Disiparea sarcinilor electrostatice — metode eficiente

ESD (engl. electrostatic discharge) denumeşte descărcarea electrostatică. Ca urmare a diferenţelor mari de potenţial (tensiuni diferite), se formează un scurt curent electric sub formă de scânteie sau de descărcare.

În funcţie de tensiune, deci de numărul de volţi, acest fenomen poate fi simţit (de la 3000 V), auzit (de la 5000 V) şi văzut, sub forma unei scântei sau a unui fulger (de la 10.000 V). Pentru ca omul să simtă o descărcare electrostatică, aceasta trebuie să aibă cca 3000 V. Comparativ, sunt suficienţi 30 V pentru a defecta un element constructiv cu semiconductori.

Cum apare încărcarea electrostatică

Încărcarea electrostatică apare când se separă sarcinile. Acest lucru se întâmplă când două materiale diferite se frecă unul de celălalt sau la separarea acestora.

Adesea, ia naştere în situaţii obişnuite din cotidian, de exemplu la deplasarea cu încălţăminte cu talpă din plastic pe un covor. Sarcinile electrice negative care sunt distribuite pe întregul obiect sau întregul corp sunt în cea mai mare parte absorbite.

Electronii rămân pe suprafaţă până se disipă, sau se descarcă dacă îi aducem în contact cu medii bune conductoare, cum sunt obiectele metalice. Sarcinile egale se resping.

Când este ESD periculoasă

În mod normal, nu există pericole pentru oameni. Totuşi, descărcările electrostatice pot fi periculoase în întreprinderile producătoare din industria electronică.

Descărcările electrostatice necontrolate pot conduce la o distrugere totală a elementelor electronice constructive (elemente constructive semiconductoare), precum şi la defecte ascunse care pot genera costuri ca urmare a defectărilor din cauza uzurii complete, reclamaţiilor, costurilor pentru reparare şi înlocuire, pierderii bunei reputaţii şi pierderii clienţilor.

În prezent, în sectoarele de muncă, pot apărea uşor tensiuni de peste 10.000 V. În mod special materialele plastice se încarcă uşor electrostatic ca urmare a rezistenţei foarte mari a suprafeţei lor.

Elementele constructive puse în pericol de descărcarea electrostatică la prelucrare sau la transport se numesc ESDS (engl. Electrostatic Discharge Sensitive Devices) şi sunt marcate cu următorul simbol.

Principii generale de protecţie

Protecţia efectivă împotriva distrugerilor provocate de descărcarea electrostatică o oferă zonele de protecţie ESD, aşa-numitele EPA (engl. Electrostatic Protected Area). Echipamentele dvs. de protecţie sunt verificate metrologic în mod regulat.

Ţineţi cont de principiul: „Unde nu există încărcare, nu există nici descărcare”. Mişcările reduse la minim şi echipamentele de protecţie împotriva ESD minimizează riscul de încărcare statică prin prezenţa persoanelor.

Prima măsură este protejarea cu carcase metalice legate la împământare, care au rol de ecranare. De asemenea, lucrătorii pot folosi echipamente (inclusiv încălțăminte conductivă), covorașe sau brățări antistatice, ori sprayuri cu care acoperă suprafețele de lucru.

Măsuri de proiectare şi legare la pământ

Legarea la pământ a obiectelor metalice asigură reducerea diferenţei de potenţial dintre obiecte şi pământ, până la limite nepericuloase, iar conductibilitatea materialelor utilizate trebuie să fie suficient de mare, astfel încât să permită scurgerea fără descărcare disruptivă a încărcărilor electrostatice.

Art. Conductele şi recipientele racordate la gurile de aspiraţie, fixe sau mobile, precum şi filtrele sau ciururile care intră în contact cu o substanţă capabilă să acumuleze sarcini electrostatice în timpul unui proces de fabricaţie, stocare sau al operaţiunii de transvazare trebuie să fie legate între ele (pentru a se asigura echipotenţialitatea), precum şi la pământ.

Art. periodic, prin personal specializat se măsoară valoarea rezistenţei de dispersie a prizei de pământ, precum şi asigurarea continuităţii la instalaţiile electrice.

Art. Legături echipotenţiale se prevăd la racordurile şi flanşele cu garnituri izolatoare de pe traseele de conducte, tuburi şi furtunuri pentru vehicularea fluidelor generatoare de electricitate statică şi, după caz, la dispozitivele (capetele) de pulverizare, refulare sau debitare a acestora.

Art. Legarea la pământ a bobinelor, cilindrilor şi a tamburelor metalice ale căror extremităţi se rotesc în lagăre prevăzute cu ungere se asigură prin sisteme speciale cu perii alunecătoare pe arbore, tangenţiale şi de capăt.

Materiale, umiditate şi reducerea frecărilor

mărirea conductivităţii corpurilor izolante. În locurile în care se manipulează substanţe explozive valorile limită care se aleg sunt de ordinul 10^4-10^5 ohmi pentru rezistenţa de curgere a sarcinilor electrice.

Reducerea frecărilor între corpurile (suprafeţele) aflate în contact se poate realiza prin diminuarea presiunii exercitate pe corpuri.

Art. umidificarea atmosferei. Un aer mai umed permite neutralizarea sarcinilor electrice de pe suprafeţe neconductive, care, prin natura lor, nu pot fi conectate la împământare.

Echipamentele de umidificare au avantajul că sunt eficiente în întreaga incintă, dar pot afecta anumite materiale sensibile la apă (hârtie, lemn) și pot crea disconfort lucrătorilor, de aceea procentul de umiditate relativă trebuie atent supravegheat.

Ionizare şi eliminatoare statice

Neutralizatoarele radioactive se recomandă pentru procesele tehnologice de fabricare a foliilor de plastic, de cauciuc sau a hârtiei, precum şi la prelucrarea firelor şi fibrelor sintetice, ionizarea aerului realizându-se de-a lungul materialului.

Inducţia electrostatică se realizează cu dispozitive care formează un câmp electrostatic autoindus; ele constau dintr-un fir metalic fix legat de o bară prevăzută cu un capăt mişcător sau o tijă terminată prin vârfuri. Legată la pământ, bara trebuie să fie aşezată foarte aproape de suprafaţa materialului (obiectului) încărcat cu sarcini electrostatice, fără să o atingă însă, fapt pentru care nu este recomandată utilizarea dispozitivelor în atmosfere inflamabile sau explozive.

Măsura devine sigură atunci când este combinată cu utilizarea eliminatorilor inductivi sau radioactivi. Pentru zone bine delimitate, unde există riscuri importante, există posibilitatea de a amplasa neutralizatoare cu ionizare - acestea creează câmpuri de ionizare a aerului, iar ionii astfel creaţi neutralizează sarcinile electrice din materialele vizate.

Soluţii tehnologice moderne

Ionizatorul cu senzori multipli din seria SJ-F700 oferă o automatizare completă a întreţinerii periodice - o sarcină esenţială pentru orice eliminator static. Atât curățarea sondei, cât și întreținerea sunt efectuate automat de către unitate, ceea ce elimină necesitatea de a verifica performanța eliminării statice.

Seria SJ-Q oferă o performanţă de eliminare statică de 10 ori mai mare decât cea a modelelor convenţionale (echilibru ionic: ±3 V, viteză de eliminare statică: 0,1 s). Acest produs asigură eliminarea fiabilă a electricităţii statice, fară niciun fel de întreţinere.

Ionizatorul hibrid cu senzor, de mare viteză din Seria SJ-E economisește energie, oferind în același timp o eliminare statică de mare viteză. Fluxul de aer supersonic și optimizarea structurală a pozițiilor electrozilor reduc cu succes consumul de aer, acesta fiind cu 60% mai mic comparativ cu modelele convenționale.

Ionizatorul cu senzor pe carcasă, de mare viteză Seria SJ-H poate oferi o performanţă ridicată de eliminare statică chiar şi fără suflare de aer. Dispozitiv de eliminare a electricităţii statice mic, ușor de montat, cu feedback vizibil indică dacă o ţintă are sarcină statică sau nu.

Principalul avantaj al senzorilor electrostatici în linie este că pot fi instalați în liniile de fabricație, permițând măsurarea continuă în timp real a sarcinii electrostatice a produselor. Măsurătorile temporare convenționale nu pot detecta problemele cauzate de electricitatea statică.

Senzorul electrostatic portabil de la KEYENCE este utilizat pe scară largă ca model de bază pentru cuantificarea sarcinilor electrostatice. De asemenea, poate măsura temperatura și umiditatea, ceea ce face posibilă înțelegerea completă a relației dintre condițiile de mediu și electricitatea statică.

Monitorizare, testare şi întreţinere

Testarea ESD este esenţială pentru a asigura eficacitatea măsurilor de protecţie. Aceasta include inspectarea stațiilor de lucru ESD și instruirea angajaților cu privire la procedurile de protecție ESD.

Ionizatorul SJ-F700 oferind o funcţionare complet lipsită de întreţinere, asigurând în acelaşi timp o eliminare statică continuă de cea mai bună calitate (cu un echilibru ionic de +/-1 V, o viteză de eliminare de 0,5 sec şi o zonă de eliminare statică de 3 m), face mai uşoară ca niciodată rezolvarea problemelor statice.

Sondele cu electrozi convenţionale trebuie înlocuite la fiecare 1-2 ani, dar cu anumite produse sondele nu trebuie înlocuite timp de 10 ani. Curățarea sondei cu electrozi, care trebuia efectuată la fiecare 2 până la 4 săptămâni, trebuie efectuată doar o dată pe an, rezultatul fiind o scădere majoră a costurilor cu funcționarea ionizatorului.

Aplicaţii şi recomandări practice

În silozurile de cereale, orice scânteie poate aprinde gazele emenate (metan) și praful extrem de inflamabil, mai ales atunci când se încarcă și descarcă produse, caz în care apar încărcări electrostatice importante. De aceea, sunt luate măsuri care vizează atât echipamentele lucrătorilor, dar mai ales realizarea unor componente și rețele de conductori pentru descărcarea sarcinilor electrice.

Atelierele și fabricile de electronice sunt, de asemenea, vulnerabile, simpla atingere umană putând duce la distrugerea unor componente integrate. Chiar și în condiții obișnuite, o descărcare poate afecta circuitele electronice sensibile.

Spaţii industriale diverse - și aici, electricitatea statică poate afecta componentele electronice și aparatele de măsură de înaltă fidelitate: industria auto, alimentară sau farmaceutică, tipografii, centre de date, fabrici de mobilă sau de ambalaje.

Unităţi medicale - acestea sunt vulnerabile mai ales în spaţii precum sălile de operaţii, laboratoarele de analize, secțiile de imagistică și acolo unde aparatura funcționează cu câmpuri electromagnetice sensibile.

Spaţii rezidenţiale, de birouri şi hoteluri - aici praful este un ”inamic” redutabil. Aerul uscat, bun izolator, face ca electricitatea statică să se mențină la un nivel ridicat. De aceea, este bine să folosim metode de umidificare și purificare a aerului, astfel încât sarcinile electrice să fie cât mai reduse ca număr, în aer și pe suprafețe.

Recomandări sumare pentru disipare eficientă

• Implementaţi zone ESD (EPA) cu pardoseli, covoraşe şi mese antistatice legate la împământare.
• Folosiţi echipament personal antistatic: brăţări, încălţăminte conductivă, haine adecvate.
• Protejaţi echipamentele prin carcase metalice legate la pământ şi ecranare.
• Aplicaţi umidificarea controlată în spaţiile sensibile şi evitaţi utilizarea materialelor foarte electrizabile.
• Instalaţi ionizatoare acolo unde nu se poate realiza împământarea directă a suprafeţelor.
• Monitorizaţi continuu sarcinile electrostatice cu senzori în linie sau portabili şi efectuaţi testări periodice.
• Măriţi conductivitatea corpurilor izolante acolo unde este necesar şi realizaţi legături echipotenţiale între componente.
• Reduceţi frecarea între suprafeţe şi limitaţi mişcările inutile în zone sensibile.

Electricitatea statică reprezintă acumularea de sarcini electrice pe suprafaţa unui obiect. Pare un subiect cu miză redusă; totuşi, dincolo de micul disconfort creat în viaţa noastră curentă, există domenii în care acest fenomen este privit cu mare atenţie, deoarece poate avea consecinţe importante, mai ales în spațiile unde se lucrează cu substanțe ușor inflamabile, sau cele cu aparatură electronică de înaltă fidelitate.

Ai o întrebare despre acest subiect? Ai atins clanţa uşii, ai pus mâna pe frigider sau ai dat jos un pulover şi ai simţit o mică descărcare electrică? Deşi în majoritatea cazurilor nu este periculoasă pentru oameni, electricitatea statică poate fi neplăcută, poate deteriora anumite echipamente electronice sensibile și poate crea disconfort în activitățile de zi cu zi.

tags: #disipeaza #sarcinile #electrostatice

Postări populare:

• Explicaţie şi funcţionare a schemei electrice pentru sarcina pod rulant
• Testul imunoenzimatic de captură competitiv și efectul său în diagnostic
• Infrastructură și servicii moderne la Amfiteatrul Pediatric din Iași, Spitalul Sfânta Maria
• Natura ca Profesor: Bamântul fertil al lui Callum Coats
• Opțiuni de fertilitate după vârsta de 50 de ani: ce presupune?