Carica elettrostatica: le cause e soluzioni
La carica elettrostatica è un fenomeno naturale che si origina nei materiali dielettrici a causa di azioni meccaniche su di essi, come attrito, stiramento e compressione.
Consiste in un arco voltaico che si manifesta tra l’origine (materiale dielettrico caricato) e un punto di “attrazione” elettricamente conduttivo e viene solitamente misurato in una scala di chilovolt (KV/mm) su millimetro, a indicare quante migliaia di volt sono presenti alla distanza di 1 mm dal materiale.
Le cause della carica elettrostatica.
In situazione di immobilità, un materiale dielettrico, salvo particolari condizioni, non presenta cariche elettrostatiche. Solo a seguito di operazioni meccaniche su di esso (come stiramento – compressione – distacco da superficie – strofinamento) si può generare elettricità statica. La spiegazione fisica di questo fenomeno consiste che, nella struttura molecolare della materia abbiamo l’atomo costituito dal Nucleo, di segno positivo attorno al quale ruotano gli Elettroni, di segno negativo. In questa condizione siamo a Carica Zero, la carica positiva del nucleo eguaglia quella degli elettroni (KV+ = KV-), ponendo il materiale in una situazione di equilibrio.
Nel momento in cui avviene un’azione meccanica sul materiale dielettrico può accadere che gli elettroni migrino da un materiale ad un altro, interrompendo così lo stato di quiete. In pratica, il materiale che riceve elettroni risulterà prevalentemente negativo (gli elettroni sono negativi e si sommano a quelli presenti nell’atomo), mentre il materiale che li ha ceduti, essendosi privato di elettroni, avrà caratteristica positiva. Si otterrà quindi una condizione di disequilibrio elettrico che può generare una carica elettrostatica, la quale entità in KV è soggetta al tipo di materiale in questione (se più soggetto a caricarsi) e al grado di intensità di azione meccanica subita. La carica elettrostatica può non essere notata se contenuta in qualche migliaio di volt (la pelle umana è generalmente in grado di isolare valori fino a 2 – 2,5 KV) oppure può essere visualizzata come una vera e propria scarica atmosferica (la classica saetta) se nella grandezza superiore ai 10 – 15 KV. Fortunatamente i valori di corrente sono contenuti nell’ordine dei milliampere, non è quindi dannosa per l’uomo.
Gli effetti della carica elettrostatica sulle lavorazioni.
Molteplici sono i disturbi che può originare la corrente elettrostatica sui materiali in lavorazione, dal semplice fastidio avvertito dall’operatore macchina, ai problemi di qualità del prodotto finito e alla sicurezza di lavoro.
I più frequenti sono:
- Scariche fastidiose per l’operatore che, se molto forti, possono creare condizioni di pericolo per la sua incolumità
- Adesione, inceppamento del materiale sui cilindri della macchina, rallentando così la velocità di produzione
- Fenomeni di disturbo, indotti dalle scariche di alta tensione sulla struttura del macchinario, che si ripercuotono sugli organi di controllo come PLC, quadro comandi, elettronica in generale
- Rischi di innesco di incendio se si opera in ambienti ATEX
- Aumento di adesione di polvere superficiale, perché elettrostatica
L’elettrostatica può anche divenire una utile alleata se appositamente generata e controllata. Il Caricatore Elettrostatico è un generatore di cariche ad unica polarità che, abbinato a barre di carica, puntali o testine, viene utilizzato per creare fenomeni di aderenza tra materiali dielettrici diversi che diversamente sarebbero fattibili solo con tradizionali soluzioni meccaniche.
Le soluzioni per scaricare la carica elettrostatica.
La gamma di prodotti RPO è in grado di risolvere la quasi totalità degli effetti negativi di origine elettrostatica, attraverso soluzioni di tipo Passivo ed Attivo che differiscono tra loro nel principio di funzionamento ma garantiscono il medesimo risultato ed efficacia.
Sfruttano il principio dell’attrazione, la carica elettrostatica presente sul materiale dielettrico viene “attratta” da un profilo fortemente conduttivo e scaricata a massa. Sono conosciuti come Spazzole Antistatiche in Carbonio, a tutti gli effetti delle barre antistatiche non alimentate che si rivelano particolarmente efficaci soprattutto nei casi di forte carica statica. Vengono posizionate NON a contatto col materiale carico, in genere ad una distanza compresa tra i 5 e 10 mm e collegate alla terra elettrica tramite la struttura stessa del macchinario.
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Contrariamente alla precedente, la carica elettrostatica non viene eliminata per conduzione ma per compensazione. Ricordando che la carica elettrostatica ha origine da una situazione di disequilibrio tra due materiali (v. sopra), in cui uno presenta una polarità prevalente sull’altra, si forniscono ioni di segno opposto in modo da azzerare quelli in eccesso. Per ottenere questo è necessario un alimentatore in alta tensione che produce ioni sia positivi che negativi, al quale si possono collegare unità ionizzanti di diverse forme e caratteristiche, come barre, ventilatori o ugelli a soffio ionizzanti a seconda dell’impiego.
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