La tribología, definición del día: Qué causa el efecto triboeléctrico, el que hace que salgan chispas de tus dedos, la noticia

☞ Tema: Tribología - energía eléctrica - estática - ciencia

Derechos de autor de la imagenDOMINIO PÚBLICOImage caption¿Qué hace que nos pongamos eléctricos?

✍ Noticia acorde con la definición del día: El efecto triboeléctrico

📖 La electricidad nos facilita la vida ya que nos da luz, nos evita pasar frío o calor, además de hacer más cómoda las rutinas diarias. Pero hoy hablamos de un fenómeno que nos resulta algo fastidioso y que tiene que ver con la electroestática. Es el efecto triboeléctrico, un tipo de electrificación que es causado por otro material, normalmente por el frotamiento directo. Esa polaridad y la fuerza de las cargas producidas serán diferentes según los materiales, la aspereza superficial, la temperatura, la tensión o otras características. 📖

BBC Serie "Los casos curiosos de Rutherford & Fry"

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"Hace unos años, en la estación seca, solía ser muy susceptible a la electricidad estática y ni siquiera cuando usaba zapatos con diferentes suelas ayudaba. Quisiera saber: ¿por qué sucede?".

Tribología.

Esa fue la primera palabra que pronunció la científica británica Hannah Fry al escuchar la pregunta que envió José Chávez Méndez, de Guatemala, al programa de la BBC que hace con su colega Adam Rutherford.

¿Tienes una pregunta científica? A Rutherford & Fry les encantará recibirla.

Tribología, del griego τρίβω tríbō, "frotar o rozar", es la ciencia de lo que ocurre cuando frotas dos cosas, muy útil en ingeniería si quieres, por ejemplo, reducir la fricción.

✄ Para entenderla, he aquí...

Una breve historia de la electricidad estática

✄ El filósofo griego Tales descubrió en 585 a.C. que si frotaba ámbar con piel de animal, éste atraía plumas y otros objetos livianos.

De hecho, la palabra para ámbar en griego antiguo es electrón, de la que salió el término 'eléctrico' usado por primera vez por Francis Bacon para describir materiales que -como el ámbar- se cargaban con energía estática.

Derechos de autor de la imagenGETTY IMAGESImage captionUna piedra semipreciosa hecha de resina de árboles fosilizada.

Una de las primeras demostraciones de este fenómeno fue el experimento del Niño Volador, uno que hoy en día seguramente estaría prohibido.

✄ El aficionado a la electricidad Stephen Gray fue la primera persona en experimentar sistemáticamente con la conducción eléctrica en la década de 1720.

En esa época, las demostraciones científicas en público estaban de moda y la suya fue un verdadero show.

Gray escogía a un niño de la audiencia y lo alzaba con delgados cordones de seda hasta que quedaba suspendido en el aire.

Paso seguido, ponía sus pies sobre una bola de sulfuro que rotaba, de manera que lo cargaba con electricidad estática.

"Luego, Stephen Grey hacía varios experimentos", cuenta el científico especializado en electromagnetismo Rhys Phillips.

"Tomaba un libro y le decía al niño que pusiera su mano sobre las páginas sin tocarlas y éstas pasaban solas. Y para el gran final de su show, apagaba la luz y le pedía a un miembro de la audiencia que fuera a tocar al niño: entre ellos se producía un rayo".

"A los dos 'voluntarios' les dolía, pero era un buen espectáculo y mostraba la electricidad estática. Hoy en día no podríamos hacer algo así".

Derechos de autor de la imagenGETTY IMAGESImage captionDe ninguna manera...

Efectivamente, amarrar y electrocutar niños ya no está permitido, pero sí podemos utilizar un artilugio que, como varios otros, fue posible gracias a un accidente.

La botella de Leyden

✄ Ocurrió en 1746 en un laboratorio en Leyden donde un estudiante llamado Andreas Cunaeus estaba usando una máquina para comprobar si el agua podía conservar cargas eléctricas.

Cuando la máquina había funcionado por un largo rato, Cuneus trató de retirar una cadena de metal que colgaba de una vara que atravesaba el tapón de la botella y se sumergía en el agua. Apenas la tocó, recibió una descarga tan intensa que casi lo mata.

Derechos de autor de la imagenSCIENCE PHOTO LIBRARYImage captionUn segundo antes del shock del descubrimiento.

✄ El recipiente que produjo su amarga experiencia se llama la botella de Leyden, el primer tipo de condensador eléctrico, la cual contribuyó en gran medida a despertar el enorme interés en los estudios eléctricos en Inglaterra, Francia y Alemania durante el siglo XVIII.

Experimentos como éste que describió el físico William Watson en 1748 entretenían a quienes podían darse el lujo de divertirse explorando fenómenos científicos.

¿Un ejemplo? Prender el vino con una carga electroestática.

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La carga la creaba el generador electrostático por fricción (derecha) y esta pasaba por la varilla de vidrio que el hombre sostiene en la mano izquierda, recorría el cuerpo del hombre que está parado en una tableta de cera aislante, bajaba por la espada que tenía en la otra mano hasta que llegaba a la punta, cerca de la cuchara que sostenía la mujer, donde se producía una chispa que encendía el vino.

Watson, entre otras, fue quien modificó la botella de Leyden para incrementar la descarga eléctrica, recubriendo el interior y el exterior con una lámina de plomo, convirtiéndola en la que se conoce hoy:

Derechos de autor de la imagenSCIENCE PHOTO LIBRARYImage captionLa jarra de Leyden cargada de electricidad estática.

Lo que almacena la carga eléctrica es la esfera que está en la punta de la varilla.

Si, por ejemplo, frotaras un tubo de plástico con una toalla de poliéster, la fricción haría que se acumulara la carga eléctrica (es posible que oigas crujidos).

Eso es porque al universo le gusta que hayan cantidades iguales de cargas positivas y cargas negativas en un lugar, para que todo esté equilibrado. Pero el equilibrio a menudo se altera.

Ahora: tanto el tubo plástico como el poliéster son aislantes, así que no conducen electricidad, pero cuando los acercas a la botella de Leyden, la carga salta a la esfera metálica.

Si la tocas con un dedo y con otro tocas el cuerpo de la botella, te pasará lo mismo que a Cuneus, aunque el shock no será tan fuerte, más bien similar a los que experimentamos cuando caminamos en tapetes de fibras artificiales con algunos tipos de zapatos y tocamos a otra persona.

Desagradables, pero no peligrosos... ¿o sí?

"No representan un peligro para la salud de la mayoría de la gente pero el tamaño de la carga en términos de voltaje quizás te sorprenda", afirma el experto Rhys Phillips.

✄ "El voltaje de la red eléctrica en varios países es 240 voltios. A menos de que acumules 4.000 voltios en tu cuerpo, no experimentarás shocks de electricidad estática. Se han reportado casos de gente que llega a acumular hasta 15.000 vatios".

Derechos de autor de la imagenGETTY IMAGESImage captionEs una cuestión de amperios, no de voltios.

Lo que lo diferencia del shock que recibirías si se trata de las conexiones eléctricas en tu casa es la corriente.

"En ese caso, es una carga ilimitada y por eso son tan peligrosas, porque tienen una corriente muy alta: es la corriente la que mata".

"En el caso de los shocks estáticos, la corriente es mínima, mucho menos de 0,005 amperios; 0,1 amperio puede matar".

¿De qué depende que "nos carguemos" de electricidad?

✄ Todo depende de algo llamado serie o secuencia triboeléctrica.

✄ Algunos materiales son más propensos a las cargas positivas, como el aire, la piel y el pelo humano, la piel de animales, el cuero, el vidrio, el nylon y la lana, según la secuencia.

Derechos de autor de la imagenGETTY IMAGESImage captionDivino pero recuerda: acariciar su pelaje te puede cargar así que asegúrate de conectarte a tierra, si no quieres provocar un shock.

✄ Otros, a cargas negativas, como acrílico, acetato, rayón, poliéster, globos de goma y azufre.

✄ Materiales como el algodón, el papel o la madera no toman mucha carga ni negativa ni positiva.

Entonces, que seas o no más propenso a sacar chispas de tu cuerpo depende de la ropa que uses, el entorno en el que estés y la forma en la que te comportas.

"Si alguien se mueve mucho en la silla de su auto cuando conduce o tiene el cabello largo o se toca mucho el pelo, o tiene la piel seca... es más probable que acumule electricidad estática".

✄ Y, ¿has notado que cuando la ropa sale de una secadora está cargada de electricidad estática?

Derechos de autor de la imagenGETTY IMAGESImage captionLa secadora de ropa es el ambiente perfecto para producir estática.

Eso se debe a que las condiciones son ideales: la humedad impide que se acumule, pero en la secadora hay mucha fricción y aire caliente.

El aire seco es un aislante de manera que permite que la electricidad salte de un lugar a otro.

Lo que explica que José Chávez Méndez notara que le ocurría más a menudo en la estación seca en Guatemala.