Carica elettrostatica

Per carica elettrostatica si intende l'accumulo di carica elettrica sulla superficie di un corpo senza che vi sia un flusso continuo di corrente. Una causa tipica è il contatto e la successiva separazione di due materiali (elettrificazione da contatto o da attrito). In questo processo, gli elettroni vengono trasferiti da un materiale all'altro: il donatore di elettroni diventa positivo, mentre l'accettore di elettroni diventa negativo.

La quantità di carica di un corpo può essere descritta con la carica elettrica Q:

Q = n · e

• Q: Carica [Coulomb]
• n: numero di elettroni in eccesso o mancanti
• e: carica elementare (1,602 · 10⁻¹⁹ C)

Il campo elettrico associato E dipende dalla carica e dalla distanza. Per una carica puntiforme nel vuoto vale approssimativamente:

E = (1 / (4 · π · ε_0)) · (Q / r^2)

• E: intensità del campo elettrico [V/m]
• ε₀: costante di campo elettrico

• r: Distanza dal carico Distanza dal carico

   

Nella manipolazione industriale dei materiali sfusi, la carica elettrostatica è un tema centrale. Durante il trasporto, il dosaggio, la miscelazione e in particolare durante il riempimento e l'imballaggio di polveri e granulati, si verificano intensi processi di contatto e separazione tra le particelle del prodotto e le parti dell'impianto (tubazioni, dispositivi di trasporto, miscelatori, bocche di riempimento, tubi flessibili in pellicola). Maggiore è la scarsa conduttività dei materiali coinvolti e più secca è l'atmosfera, maggiore è la carica che può accumularsi nel flusso di materiale sfuso.

Il pericolo deriva meno dalla carica stessa che dalla scarica improvvisa (scarica elettrostatica, ESD). Se viene superata un'intensità di campo sufficientemente elevata, possono verificarsi scariche elettriche. Queste scintille possono

• miscelazioni infiammabili di polvere e aria o vapori di solventi, causando così un pericolo di esplosione.
• danneggiare sensori sensibili o componenti elettronici e
• Inoltre possono verificarsi incrostazioni, formazione di ponti o blocchi nei percorsi di trasporto, nei setacci e nei bocchelli di riempimento.

Durante l'imballaggio di merci sfuse si verificano diversi effetti: il prodotto sfrega contro il film di imballaggio, il film sfrega contro le spalle dello stampo, le cinghie di trazione e i rulli di rinvio e contemporaneamente il pacco viene spesso movimentato con frequenze elevate. Ciò favorisce livelli di carico elevati. I fenomeni tipici sono:

• Adesione di particelle di polvere alla pellicola e alle finestre trasparenti,
• Particelle leggere che "volano" all'apertura,
• Difficoltà nel dosaggio preciso, poiché il prodotto rimane attaccato alle pareti, ai cordoni di saldatura o ai sensori.
• Inoltre, può verificarsi un'attrazione o una repulsione indesiderata di sacchetti o vassoi.

Per influenzare tecnicamente la carica elettrostatica sono disponibili diverse variabili di controllo.

• Scelta dei materiali: - Impiego di materiali conduttivi o dissipativi per le parti a contatto con il prodotto.
• terricci adatti 
• Compensazione del potenziale.
• Condizionamento climatico: un aumento dell'umidità dell'aria nella camera di processo riduce tipicamente la carica massima possibile.
• Gestione dei processi: limitazione delle altezze di caduta, delle velocità e delle energie d'urto, nonché progettazione di deviazioni, ingressi e uscite.
• Scarica attiva: barre ionizzanti, ionizzatori a ventola o sistemi di scarica vengono utilizzati nell'area delle macchine di riempimento e confezionamento, in particolare nella zona di alimentazione del film.