apostila de Eletricidade estática 1

ELETRICIDADE ESTÁTICA


1. Natureza da eletricidade estática Por definição, a eletricidade estática é aquela que se encontra em repouso,

formada por cargas elétricas opostas que se mantêm separadas por materiais isolantes. Tais cargas podem residir em corpos não condutores, produzindo-se o acúmulo de cargas.

Inicialmente, tais cargas resultam da transferência de elétrons de substâncias distintas, mediante atrito e movimento. Quando da separação de tais substâncias, há a formação de uma diferença de potencial, em virtude de uma matéria estar carregada de elétrons, e a outra, por sua vez, estar com falta do mesmo componente. Desta forma, massas com cargas opostas se atraem, e sendo elevada essa diferença de potencial, os elétrons pode saltar dessa região onde estão em excesso, para a região onde estão em falta, criando então as famosas chispas, que dependendo das condições causam incêndios.

2. Origens A eletricidade estática origina-se quando materiais distintos estão em

movimento ou em contato uns com os outros. Pode-se tomar como exemplo casos em que um líquido flui no interior de um tubo, ou poeiras, deslocando-se dentro de uma tubulação de exaustão, ou cargas líquidas contidas em caminhões tanques etc.

O constante contato e afastamento entre duas substâncias que se atritam gera a eletricidade estática, através da transferência de elétrons.

Pode-se exemplificar, ainda, o uso de uma máquina impressora onde, pelo passar constante do papel pelo cilindro, dá-se a transferência de elétrons, gerando então uma diferença de potencial entre o primeiro e o segundo. A medida que a carga aumenta, a voltagem se eleva até um valor limite, acima do qual ocorre a liberação da fagulha ou chispa.

Em alguns materiais, a eletricidade estática se acumula mais em tempo seco do que úmido. Quando em tempo úmido, as superfícies permanecem cobertas por uma película de umidade condutora, que permite a descarga da eletricidade estática, sem maiores conseqüências. A aplicação de ar úmido no ambiente, pode conduzir a eletricidade melhor que o ar seco, pode prevenir o acúmulo de cargas.

3. Riscos existentes O perigo mais eminente que a eletricidade estática pode produzir são as

chispas que poderão desencadear uma explosão de vapores, gases, poeiras inflamáveis, etc., que resultam em incêndios.

Pablo R. Martins Página 1 10/04/2023


O choque elétrico é outro risco. A pessoa ao receber um choque elétrico poderá surpreender-se, e estando trabalhando em uma máquina, por um movimento involuntário poderá sofrer uma lesão, com conseqüências realmente sérias.

A própria atração entre os materiais poderá causar danos ao trabalho devido à forte atração, como por exemplo, os problemas que ocorrem normalmente com alguns processos de impressão.

4. Como controlar a eletricidade gerada Os problemas associados à eletricidade estática podem ser reduzidos pela

descarga da corrente ou pela administração de meios preventivos ao sistema.Quando o sistema é composto de materiais condutores, tais poderão ser

conectados à terra, descarregando o acúmulo de eletricidade estática.Existem outras formas empregadas, tais como:

Descarga da eletricidade estática por meio de fio terra Estabelecimento de uma atmosfera ionizada ao redor do sistema. Manutenção de uma umidade relativamente elevada na atmosfera que

envolve o sistema.

5. Conexão à terra e sistema entre dois corpos Os termos conexão entre dois corpos e fio terra não tem o mesmo

significado, visto que possuem funções distintas. O primeiro tem como finalidade, eliminar a diferença de potencial entre dois objetos, , o segundo por sua vez, elimina a diferença de potencial entre um objeto e a terra.

Tanto a conexão entre dois corpos, como o fio terra só são efetivos quando estabelecidos em corpos condutores.

Cabe lembrar que uma conexão entre dois corpos, igualará o potencial de ambos os corpos, mas isso não implica que tal igualará a diferença entre estes corpos e a terra.

A diferença de potencial entre tais corpos e a terra, permanece e só é eliminada a partir do momento que um dos corpos for conectado à terra. Dessa forma há uma descarga efetiva das cargas acumuladas.

Embora as conexões entre dois corpos não possibilitem a descarga para a terra, tem um valor importante, pois eliminam a produção de chispas entre superfícies próximas, devido ao acúmulo de cargas além do limite.

Existem casos que somente a conexão entre dois corpos já é o suficiente para evitar as perigosas chispas. Em outros, a única forma segura de se evitar problema, é a conexão entre os corpos do sistema e a terra.



Um fio terra descarregará eficazmente um corpo condutor carregado eletricamente, a menos que esta carga se mantenha isolada, tal como a carga induzida na superfície interior de um tanque.

Uma conexão entre os corpos do sistema ou um fio terra, deve Ter uma condutibilidade adequada, resistência mecânica suficiente,, resistência à corrosão e flexibilidade. Visto que tais conexões não precisam ter baixa resistência condutora, os condutores de qualquer diâmetro ou medida ( até 1.000.000 de Ohms de resistência ) são satisfatórios.

Para se assegurar reforço mecânico, um cabo de 8 ou 10 AWG poderá ser usado.

Os condutores flexíveis, geralmente constituídos por um cabo ou cordão encapado, são empregados para conexões onde há movimento, ou ainda para situações onde precisem ser removidos e recolocados com freqüência. Tais condutores poderão ser encapados com material isolaste ou não, no entanto dá-se preferência aos condutores sem capa isolaste porque dessa forma torna-se mais fácil verificar a existência de rachaduras ou outros defeitos. Os condutores encapados deverão receber inspeções constantes para verificações sobre sua perfeita condutibilidade.

As conexões permanentes poderão ser fixadas com grapas, terminais parafusados ou então através de solda ao arco ou por oxi-acetileno.

As conexões temporais poderão ser colocadas com mordaças ou braçadeiras, como aquelas usadas em baterias, com terminais magnéticos ou outros apropriados para estabelecer um contato seguro.

As conexões entre os corpos do sistema, assim como as conexões de aterragem, deverão ser controladas regularmente com respeito à sua condição mecânica (estado) e de condução. A resistência é medida com um ohmímetro, enquanto que os voltímetros estáticos dão uma medida quantitativa da efetividade do sistema de aterragem. Pode-se obter uma medida aproximada com um eletroscópio.

6. Pisos condutores de cargas elétricas Em casos onde as conexões entre os corpos do sistema não sejam

possíveis, a conexão de cada corpo ou pessoa à terra é de primordial importância, para que todos tenham o mesmo potencial do solo.

Pode-se enumerar as normas para a instalação e utilização de pisos condutores de eletricidade estática. Cabe lembrar que tais pisos são utilizados em locais onde a concentração de cargas estáticas dá-se com freqüência e a níveis elevados.



Cada pessoa que aí trabalhar deverá calçar sapatos de sola condutora, mas que não produzam chispas. Tanto as meias, como também a roupa a ser usada, deverão ser de algodão. A resistência do calçado condutor deverá ser testada antes de ser usado. Para tal teste, o usuário deverá calçar os sapatos e pisar em duas placas metálicas separadas. A resistência não deverá exceder de 1.000.000 ohms de pé a pé. O piso para tais locais deverá ser de material condutor, de tal natureza, que sua resistência não exceda a 1.000.000 de ohms, quando medida através de dois eletrodos colocados a um metro de distância. Aliás, a resistência entre a conexão à terra de um objeto e um eletrodo colocado em qualquer parte do piso, não deve exceder 25.000 ohms. Caso tal resistência exceda em muito este valor, o piso deverá ser conectado à terra por meios de tiras de cobre inseridas em vários pontos sob a superfície. Todas as medidas de resistência deverão ser tomadas quando o piso estiver seco e limpo. As operações de medição deverá ser levadas a cabo quando o ambiente estiver isento de qualquer gás inflamável. Cada eletrodo empregado para tal processo de medição deverá pesar 2,2 quilos ou menos, e deverá contar com superfície circular, seca, com um diâmetro mínimo de 6,35 cm. Esta área de contato deverá ser coberta por uma camada de alumínio, ou então envolta em lâmina de alumínio de 0,0127 – 0,00254 mm de espessura, devendo tal eletrodo contar com um respaldo formado por uma capa de borracha de 6,350 mm.

Todo o imobiliário, equipamentos e acessórios deverão ser construídos de metal ou outro material condutor de eletricidade, tendo todos boa conexão de aterragem.

Quanto ao piso, deverá estar isento de ceras, graxas, tintas ou outros materiais que possam aumentar a resistência elétrica da superfície.

7. Calçados condutores e tecidos neutros O corpo humano é capaz de acumular cargas estáticas superiores a 10.000

volts durante períodos de baixa umidade, criando assim um perigo para as áreas que contêm poeiras inflamáveis, gases, vapores explosivos e outros elementos inflamáveis.

As vestimentas íntimas, assim como as roupas do exterior, deverão ser confeccionadas em algodão, pois este elemento produz menos eletricidade estática do que a seda, a lã ou fibras sintéticas, tais como o naylon e o rayon. A proteção para tais casos pode ser reforçada empregando-se um dispositivo de aterragem individual, que consiste num terminal no salto do calçado ligado



a um broche metálico através de um fio condutor. Tal dispositivo procede à descarga da eletricidade estática, tão logo ela é gerada.

8. Ionização da atmosfera O acúmulo de cargas eletrostáticas pode ser controlado mediante a

ionização da atmosfera, onde as cargas elétricas são conduzidas pela atmosfera ionizada até uma superfície que esteja aterrada, dissipando-se.

A ionização da atmosfera pode ser obtida de diversas formas tais como: Uma forma é aquela que se verifica pelo emprego de neutralizadores de eletricidade estática de alta voltagem de corrente alternada. Tais dispositivos deverão ser instalados, utilizados e limpos mediante indicações do fabricante, evitando-se assim a possibilidade de incêndios. O ar também pode ser ionizado por chamas de gás ou aquecedores infravermelhos. Uma seqüência de pequenas chamas ou um aquecedor infravermelhos colocados próximos ao local do qual se pretende retirar a eletricidade estática, geram uma área ionizada pela qual se conduzirá a carga à armadura do queimador ou aquecedor infravermelho. Este método não pode ser empregado em locais onde haja vapores inflamáveis e poeiras explosivas. Outro meio de se ionizar o ar é pelo emprego de eliminadores de estática radioativos. A aplicação deste método é recomendada para as operações de laminação a altas velocidades e para calandragem de cilindros de borracha com desprendimento de vapores de solventes inflamáveis.

Em regra geral, a fonte radioativa é uma partícula produtora de raios alfa em forma de uma tira aderida a um material base e protegida por uma fina lâmina de metal não corrosivo, tal como alumínio ou cobre. A lâmina exterior tem a função de impedir que a fonte radioativa contamine o ambiente.

Cabe lembrar que, os eliminadores de estática radioativos podem apresentar problemas de salubridade. Como as radiações alfa são detidas por um elemento apropriado, as unidades que emitem somente raios alfa não são perigosas como fontes de irradiação externas. Sem dúvida, se o material radioativo for ingerido ou inalado, transforma-se num emissor de raios interno, altamente perigoso, em especial se contar com “meia vida” prolongada. A “meia vida” de um elemento radioativo é o tempo que se requer para que a metade de seus átomos se decomponham, e tal tempo pode variar entre décimos de segundos ou milhares de anos, dependendo do material.

As unidades cuja meia vida se prolonga por mais tempo emitem radiações beta e gama, além de raios alfa, podendo ser fontes perigosas de contaminação para descarga de radiação no meio ambiente. Os trabalhadores que operam próximos a tais fontes, devem contar com proteção adequada. Já que a intensidade da radiação é inversamente proporcional à distância, a melhor



proteção consiste em trabalhar suficientemente à distância para eliminar qualquer perigo de contaminação.

Quando da utilização de um eliminador radioativo de estática, deverá o usuário atentar para as instruções prescritas pelo fabricante do aparelho. As instalações deverão ser controladas por pessoal adestrado, tanto para determinar a radiação de penetração, como as possíveis perdas de material radioativo antes do início da operação.

9. Coletores de estática mais comuns Os coletores de estática, tais como pentes de cobre ou flexíveis, também

metálicos, ou ainda barras coletoras de metal, podem ser empregados de forma eficaz, visando assim prevenir o acúmulo de cargas estáticas, principalmente aquelas que se formam nas polias e correias em movimento, rolos de papel, cilindros e outros materiais que giram. Os coletores deverão estar ligados à terra por meio de um cabo flexível, sem encapamento, número 18 (AWG). Caso o fio esteja sujeito a vibrações, será de preferência a utilização de um cabo trançado.

Um coletor de estática não deverá tocar a superfície de descarga, mas estará muito próximo a ela, de forma que não se produzam as perigosas chispas de grande vulto e altas temperaturas. Como se sabe, tais chispas podem ocasionar sérias explosões, quando em contato com materiais inflamáveis.

10. Como controlar a umidade do ambiente A umidade relativa do ar pode ser controlada para evitar o acúmulo de

cargas elétricas, pois como se sabe, o ar úmido funciona como condutor que facilita a descarga.

A umidade relativa do ar é a proporção expressa em porcentagem entre a umidade presente no ar e a máxima quantidade possível, denominada de saturação, a uma mesma temperatura e pressão. Para se evitar o acúmulo de cargas, uma umidade relativa de 60% ou mais a 21ºC (70ºF) é aconselhável.

O controle da umidade do ar deverá ser verificado com maior exatidão na indústria do papel, borracha, nas impressoras, nas indústrias têxteis, onde se fabricam materiais não condutores. A umidade correta se obtém através de umidecedores especiais ou por meio de impregnadores ou injetores de vapor, colocados em aquecedores com ventilador. A umidade relativa é medida por um psicrômetro ou higrômetro que dá a porcentagem de forma direta, ou então por termômetros de bulbo úmido e bulbo seco, cujas temperaturas são lidas simultaneamente em uma corrente de ar induzida, e convertidas pela tabela psicrométrica, que segue abaixo, ao valor de umidade relativa. Cabe lembrar



que as leituras de umidade relativa externa, no inverno, têm escassa relação com o ar aquecido no interior do ambiente de trabalho.

11. Controle de estática em líquidos inflamáveis A transferência de um líquido de recipiente a outro, produz diferenças de

potencial. O acúmulo de estática pode ocorrer na superfície de um líquido contido em um recipiente volumoso, podendo haver diferenças de potencial em várias partes desta superfície.

Quando da transferência de um líquido de um recipiente para outro, visando eliminar a possível formação de eletricidade estática, faz-se necessária a conexão entre esses dois recipientes, através de um cabo condutor, antes do início da operação. Dessa forma, igualam-se os potenciais de ambos os recipientes, evitando-se as possíveis chispas.

Em muitos casos, o simples contato com o gatilho da mangueira já é o suficiente para que se tenha uma conexão entre os dois recipientes, eliminando-se a eletricidade estática. Tal método só é satisfatório quando se obtém um bom contato elétrico, que garanta a total igualdade de potencial do sistema. Para tal caso, tem-se como exemplo o abastecimento dos veículos nos postos de gasolina, onde o gatilho ou bocal da mangueira é encostado no bocal do tanque de gasolina, igualando assim o potencial do sistema.

12. Limpeza por aplicação de vapor A limpeza de tanques ou outros recipientes que possam conter vapores

inflamáveis, por intermédio de vapor, pode ser perigosa, visto que o vapor que sai pela boca da mangueira, a grande velocidade.

Certas precauções devem ser tomadas quando da limpeza de depósitos ou tanques por intermédio de vapor de água. Pode-se enumerar as seguintes medidas: Conexão do bucal metálico da mangueira ao depósito. É preferível um cabo de conexão exclusivo para o bocal antes de estabelecer a conexão entre o recipiente e a trama metálica da mangueira. Não deverá haver objetos isolados, eletricamente, dentro do tanque durante a operação. É aconselhável aumentar o fluxo de vapor somente até a medida necessária. Deve-se manter a purga até que todos os vapores tenham sido eliminados do tanque.



13. Correias em movimento submetidas a fricção A eletricidade estática gerada por correias secas em movimento ( correias

de transmissão e de transportadores ), particularmente as de borracha e couro, provém do contato e separação constante da correia e da roldana. O melhor método para prevenir o acúmulo excessivo de cargas estáticas é o emprego de correias de borracha condutoras.

Outro processo consiste na aplicação de uma camada de material condutor sobre a correia, tornando-a em condutora, prevenindo-se assim o acúmulo de cargas estáticas. Tais aplicações deverão ser repetidas com certa freqüência para que sejam eficazes.

Os coletores de estática empregados, tais escovas ou pentes, devem ter a mesma largura da correia ou esteira, e deverão ser colocados a uns 15 cm de distância do ponto de contato entre a correia e a roldana ou polia e esteira. A distância entre o coletor de estática e a correia não deverá ser menor que 5 mm, o mesmo acontecendo com uma esteira transportadora.

Os coletores de escova não são recomendados na presença de vapores inflamáveis, embora alguns tenham sido aprovados para tais usos.

As esteiras transportadoras de movimento lento podem ser conectados à terra por meio de lâminas contínuas de cobre, aderidas ao sulco onde a esteira entra em contato com as polias metálicas de tração.

Este método é aplicável à transportadores de cubos ou canecas e a elevadores aonde as lâminas de cobre possam aderir à cinta transportadora por meio de baldes.

Outras esteiras transportadoras podem ser preparadas com capas de material condutor, que permitem a descarga de estática.

As caixas ou depósitos metálicos a serem transportados deverão ser conectados à estrutura do transportador. A interconexão entre os pontos de carga e descarga é de suma importância.

Para uma conexão eficaz à terra, torna-se necessário o emprego de escovas de bronze com contatos em todos os rodízios, eixos e polias, não conectados eletricamente a máquina, ou nos numerosos pontos onde as correias ou esteiras entram em contato com polias e roldanas.

Cabe lembrar que os materiais em forma de pó, ou granulados, podem produzir um grande acúmulo de estática , quando são lançados através de tubos, ou canais não condutores, ou ainda quando “são transportados através de máquinas que carecem de conexão a terra. Determinados granulados ou pós podem incendiar-se quando em transporte pela formação de uma faísca elétrica. Para prevenir este perigo, todo o equipamento de transporte de pós ou granulados deverá ser conectado à terra, num número suficiente de pontos, ao longo de sua extensão.



É de se crer que as medidas aqui apresentadas poderão ser aplicadas resultando na eliminação da eletricidade estática, dando assim ao trabalhador uma condição mais segura para o trabalho.


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