Scienza e Tech

Cariche elettrostatiche: cosa sono e perché devono essere eliminate

Le cariche elettrostatiche sono un fenomeno causato dall’elettrizzazione, ovvero dall’aggiunta di carica elettrica ad un corpo neutro. Si tratta di un evento comune che tutti noi abbiamo vissuto almeno una volta, per esempio quando prediamo la scossa scendendo dalla macchina o sfilandoci un maglione di lana. La causa di queste “scossette” non è altro che la presenza di energia elettrostatica.

Il fenomeno dell’accumulo di cariche elettrostatiche

All’origine di questo fenomeno vi è lo scambio di elettroni tramite una superfice in presenza di sfregamento da parte di materiali isolanti, ovvero elettricamente neutro. In condizioni normali i materiali sono privi di carica perché contengono lo stesso numero di protoni ed elettroni. Quando si sottraggono elettroni il corpo acquisisce una carica positiva mentre, quando vengono a mancare protoni la carica sarà negativa.

I materiali neutri

Questo accade ai materiali neutri che sfregano con altri materiali determinando una rottura dell’equilibro di cariche positive e negative. Gli atomi tendono a ripristinare l’equilibrio e questo avviene continuamente, senza che ce ne accorgiamo. Il fenomeno diventa visibile in casi come lo sfregamento di un palloncino sui capelli per il quale la nostra chioma tende a sollevarsi verso l’alto.

Le conseguenze degli accumuli di cariche

Ebbene questo fenomeno potrebbe sembrare innocuo all’apparenza ma, come vedremo, in alcuni ambiti l’accumulo di carica elettrostatica può provocare grossi problemi. In particolare gli impianti produttivi dove sono presenti macchinari che lavorano ad elevate velocità sono i quelli più colpiti da tale fenomeno.

Ci riferiamo a quei macchinari che lavorano platiche e materiali neutri per imballaggi che, in seguito all’accumulo di carica elettrostatica vanno incontro a surriscaldamenti, inceppamenti e produzione di scarti.

Tra i materiali più inclini ad accumulare cariche ci sono plastica, carta, vetro e tessuti sintetici e questi tendono a rilasciare elettroni o ad accumularli, caricandosi positivamente o negativamente.

Materiali conduttivi e isolanti

I materiali possono essere inquadrati come conduttivi o isolanti, a seconda che questi permettano agli elettroni di muoversi liberamente o meno. Nella prima categoria rientrano rame, ferro, piombo, zinco e argento.

Nella seconda troviamo plastica, legno, vetro e carta, materiali che mantengono la carica statica senza scaricarla a terrà e che, pertanto, non sono considerati conduttivi. Per questi materiali l’energia elettrostatica resta all’interno e quindi, in caso di sfregamenti e contatti veloci si verifica il trasferimento di elettroni generando l’accumulo di carica.

Cosa accade in caso di accumuli di cariche elettrostatiche?

Le cariche elettrostatiche negli impianti produttivi non sono innocue come quelle che si verificano scendendo dalla macchina e, pertanto, devono essere neutralizzate.

Per rivolvere il problema delle cariche elettrostatiche si dovrà ricorrere alla ionizzazione, un processo che scompone gli atomi in positivi e negativi e che neutralizza l’accumulo di carica.

La soluzione consiste nell’installazione di apposite barre ionizzanti che eliminano il problema alla radice, ovvero stabilizzano gli squilibri di carica nei materiali neutri durante lo sfregamento con quelli conduttivi.

Soluzioni per impianti e siti industriali

Queste soluzioni vengono impiegate negli impianti di lavorazione di materiali neutri che si polarizzano quando vengono lavorati ad alte velocità. È un problema tipico nella produzione di tessuti, farmaci, alimenti e imballaggi ed è la principale causa di sprechi e danni alla produzione.

Le cariche elettrostatiche rallentano e interrompono i processi di produzione rendendo interi lotti invendibili e danneggiati. Inoltre queste danneggiano i macchinari provocando danni da surriscaldamento e malfunzionamento che incidono economicamente sui bilanci aziendali.

Giulia D'Ambrosio

Sono laureata in Scienze naturali e appunto la scienza è la mia passione. Seguo il mondo della tecnologia e quotidianamente mi informo sulle notizie del settore. Non mi perdo nessuna news sul mondo scientifico e tecnologico.
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