Come eliminare le cariche elettrostatiche

L’accumulo di cariche elettrostatiche è un fenomeno comune in ambito industriale, spesso non se ne parla, ma chi lavora con macchine altamente automatizzate sa bene come le cariche siano qualcosa che va opportunamente gestito. La formazione di energia elettrostatica si verifica quando materiali che in condizioni normali sono elettricamente neutri (come i materiali isolanti o quelli usati per gli imballaggi) vengono sollecitati, ad esempio sottoponendoli ad attrito e quindi si polarizzano. Avviene uno scambio di elettroni attraverso la loro superficie e questi perdono la loro neutralità, caricandosi positivamente o negativamente.

In condizioni normali atomi che compongono i vari materiali sono elettricamente neutri, ovvero privi di carica, avendo il medesimo numero di protoni (con carica positiva) e di elettroni (con carica negativa). Sottraendo elettroni, ad esempio con una frizione, l’atomo resta con protoni in eccedenza acquisendo di conseguenza una carica positiva, gli elettroni che vengono sottratti a loro volta si uniscono ad un atomo ricevente, che si troverà quindi ad avere elettroni in più e quindi una carica negativa.

Le cariche elettrostatiche si formano in seguito ad azioni meccaniche, tipiche dei processi industriali automatizzati, ma anche in seguito a variazioni di temperatura che possono rompere l’equilibrio di cariche positive e negative.

Cariche elettrostatiche e forza di Coulomb

Le cariche elettrostatiche possono essere positive o negative, la loro presenza si traduce in una forza esercitata tra corpi elettricamente carichi, questa è detta forza di Coulomb, che può essere attrattiva, se i due corpi coinvolti hanno cariche di segno opposto, o repulsiva nel caso contrario. Secondo la legge di Coulomb quando il prodotto di due cariche dello stesso segno è positivo la forza che si esercita è repulsiva e quindi i due corpi si respingono. Quando il prodotto tra cariche con segni opposti è negativo, la forza è attrattiva e i due corpi si attraggono. Questo può causare non pochi problemi alla produzione, ad esempio delle superfici possono attirare polvere o altre minuscole particelle, con il risultato di avere un significativo calo di qualità del prodotto finito.

Una soluzione alle cariche elettrostatiche incontrollate per fortuna esiste ed è rappresentata da dispositivi, come le barre ionizzanti, che opportunamente posizionate sui macchinari permettono, attraverso una nuvola di ioni, di neutralizzare la carica elettrica dei vari materiali che vi entrano in contatto.

Materiali conduttivi e isolanti

Se si vuole gestire al meglio la problematica rappresentata dalle cariche elettrostatiche sarà importante imparare a conoscere meglio i processi produttivi e i vari materiali, con le loro relative caratteristiche. Alcuni materiali hanno infatti una tendenza maggiore all’accumulo di cariche rispetto ad altri. Tra questi ci sono ad esempio, la plastica, la carta e il vetro.

Nei cosiddetti materiali conduttivi, come rame, ferro, argento e piombo gli elettroni sono liberi di muoversi, mentre nei materiali isolanti, come la plastica, il legno, il vetro o la carta, gli elettroni non si muovono liberamente e quindi impediscono il passaggio della corrente. Questi materiali possono mantenere la carica statica per molto tempo e questa non potrà essere scaricata a terra, a causa delle loro proprietà non conduttive. L’energia elettrostatica resterà quindi nel materiale e dovrà essere gestita, ad esempio neutralizzandola con l’uso di barre antistatiche. Conoscere le proprietà dei vari materiali è importante per farli lavorare con altri e con le parti della macchina industriale nel modo più efficace possibile.