Come abbiamo visto più volte negli articoli di questo blog, nelle aziende dell’automazione, l’accumulo di elettricità statica è spesso causa di rallentamenti e problemi. Una delle conseguenze di questo fenomeno è il cosiddetto effetto batteria sulle bobine che si trovano sulle macchine automatiche e che avvolgono e svolgono i film plastici durante i processi di lavorazione.
Si tratta di un problema tipico dei settori che utilizzano macchine automatiche per lavorare ad alta velocità materiali isolanti quali, appunto, i film plastici: converting, packaging, settore farmaceutico, lavorazione di materie plastiche.
Cos’è l’effetto batteria e quando si verifica
L’effetto batteria si verifica sulle bobine di film plastico e consiste in un accumulo di cariche elettrostatiche che può portare a conseguenze dannose per la produzione e per gli operatori.
Vediamo perché.
Quando si lavora il film plastico utilizzando macchine che operano ad alte velocità, il film entra in attrito con parti della macchina, si polarizza – avviene cioè uno scambio di elettroni attraverso la superficie – e quindi si crea un accumulo di cariche elettrostatiche.
L’energia statica si genera infatti quando forze esterne – frizioni, compressioni, separazioni, induzione e la presenza di alcune condizioni ambientali, come le variazioni di temperatura e l’umidità – sottraggono elettroni da un atomo, rompendo l’equilibrio di cariche positive e negative che esiste in condizioni normali.
Nel caso delle bobine, questo effetto è amplificato perché, quando si arriva alla fase di riavvolgimento della bobina, la carica aumenta esponenzialmente.
Anche se il film di per sé è poco carico, se l’energia statica non viene scaricata a terra, a mano a mano che si continua ad arrotolare, la carica si accumula fino a raggiungere dei valori importanti.
In queste condizioni, quando l’operatore si avvicina alla macchina per staccare la bobina, prende la scossa.
I rischi dell’effetto batteria e dell’accumulo di cariche elettrostatiche
L’avvolgimento del film produce quindi alti livelli di elettricità statica che, accumulandosi, arrivano a superare anche i 200 kV! Ciò può portare a un certo numero di problemi più o meno seri.
1. Gli operatori rischiano di prendere la scossa
Il primo problema evidente dell’effetto batteria è, come già accennato, la scarica agli operatori, frequente in quei settori che lavorano materiali neutri e soprattutto nelle aziende che lavorano bobine di film plastico.
Anche se innocua, non è una scossa leggera e può verificarsi più volte al giorno durante un turno di lavoro. È quindi fastidiosa, ma anche potenzialmente pericolosa, non tanto per la scarica in sé, quanto per le conseguenze che la scossa può causare:
- l’addetto può avere una reazione involontaria nel momento in cui prende la scossa e cadere a terra rischiando di farsi male, oppure può urtare un oggetto e battere la testa o ancora cadere addosso ad un’altra persona e ferirla;
- le cariche possono provocare scintille e se l’azienda tratta materiali infiammabili o esplosivi, c’è il rischio che scoppi un incendio o un’esplosione;
- in ultimo, la presenza delle cariche può segnalare dei problemi di funzionamento del macchinario. Queste macchine infatti hanno degli standard di produzione da rispettare, che vengono stabiliti al momento della loro progettazione, se usate correttamente rimanendo entro i parametri stabiliti, le cariche non si formano, altrimenti la formazione di cariche può indicare che la macchina sta lavorando oltre lo standard.
Attenzione! Se è vero che esistono delle attrezzature e delle protezioni pensate per ridurre il rischio di prendere la scossa, è anche vero che non sempre questi strumenti sono sufficienti, da soli, a evitare il problema. Esistono sistemi che neutralizzano le cariche elettrostatiche che si accumulano sulla macchina e sulle bobine, e che eliminano all’origine l’effetto batteria. Ne parleremo a breve nei prossimi paragrafi.
2. Gli alti livelli di elettricità statica nella bobina possono arrecare danni alla produzione
Le cariche elettriche creano forze di attrazione e di repulsione. Quelle di attrazione fanno attaccare il film plastico ai rulli, bloccando la tensione del film o impedendo al rullo di scorrere correttamente. In questi casi, gli operatori saranno costretti a fermare la macchina per staccare il film, mettendo a rischio le tempistiche di consegna degli ordini.
Le forze di repulsione, invece, provocano dei movimenti millimetrici del materiale che non permettono il corretto taglio del film. Il risultato è quello di ritrovarsi alla fine della lavorazione con un prodotto o del materiale di bassa qualità, che deve essere scartato.
3. Il film plastico si contamina, perché attira le polveri presenti nell’aria
Le forze di attrazione possono anche attirare le polveri presenti nell’atmosfera. Quando il film passa sui rulli della macchina, tutte le polveri presenti nell’aria alla distanza di circa un metro, tendono a incollarsi su di esso e quindi a contaminarlo.
Il film contaminato non è più in grado di passare i controlli di qualità e deve essere pulito, ritardando così la produzione, oppure deve essere messo da parte, contribuendo all’aumento degli scarti.
Esiste una soluzione per evitare l’effetto batteria? Servono le barre antistatiche!
Per risolvere il problema delle cariche elettrostatiche e dell’effetto batteria bisogna ricorrere alla ionizzazione a lungo raggio, che garantisce la neutralizzazione di tutto il rotolo di film.
Servono quindi delle barre antistatiche, sistemi progettati per ionizzare l’aria ed eliminare le cariche che si generano durante il processo produttivo. Eliminando le cariche, si risolvono anche i problemi causati dall’accumulo di energia statica nelle macchine automatiche, compreso l’effetto batteria sulle bobine.
Attenzione, però, comprare le barre ed installarle potrebbe non risolvere il problema.
Prima serve un sopralluogo! È necessario affidarsi alle conoscenze di un tecnico che misuri le cariche, individui le zone in cui si formano e testi diversi prodotti per individuare il sistema ionizzante risolutivo.
Nella fase di test e di scelta, le variabili in gioco da considerare sono molte. La selezione dell’attrezzatura corretta infatti dipenderà anche dal design della macchina e dai limiti di spazio.
Inoltre, nel caso dell’effetto batteria, è necessario attendere che la bobina venga riavvolta completamente perché, se la macchina è già in funzione e la bobina è svolta per metà o per due terzi, per esempio, anche applicando la barra per fare il test, la soluzione ionizzante potrebbe non funzionare. Infatti la carica accumulata all’interno degli strati della bobina potrebbe essere troppo alta.
Si aspetta quindi la fine dell’avvolgimento della bobina e la si toglie per inserire quella nuova. A quel punto si possono applicare le barre ionizzanti per trovare quella giusta per abbattere le cariche.
Risolvi i problemi legati all’elettricità statica con i sistemi ionizzanti Meech
Gli operatori che lavorano a contatto con le bobine si lamentano spesso di prendere la scossa durante il turno? Prendere la scossa sul luogo di lavoro non è normale.
I nostri tecnici specializzati possono aiutarti a risolvere questo problema: con un sopralluogo misureranno le cariche elettrostatiche e troveranno la barra adatta al tuo caso.
Noi di Barrenatistatiche.it abbiamo scelto di essere rivenditori esclusivi per l’Italia di Meech, azienda britannica che produce barre e altri sistemi per il controllo e l’eliminazione delle cariche ad alte performance. Prenota una consulenza, ti aiuteremo a trovare la soluzione migliore per il tuo impianto.