¿Ha sufrido una descarga involuntaria al tocar el pomo de una puerta? Este fenómeno, denominado ESD o descarga electrostática, es un grave problema en la industria manufacturera e industrial.

En este artículo se analiza la naturaleza de la ESD, sus causas fundamentales y cómo puede evitarse mediante políticas de protección antiestática. El control de la ESD empieza por comprender la electricidad estática y cómo se produce.

Electricidad estática

La electricidad estática es una carga eléctrica que permanece en la superficie de un objeto causada por inducción o fricción (contacto y separación) de dos materiales, fenómeno conocido como carga triboeléctrica.

Aunque la carga triboeléctrica (fricción) es la forma más común de que se desarrolle la carga electrostática, existen otras formas, como la inducción, el bombardeo de iones o el contacto con otro objeto cargado.

La cantidad de electricidad estática producida depende de la zona de contacto, las propiedades del material, la velocidad de contacto y separación, los niveles de humedad de las zonas circundantes y otros factores. Los entornos donde la humedad relativa es alta crean menos electricidad estática.

¿Qué es la descarga electrostática (ESD)?

La ESD es un flujo temporal de acumulación de electricidad estática entre dos objetos conductores provocado por el contacto o cuando se acercan el uno al otro. El flujo de carga es evidente por la chispa común, o descarga ESD que todos conocemos.

Todo el tiempo se producen varios eventos de ESD que no podemos ver ni sentir. En un día normal, nuestros cuerpos acumulan entre 1000 V y 3000 V. Aunque pueden ser necesarios 2000 voltios para que las personas sientan una ESD, pueden producirse daños en los componentes electrónicos con tan sólo 10 - 30 voltios.

La ESD es un problema real en muchas industrias y procesos industriales, como la fabricación de productos electrónicos, explosivos, farmacéuticos, de impresión, textiles, plásticos, energía y muchos más.

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¿Qué causa las ESD?

La ESD se produce por el contacto o la proximidad de dos objetos cargados de electricidad estática. Para que se produzca una ESD, primero es necesaria una acumulación de electricidad estática, provocada normalmente por la fricción entre dos materiales (tribocharging).

Algunos ejemplos de ESD son las descargas que recibimos al tocar el pomo de una puerta, dar la mano a alguien, quitar cinta adhesiva de PVC, cambiarnos de ropa, peinarnos o tocar las cintas transportadoras de la tienda.

Daños por ESD

Los daños por ESD pueden deberse a la manipulación de dispositivos electrónicos en entornos no controlados o cuando se utilizan métodos de control de ESD inadecuados.

Los daños por ESD pueden clasificarse como catastróficos o latentes. El fallo catastrófico se refiere al daño permanente del dispositivo que a veces puede verse fácilmente, como chispas, fusión o humo. El daño se produce inmediatamente en virtud de la descarga. El daño latente se produce cuando un dispositivo sigue funcionando pero su vida útil se reduce drásticamente. La descarga ESD ha debilitado el dispositivo, reduciendo así su vida útil.

Ejemplos de daños por ESD

• Fundición de metales
• Desglose de cruces
• Fallo de óxido
• Ruptura de la pasivación
• Migración electrotérmica
• Salpicaduras de aluminio
• Picos de contacto
• Fallo dieléctrico

Los daños provocados por un incidente de ESD dependen de si el dispositivo puede disipar la carga eléctrica o soportar el nivel de tensión implicado. El nivel al que falla un dispositivo electrónico se denomina sensibilidad ESD.

Es importante incorporar medidas de control de ESD adecuadas a lo largo del ciclo de vida de un producto, incluidos los procesos de fabricación, pruebas, inspecciones de calidad, embalaje, almacenamiento, envío y manipulación.

Protección contra ESD

La protección ESD cuando se manipulan componentes y dispositivos electrónicos comienza con unas zonas protegidas ESD adecuadas. Una zona protegida contra ESD (EPA) es un área designada en la que todos los elementos, incluidas las superficies, las herramientas, las personas y los dispositivos sensibles, están protegidos contra la electricidad estática. Todos los elementos se conectan a tierra y se mantienen al mismo potencial eléctrico dentro de esta zona. Todo ello ayuda a evitar la acumulación de carga, reduciendo así la probabilidad de descargas ESD.

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En ANSI (American National Standards Institute) y la CEI (Comisión Electrotécnica Internacional) han definido las normas internacionales de la EPA.

¿Cómo protegerse de las ESD?

Tanto si manipula una pantalla LCD como si suelda una placa de circuitos o trabaja en un entorno de fabricación sensible a las ESD, hay dos factores importantes que debe tener en cuenta para protegerse contra las ESD:

• Minimiza la acumulación de electricidad estática
• Disiparla utilizando procedimientos, equipos y herramientas ESD adecuados.

Protección ESD durante la fabricación y el montaje

Los fabricantes de productos electrónicos deben seguir las normas ESD y EPA adecuadas para garantizar la seguridad del personal y la calidad del producto a lo largo de los procesos de fabricación, montaje, almacenamiento y envío.

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La protección ESD en entornos industriales y de fabricación sigue las normas EPA. El concepto principal de una EPA es minimizar y disipar la acumulación de electricidad estática mediante:

• Definición de los límites de la EPA (señales, etiquetas y barreras físicas)
• Suministro de equipos ESD eficaces: muñequeras, alfombrillas, guantes, etc.
• Proporcionar métodos de puesta a tierra disipadores de estática
• Evitar materiales muy cargados en las proximidades de la EPA
• Instalación de superficies de trabajo disipadoras de electricidad estática
• Control de los niveles de humedad
• Formación del personal que trabaja en la EPA

Equipos y herramientas de protección contra la ESD

• Material de embalaje seguro ESD
• Alfombras antiestáticas para zonas de trabajo
• Alfombrillas
• Muñequeras
• Rótulos y etiquetas
• Calzado
• Guantes de seguridad ESD
• Batas ESD
• Alfombrillas para bandejas de productos
• Protector antiestático para carros
• Cinta ESD (embalaje de productos)
• Cinta de señalización de pasillos (definir EPA)
• Carpetas y protectores de hojas
• Ionizadores de techo
• Espumas y bolsas de protección

Protección ESD durante el transporte y el almacenamiento

Los dispositivos y componentes sensibles a ESD deben protegerse durante el transporte, la manipulación y el almacenamiento. La electricidad estática puede acumularse durante el transporte debido al movimiento y la fricción del producto. El blindaje electromagnético, las bolsas antiestáticas, las espumas, el plástico de burbujas y las cajas y embalajes de tamaño adecuado son esenciales para proteger los dispositivos y componentes durante el transporte.

Protección ESD durante la manipulación del producto

Siga siempre las técnicas de manipulación seguras para ESD cuando trabaje con componentes electrónicos. Asegúrese de conectar a tierra el cuerpo humano y el equipo eléctrico durante el trabajo. Preferiblemente, utilice una alfombrilla conductora sobre la mesa y lleve ropa fabricada con fibra procesada de conducción (una chaqueta típica de laboratorio incluye este tipo de fibras). No se recomienda el uso de fibra sintética. Para reducir la generación de electricidad estática, asegúrese de que el aire del entorno de trabajo no esté demasiado seco (se recomienda una humedad relativa del 50-60%).

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Los niveles de humedad del almacén deben controlarse durante el almacenamiento, y los empleados deben llevar pulseras al manipular y embalar productos sensibles a ESD. Visite nuestras directrices de uso de productos para obtener más información sobre el uso y la manipulación adecuados de pantallas electrónicas.

Conclusión

Para que un plan de control de ESD tenga éxito es necesario un programa de formación eficaz y eficiente en el que todas las personas implicadas conozcan los conceptos esenciales de ESD, los procedimientos y las medidas que deben tomarse al trabajar con dispositivos sensibles a ESD.