ELECTRICIDAD ESTATICA.

1. Definicin.La electricidad esttica es el exceso de carga elctrica que acumulan determinados materiales, normalmente por rozamiento (por ejemplo al frotar un bolgrafo con el cabello humano), y que no puede escapar de ellos. Cuando se frota con un pedazo de piel seca una varilla de ebonita o cuando se frota una varilla de vidrio con un pedazo de seda, adquieren la propiedad de atraer pequeos pedacitos de papel o pelusas. Se dice que la ebonita y el vidrio han sido electrificados, nombre derivado del vocablo "mbar" en griego; cuando se frota un pedazo de mbar con un pao, adquiere las mismas propiedades mgicas. Durante la frotacin se aaden o se remueven electrones desde el objeto frotado

2. Introduccin

La generacin de cargas electrostticas es un fenmeno natural, asociado a la propia estructura atmica de la materia, que se produce como resultado del movimiento relativo entre dos superficies en contacto, generalmente de sustancias diferentes, tanto lquidas como slidas, una de las cuales, o las dos, no es buena conductora de la electricidad. Dos son los procesos fundamentales de formacin de las cargas: el contacto-separacin de sustancias y la friccin.

La electricidad esttica representa un desequilibrio temporal en la reparticin de las cargas en la superficie de dos materiales en contacto por transferencia de electrones, creando un campo elctrico y una diferencia de potencial entre aquellos que puede ser muy elevada.

La magnitud de la carga depende principalmente de la velocidad de separacin y/o friccin de los materiales y de su resistividad elctrica,

Otros parmetros tales como el estado de oxidacin de la superficie de frotamiento, la presencia de agua no miscible y partculas como xido de hierro, la naturaleza de los metales de recipientes y tuberas, la influencia de la temperatura, etc. tienen tambin su importancia sobre la generacin de cargas y su polaridad.

Cuando cuerpos conductores estn separados por un aislante o incluso por el aire constituyen un condensador al quedar cargados uno con una carga positiva y otro con otra carga igual pero negativa. Al establecer una va conductora se libera tal energa almacenada descargndose y produciendo posiblemente una chispa. Es esta recombinacin brusca mediante chispa de las cargas separadas que constituye el riesgo.

Generalmente tales chispas, denominadas tcnicamente descargas disruptivas, se producen a travs del aire entre un cuerpo cargado elctricamente y un cuerpo prximo no cargado, pero conectado elctricamente a tierra, al encontrarse ambos a una distancia muy corta. A menor distancia tambin menor es la tensin necesaria para que se produzca la chispa.

El parmetro fundamental determinante de la peligrosidad de una chispa es la cantidad de energa liberada en el instante de producirse. Esta energa se manifiesta en forma de radiaciones, (que hacen visible la chispa), de ionizacin y de calor. Esquemticamente es esta ltima la desencadenante de la reaccin de combustin

Cuando tales descargas electrostticas con chispa se producen en una atmsfera inflamable, es relativamente fcil que se inicie el incendio, dado que la energa de activacin que aportan acostumbra ser superior a la que se precisa para la combustin de gases y vapores, que suele ser del orden de 0,25 mJ. El peligro de inflamacin existe cuando la chispa es generada por una diferencia de potencial superior a los 1.000 V.

SERIE TRIBOELCTRICA: ayuda a determinar la polaridad de cada uno de los materiales cargados. La magnitud de la carga electrosttica est relacionada con la posicin o distancia relativa entre s de los materiales en la serie y su signo est determinado por la propensin de un material a ceder o ganar electrones que es lo que en realidad indica tal serie. As por ejemplo el frotamiento de una pieza de vidrio y otra de tefln y su posterior separacin darn lugar a una carga electrosttica negativa sobre la pieza de tefln y otra de igual magnitud y carga positiva sobre la de vidrio. La misma experiencia realizada por ejemplo con polister y nquel dara cargas positivas y negativas respectivamente en sus superficies pero con magnitud menor de la cantidad de carga elctrica en culombios.

SERIETRIBOELCTRICA

+Vidrio

Cabello humano

Nylon

Lana

Piel

Aluminio

polister

Papel

Algodn

Acero

Cobre

Nquel

Goma

Acrlico

Poliuretano

PVC

-Tefln

Triboelectricidad "Electricidad que aparece por frotamiento entre dos cuerpos".3. Peligros de las descargas electrostticas

Si se transvasa un lquido cargado elctricamente a un recipiente las cargas unitarias se irn acumulando en el interior del mismo, pero al repelerse entre s se localizarn mayoritariamente hacia sus superficies exteriores tanto las que estn en contacto con el recipiente como la superior en contacto con el aire. Esta carga superficial es la que genera ms problemas.

4. Cargas electrostticas de personas

Las personas pueden acumular tambin cargas tanto por su movimiento y contacto con el medio exterior como por la influencia de campos elctricos a los que estn expuestos.

El contacto con cuerpos susceptibles de carga puede producir la transmisin de cargas electrostticas a las personas, as como tambin puede hacerlo la proximidad a objetos cargados elctricamente.

La acumulacin de cargas tambin depende en gran medida de las caractersticas fsicas de las personas, en especial del estado de su piel (seca o hmeda) y de su nivel de sudoracin, aunque tambin influye la humedad ambiental.

El cuerpo humano es considerado un buen conductor de la electricidad debido principalmente a su alto contenido en agua, aunque su vestimenta puede ser un factor negativo que facilite la acumulacin de cargas, debido en ocasiones a la baja conductividad de aqulla. As, por ejemplo, la ropa de fibras sintticas y el uso de guantes o calzado aislante son contraproducentes cuando exista tal riesgo en atmsferas inflamables.

El aislamiento de la persona del suelo por usar suelas de material no conductor (goma, plstico) o estar situada sobre pavimento no conductor es la condicin necesaria para que sta pueda acumular cargas electrostticas considerables.

Es normal para una persona alcanzar un potencial del orden de los 10.000 V, y dado que la capacidad del cuerpo humano actuando como condensador elctrico es del orden de los 200-300 pF, la energa de las cargas electrostticas es de aproximadamente 10 mJ, muy superior a la que se precisa como energa de activacin de atmsferas inflamables.

E 1/2 CU2E 1/2 (200.10-12).(104)2 10 mJ

En tal sentido cabe afirmar que la descarga disruptiva entre una persona aislada de tierra y un cuerpo conductor (un elemento cualquiera de la instalacin) es muy peligrosa por la energa que puede aportar. Aunque en ningn caso tal situacin conlleva un riesgo de electrocucin ya que la intensidad de la corriente que se genera es bajsima, y la nica sensacin que producir ser la de una ligera sacudida.

5. Medidas de prevencin y proteccin frente al riesgo de la electricidad esttica

Como se ha mencionado, la generacin de electricidad esttica en el trasvase de muchos lquidos inflamables es inevitable. Ante ella las medidas a adoptar van encaminadas a controlar todas o alguna de las tres condiciones requeridas ya expuestas, para que se produzca la deflagracin de los vapores.

Distinguiremos entre las medidas preventivas, que tienen por objeto evitar la existencia de atmsferas inflamables y controlar que la generacin de cargas sea lo ms baja posible, de aquellas otras medidas que denominaremos de proteccin que tienen por objeto controlar las descargas disruptivas, a fin de evitar que stas se produzcan o bien en caso de producirse que no sean peligrosas. En este grupo de medidas de proteccin se encuentran las que controlan la acumulacin de cargas, facilitando su eliminacin gradual sin chispas.

Consideraremos medidas de prevencin Control de atmsferas inflamables.

Control de velocidad de flujo de Lquidos y del sistema de llenado de recipientes.

Instalacin elctrica y equipos protegidos.

Control de impactos mecnicos y otros focos de ignicin.

Consideraremos medidas de proteccin Interconexiones equipotenciales y puesta a tierra.

Ropa de trabajo del personal.

6. EL RAYO.

La chispa elctrica que llega a tierra recibe el nombre de rayo, mientras que, la chispa que va de una nube a otra, se llama relmpago, aunque normalmente los dos son usados como sinnimos del mismo fenmeno. La aparicin del rayo es slo momentnea, seguida a los pocos momentos por un trueno.

En realidad, el rayo es una enorme chispa o corriente elctrica que circula entre dos nubes o entre una nube y la tierra. El rayo puede cruzar kilmetros de distancia y se origina en un tipo de nube llamada cumulonimbus o nube de tormenta (los cumulunimbus son nubes de gran extensin vertical que se caracterizan por la generacin de lluvias, a menudo superan los 10 Km de altura, dentro de estas, es frecuente encontrar fuertes corrientes de aire, turbulencia, regiones con temperaturas muy inferiores a la de congelacin, cristales de hielo y granizos).

El rayo es uno de los fenmenos ms peligrosos de la atmsfera y dura unos pocos segundos, es siempre brillante y casi nunca sigue una lnea recta para llegar al suelo o quedarse suspendido en el aire, adoptando formas parecidas a las races de un rbol.

El rayo es una descarga elctrica. En general, las partes superiores de las nubes de tormenta poseen carga positiva, mientras que en las partes centrales predominan las cargas negativas. La regin de mxima intensidad de campo elctrico se halla entre ambas zonas de distinta polaridad.

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De acuerdo con las teoras que intentan explicar la electrificacin de las tormentas, existen dos grupos con respecto a la presencia de cristales de hielo y de precipitaciones o la ausencia de alguna de ellas.

Ciertas partes de la atmsfera conducen mejor la descarga elctrica porque poseen mayor cantidad de gotitas de agua, las cuales pueden estar cargadas de electricidad.

6.1 Tipos de rayos:

Rayos difusos: Se presentan como un resplandor que ilumina el cielo A causa de ser muy frecuentes en verano, se les denominaba relmpagos de calor. A pesar de ello, se ha comprobado que no es una forma especial del rayo, sino solamente los reflejos en el cielo de una tempestad muy lejana, localizada debajo del horizonte, cuyas chispas elctricas no se ven y cuyo ruido no se escucha.

Rayos laminares: Son aquellos resplandores que resultan de la descarga dentro de la nube, entre la carga elctrica positiva y la negativa.

Rayo esferoida rayo de bola o rosario: Se presenta en forma de esfera luminosa, llegando a alcanzar el tamao de una pelota de ftbol. En algunas ocasiones aparecen varios de ellos formando como un rosario. Algunas veces desaparecen repentinamente, con un gran estallido y otras se esfuman silenciosamente.

6.2 Los daos que causa el rayo:

Como no todas las descargas elctricas tienen la misma potencia, las caractersticas de un rayo son diferentes.

Se considera que la intensidad media durante cada descarga principal llega hasta 20.000 amperios, por lo tanto no se debe extraar que el rayo sea tan poderoso y atemorice tanto. No obstante, la cantidad real de electricidad transferida desde la nube a tierra es muy pequea, pues es solamente por una fraccin de segundo, aunque capaz de quemar lo que toca y electrocutar a los seres vivos.

El dao que causa el rayo se debe en gran parte al calor que origina. Las chispas elctricas provocan todos los aos incendios alrededor de miles de kilmetros cuadrados de bosque, con lo consiguiente incendios de casas y haciendas, etc.

6.3 El trueno:

Cuando se produce el rayo se origina el trueno. El calor producido por la descarga elctrica, calienta el aire y lo expande bruscamente, dando lugar a ondas de presin que se propagan como ondas sonoras. Cuando esas ondas sonoras pasan sobre el observador, ste percibe el ruido denominado trueno.

La velocidad del sonido del trueno se propaga ms lentamente que el rayo, a unos 300 metros por segundo, por esta razn el trueno se oye despus de desaparecer el rayo.

El trueno se debe a que el sonido que se produce a lo largo de todo el recorrido de la descarga elctrica, puede medir kilmetros de longitud.

6.4 Normas de precaucin en caso de tormenta:

Como el rayo tiende a ir sobre cualquier objeto elevado, ya sea un edificio o un rbol, en virtud de que las cargas elctricas se acumulan en los puntos ms altos, la mejor proteccin la constituyen "los pararrayos", a continuacin citamos algunas recomendaciones dadas por el Instituto Meteorolgico Nacional:

1. No refugiarse debajo de un rbol aislados. La humedad y la altura aumentan la intensidad del campo elctrico y atraen la carga. Los rboles que forman bosques son menos de temer porque aumentan las posibilidades de que la chispa elctrica caiga lejos.

2. En caso de encontrarse en pleno campo, no correr para escapar de la tormenta. Es muy peligroso. Si la tormenta elctrica es muy intensa no hay ningn inconveniente en colocarse horizontal sobre la tierra, que reduce al mximo el riesgo de ser alcanzados por el rayo.

3. En las casas fuera de la ciudad, cierre puertas y ventanas. No camine sobre suelos hmedos o con calzado mojado.

4. Evite permanecer en lo alto de las colinas; busque refugio en lugares bajos, pero no en quebradas o ros

5. No salga a la puerta ni tenga las ventanas abiertas.

6. No manejar herramientas ni objetos metlicos durante la tormenta.

7. No tener contacto con el agua, por ejemplo cuando se est en la playa o cerca de un ro o un lago. La salinidad del agua permite que toda la intensidad de la descarga elctrica produzca efectos fatales.

8. Alejarse de las verjas metlicas o vallas. Estas podran causar la muerte aun sin hallarse en contacto con ellas. Por tal motivo, se recomienda alejarse de toda clase de maquinaria, vehculos y herramientas.

9. Dentro de la casa, la mxima seguridad se encuentra sobre la cama, principalmente si es de madera.

10. Durante la tormenta no utilice artefactos elctricos; use el telfono solo en una emergencia.

11. En lugares abiertos no use paraguas con punta de metal.

12. Los vehculos constituyen un buen refugio; se debe quedar dentro del automvil.13. los edificios grandes como escuelas y otros similares, son seguros.-

7. RESISTENCIACualidad de un material de oponerse al paso de una corriente elctrica

7.1 CODIGO DE COLORES

Color1 Banda2 Banda3 BandaMultiplicadorTolerancia

NegroOOO1ohm

Marrn11110ohm+1% (F)

Rojo222100ohm+2% (G )

Naranja3331Kohm

Amarillo44410Kohm

Verde555100KohmS2 +0 5% (D)

Azul6661Mohm+0.25% (C)

Violeta77710Mohm+0.10% (B)

Gris888+0.05%

Blanco999

Oro0.10+5% (J)

Plata0.01+10% (K)