Revisión del estado del arte del comportamiento de las cargas electrostáticas manifestadas, estudiadas y analizadas en aplicaciones industriales

Abstract

Las manifestaciones de cargaselectrostáticas en elementos y/u objetoshan sido observadas y estudiadas desde miles de años antes de Cristo por los chinos y griegos, quienes notaron que al frotar materiales como el ámbar o el topacio con pieles y telas suaves, eran atraídospequeños elementos hacia estos materiales; en ese momento, el fenómeno fue descrito como el producto de una fuerza que actuaba a distancia, sin necesidad de unión mecánica entre los materiales. En siglos posteriores, importantes estudiosos de las ciencias se interesaron en experimentar y analizar el fenómeno, lo que propició la generación de conocimiento de las cargas electrostáticas, la electricidad y el magnetismo. Durante estos estudios, se evidenció que no solo el ámbar presentaba tal comportamiento, si no que otros materiales como el vidrio también manifestaron acciones de atracción o repulsión al ser puestos bajo prueba. Esta importante conclusión permitió que William Gilbert propusiera la existencia de dos tipos de carga eléctrica, una atractiva y una repulsiva; planteamiento que fue mejorado y complementado por Franklin, asumiendo que el fenómeno era como un fluido que circulaba entre materiales y observando que los cuerpos al ser frotados acumulaban la carga en ciertos lugares; por lo que se plantea que las cargas son positivas y negativas con acciones de atracción y/o repulsión. Posteriormente, Coulomb concluyó que la fuerza manifestada durante los experimentos, era proporcional a la cantidad de carga que existe en el material que produce la fuerza y a la cantidad de carga en el material sobre el cual actúa. Pero es hasta mediados del siglo XIXque Michael Faraday plantea consideraciones y conclusiones formales al respecto, apoyado en los experimentos sobre la electrólisis que realizó y que le permitieron descubrir la relación entre la electricidad y la materia[29]; luego, los trabajos de Joseph John Thomson al descubrir el electrón y de Robert Millikan al medir su carga, fueron de gran ayuda para conocer la naturaleza discreta de la carga. En la actualidad,el estudio y análisis de las manifestacionesde cargas electrostáticas se han trasladado a entornos más complejos como los que proveen las aplicaciones y procesos que se desarrollan en la industria; lo que ha propiciado que se concentren esfuerzos porestablecer el origen de las mismas, por profundizar en su manifestación y comportamiento,y por supuesto, por plantear soluciones que mitiguen los riesgos asociados con su presencia. En situaciones de riesgo, el factor determinante es la acumulación de las cargas en las superficies metálicas aisladas o plásticas; estas acumulaciones se presentan por presencia de campos eléctricosy/o por descargas electrostáticas [28]. Para contrarrestar este fenómeno, en el caso de los materiales conductoreses indispensable minimizar la acumulación de las carga maximizando la disipación de las mismas a tierra, mientras que en el caso demateriales no conductores la reducción de la carga es mejorada con el uso de eliminadores electrostáticos; en especial, las descargas electrostáticas deben su importancia a los serios problemas que causan en el cuerpo humano [5], alos dispositivos electrónicos [34]y los procesos de transporte y almacenamiento de materiales y combustibles, entre otras aplicaciones y/o procesos desarrollados en la industria. En el caso particular de la industria naval, se han manifestado presencia de cargas electrostáticas en los cascos de las embarcaciones que se encuentran en tierra y que arriban a los muelles para que se les realice actividades de reparación y/o mantenimiento; por ello, la revisión del estado del arte del comportamiento de las cargas electrostáticas en aplicaciones y procesos industrialespermitirá establecer una metodología con la que se estudie y analice que factores originanla presencia de estas cargas y como se puede mitigar su presencia