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Sep 01, 2023

Eletricidade Estática Útil

O professor associado Neils Jonassen é autor de uma coluna estática bimestral que

O professor associado Neils Jonassen escreveu uma coluna estática bimestral que apareceu na revista Compliance Engineering. A série explorou carregamento, ionização, explosões e outros tópicos relacionados a ESD. A ESD Association, trabalhando com a In Compliance Magazine, está republicando esta série, pois os artigos oferecem uma visão atemporal do campo da eletrostática.

O professor Jonassen foi membro da Associação ESD de 1983 a 2006. Ele recebeu o Prêmio de Contribuição Extraordinária da ESD Association em 1989 e é autor de artigos técnicos, livros e relatórios técnicos. Ele é lembrado por suas contribuições para a compreensão do controle eletrostático e, em sua memória, repetimos "Mr. Static".

~ Associação ESD

Reimpresso com permissão de: Compliance Engineering Magazine, Mr. Static Column Copyright © UBM Cannon

O termo eletricidade estática provavelmente traz à mente das pessoas fenômenos como choques desagradáveis, roupas grudadas, telas de TV sujas, tanques explodindo e, especialmente para os leitores desta revista, componentes e circuitos eletrônicos danificados (também conhecidos como problemas ESD). E é preciso admitir que quando se fala na indústria eletrônica sobre eletricidade estática, raramente é por suas virtudes, mas sim porque – quase sem exceção – ela se apresenta como um incômodo ou às vezes até como um risco.

Isso é um pouco injusto com a eletricidade estática, embora compreensível, considerando que a maioria das pessoas conhece apenas suas características negativas. A maioria das pessoas não sabe que a eletricidade estática – ou melhor, os princípios eletrostáticos – são vitais para a pintura da geladeira, a qualidade da lixa, o funcionamento da fotocopiadora e, ainda mais importante, a limpeza da fumaça das usinas a carvão. Estes são apenas alguns exemplos de aplicações importantes da eletricidade estática.

À primeira vista, pode parecer engraçado que a causa das expressões aparentemente imprevisíveis e incômodas da estática também possa ser bem aproveitada. Mas do ponto de vista de um físico, não é nada surpreendente. A maioria das aplicações de eletricidade estática está relacionada ao manuseio de partículas, sejam elas suspensas no ar ou em líquido. As seguintes características são comuns aos processos eletrostáticos:

Em todas as aplicações eletrostáticas, alguns materiais devem ser eletrificados, o que significa que devem ser capazes de responder a um campo elétrico. Isso pode ser feito dando aos materiais uma carga líquida ou expondo-os à indução ou polarização.1,2 Os três processos de eletrificação mais significativos são eletrificação de coroa, contato e triboeletrificação e indução e polarização em um campo elétrico. A precipitação usa eletrificação corona. Frequentemente, dois ou mais processos de eletrificação estão ativos. Por exemplo:

Este artigo se concentra em exemplos de todos esses três aplicativos.

Precipitação

O princípio da precipitação eletrostática é o carregamento de partículas transportadas pelo ar (sólidas ou líquidas) com a mesma polaridade, o que consequentemente as faz se mover na mesma direção em um campo elétrico.

Muitos processos industriais produzem partículas suspensas no ar a tal ponto que é necessário limpar o ar afetado antes de liberá-lo para o meio ambiente. Um excelente exemplo é a produção de cinzas volantes na geração de energia elétrica a carvão. Muitas outras indústrias também produzem poluição do ar particulada em grande escala.

Mesmo as atividades cotidianas, como cozinhar e limpar (para não mencionar fumar) produzem uma concentração de partículas no ar, muitas vezes em níveis inaceitáveis. Embora as partículas possam ser removidas do ar por filtros mecânicos, para a poluição industrial, o mundo ficaria perdido sem a precipitação eletrostática, geralmente na forma do eletrofiltro.

O eletrofiltro é a aplicação mais antiga dos princípios da eletricidade estática a ser colocada em uso industrial, datando de 1906, quando Frederick Cottrell construiu seu primeiro precipitador. A Figura 1 mostra um desenho simplificado de um eletrofiltro e a Figura 2 ilustra seus princípios de funcionamento.