Aplicaciones
Derivar cargas eléctricas
Definición técnica
La derivación de cargas eléctricas mediante cepillos industriales es una solución técnica utilizada para eliminar o disipar la electricidad estática en determinadas superficies, que son generadas durante procesos de producción, manipulación o transporte de materiales o sencillamente por el roce de esa superficie, a través de los filamentos cepillos de los cepillo industriales hacia otras piezas conectadas a tierra y hacer la descarga eléctrica.
Este fenómeno electrostático aparece con frecuencia en líneas de fabricación donde existe fricción entre superficies, movimiento de bandas transportadoras, bobinado de materiales o manipulación de films plásticos, entre otros muchas casuísticas.
Los cepillos conductivos permiten establecer un punto de descarga controlado entre la superficie cargada y una estructura metálica conectada a tierra separada de la anterior, evitando acumulaciones peligrosas de electricidad estática. Esta función es crítica en sectores industriales donde la electricidad estática puede provocar problemas de seguridad, defectos de producción o interferencias en equipos electrónicos, pero principalmente potenciales problemas de seguridad contra las personas o las instalaciones.
La correcta disipación de cargas electrostáticas contribuye a mejorar la seguridad de las instalaciones, prevenir riesgos de ignición en atmósferas potencialmente explosivas y garantizar la estabilidad de procesos industriales sensibles.
Tipos de cepillo para derivar cargas eléctricas
La derivación de electricidad estática se consigue mediante diferentes configuraciones de cepillos industriales diseñados para mantener un contacto controlado con el material cargado. La selección del tipo de cepillo depende principalmente del tipo de proceso, la geometría de la máquina y la superficie que genera la carga electrostática.
Podemos diferenciar dos tipos principales de cepillos antiestáticos:
- Cepillos con filamentos conductivos, cuya misión es que haya conductividad eléctrica a través de sí mismos para derivar cargas eléctricas.
- Cepillos con filamentos antiestáticos, que disponen de filamentos que no generan electricidad estática.
| Tipo de filamento del cepillo | Aplicación principal | Formato cepillo recomendado |
|---|---|---|
| Fibra de carbono | Máxima conductividad eléctrica, pero escasa resistencia | Tiras, listones y cilindros |
| PA6 conductiva | Moderada conductividad eléctrica con alta resistencia | Tiras, listones y cilindros |
| PA6 antiestática | Evitar generación de estática en trabajos motorizados | Discos y cilindros |
| Naturales (tampico, caballo) | Evitar generación de estática en trabajos motorizados | Tiras, listones y cilindros |
| Alambre de latón | Es tanto antiestático como conductivo. No genera chispas y tiene dureza y capacidad de trabajo | Listones, discos y cilindros |
| Alambre de acero al carbono | Es conductivo, y tiene mucha dureza y capacidad de trabajo | Listones, discos y cilindros |
| Alambre de acero inoxidable | Es conductivo, y tiene mucha dureza y capacidad de trabajo | Listones, discos y cilindros |
Cepillos conductores con fibra de carbono
Los cepillos con filamento conductor de fibra de carbono son una de las soluciones más utilizadas para disipar cargas electrostáticas en líneas industriales. Su diseño consiste en un perfil metálico o de aluminio que sostiene filamentos conductivos de fibra de carbono capaces de entrar en contacto con la superficie cargada.
Se instalan frecuentemente en cintas transportadoras, equipos de manipulación de materiales o líneas de empaquetado donde el movimiento continuo genera acumulación de electricidad estática. El contacto suave del filamento con la superficie permite descargar la energía electrostática sin dañar el producto.
Este tipo de cepillo se caracteriza por su facilidad de instalación, adaptabilidad a diferentes geometrías de maquinaria y bajo mantenimiento.
El filamento es extremadamente suave lo cual no afecta para nada en las piezas o el proceso, pero tiene el aspecto negativo de la nula capacidad de hacer otro trabajo y escasa resistencia.
Cepillos con filamentos de PA 6 conductiva
Los cepillos conductores con filamentos sintéticos de PA6 conductiva se utilizan principalmente en maquinaria rotativa donde el material se desplaza de forma continua alrededor de rodillos o tambores. Son habituales en procesos de conversión de materiales como film plástico, papel, textiles técnicos o laminados.
El filamento conductor con base sintética de poliamida 6, permite descargar las cargas electrostáticas generadas por el rozamiento entre el material y los elementos mecánicos de la máquina.
Estos cepillos tienen menos capacidad conductiva eléctrica que los metales o la fibra de carbono, pero tiene una gran capacidad de trabajo complementaria como una limpieza, movimientos de piezas o resistencia, así como una vida al rozamiento adecuada y comparable con el resto de los filamentos de poliamida técnica.
Cepillos con filamentos de PA 6 antiestática
Los cepillos con filamentos sintéticos de PA6 antiestática se utilizan principalmente en las mismas aplicaciones de trabajo que la anterior PAs conductiva, pero que en vez de querer descargar cargas electrostática queremos que el cepillo no las genere, lo cual es el enfoque contrario.
El filamento antiestático con base sintética de poliamida 6, evita que en la superficie en la que se trabaja se generan cargas electrostáticas generadas por el propio rozamiento entre el material y los filamentos del cepillo.
Estos cepillos tienen una gran capacidad de trabajo complementaria como una limpieza, movimientos de piezas o resistencia, así como una vida al rozamiento adecuada y comparable con el resto de los filamentos de poliamida técnica, y al mismo nivel que la PA conductiva.
Cepillos con filamentos naturales
Los cepillos con filamentos naturales tienen propiedades antiestáticas se utilizan principalmente en las mismas aplicaciones de trabajo que la anterior PA6 antiestática
El filamento natural como el tampico o el caballo evita que en la superficie en la que se trabaja se generan cargas electrostáticas generadas por el propio rozamiento entre el material y los filamentos del cepillo.
Estos cepillos tienen una gran capacidad de trabajo complementaria como una limpieza, movimientos de piezas o resistencia, así como una vida al rozamiento adecuada aunque menor que los filamentos técnicos en base de poliamida.
Como ventaja tienen su menor coste que los sintéticos antiestáticos pero la disponibilidad no está asegurada al ser un producto natural y los precios tienen efectos de volatilidad.
Cepillos con alambres de latón
Los cepillos montados con alambres de latón tienen tanto propiedades antiestáticas ya que no generan ni chispas ni electricidad estática, son a la vez conductivos, y tienen capacidad de trabajo.
El filamento de alambre de latón se utiliza ampliamente en instalaciones que estás sometidas a ambientes explosivos categorizados como ATEX.
Estos cepillos tienen una capacidad de trabajo moderada en comparación con otros metálicos para efectuar servicios de limpieza.
Cepillos con alambres de acero al carbono
Los cepillos montados con alambres de acero al carbono tienen propiedades conductivas y a la vez, son los más agresivos con gran capacidad de trabajo.
El filamento de alambre de acero al carbono es muy utilizado, pero no tanto por su capacidad conductiva sino por su capacidad de trabajo y resistencia
Pero en ciertas ocasiones como en casos de alta temperatura o agentes químicos se utilizan también buscando su capacidad conductiva.
Cepillos con alambres de acero inoxidable
Los cepillos montados con alambres de acero inoxidable tienen similares propiedades conductivas que el acero al carbono y a la vez, son casi tan agresivos como ellos.
El filamento de alambre inoxidable al carbono es muy utilizado, pero no tanto por su capacidad conductiva sino por su capacidad de trabajo y resistencia en aplicaciones en las cuales hay que trabajar con superficies también de acero inoxidable para evitar la contaminación química.
Aplicaciones por sector
La acumulación de electricidad estática es un problema recurrente en numerosos procesos industriales. Los cepillos conductores permiten controlar este fenómeno y evitar sus efectos negativos en diferentes sectores productivos.
Industria alimentaria
En líneas de producción alimentaria, la electricidad estática puede provocar la adherencia de partículas, polvo o restos de producto a superficies de maquinaria y cintas transportadoras. Esto puede afectar tanto a la limpieza de los equipos como a la calidad del producto final, y especialmente a la contaminación de los alimentos fabricados.
Los cepillos antiestáticos se utilizan para disipar estas cargas en cintas transportadoras, sistemas de envasado y equipos de manipulación de productos secos o pulverulentos.
Industria del packaging
En procesos de fabricación de envases, manipulación de film plástico o embalaje automatizado, la fricción entre materiales genera importantes acumulaciones de electricidad estática.
Esto puede provocar problemas como:
- Adhesión no deseada entre láminas
- Atracción de polvo
- Dificultades en el posicionamiento del material
- Seguridad
Los cepillos conductores instalados estratégicamente en la maquinaria permiten eliminar estas cargas electrostáticas y mejorar la estabilidad del proceso productivo.
Industria del plástico
La transformación de materiales plásticos es uno de los entornos donde más frecuentemente aparece electricidad estática. Procesos como extrusión, termoformado o bobinado de film generan cargas electrostáticas debido al contacto y separación continua de superficies y las propias propiedades de los plásticos.
La utilización de cepillos conductivos permite descargar estas cargas antes de que provoquen problemas de manipulación del material o interferencias en el proceso.
Industria electrónica
En la fabricación de componentes electrónicos, incluso pequeñas acumulaciones de electricidad estática pueden dañar o afectar a dispositivos sensibles o afectar a la fiabilidad de los circuitos.
Los cepillos antiestáticos se utilizan para garantizar una descarga controlada de las superficies manipuladas durante el proceso productivo, minimizando riesgos de descarga electrostática (ESD).
Industria química y zonas ATEX
En entornos industriales donde existe presencia de gases inflamables, vapores o polvo combustible, la acumulación de electricidad estática representa un riesgo potencial de ignición.
La instalación de cepillos conductores conectados a tierra permite eliminar las cargas electrostáticas generadas por el movimiento de materiales y reducir el riesgo de chispas o descargas peligrosas.
Selección técnica del cepillo adecuado
La selección de un cepillo conductor para derivar cargas eléctricas debe realizarse teniendo en cuenta varios factores técnicos relacionados con el proceso industrial y las características de la maquinaria.
Es muy importante pensar si el cepillo va a tener un servicio complementario al de derivación de cargas electrostáticas o no, para la correcta selección de del material del filamento, según la tabla anterior.
Uno de los aspectos más importantes es el tipo de superficie sobre la que se genera la electricidad estática. Superficies plásticas, films, tejidos técnicos o materiales laminados presentan comportamientos electrostáticos diferentes y pueden requerir distintos tipos de filamento conductor.
También es necesario considerar la velocidad de rotación o avance del material. En líneas de alta velocidad es fundamental que el cepillo mantenga un contacto estable sin generar desgaste excesivo ni afectar al proceso productivo.
La temperatura de trabajo es otro factor relevante, especialmente en procesos donde el material o la maquinaria alcanzan temperaturas elevadas. En estos casos se seleccionan filamentos conductores capaces de soportar condiciones térmicas exigentes.
En determinados sectores industriales también deben tenerse en cuenta requisitos normativos específicos. Por ejemplo, aplicaciones en contacto con alimentos requieren materiales compatibles con normativas alimentarias, mientras que instalaciones en zonas con riesgo de explosión deben cumplir con requisitos ATEX.
Por último, la agresividad del filamento debe ajustarse cuidadosamente para garantizar una descarga efectiva sin dañar el material o la superficie tratada, y debemos asegurar que el material del filamento disponga de la suficiente conductividad eléctrica para derivar la carga eléctrica que se dispone en la instalación
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FAQ
¿Qué tipo de cepillo necesito para eliminar electricidad estática en una cinta transportadora?
Para cintas transportadoras se utilizan habitualmente cepillos strip con filamento conductor, fabricados con poliamida 6 conductiva como alambres metálicos. Estos cepillos permiten mantener un contacto suave con la superficie de la cinta y descargar las cargas electrostáticas hacia la estructura metálica conectada a tierra.
¿Qué diferencia hay entre un cepillo antiestático y un conductivo?
Los filamentos antiestático es aquel que no genera electricidad estática en el rozamiento con una superficie, mientras que el conductivo es un material que permite el paso de la electricidad a su través para derivar la carga eléctrica a través de sí mismo a la conexión a tierra.
¿Qué filamento es mejor para aplicaciones antiestáticas?
Los filamentos más utilizados para la derivación de cargas electrostáticas son la fibra de carbono y el acero al carbono o inoxidable. La fibra de carbono es especialmente eficaz para disipar electricidad estática con un contacto suave, mientras que el acero ofrece mayor resistencia mecánica en aplicaciones industriales exigentes.
¿Los cepillos conductores deben conectarse a tierra?
Sí. Para que la derivación de cargas eléctricas sea efectiva, el cepillo conductor debe estar conectado a una estructura metálica o sistema de puesta a tierra que permita evacuar la electricidad estática acumulada.
Además, hay que tener en cuenta que el cuerpo sea también conductivo o al menos haya contacto permanente de la conexión a tierra con los filamentos.
¿Se pueden fabricar cepillos antiestáticos a medida para maquinaria específica?
Sí. Los cepillos técnicos para derivación de cargas eléctricas suelen fabricarse a medida para adaptarse a la geometría de cada máquina, incluyendo dimensiones, densidad de filamento, tipo de soporte y sistema de fijación.
