueba, se toma en cuenta los siguientes materiales
electrónicos: Fuente de corriente continua de 0 a 100 Voltios [V]; capacitancias de 330 y
8200 microFaradios [µF]; Resistencias de 100 Ohm [Ω]. De acuerdo a las bases teóricas, la
principal acción es la carga de un capacitor. En la siguiente figura 7 se muestra aspecto.
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Figura 7. Carga de un Capacitor de 8200 y 330 [μF]
De acuerdo a los principios físicos-eléctricos, se puede mostrar que la capacitancia depende
del voltaje que se suministra. Estas dos gráficas muestran el comportamiento temporal de la
carga acumulada en el dispositivo electrónico, para diferentes intensidades de voltaje. Estas
condiciones predicen el principio de la conservación de la carga eléctrica y; por ende, la
acumulación de la energía concentrada en el capacitor, el mismo que busca la saturación o la
total actividad del dieléctrico que se concentra en su interior. Una vez concentrada toda la
energía dentro de este dispositivo, éste busca la manera de descargarse por un medio de la
conducción. Para la demostración de esta experiencia, solamente se realiza un corto circuito,
que desplaza la carga total. Este modelo da una analogía de cómo se mantiene la carga en un
dispositivo pasivo que busca descargarse con objetos que puedan coadyuvar en la circulación
de los portadores de carga (conductividad).
La carga acumulada en el capacitor permitió demostrar la fuerza electrostática que se
desarrolla en los polos (positivo y negativo). Por medio de un corto circuito, se observó la
cantidad de energía que libera el capacitor al medio circundado. Para observar la peligrosidad
de esta energía, se colocó en proximidades pequeñas, fluidos con concentraciones de
inflamabilidad que, a diferentes voltajes de carga, ocasionaron la ignición (fuego). En la
siguiente gráfica, se muestra este comportamiento en el que la energía transmitida se
desarrolla en función del voltaje asignado gradualmente al capacitor.
Figura 8. Comportamiento de ignición de fluidos con carga estática
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
15 20 25 30 35 40 45 50
Car
ga E
léct
rica
[m
C]
Voltaje [Vol.]
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Conforme a esta demostración, se puede dar una muestra de la electricidad por estática. Ella
actúa con una polaridad eléctrica opuesta, ocasionando una transferencia de energía y; bajo
las condiciones apropiadas, producen un choque de descarga generando un potencial
electrostático que puede llegar a la ignición de los diferentes elementos de uso cotidiano,
desde los aerosoles hasta los combustibles para vehículos. Dentro de esta demostración,
podemos observar que uno de los elementos más ligeros es el spray aerosol (matainsectos);
es uno de los elementos más inflamables con descargas eléctricas, por lo que, a voltajes de
descargas estáticas muy pequeñas, es probable accionar la ignición del elemento. Sin
embargo, la electricidad por estática sólo puede descargarse a un objeto con la conductividad
apropiada. Las diferentes descargas estáticas no sólo pueden alterar la condición de los
fluidos con inflamabilidad sino, también, pueden dañar los diferentes circuitos electrónicos
que –por propiedades eléctricas de vulnerabilidad– y causar un corto circuito en su interior.
Tal es el caso de las placas centrales de memoria de una PC. Uno de los factores que también
se debe considerar es la temperatura, que es importante para el control de la acumulación de
la carga estática. La temperatura debe ser controlada de manera muy minuciosa, como
también la humedad relativa del medioambiente, ya que esta acción física puede prevenir y
minimizar en gran medida la polarización de las cargas iónicas en un determinado material.
3. Resultados
De acuerdo al contexto citado anteriormente, el análisis en este proceso de investigación se
centra en la demostración de la peligrosidad de la descarga estática; con base en ello, se busca
una alternativa para minimizar los riesgos cotidianos, principalmente en situaciones que
puedan dar lugar a una ignición con materiales inflamables o, el caso más común, que
generen incomodidad a las personas. Para tal efecto, se consideran los principios físicos de
conductividad eléctrica, para desarrollar un sistema electrónico con base fundamental en la
electrostática y en los sistemas triboeléctricos, utilizando materiales que puedan conducir
fácilmente los portadores de carga. Además, se toma en cuenta el funcionamiento principal
de un capacitor para acumular una carga de diferente polaridad; de esa forma, se lo convierte
en un acumulador de carga estática. En la siguiente figura, se muestra el circuito de fácil
construcción, que puede descargar superficies potencialmente activas con carga estática.
Figura 9. Diseño de circuito para la descarga electrostática de objetos
C1
330µF
S1A
Key = A
S2B
Key = A
D1
1N4001G
D2
1N4001G
R1
100Ω
X1
LED
V1
12V
12
Conforme a las propiedades de generación de la carga estática, resulta prioritario controlar la
temperatura y la humedad del medio, por su incidencia en la acumulación de la carga estática
en la superficie de un cuerpo en un determinado tiempo. Bajo las condiciones analizadas de
la carga y descarga de un capacitor, se realizó la simulación de conductividad o transporte.
Este capacitor filtra la polaridad para una conducción óptima de la carga en exceso en un
objeto o material eléctrico. Este sistema tiene la ventaja de que la carga no se pierde sino,
más bien, se acumula en el capacitor, para luego reutilizarla en una carga de una batería. Esto
quiere decir que el sistema diseñado no sólo tiene la ventaja de descargar superficies
potencialmente activas, sino también de recircular esta energía hacia un dispositivo de
alimentación como es una batería que tenga la capacidad de sustentarse energéticamente a sí
misma, por un determinado periodo. Para el buen funcionamiento de este dispositivo
electrónico, se debe manipular con mucha paciencia, tomando la acción dinámica de analogía
como si fuera un plomero de polvo. En este caso, el cepillo realizará la acción de conducción
de los portadores de carga hacia el capacitor, accionando la carga del capacitor por corrientes
muy pequeñas, para luego accionar la descarga de la energía recolectada que puede servir a
un led para iluminación.
4. Conclusiones (Impactos)
De acuerdo a los procesos desarrollados dentro de este trabajo, el instrumento propuesto
surge por la importancia de controlar y mitigar las superficies con alta concentración de carga
eléctrica estática. De esta manera, se busca evitar principalmente las incomodidades que
sufren las personas; como asimismo velar por el cuidado en la seguridad contra exposiciones
de materiales inflamables, especialmente cuando estos se encuentran en temperaturas muy
bajas o en ambientes muy secos. El instrumento propuesto puede reducir la potencialidad de
la energía concentrada en la superficie de los materiales eléctricos. Ése es el caso de los
diferentes instrumentos médicos que se utilizan en el quirófano, los cuales –debido a la acción
de la temperatura y la conductividad eléctrica en el ambiente– son propensos a contraer
descargas estáticas y pueden causar algún daño; a pesar de que los quirófanos cuentan con
un sistema eléctrico de tierra.
También la generación de la carga estática puede ser fácilmente conducida a un sistema
directo de tierra, donde esta puede equilibrar la carga en exceso, pero en muchas ocasiones,
el sistema de tierra no es tan eficiente; por lo que el instrumento puede jugar un rol importante
en la vida diaria de una persona. Las actividades diarias de las personas generan y acumulan
cargas estáticas; especialmente en los lugares de trabajo, donde las acciones dinámicas
pueden provocar estáticas de carga de manera aleatoria y continua. Una de las observaciones
más directas experimentales realizadas por el instrumento, es la aplicación en los sistemas de
fotocopiadoras, donde en este caso las hojas copiadas tienen una elevada concentración de
carga estática. En este caso, el instrumento propuesto cumple un rol de desconcentrar la
elevada carga estática.
Por la importancia actual que tiene la generación de energía, este instrumento electrónico –
una vez lograda su afinación– puede convertirse en un generador de electricidad. De esa
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forma, no sólo minimizará las superficies con alta concentración de carga electrostática, sino
que se convertirá en un generador de corriente continua para fuentes muy pequeñas que
necesiten de una alimentación, como es el caso de las linternas de luz de baterías recargables
u otras baterías.
En definitiva, el sistema electrónico propuesto podrá desconcentrar las cargas estáticas y
controlar situaciones peligrosas con solamente ponerlo en contacto directo. En el caso de
descargas más energéticas, posteriores estudios pueden profundizar el tema, ya que los
descargas por estática pueden llevar a miles de kilovoltios, como es el caso de los rayos que
se producen en la atmosfera terrestre.
5. Bibliografía
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