¿Qué es la ESD y cómo puedes protegerte contra ella?

Las descargas electrostáticas (ESD por sus siglas en inglés que corresponden a electrostatic discharge) representan un riesgo en los entornos industriales donde se manipulan equipos electrónicos y componentes que puedan ser sensibles.

Estas descargas repentinas de electricidad estática acumulada pueden ocasionar daños irreparables y costosos fallos en circuitos, dispositivos y sistemas completos. Por ello, es fundamental que las empresas conozcan qué es la ESD, cuáles son sus causas, los peligros que conlleva y cómo implementar medidas efectivas de protección.

En esta guía tienes la respuesta a estas preguntas. Vamos a abordar la definición y las causas de la ESD, desde los riesgos que implica en la industria para los equipos electrónicos hasta el peligro de ignición en atmósferas inflamables.

Además, repasaremos las normas aplicables, los métodos recomendados para un control óptimo de la electricidad estática y los productos y materiales antiestáticos disponibles, desde herramientas hasta sistemas de ionización y puesta a tierra.

Las descargas electrostáticas o ESD se definen como la transferencia repentina de carga eléctrica entre dos objetos o superficies que poseen distintos potenciales electrostáticos. 

Es decir, toda descarga eléctrica que sea ESD se produce para restablecer el equilibrio electrostático entre dos cuerpos, y se debe a la acumulación de electricidad estática en materiales aislantes o poco conductores, como pueden ser plásticos, textiles, cerámicas, etc.

Dependiendo de la cantidad de energía liberada, las ESD pueden resultar imperceptibles o causar importantes daños en componentes y equipos.

Causas de las descargas electrostáticas (ESD)

En la actividad industrial se dan multitud de situaciones que pueden originar una descarga eléctrica de este tipo. El paso de fluidos por tuberías o filtros, el cernido y vertido de material o la aproximación de personas a bidones metálicos con agitación de fluidos son ejemplos de ello. Veamos tres de las principales causas que hay detrás de estos fenómenos:

• Efecto triboeléctrico: la fricción de dos materiales diferentes origina un diferencial de potencial eléctrico debido a la transferencia de electrones. Por ejemplo, al andar por una alfombra se acumulan cargas estáticas capaces de generar una descarga eléctrica al entrar en contacto con un elemento metálico.
• Inducción electrostática: la electricidad estática producida por campos electromagnéticos fuertes puede originar cargas en elementos aislantes o semiconductores debido a la atracción y repulsión de las cargas.
• Ionización: los campos eléctricos intensos, la radiación o las reacciones químicas rompen los enlaces moleculares y producen iones cargados que provocan descargas eléctricas. Es común en procesos a altas temperaturas y en presencia de gases.

La combinación de estos tres factores puede ocasionar la acumulación de grandes cantidades de cargas de electricidad estática en entornos industriales. Por ello, es crucial ser conscientes de los riesgos de descargas ESD acumuladas en los ámbitos de trabajo industriales.

Los peligros de las descargas ESD en entornos industriales pueden ser de muchos tipos:

• Riesgo de accidente grave: las descargas potentes en ambientes inflamables o explosivos pueden causar quemaduras, fuego y estallidos.
• Daños directos a componentes electrónicos: el arco eléctrico producido por una descarga ESD puede interrumpir el circuito interno de componentes integrados, causando posibles averías esporádicas o incluso detener el funcionamiento del circuito.
• Molestias e incomodidades en el trabajo: los trabajadores pueden sufrir descargas leves pero molestas al tocar superficies u objetos. Sin peligro aparente, la reacción puede derivar en accidentes como caídas o golpes.
• Otros efectos conocidos en la producción: interferencias, pérdida de datos, atascos, polvo y suciedad, empaquetado o apilado inadecuado.

Aunque algunas de estas consecuencias pueden parecer leves, otras pueden tener un gran impacto en la industria. A continuación, veremos en detalle dos de los principales peligros de la ESD.

Daños a componentes electrónicos

Los componentes y circuitos integrados modernos son muy sensibles a las descargas electrostáticas. Una descarga de entre 30 y 100 voltios puede dañar de forma permanente un circuito integrado sin dejar rastros visibles de la descarga, lo que dificulta la depuración de placas electrónicas. 

La ESD también puede producir interferencia electromagnética (EMI por sus siglas en inglés) entre componentes electrónicos cuando un dispositivo tiene un efecto negativo sobre otro cercano.

Sin tomar las medidas adecuadas, un cierto porcentaje de componentes electrónicos podrían dañarse, causar averías difíciles de detectar y generar cuantiosas pérdidas económicas en la industria electrónica y de semiconductores debido a la necesidad de desechar el material dañado.

Riesgo de incendio y explosión por descarga ESD

En presencia de atmósferas explosivas o materiales inflamables, las descargas ESD pueden desencadenar incendios o explosiones. 

Las industrias que manipulan materiales inflamables, como las de productos químicos, petróleo, gas, procesamiento de combustibles y polvos, presentan un elevado riesgo de sufrir accidentes por incendio o explosión.

En estos entornos pueden formarse atmósferas explosivas que provoquen accidentes graves si existe una fuente de ignición con suficiente energía para incendiar la atmósfera.

De acuerdo con las cifras del Ministerio de Trabajo y Economía Social, en España se producen al año unos tres mil accidentes por problemas eléctricos, explosión o fuego. Por ello, es imprescindible extremar las precauciones contra las descargas ESD en entornos donde se manipulen sustancias peligrosas, como polvos, disolventes y gases combustibles.

Para proteger los componentes electrónicos y evitar daños en la industria, existen diversos métodos y técnicas que se deben implementar. Entre las mejores prácticas encontramos:

• Uso de materiales y productos para descargar la electricidad estática de forma segura.
• Formación del personal.
• Monitorización y comprobación periódica de los niveles de ESD.
• Señales de advertencia en zonas protegidas contra las ESD.
• Control de la humedad: cuanto más seco sea el aire, más alto es el riesgo de descargas ESD. La NTP 567: “Protección frente a cargas electrostáticas” recomienda un mínimo de 50 % en sitios donde exista este riesgo.

Seguir estas medidas en las zonas donde se ensamblan, reparan o manipulan componentes electrónicos sensibles es crucial para asegurar un lugar de trabajo protegido contra descargas electrostáticas.

Existen multitud de materiales y herramientas diseñados para proteger y crear un entorno laboral seguro ante los peligros de la electricidad estática en la industria. Se conocen como herramientas y materiales ESD, y pueden ser:

• Pavimentos y alfombras antiestáticas.
• Muñequeras y pulseras ESD.
• Bandejas, envases y embalajes disipadores de cargas.
• Herramientas aisladas para la manipulación segura de componentes ESD. Estas están diseñadas con materiales conductores o disipadores de cargas para la manipulación segura de componentes electrónicos sensibles a las descargas ESD en entornos industriales protegidos.
• Comprobadores e instrumentos de medida de ESD.
• Ionizadores para neutralización de la electricidad estática en el aire.
• Sistema de puesta a tierra y conexión equipotencial.
• Ropa y calzado conductor para el personal en zonas protegidas contra descargas ESD.
• Señalización del área de trabajo protegida contra descargas ESD.

Contar con material ESD y su uso adecuado es fundamental para prevenir daños en equipos electrónicos. Veamos cómo se aplican algunos de ellos en detalle.