¿Cuál es la diferencia entre antiestático, disipador, conductor y aislante?

Electricidad estática

Como su nombre indica, la electricidad estática es la electricidad en reposo. La carga eléctrica es la transferencia de electrones que se produce cuando hay deslizamiento, roce o separación de un material, que es generador de tensiones electrostáticas. Por ejemplo: plásticos, fibra de vidrio, goma, textiles, ect. En condiciones adecuadas, esta carga inducida puede alcanzar de 30.000 a 40.000 voltios.

Cuando esto ocurre con un material aislante, como el plástico, la carga tiende a permanecer en la zona de contacto localizada. Esta tensión electrostática puede descargarse mediante un arco o una chispa cuando el material plástico entra en contacto con un cuerpo a un potencial suficientemente diferente, como una persona o un microcircuito.

Si una persona sufre una descarga electrostática (ESD), los resultados pueden variar desde una descarga leve hasta una dolorosa. Los casos extremos de ESD, o Arc Flash, pueden incluso provocar la pérdida de la vida. Este tipo de chispas son especialmente peligrosas en entornos que pueden contener líquidos, sólidos o gases inflamables, como el quirófano de un hospital o el montaje de dispositivos explosivos.

Algunas piezas microelectrónicas pueden ser destruidas o dañadas por una ESD de tan solo 20 voltios. Dado que las personas son las principales causantes de la ESD, suelen provocar daños en las piezas electrónicas sensibles, especialmente durante la fabricación y el montaje. Las consecuencias de la descarga a través de un componente eléctrico sensible a la ESD pueden ir desde lecturas erróneas hasta daños permanentes que provocan un excesivo tiempo de inactividad del equipo y una costosa reparación o sustitución total de la pieza.

Descarga electrostática (ESD)

El flujo repentino de electricidad entre dos objetos cargados eléctricamente, causado por el contacto, un cortocircuito o una ruptura dieléctrica. La acumulación de electricidad estática puede ser causada por la turboalimentación o por la inducción electrostática.

Antiestático

Evitar la acumulación de electricidad estática. Reducir las cargas eléctricas estáticas, como en los textiles, ceras, pulimentos, etc., reteniendo suficiente humedad para proporcionar conducción eléctrica.

Disipador

Las cargas fluyen a tierra más lentamente y de forma algo más controlada que con los materiales conductores. Los materiales disipadores tienen una resistividad superficial igual o superior a 1 x 10⁵ Ω/sq pero menor a 1 x 10¹² Ω/sq o una resistividad volumétrica igual o superior a 1 x 10⁴ Ω-cm pero menor a 1 x 10¹¹ Ω-cm.2

Conductor

Con una baja resistencia eléctrica, los electrones fluyen fácilmente a través de la superficie o de la masa de estos materiales. Las cargas van a tierra o a otro objeto conductor con el que el material entra en contacto o al que se acerca. Los materiales conductores tienen una resistividad superficial inferior a 1 x 10⁵ Ω/sq o una resistividad volumétrica inferior a 1 x 10⁴ Ω-cm.

Aislante

Los materiales aislantes impiden o limitan el flujo de electrones a través de su superficie o de su volumen. Los materiales aislantes tienen una gran resistencia eléctrica y son difíciles de conectar a tierra. Las cargas estáticas permanecen en estos materiales durante mucho tiempo. Los materiales aislantes se definen como aquellos que tienen una resistividad superficial de al menos 1 x 10¹² Ω/sq o una resistividad volumétrica de al menos 1 x 10¹¹ Ω-cm.

Categorías de materiales ESD

Los materiales para la protección y prevención de las descargas electrostáticas pueden clasificarse en tres grupos distintos, separados por sus rangos de conductividad a las cargas eléctricas.

Antiestático

Resistividad generalmente entre 10¹⁰ and 10¹² ohms por plaza. Se suprimen las cargas electrostáticas iniciales. Pueden ser resistentes a la superficie, revestidos en la superficie o rellenos en su totalidad.

Disipador de estática

Resistividad generalmente entre 10⁶ and 10⁹ ohms por plaza. Carga inicial baja o nula: evita la descarga por contacto humano. Puede estar revestido en la superficie o rellenado en su totalidad.

Conductor

Resistividad generalmente entre 10³ and 10⁵ ohms por plaza. No hay cargas iniciales, proporciona un camino para que la carga se desvanezca. Suelen estar rellenos de partículas de carbono o de fibra de carbono.

Métodos de prueba de resistividad

Resistividad superficial

Para los materiales termoplásticos destinados a disipar las cargas electrostáticas, la resistividad de la superficie es la medida más común de la capacidad de un material para hacerlo.

Un método de ensayo de resistividad superficial ampliamente aceptado es el ASTM D257. Consiste en medir la resistencia (a través de un ohmímetro) entre dos electrodos aplicados bajo carga a la superficie que se ensaya. Se utilizan electrodos en lugar de sondas puntuales debido a la composición heterogénea de los termoplásticos compuestos. El simple hecho de tocar la superficie con un contacto puntual puede no dar lecturas coherentes con la pieza en general (las lecturas de este tipo suelen ser aislantes incluso cuando la pieza es realmente conductora).

También es importante mantener un buen contacto entre la muestra y los electrodos, lo que puede requerir una presión considerable. La lectura de la resistencia se convierte en resistividad para tener en cuenta las dimensiones de los electrodos, que pueden variar en función del tamaño y la forma de las muestras de ensayo. La resistividad superficial es igual a la resistencia por el perímetro de los electrodos dividido por la distancia de separación, lo que da como resultado ohmios/cuadrado.

Resistividad volumétrica

La resistividad volumétrica es útil para evaluar la dispersión relativa de un aditivo conductor en la matriz polimérica. Puede relacionarse aproximadamente con la eficacia del apantallamiento EMI/RFI en determinados rellenos conductores.

La resistividad volumétrica se comprueba de forma similar a la resistividad superficial, aunque los electrodos se colocan en caras opuestas de la muestra de ensayo. La norma ASTM D257 también hace referencia a la resistividad volumétrica, y se utiliza un factor de conversión basado también en las dimensiones del electrodo y el grosor de la pieza para obtener el valor de la resistividad a partir de una lectura de resistencia. [La resistividad volumétrica es igual a la resistencia por la superficie (cm²) dividido por el grosor de la pieza (cm) dando como resultado ohm-cm.]

Símbolos de concienciación sobre la ESD

Susceptibilidad a la ESD

El símbolo de susceptibilidad a la ESD incorpora una mano extendida en un triángulo con una barra atravesada y se utiliza para indicar que un dispositivo o conjunto eléctrico o electrónico es susceptible de sufrir daños por un evento de ESD. Se utiliza para identificar los ESDS [artículos sensibles a la ESD] y que el personal debe conectarse a tierra al desembalar o manipular ese artículo. También se denomina símbolo de sensibilidad ESD o símbolo de advertencia ESD.

El símbolo es una mano que se extiende con dedos y uñas definidos, en un triángulo que contrasta con una raya delante de la mano.

Protección ESD

El símbolo de protección ESD difiere del símbolo de susceptibilidad ESD, por la adición de un arco alrededor del exterior del triángulo y la omisión de la barra que atraviesa la mano y el triángulo.

El símbolo de protección ESD debe utilizarse para identificar los elementos que están específicamente diseñados para proporcionar protección ESD a los elementos ESDS. Ejemplos de ello son los embalajes, la ropa de protección ESD y el equipo de puesta a tierra del personal. El símbolo de protección ESD también debe utilizarse en los elementos diseñados para sustituir a los materiales generadores de estática. Ejemplos de estos artículos son los equipos de protección de puestos de trabajo ESD, los revestimientos de cubos de basura y las sillas. El artículo debe ser protector de ESD o no generador de estática por diseño.

Punto común de tierra ESD

Este símbolo se establece para indicar un punto común de tierra ESD, que se define por ANSI/ESD-S6.1 como "un dispositivo conectado a tierra donde dos o más conductores están unidos".

Este símbolo consiste en un círculo exterior en negrita dentro del cual están las palabras, ESD PUNTO COMÚN TIERRA, en negrita. En su interior hay dos círculos gruesos que contrastan y un círculo grueso que puede llenar el centro o extenderse hasta el centro donde se puede conectar un broche de presión, un tapón u otro sujetador.