9 de enero: Día Mundial de la Electricidad Estática

La electricidad estática (o electroestática), tiene un día especial en el que se conmemora internacionalmente, cuya finalidad específica es lograr poner mayor énfasis en divulgar la importancia de este tipo de electricidad en nuestra vida cotidiana.

El porqué de la elección de esta fecha (9 de enero) no se conoce con seguridad, algunos argumentan que en esa época del año (invierno, para el hemisferio norte) algunas manifestaciones de las descargas estáticas en la vida cotidiana se dan con mayor frecuencia en el ambiente frío, porque esencialmente la humedad es más baja.

Del mismo modo, si le buscamos una justificación para el hemisferio sur, también nos vendría bien esa fecha de enero, porque podemos decir que los rayos (descargas electroestáticas que se generan en las tormentas), son muy destacada en verano, por ejemplo, en el centro y norte de la Argentina.

¿Qué es la electricidad estática?

La electricidad puede ser dinámica o estática. La palabra "estática" significa que no posee movimiento; por lo tanto, la electricidad estática es una carga eléctrica sin movimiento. Absolutamente todo lo que nos rodea en nuestra vida cotidiana está formado por átomos y moléculas, que estos sean eléctricamente neutros significa que tienen el mismo número de cargas positivas (protones en el núcleo), que de cargas negativas (electrones alrededor del núcleo). Para que ocurra el fenómeno de la electricidad estática se requiere de una separación sostenida entre las cargas positivas y negativas.

Si el átomo gana o pierde electrones, se produce un desequilibrio. Un átomo que pierde uno o más electrones pasa a tener carga positiva, mientras que un átomo que gana uno o más electrones pasa a tener carga negativa, y se conoce como ion. Los átomos que tienen el mismo tipo de carga se repelen, mientras que los que tienen cargas opuestas se atraen.

El término electricidad estática se refiere a la acumulación de un exceso de carga eléctrica (positiva o negativa) en un material conductor (metal) o aislante (madera, vidrio, cerámica, etc.). Los efectos de la electricidad estática son conocidos por la mayoría de las personas porque los experimentaron seguro alguna vez, desde el bello de la piel erizado, a sentir una descarga eléctrica al tocar el picaporte de la puerta. Esto no solo ocurre al tocar o frotar un objeto, también está en la naturaleza manifestado como los rayos de una tormenta y las auroras boreales, por ejemplo.

¿Cómo se genera la electricidad estática?

Se genera cuando ocurre una separación o transferencia de cargas, o sea de electrones (-) de un átomo hacia otro. El nivel de carga (la fuerza del campo) depende de varios factores: el material y sus propiedades físicas y eléctricas, la temperatura, la humedad, la presión y la velocidad de separación. Cuanto mayor es la presión o la velocidad de separación, mayor es la carga.

Una manera de generar electricidad estática es a través de la “inducción de la separación de cargas por contacto”. En este caso los electrones pueden ser intercambiados entre dos materiales por contacto, este fenómeno es conocido como triboelectricidad, y da como resultado que uno de los objetos que se han puesto en contacto quede cargado positivamente mientras el otro se carga negativamente. La polaridad y la cantidad de la carga neta que le queda a cada material cuando se separan dependerá de sus posiciones relativas en la serie triboeléctrica

Otra manera de generar electroestática es por “separación de cargas inducida por la presión”. Se denomina piezoelectricidad a la propiedad de generar una separación de cargas en respuesta a la aplicación de un esfuerzo mecánico en algunos tipos de cristales y cerámica, por ejemplo. También se ha estudiado la “separación de cargas inducida por la temperatura”, algunos minerales presentan la capacidad de ser polarizados por efecto del calor, un ejemplo es la turmalina, aplicada en secadores de cabello que emite alta cantidad de iones y hace que la carga del cabello se neutralice eliminando el frizz, en este caso se lo conoce como como piroelectricidad.

La “separación de cargas inducida por la presencia de un objeto cargado", puesto cerca de otro eléctricamente neutro, causará la separación de las cargas, dado que las cargas de la misma polaridad se repelen mientras que las de diferente polaridad se atraen. El efecto será mayor si están muy cerca, porque la fuerza debida a la interacción entre las cargas eléctricas disminuye rápidamente con el aumento de la distancia.

Descargas electroestáticas en la naturaleza

La chispa asociada a la electricidad estática está causada por la descarga electrostática que se produce cuando el exceso de carga es neutralizado por un flujo de cargas desde el entorno al objeto cargado o desde este hacia su entorno.

Un rayo es una muy poderosa descarga natural de electricidad estática. Dentro de las nubes de tormenta (cumulonimbus), existen violentas corrientes de aire ascendente y descendente; estas arrastran las partículas de hielo y agua subfundida que conviven dentro de este tipo de nubes, y el movimiento provoca colisiones entre ellas. Es así como las partículas más pesadas se cargan negativamente, alojándose en la base de la nube, y las más livianas con carga positiva, quedan en la parte alta de los cumulonimbus. La separación de cargas genera una diferencia de potencial eléctrico y desata una descarga.

Los rayos también compensan las diferencias de potencial que existen entre dichas nubes y la superficie terrestre, interactuando con algún elemento alto que sobresalga del terreno (como un edificio, antena, árbol, etc.), y justamente en ese “etcétera” radica el peligro y la amenaza de ser alcanzados por un rayo.

El rayo resultante no es otra cosa que una versión a gran escala de las chispas que podemos observar en las descargas electrostáticas domésticas. La emisión de luz por la descarga calienta el aire que hay alrededor del canal que sigue la corriente eléctrica y lo hace hasta una temperatura que produce luz por incandescencia. El sonido del trueno es el resultado de la onda de choque que se crea por la rápida expansión del aire sobre calentado.

Riesgos de la electricidad estática

A excepción de los rayos, que como ya vimos son muy peligrosos, aunque el resto de las chispas generadas por la electricidad estática aparentan ser inofensivas al experimentarlas en la vida cotidiana, no lo son. La electroestática puede tener efectos realmente peligrosos cuando la acumulación de cargas se produce en presencia de materiales o dispositivos sensibles.

Por ejemplo, si ocurre en una estación de servicio, o en un aeropuerto al momento de la carga de combustible de las aeronaves, una chispa en esas situaciones puede provocar la combustión de los vapores que se desprenden de los derivados del petróleo, sumamente inflamables.