Revista Semestral de Divulgación Científica, UTEPSA INVESTIGA, 2017

Dispositivo de descarga electrostática para la

seguridad ocupacional Recibido: 12-07-2016 / Revisado: 25-09-2016 / Aceptado: 27-09-2017

Roberto Carlos Vera, M.Sc.

Docente Universidad Tecnológica Privada de Santa Cruz (UTEPSA), Bolivia.

encargado.lab.cienciasbasicas@utepsa.edu

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Resumen

En la vida diaria, muchas personas han experimentado una situación desagradable al tiempo

de bajar de un coche o poner la mano en la chapa de una puerta metálica u otros fenómenos

cotidianos, experimentando un choque eléctrico. Ésta es una pequeña descarga que se debe a

la electricidad por la acumulación de iones (positivo o negativo), cargados estáticamente.

Este fenómeno electrostático no es controlado y, por lo tanto, puede generar situaciones

incómodas e incontrolables, especialmente en el trabajo diario o cuando se concentran los

fluidos inflamables que pueden tener una ignición directa. De acuerdo a la situación

estratégica para el control de las descargas estáticas, la mejor manera de controlarla puede

ser mediante un sistema de tierra, pero, en muchas ocasiones, éste no descarga en su totalidad

la superficie ionizada, por lo que es necesario conducir a estos portadores de carga a un

sistema de control. En este marco, la universidad UTEPSA propone un sistema electrónico

para la conducción de las cargas estáticas existentes en el medio, aplicando una metodología

cuantitativa que permite observar los grados de las descargas electrostáticas accionados por

un sistema lógico de acumulación de energía (capacitores y diodos). De esa forma, resulta

fácil la conducción de los portadores de carga a un sistema que pueda regenerar o realimentar

una fuente (batería). Este sistema propuesto, no solo permite la limpieza de los portadores de

carga estática en una superficie, sino también la acumulación de energía que –en lo posterior–

puede cubrir pequeños voltajes necesarios para una batería.

Palabras Clave: Electrostática, descargas electrostáticas, ignición por carga estática.

Electrostatic discharge device for occupational safety

Abstract

In people`s daily life, there are many uncomfortable situations involving electric shocks, like

when descending from a car or when touching metallic doors, among others. Those are a

small electric discharges, which originate in electricity generated by the accumulation of ions

(positive or negative), statically charged. In many situations and forms, this electrostatic

phenomena, is not controlled and thus, it can take uncomfortable or uncontrollable actions,

especially in daily working or in situations where flammable fluids are concentrated which

can cause a direct ignition. According to the strategic situation for the control of static

discharges, the best scenario is its control by a ground system, but in many occasions, this

system does not discharge the whole ionized surface, so it is necessary to drive these charge

carriers to a control system. Given this situation, UTEPSA University, proposes an electronic

system for the conduction of static charges in the environment, where a quantitative

methodology is applied, and allows to observe the degrees of electrostatic discharges,

activated by a logic system of energy accumulation (capacitors and diodes), which permits

the easy conduction of the charge carriers to a system that can regenerate or feed a source

(battery). The proposed system does not only allow the cleaning of static charge carriers on

a surface, but also permits the accumulation of energy which then can be used to cover small

voltages needed for a battery operation.

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Keywords : Electrostatic discharge, electrostatic discharge, consequences of static

discharges, ignition by static charge.

1. Antecedentes

El desarrollo de vida dentro de la esfera celeste tuvo que pasar por diferentes fenómenos;

físicos, químicos y biológicos, para establecer una condición homogénea y variada. La

admiración que cada individuo despliega en el transcurso de su vida, por lo hermoso y bello

de la naturaleza, observando los diferentes fenómenos naturales, muchos de ellos hasta hoy

en día desconocido. Tal es el caso de las descargas eléctricas conocidas como rayos, que son

provocados por la acumulación de cargas estáticas en la atmosfera.

Desde la antigüedad, los diferentes científicos trataron de estudiar los fenómenos de la

electricidad, llegando a concluir que la materia estaba conformada por átomos y éstos –a su

vez– por partículas (Positivo, Negativo y Neutro), demostrando que la generación de las

cargas eléctricas es un fenómeno natural. La evidencia científica permitió evidenciar las

diferentes propiedades de las cargas estáticas y su transferencia de energía, que puede ir desde

lo más incómodo en un contacto con los dedos de las personas con un material o entre sí

mismos, hasta lo más dramático de una explosión. Ante esta extrema situación, las

propiedades de la carga estática son de vital importancia para el conocimiento diario.

En la actualidad, cada ser humano tiene diferentes actividades dinámicas originadas por la

energía mecánica del hombre, que ocasionan una fricción y/o inducción de las propiedades

de la materia. Esta propiedad de interacción es debida a una fuerza natural intrínseca conocida

como la Fuerza Electromagnética, que implica a partículas que tienen una propiedad

denominada carga eléctrica, lo que ocasiona la descarga eléctrica inesperada en un cuerpo

(Young & Freedman, 2013). Las descargas eléctricas inesperadas que sufren los diferentes

cuerpos son reacciones de una interacción continua de pérdida y/o ganancia de un ion

(positivo o negativo), generando así una chispa de concentración energía.

Según Daimiel Mora (2006):

En una situación inmediata entre las propiedades más o menos curiosas la electricidad

estática puede tener riesgos potenciales de incendio y explosión asociados a este

fenómeno, con gran importancia económica para las empresas los mismos que afectan

la productividad de diferentes productos terminados. Por tal razón describe, que el

efecto de la carga estática suele provocar la acumulación de partículas de polvo en

superficies con carga estática lo que da una inestabilidad en las operaciones

industriales.

Las cargas eléctricas en reposo no sólo pueden afectar a las maquinas, sino también al

personal operante, ya que está interactuando con el medio. Una de las acciones más

frecuentes se da cuando una persona camina por medio de pisos alfombrados y luego toca

objetos metálicos, provocando así la transferencia de energía acumulada por los iones. Estas

situaciones suelen ser incómodas para muchas personas y, como estrategia de solución

práctica, debe contarse con un sistema electrónico que ayude a regular los diferentes procesos

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de conducción de las cargas estáticas, conocidos como los ESD (por sus siglas en inglés,

Electro-Static Discharge).

Con la evidencia que condujo al descubrimiento de la carga eléctrica y de las fuerzas

eléctricas; que la materia está formada por átomos y partículas; que existen diferentes

procesos de movimiento con desplazamiento a través del material, éstos están clasificados

como conductores y aislantes. Los más aplicados en los conductores son el oro, el cobre, la

plata y el aluminio. Cuando un material se enfría a temperaturas lo suficientemente bajas,

contiene electrones que se mueven sin inhibición (sin retardo); a estos materiales, se los

denomina superconductores y tienen otras propiedades notables en la etapa de conducción o

movilidad de las partículas fundamentales (desplazamiento de los portadores de carga

electrones “e-”). Los electrones de la mayor parte de los sólidos no metálicos no se mueven

con tanta facilidad; esos sólidos, que incluyen el vidrio, el hule y los plásticos, son aisladores.

El silicio, el germanio y un número cada vez mayor de combinaciones sintéticas, son

sustancias que pueden convertirse en conductores o aisladores, si se controlan sus fuerzas

eléctricas y la temperatura; esas sustancias se denominan semiconductores y desempeñan un

importante papel en la tecnología. La facilidad con la que se mueven las cargas por la materia,

se relaciona estrechamente con nuestra capacidad de transferir cargas en uno u otro sentido,

entre diferentes materiales.

Las acciones dinámicas de las partículas que se encuentran en los diferentes materiales hacen

que estas vibren, aunque tienden a permanecer en una posición fija, mientras que algunos de

los electrones se mueven con bastante libertad. Cuando un cuerpo es frotado con un objeto,

éste se carga, debido a la transferencia de electrones o iones de un material al otro; por

ejemplo, cuando una regla de plástico adquiere una carga negativa por frotamiento con una

toalla de papel, la transferencia de partículas cargadas de una a la otra deja a la toalla con una

carga positiva de magnitud igual a la carga negativa que adquiere el plástico, por lo que el

cuerpo está cargado electrostáticamente.

Debemos entender que, en el caso normal, cuando los objetos se cargan por frotamiento,

mantienen su carga sólo por un tiempo y luego regresan a su estado neutro. En algunos casos,

esta carga es neutralizada por los iones cargados del aire, debido a la acción dinámica y cuasi

estática de algunos objetos, que constantemente están en choque (colisiones) con las

partículas cargadas que están intrínsecamente ligadas a las propiedades del cosmos, que

entran a la tierra desde el espacio. De acuerdo a las bases teóricas experimentales, se

demuestra que, con más frecuencia, la carga puede escaparse a las moléculas de agua del

aire. Esto se debe a que las moléculas de agua son polares; es decir, que –aunque son neutras–

su carga no se distribuye de manera uniforme. Conforme al ejemplo citado anteriormente,

los electrones adicionales de la regla de plástico cargada pueden escapar al aire, al ser atraídos

por el extremo positivo de las moléculas de agua. Un objeto con carga positiva, en cambio,

puede neutralizarse mediante la transferencia de electrones sujetos con poca fuerza en las

moléculas de agua del aire. En los días secos se nota mucho más la electricidad estática,

porque hay menos moléculas de agua que permitan la fuga. En los días húmedos o lluviosos,

es difícil lograr que cualquier objeto mantenga por mucho tiempo su carga; por lo tanto, en

la siguiente figura 1, se observa una lista de materiales que pueden cargarse

electrostáticamente de forma positiva y negativa.

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Figura 1. Serie Triboeléctrica.

Fuente: https://upcommons.upc.edu

Conforme a las investigaciones desarrolladas, todo material cargado está rodeado de un

campo electromagnético. Un material conductor, puesto a tierra, bajo la influencia de este

campo, puede adquirir una carga, fenómeno conocido como polarización. Un conductor

expuesto a un campo electromagnético redistribuirá aquellos electrones de su capa exterior

atraídos por el núcleo por una fuerza menor. Si se carga positivamente, los electrones

derivarán hacia el área más próxima del objeto que emite el campo, con lo que dejará al

extremo opuesto con deficiencia de electrones (cargado positivamente). Si, entonces, el área

negativamente cargada del conductor entrara en contacto con la tierra, el exceso de electrones

derivaría a tierra, con lo que el conductor quedaría positivamente cargado. La derivación a

tierra del conductor positivamente cargado tendría como consecuencia el flujo instantáneo

de electrones de vuelta al conductor, con lo que se generarían temperaturas elevadas y la casi

segura destrucción del conductor, si éste fuera un dispositivo electrónico. (Universidad de

Politécnica de Cataluña, 2016).

Cotidianamente el ser humano interactúa con los diferentes materiales que pueden estar

ionizados de forma positiva o negativa y; en algunos casos, de forma neutra. Los métodos

más conocidos de acumular carga eléctrica se realizan por:

Frotamiento: Al frotar dos cuerpos uno con el otro, ambos se electrizan uno positiva y el otro

negativamente. Las cargas no se crean ni se destruyen, sino que solamente se trasladan de un

cuerpo a otro o de un lugar a otro en el interior de un cuerpo dado. El elemento mal conductor

es el que adquiere carga positiva. Los elementos buenos conductores reciben con facilidad

los electrones, por ello se cargan negativamente (Halliday, Resnick, & Krane, 1994).

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Figura 2. Carga estática por Frotamiento.

Fuente: http://fuerzaelectrica-equipo8.blogspot.com

Contacto: La electrización por contacto es considerada como la consecuencia de un flujo de

cargas negativas de un cuerpo a otro. Si el cuerpo cargado es positivo es porque sus

correspondientes átomos poseen un defecto de electrones, que se verá en parte compensado

por la aportación del cuerpo neutro, cuando ambos entran en contacto. El resultado final es

que el cuerpo cargado se hace menos positivo y el neutro adquiere carga eléctrica positiva.

Aun cuando en realidad se hayan transferido electrones del cuerpo neutro al cargado

positivamente, todo sucede como si el segundo hubiese cedido parte de su carga positiva al

primero. En el caso de que el cuerpo cargado inicialmente sea negativo, la transferencia de

carga negativa de uno a otro corresponde, en este caso, a una cesión de electrones. (Young

& Freedman, 2013).

Figura 3. Carga estática por Conducción.

Fuente: http://www.profesorenlinea.cl

Inducción: La electrización por influencia o inducción es un efecto de las fuerzas eléctricas.

Debido a que éstas se ejercen a distancia, un cuerpo cargado positivamente en las

proximidades de otro neutro atraerá hacia sí a las cargas negativas, con lo que la región

próxima queda cargada negativamente. Si el cuerpo cargado es negativo, entonces el efecto

de repulsión sobre los electrones atómicos convertirá esa zona en positiva. En ambos casos,

la separación de cargas inducida por las fuerzas eléctricas es transitoria y desaparece cuando

el agente responsable se aleja suficientemente del cuerpo neutro (Young & Freedman, 2013).

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Figura 4. Carga estática por Inducción.

Fuente: http://fuerzaelectrica-equipo8.blogspot.com

Conforme a esta explicación, la electricidad por estática puede acumularse en la superficie

de un objeto y, bajo las condiciones apropiadas, descargarse a una persona, causando un

choque de transferencia de energía generado por un potencial electrostático. Sin embargo, la

electricidad por estática también puede causar choques o sólo descargarse a un objeto con

consecuencias mucho más serias, como cuando la fricción causa que un alto nivel de

electricidad por estática se acumule en una parte específica de un objeto. Esto puede pasar

simplemente mediante el manejo de tubos o materiales plásticos; durante la operación normal

de correas engomadas de motor o máquinas halladas en muchos sitios de trabajo. En estos

casos, por ejemplo, la electricidad por estática puede potencialmente descargarse cuando

cantidades suficientes de substancias inflamables o combustibles se encuentren cerca y

causen una explosión. La conexión a tierra u otras medidas pueden ser necesarias para

prevenir la acumulación de electricidad por estática. Para que una carga electrostática pueda

constituir una fuente de ignición en el interior de un recinto vacío, deben concurrir las

condiciones siguientes: a) existencia de elementos generadores de cargas electrostáticas; b)

acumulación suficiente de cargas electrostáticas como para generar chispas y; c) presencia

de una mezcla inflamable susceptible de ignición (Ministerio de Empleo y Seguridad Social,

2015).

Dentro de los componentes físico-eléctricos, existen diferentes materiales conductores que

puedan impedir o almacenar la energía fluctuante de la carga acumulada por estática. La libre

circulación de la energía por uno de ellos es lo que lo convierte en el capacitor. El capacitor

es un dispositivo que almacena energía en un campo electroestático. Los capacitores se usan

también para producir campos eléctricos, como es el caso del dispositivo de placas paralelas

que desvía los haces de las partículas cargadas. Asimismo, los capacitores tienen otras

funciones importantes en los circuitos electrónicos, especialmente para voltajes y corrientes

variables con el tiempo.

Cuando se estudian circuitos eléctricos, suele ser útil sacar analogías entre el movimiento de

la carga eléctrica y el movimiento de partículas materiales; como el que ocurre en el flujo de

fluidos. En el caso de un capacitor, puede hacerse una analogía entre un capacitor que

contiene una carga Q y un recipiente rígido de volumen v, que contiene n moles de un gas

ideal. La presión p del gas es directamente proporcional a n para una temperatura fija, según

la ley de gas ideal.

8

Para el capacitor

La comparación muestra que la capacitancia C del capacitor es análoga al volumen v del

recipiente, suponiendo una temperatura fija para el gas. De hecho, la palabra capacitor nos

refiere al término “capacidad”, en el mismo sentido en que el volumen de un contenedor de

gas tiene determinada “capacidad”. Blatt menciona que: La acumulación de la energía de un

capacitor está dada por la exposición a un diferencial de potencial, que concentra carga

electrostática y ésta, a su vez, depende del medio isotrópico al que se lo denomina medio

dieléctrico k.

Por lo tanto, la energía de un capacitor está dada por:

También es necesario considerar que un capacitor tiene un máximo tiempo de carga y

descarga de potencial eléctrico. Esto se explica por la propiedad dieléctrica:

microscópicamente, existen dos tipos que forman las moléculas, estos se denominan polares

y no polares. Debido a los efectos térmicos disruptivos, los dieléctricos polares deben

alinearse con más facilidad con valores grandes de k a menores temperaturas; cumpliendo

con la ley de Curie (Blatt, 1991). Para la comprobación de las propiedades de carga y

descarga de un capacitor, debe aplicarse la siguiente relación matemática:

Relación de carga. Relación de descarga.

Figura 5. Circuito básico de carga y descarga de un capacitor

Por las propiedades fundamentales de la teoría de circuitos de Boylesta-Nashelsky, los

capacitores tienen una relación de tiempo de relajación, comprobada en diferentes

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laboratorios como una práctica fundamental del conocimiento de circuitos (Boylestad &

Nashelsky, 1998. En la siguiente figura 6 se muestra dicho comportamiento.

Figura 6. Proceso de carga y descarga de un capacitor.

Fuente: http://www.cifp-mantenimiento.es

2. Desarrollo del Proyecto

Como se mencionó anteriormente, la electricidad por estática puede causar un choque de

transferencia de energía –aunque en diferente intensidad– de acuerdo a la situación de

contacto, fricción o caso de inducción. En el laboratorio de Física de la universidad de

UTEPSA se hizo la experimentación más familiar de las descargas estáticas, modelando así

el proceso de transferencia de energía de una persona que extiende la mano a la perilla de

una puerta u otro objeto de metal en un día frío y relativamente seco; haciendo que ella reciba

un choque electrostático. Para la experimentación de las descargas estáticas se tomó en

cuenta los diferentes materiales de polaridad de carga electrostática, los que originan una

ionización en la superficie del material (superficie gaussiana). Esto puede pasar simplemente

mediante el manejo de tubos o materiales plásticos o durante la operación normal de correas

engomadas de motor o máquinas halladas en muchos sitios de trabajo.

Para el conocimiento de las descargas estáticas y su transferencia de energía, se toma en

cuenta, principalmente, la acción de peligrosidad en un proceso de ignición (transferencia de

energía para inflamabilidad). Para ello, se realizaron las pruebas pertinentes en el laboratorio

de Física, con materiales inflamables sencillos como los ambientadores de cuartos y oficinas,

hasta lo más toxico como son los concentrados de alto octanaje: la gasolina, acetona y otros

compuestos.

Para visualizar el comportamiento de las descargas estáticas y sus diferentes efectos, se

muestra su peligrosidad debido a que puede accionar las posibles igniciones de diferentes

combustibles. Para realizar esta prueba, se toma en cuenta los siguientes materiales

electrónicos: Fuente de corriente continua de 0 a 100 Voltios [V]; capacitancias de 330 y

8200 microFaradios [µF]; Resistencias de 100 Ohm [Ω]. De acuerdo a las bases teóricas, la

principal acción es la carga de un capacitor. En la siguiente figura 7 se muestra aspecto.

10

Figura 7. Carga de un Capacitor de 8200 y 330 [μF]

De acuerdo a los principios físicos-eléctricos, se puede mostrar que la capacitancia depende

del voltaje que se suministra. Estas dos gráficas muestran el comportamiento temporal de la

carga acumulada en el dispositivo electrónico, para diferentes intensidades de voltaje. Estas

condiciones predicen el principio de la conservación de la carga eléctrica y; por ende, la

acumulación de la energía concentrada en el capacitor, el mismo que busca la saturación o la

total actividad del dieléctrico que se concentra en su interior. Una vez concentrada toda la

energía dentro de este dispositivo, éste busca la manera de descargarse por un medio de la

conducción. Para la demostración de esta experiencia, solamente se realiza un corto circuito,

que desplaza la carga total. Este modelo da una analogía de cómo se mantiene la carga en un

dispositivo pasivo que busca descargarse con objetos que puedan coadyuvar en la circulación

de los portadores de carga (conductividad).

La carga acumulada en el capacitor permitió demostrar la fuerza electrostática que se

desarrolla en los polos (positivo y negativo). Por medio de un corto circuito, se observó la

cantidad de energía que libera el capacitor al medio circundado. Para observar la peligrosidad

de esta energía, se colocó en proximidades pequeñas, fluidos con concentraciones de

inflamabilidad que, a diferentes voltajes de carga, ocasionaron la ignición (fuego). En la

siguiente gráfica, se muestra este comportamiento en el que la energía transmitida se

desarrolla en función del voltaje asignado gradualmente al capacitor.

Figura 8. Comportamiento de ignición de fluidos con carga estática

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

15 20 25 30 35 40 45 50

Car

ga E

léct

rica

[m

C]

Voltaje [Vol.]

11

Conforme a esta demostración, se puede dar una muestra de la electricidad por estática. Ella

actúa con una polaridad eléctrica opuesta, ocasionando una transferencia de energía y; bajo

las condiciones apropiadas, producen un choque de descarga generando un potencial

electrostático que puede llegar a la ignición de los diferentes elementos de uso cotidiano,

desde los aerosoles hasta los combustibles para vehículos. Dentro de esta demostración,

podemos observar que uno de los elementos más ligeros es el spray aerosol (matainsectos);

es uno de los elementos más inflamables con descargas eléctricas, por lo que, a voltajes de

descargas estáticas muy pequeñas, es probable accionar la ignición del elemento. Sin

embargo, la electricidad por estática sólo puede descargarse a un objeto con la conductividad

apropiada. Las diferentes descargas estáticas no sólo pueden alterar la condición de los

fluidos con inflamabilidad sino, también, pueden dañar los diferentes circuitos electrónicos

que –por propiedades eléctricas de vulnerabilidad– y causar un corto circuito en su interior.

Tal es el caso de las placas centrales de memoria de una PC. Uno de los factores que también

se debe considerar es la temperatura, que es importante para el control de la acumulación de

la carga estática. La temperatura debe ser controlada de manera muy minuciosa, como

también la humedad relativa del medioambiente, ya que esta acción física puede prevenir y

minimizar en gran medida la polarización de las cargas iónicas en un determinado material.

3. Resultados

De acuerdo al contexto citado anteriormente, el análisis en este proceso de investigación se

centra en la demostración de la peligrosidad de la descarga estática; con base en ello, se busca

una alternativa para minimizar los riesgos cotidianos, principalmente en situaciones que

puedan dar lugar a una ignición con materiales inflamables o, el caso más común, que

generen incomodidad a las personas. Para tal efecto, se consideran los principios físicos de

conductividad eléctrica, para desarrollar un sistema electrónico con base fundamental en la

electrostática y en los sistemas triboeléctricos, utilizando materiales que puedan conducir

fácilmente los portadores de carga. Además, se toma en cuenta el funcionamiento principal

de un capacitor para acumular una carga de diferente polaridad; de esa forma, se lo convierte

en un acumulador de carga estática. En la siguiente figura, se muestra el circuito de fácil

construcción, que puede descargar superficies potencialmente activas con carga estática.

Figura 9. Diseño de circuito para la descarga electrostática de objetos

C1

330µF

S1A

Key = A

S2B

Key = A

D1

1N4001G

D2

1N4001G

R1

100Ω

X1

LED

V1

12V

12

Conforme a las propiedades de generación de la carga estática, resulta prioritario controlar la

temperatura y la humedad del medio, por su incidencia en la acumulación de la carga estática

en la superficie de un cuerpo en un determinado tiempo. Bajo las condiciones analizadas de

la carga y descarga de un capacitor, se realizó la simulación de conductividad o transporte.

Este capacitor filtra la polaridad para una conducción óptima de la carga en exceso en un

objeto o material eléctrico. Este sistema tiene la ventaja de que la carga no se pierde sino,

más bien, se acumula en el capacitor, para luego reutilizarla en una carga de una batería. Esto

quiere decir que el sistema diseñado no sólo tiene la ventaja de descargar superficies

potencialmente activas, sino también de recircular esta energía hacia un dispositivo de

alimentación como es una batería que tenga la capacidad de sustentarse energéticamente a sí

misma, por un determinado periodo. Para el buen funcionamiento de este dispositivo

electrónico, se debe manipular con mucha paciencia, tomando la acción dinámica de analogía

como si fuera un plomero de polvo. En este caso, el cepillo realizará la acción de conducción

de los portadores de carga hacia el capacitor, accionando la carga del capacitor por corrientes

muy pequeñas, para luego accionar la descarga de la energía recolectada que puede servir a

un led para iluminación.

4. Conclusiones (Impactos)

De acuerdo a los procesos desarrollados dentro de este trabajo, el instrumento propuesto

surge por la importancia de controlar y mitigar las superficies con alta concentración de carga

eléctrica estática. De esta manera, se busca evitar principalmente las incomodidades que

sufren las personas; como asimismo velar por el cuidado en la seguridad contra exposiciones

de materiales inflamables, especialmente cuando estos se encuentran en temperaturas muy

bajas o en ambientes muy secos. El instrumento propuesto puede reducir la potencialidad de

la energía concentrada en la superficie de los materiales eléctricos. Ése es el caso de los

diferentes instrumentos médicos que se utilizan en el quirófano, los cuales –debido a la acción

de la temperatura y la conductividad eléctrica en el ambiente– son propensos a contraer

descargas estáticas y pueden causar algún daño; a pesar de que los quirófanos cuentan con

un sistema eléctrico de tierra.

También la generación de la carga estática puede ser fácilmente conducida a un sistema

directo de tierra, donde esta puede equilibrar la carga en exceso, pero en muchas ocasiones,

el sistema de tierra no es tan eficiente; por lo que el instrumento puede jugar un rol importante

en la vida diaria de una persona. Las actividades diarias de las personas generan y acumulan

cargas estáticas; especialmente en los lugares de trabajo, donde las acciones dinámicas

pueden provocar estáticas de carga de manera aleatoria y continua. Una de las observaciones

más directas experimentales realizadas por el instrumento, es la aplicación en los sistemas de

fotocopiadoras, donde en este caso las hojas copiadas tienen una elevada concentración de

carga estática. En este caso, el instrumento propuesto cumple un rol de desconcentrar la

elevada carga estática.

Por la importancia actual que tiene la generación de energía, este instrumento electrónico –

una vez lograda su afinación– puede convertirse en un generador de electricidad. De esa

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forma, no sólo minimizará las superficies con alta concentración de carga electrostática, sino

que se convertirá en un generador de corriente continua para fuentes muy pequeñas que

necesiten de una alimentación, como es el caso de las linternas de luz de baterías recargables

u otras baterías.

En definitiva, el sistema electrónico propuesto podrá desconcentrar las cargas estáticas y

controlar situaciones peligrosas con solamente ponerlo en contacto directo. En el caso de

descargas más energéticas, posteriores estudios pueden profundizar el tema, ya que los

descargas por estática pueden llevar a miles de kilovoltios, como es el caso de los rayos que

se producen en la atmosfera terrestre.

5. Bibliografía

Bengt Knave. (2001). Enciclopedia de salud y seguridad en el trabajo. La salud y los campos

electricos y magneticos. Madrid, España: Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales

(Subdirección General de Publicaciones).

Blatt, F. J. (1991). Fundamentos de Física. México: Prentice-Hall Hispanoamericana S.A.

Boylestad, & Nashelsky. (1998). Electrónica: Teoría de circuitos y dispositivos electrónico.

México: Pearson.

Cheng, D. (1997). Fundamentos de electromagnetismo para Ingeniería. México: Addison

Wesley Iberoamericana S.A.

Fishbane, P., Gasiorowicz, S., & Thornton, S. (1993). Física para ciencias e ingeniería, (2).

México: Prentice-Hall Hispanoamericana S.A.

Halliday, D., Resnick, R., & Krane, K. (1994). Física 2, 2-4. México: CECSA.

John, R., Frederick, M., & Robert, C. (1986). Fundamentos de la Teoría Electromagnética.

Estados Unidos: Addison.Wesley Iberoamericana S.A.

Kraus, J., & Fleisch, D. (2000). Electromagnetismo con Aplicaciones, 127. México, México

D.F.: Mcgraw-Hill.

Ministerio de Empleo y Seguridad Social. (2015). Riesgos Debido a la Electricidad Estática.

España, Madrid: Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT).

Mora, D. C. (2006). Electricidad Estática. Gestión Práctica de Riesgos Laborales 32, 18.

Universidad de Politécnica de Cataluña. (15 de 6 de 2016). https://upcommons.upc.edu/.

Recuperado de https://upcommons.upc.edu/:

https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/2841/42622-1.pdf?sequence=1

Young, H., & Freedman, R. (2013). Física Universitaria con Física Moderna, 687-693.

México: Pearson.