Ya sea que su empresa sea un fabricante en las industrias de dispositivos médicos, electrónica, automotriz o aeroespacial, o que maneje entornos críticos como salas blancas, en algún momento necesitará familiarizarse con la descarga electrostática (ESD), adoptar procesos de protección ESD y puede que necesite cumplir con la normativa ESD.
¿Qué es ESD y por qué es importante?
La descarga electrostática ocurre cuando dos materiales, partes u objetos diferentes con cargas eléctricas opuestas liberan instantáneamente electricidad estática al entrar en contacto. Por pequeño e inofensivo que parezca, esta chispa puede dañar componentes electrónicos, ensamblajes y productos electrónicos terminados hasta el punto en que ya no sean operativos y sufran fallas constantes.
En las instalaciones de fabricación electrónica actuales, donde los dispositivos electrónicos son cada vez más pequeños gracias a los avances impresionantes en el diseño de microchips, el ESD puede causar fallas inmediatas o latentes. Una falla inmediata generalmente es manejable dentro de una instalación de fabricación, mientras que una falla latente no lo es. Una falla latente puede ocurrir mucho tiempo después de que el dispositivo electrónico haya sido enviado, y en el peor de los casos, sucede cuando ese dispositivo electrónico está siendo utilizado por los clientes.
La protección ESD es importante porque las fallas repetidas dentro de la fabricación aumentan considerablemente los costos de producción y ensamblaje, además de suponer un riesgo serio para la seguridad. Una sola chispa no solo daña el dispositivo electrónico, sino que también puede provocar incendios graves, accidentes y lesiones a los empleados. Las fallas latentes, una vez que el dispositivo electrónico está en manos de un cliente, pueden dañar gravemente la reputación y la marca de la empresa, permitiendo que los competidores roben cuota de mercado y clientes.
Los fabricantes que deben cumplir con la normativa ESD pero no lo hacen, o deciden no cumplir, pueden incurrir en sanciones, tarifas y recargos sustanciales por violaciones de seguridad, además de convertirse en responsables de lesiones personales sufridas por clientes y empleados de producción. Los costos adicionales de no cumplir con la normativa, o de no adoptar las mejores prácticas ESD, se pueden resumir en altas tasas de fallas, costos de retrabajo y reparación, retrasos en la producción, riesgos de seguridad, accidentes de empleados, ausentismo laboral, pérdida de clientes, mayores costos de garantía y reclamaciones por responsabilidad por lesiones.
Comprensión del Cumplimiento con ESD
Cuando se trata de cumplir con la normativa ESD, todo depende de los procesos que utilice su empresa, dónde los utilice y la industria en la que opera. En general, en los Estados Unidos, las pruebas de cumplimiento con ESD están bajo la supervisión del American National Standards Institute (ANSI), que hace cumplir las normas y directrices establecidas por la Electrostatic Discharge Association (EDA). La EDA también actúa en nombre de los fabricantes de electrónica con sede en EE.UU. en la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) con una posición en el Comité Técnico 101 de Electrostática.
¿Qué significa tener estaciones de trabajo y procesos cumplidores con ESD?
Garantizar el cumplimiento implica más que solo usar los materiales adecuados; veamos los estándares de la industria que guían la protección ESD.
Para que un fabricante tenga estaciones de trabajo cumplidoras con ESD y adopte las mejores prácticas de manejo de materiales antiestáticos, debe implementar procedimientos de protección ESD en su proceso de producción y utilizar componentes y materiales ESD al ensamblar estaciones de trabajo cumplidoras con ESD. Estos materiales seguros para ESD se utilizan ampliamente en los espacios de trabajo y en las prácticas de ensamblaje para prevenir o eliminar la descarga electrostática. Independientemente de la especificación específica de la industria, existen algunas características comunes que todas las empresas deben seguir al convertirse en cumplidoras con ESD.
El éxito requiere procedimientos adecuados de conexión a tierra, el uso de componentes y materiales ESD al ensamblar estaciones de trabajo cumplidoras con ESD, asegurar que los empleados estén debidamente capacitados en el manejo de materiales antiestáticos y que dichos empleados cuenten con equipos protegidos contra ESD. También es fundamental designar un espacio de trabajo o estación de trabajo cumplidora con ESD como un Área Protegida contra Electrostática (EPA, por sus siglas en inglés).
Un EPA debe ser fácilmente distinguible con carteles y señales de advertencia. Simplemente tener una alfombra ESD para el suelo no es suficiente. Para tener estaciones de trabajo cumplidoras con ESD y que dichas estaciones sean consideradas una ubicación EPA, deben cumplirse todos los criterios mencionados anteriormente.
Aquí hay una estación de trabajo cumplidora con ESD ensamblada utilizando tubos y uniones de acero Flexpipe que ofrecen una excelente protección ESD. Tres correas de muñeca antiestáticas separadas están conectadas a una mesa cuya base está hecha de material de cubierta de polietileno de alta densidad (HDPE) cumplidor con ESD, cubierto por una alfombra segura para ESD. El mismo material utilizado para fabricar esta estación de trabajo es el mismo material utilizado por los clientes al construir estructuras de manejo de materiales antiestáticos.
Construcción de Estaciones de Trabajo Cumplidoras con ESD
Para construir adecuadamente estaciones de trabajo cumplidoras con ESD, se requiere un enfoque de sistema completo. Esto significa usar materiales en la construcción de la estación de trabajo que ofrezcan una protección total contra ESD.
Los empleados deben estar de pie sobre alfombrillas disipativas de ESD mientras ensamblan componentes electrónicos sobre alfombrillas de trabajo seguras para ESD. También se requiere conectar a tierra a los empleados con ropa protegida contra ESD y correas de muñeca ESD que ayuden a disipar la electricidad estática. Las correas de muñeca ESD deben permitir un rango libre de movimiento mientras están conectadas a una barra de conexión a tierra o una toma de corriente.
Lista de Verificación Esencial para Estaciones de Trabajo ESD
Al ensamblar su estación de trabajo cumplidora con ESD o estructura de manejo de materiales antiestáticos, siempre elija materiales que estén certificados como seguros para ESD. Estos componentes ESD deben haber pasado los requisitos de pruebas necesarios dentro de su industria. Esto es esencial tanto si está ensamblando su propia estación de trabajo como si está haciendo que una estación de trabajo existente sea cumplidora con ESD.
Alfombrillas para Protección ESD en el Suelo : Ya sea que utilice alfombrillas de goma de dos capas o vinilo de tres capas, siempre elija alfombrillas disipativas o conductivas que ofrezcan protección contra ESD.
Ropa de Protección ESD : Los empleados de producción deben usar ropa que ofrezca protección contra ESD y siempre deben usar esta ropa dentro del EPA. Esto incluye cubiertas para la cabeza cumplidoras con ESD, monos, cubiertas para pies o calzado, gafas de seguridad o pantallas faciales, y guantes de protección ESD.
Correas de Muñeca, Tobillo y Talón para Protección ESD : Las correas de muñeca son esenciales para garantizar que la electricidad estática se disipe fácilmente desde el cuerpo del empleado hasta un punto de tierra. Las correas para tobillos y talones también ayudan a disipar la electricidad estática.
Alfombrillas de Trabajo para Protección ESD : Las alfombrillas de trabajo seguras para ESD son esenciales cuando se trabaja en placas de circuito impreso, dispositivos electrónicos o al ensamblar dispositivos y productos electrónicos.
Herramientas para Protección ESD : Asegúrese de que su estación de trabajo cumplidora con ESD y sus empleados utilicen herramientas disipativas de estática. Las herramientas disipativas de estática han sido diseñadas específicamente para reducir o eliminar la electricidad estática. Las soluciones simples pueden incluir almacenar componentes o consumibles en bolsas cumplidoras con ESD, utilizar rodillos seguros para ESD para eliminar la electricidad estática y tener herramientas con mangos cumplidores con ESD. Además, el uso de hisopos seguros para ESD o cumplidores con ESD ayuda a reducir o eliminar la electricidad estática mientras también protege los componentes electrónicos de la contaminación.
¿Cómo Crear una Estación de Trabajo Cumplidora con ESD?
Existen varios malentendidos cuando se trata de tener una estación de trabajo cumplidora con ESD o construir estructuras de manejo de materiales antiestáticos. El primero es la idea de que todas las estructuras metálicas son seguras para ESD y ofrecen protección ESD. No es así. Otro malentendido es que un solo material cumplidor con ESD protege toda la estación de trabajo, al empleado y los componentes electrónicos que se ensamblan. Tampoco es cierto.
Uno de los problemas más comunes que enfrentan los fabricantes es tener que hacer que las estaciones de trabajo existentes cumplan con ESD. Aunque una estación de trabajo de acero puede ser adaptada para cumplir con ESD, estas estaciones de trabajo de acero son estructuras estáticas que no pueden ser modificadas sin incurrir en costos sustanciales de retrabajo y reparación. Además, estos bancos de trabajo y estaciones de trabajo de acero todavía representan peligros potenciales con respecto a la descarga electrostática.
La mejor solución es construir estaciones de trabajo utilizando componentes y materiales ESD que ofrezcan protección contra ESD. Flexpipe ofrece numerosos materiales amigables con ESD para el ensamblaje de estaciones de trabajo cumplidoras con ESD. Utilizados ampliamente por fabricantes electrónicos y empresas en las industrias aeroespacial y automotriz, los clientes usan tubos y uniones de acero seguros para ESD de Flexpipe para hacer estructuras de manejo de materiales antiestáticos, como carros móviles para picking y kitting, carritos, estanterías de flujo, tableros TAKT, tableros de uso en punto, tableros de sombra y estaciones de trabajo cumplidoras con ESD.
Los materiales de Flexpipe cumplidores con ESD para el ensamblaje de estaciones de trabajo incluyen tubos de acero, uniones, rieles para rodillos, ruedas, uniones redondas, conectores y material de cubierta, entre otros. Los tubos de acero de Flexpipe están hechos de acero galvanizado cubierto con un polietileno (PE) gris claro que ofrece una excelente protección ESD.
Ejemplo de una estación de trabajo compatible con ESD
Esta estación de trabajo cumplidora con ESD está completamente hecha de tubos y juntas de acero Flexpipe. Cada parte de esta estación de trabajo está fabricada con materiales Flexpipe seguros para ESD. Los tubos de acero negros están recubiertos con polietileno (PE), el material de la plataforma es polietileno de alta densidad (HDPE), las juntas están niqueladas y las ruedas, conectores, sujetadores y otros accesorios Flexpipe son todos materiales cumplidores con ESD.
Esta estación de trabajo modular y escalable cumplidora con ESD puede ser fácilmente modificada, ajustada o cambiada. El tiempo requerido para hacer estos cambios es mínimo en comparación con las estaciones de trabajo estáticas hechas de acero, madera u otros materiales. El costo de cambiar una estación de trabajo Flexpipe cumplidora con ESD no se compara con los costos de tener una estación de trabajo estática, fija en su lugar, hecha de acero o estructura soldada.
Ejemplo de celda de trabajo en forma de U
Otro ejemplo de estaciones de trabajo Flexpipe modulares y escalables, hechas de tubos de acero y juntas cumplidoras con ESD, así como celdas de trabajo en forma de U, fabricadas con tubos de acero Flexpipe, juntas y otros componentes ESD para un fabricante de dispositivos médicos. Las alfombrillas en el suelo cumplen con ESD. El material de la plataforma para las encimeras y los niveles superiores está hecho de polietileno de alta densidad (HDPE) y cada nivel está cubierto con alfombrillas de ensamblaje que ofrecen una protección adicional contra ESD.
Ejemplo de cajón extraíble
Aquí se muestra un cajón extraíble completamente ensamblado utilizando polietileno de alta densidad (HDPE) cumplidor con ESD de Flexpipe. Esto ofrece al personal de ensamblaje electrónico el lugar perfecto para colocar herramientas disipadoras de estática.
Ejemplo de plumero de montaje
Un simple paño antiestático, infusionado con carbono, está convenientemente ubicado para que cualquier empleado de producción lo utilice.
Ejemplo de cajón extraíble
Un simple cajón extraíble colocado debajo de un nivel. El nivel superior y el cajón extraíble están hechos con material de decking de polietileno de alta densidad (HDPE) de Flexpipe.
Ejemplo de una estación de trabajo médica compatible con ESD
Esta estación de trabajo cumplidora con ESD fue fabricada completamente con tubos y conexiones de acero Flexpipe que son seguros para ESD. Este es un proceso de flujo de una sola pieza utilizado en una instalación de fabricación de dispositivos médicos.
Elegir materiales seguros para ESD en estaciones de trabajo
En cualquier entorno de fabricación donde la descarga electrostática sea una preocupación constante, es esencial utilizar los materiales adecuados para las estructuras de manejo de materiales antiestáticos y las estaciones de trabajo cumplidoras con ESD. Esto depende principalmente de entender los materiales conductivos, disipativos, aislantes y antiestáticos.
¿Qué hace que un material sea seguro para ESD?
Un material se considera seguro para ESD cuando su resistencia superficial alcanza un nivel disipativo estático entre 10⁵ y 10¹¹ ohmios. En este rango, la superficie del material puede disipar adecuadamente la electricidad estática a un nivel "disipativo", que no es ni demasiado rápido ni demasiado lento.
Es por eso que algunas estaciones de trabajo metálicas, ya sea de acero o aluminio, pueden llegar a ser compatibles con ESD siempre que la estación de trabajo esté adecuadamente aterrizada y tenga materiales compatibles con ESD. En este caso, una estación de trabajo de acero puede ser compatible con ESD si tiene una superficie de trabajo compatible con ESD, una alfombra para ensamblaje compatible con ESD, un piso compatible con ESD, un punto de tierra común, herramientas seguras para ESD y el empleado dentro de la estación de trabajo ha sido debidamente capacitado y tiene la ropa protectora y las herramientas adecuadas.
¿Por qué son importantes la certificación y las pruebas de resistencia para los materiales?
Existen varias razones fundamentales para la certificación ESD y las pruebas de resistencia superficial.
En primer lugar, en lo que respecta a estaciones de trabajo compatibles con ESD y estructuras de manipulación de materiales antiestáticas, las pruebas de resistencia superficial son esenciales para las empresas que desean mantener su certificación ESD. Esta certificación confirma que la empresa cumple con los estándares establecidos para gestionar y eliminar las descargas electrostáticas. Dicha certificación es imprescindible en las industrias electrónica, automotriz y aeroespacial, así como en los sectores de dispositivos médicos, salud, militar y defensa.
En segundo lugar, la prueba periódica de resistencia superficial en estaciones de trabajo compatibles con ESD es una medida de control de calidad que ayuda a reducir la probabilidad de fallos inmediatos o latentes en los productos. Al realizar pruebas regularmente, los fabricantes de componentes electrónicos pueden disminuir la tasa de fallos, aumentar la eficiencia en la producción, optimizar costos, proteger a sus empleados y garantizar la integridad de su marca y reputación.
En tercer lugar, la realización de pruebas de resistencia en diferentes materiales durante la etapa de diseño de un nuevo producto permite a los ingenieros evitar errores costosos en el diseño y garantizar que el producto final tenga menos probabilidades de fallar.
Por último, la trazabilidad de los materiales también se ve beneficiada mediante pruebas regulares de resistencia, ya que permite a los fabricantes de productos electrónicos separar materiales defectuosos o aquellos que podrían generar descargas eléctricas.
Pruebas y verificación
Las pruebas de ESD más comunes cubren pisos o alfombrillas seguras para ESD. Entonces, ¿cómo se realiza la prueba de ESD en alfombrillas de piso y de trabajo en una estación de trabajo compatible con ESD?
Prueba de ESD Punto a Tierra
Paso 1 : No utilices un voltímetro estándar. Las pinzas de un voltímetro estándar no hacen suficiente contacto con la superficie de los pisos, alfombrillas o incluso la ropa segura para ESD para generar una lectura suficiente. En su lugar, cuando realices una prueba de ESD, usa un medidor de resistividad de ESD (ohmímetro) que venga con sondas NFPA.
Las sondas NFPA proporcionan un área de superficie más grande para las pruebas de ESD y aseguran un contacto adecuado con la superficie. Idealmente, las sondas NFPA deben tener superficies de hasta 3 pulgadas de diámetro.
Paso 2 : Ahora necesitarás poner a tierra la alfombrilla de piso, la ropa o la alfombrilla de ensamblaje. En el caso de pisos ESD, es una práctica común usar hojas de cobre al realizar pruebas de ESD. Coloca la alfombrilla de piso sobre la hoja de cobre. Asegúrate de que la hoja de cobre sobresalga más allá de la alfombrilla. Coloca una de las sondas NFPA sobre la alfombrilla. Coloca la segunda sonda NFPA directamente sobre la hoja de cobre.
Paso 3 : Una vez que las sondas NFPA estén en su lugar, presiona el botón de prueba en el ohmímetro. El ohmímetro proporcionará una lectura. Compara esa lectura del ohmímetro con la hoja de especificaciones del piso o la alfombrilla.
Resumen : Con el proceso de prueba de ESD punto a tierra, estás probando el punto de resistencia eléctrica de la alfombrilla, el piso o la ropa y qué tan bien disipa la descarga electrostática hacia un punto de tierra. Esta es una prueba en la que generar un valor o puntuación de baja resistencia significa que el material descarga efectivamente la estática porque ese material tiene buena conductividad.
Prueba de ESD Punto a Punto
Paso 1: Usando las mismas sondas NFPA, coloca ambas en cada extremo de la alfombrilla, el piso o la ropa compatible con ESD. Asegúrate de que las sondas NFPA estén al menos a 40 pulgadas de distancia. No se requiere puesta a tierra en este paso.
Paso 2: Una vez que las sondas NFPA estén sobre el material, presiona el botón de prueba.
Paso 3: Toma la lectura de la prueba punto a punto y compárala con los resultados de la primera prueba (la prueba punto a tierra).
Resumen: Con la prueba de ESD punto a punto, estás probando la resistencia eléctrica de dos puntos separados sobre el mismo material, ya sea una alfombrilla de piso, una alfombrilla de ensamblaje o ropa. Esta prueba mide qué tan conductor es la superficie del material y qué tan bien disipa la electricidad estática. Al comparar los resultados de esta prueba con los de la primera, podrás determinar si el material es más conductor de punto a punto (dos puntos en la misma superficie) que de punto a tierra. Si es más conductor, podría indicar un posible riesgo.
Ambas pruebas, la de Punto a Tierra y la de Punto a Punto, se basan en las Pruebas de Resistencia ANSI/ESD STM 7.1.
Errores en la Implementación del Mundo Real
Existen varios errores que los fabricantes cometen al trabajar para lograr el cumplimiento con ESD y al ensamblar estaciones de trabajo compatibles con ESD. Uno de estos errores incluye el uso de herramientas, procesos y procedimientos inadecuados para las pruebas de ESD. En las pruebas de punto a tierra y de punto a punto mencionadas anteriormente, no es raro que las empresas realicen las pruebas con un voltímetro estándar.
Otros problemas incluyen la adopción de medidas provisionales, donde un fabricante supone que solo se necesitan una o dos soluciones compatibles con ESD. En este caso, un fabricante podría suponer que simplemente tener pisos, alfombrillas y correas para muñeca compatibles con ESD es suficiente. No lo es.
Otros errores adicionales incluyen procesos de puesta a tierra inadecuados para cables, barras de tierra y correas para muñeca, o no proporcionar a los empleados ropa, herramientas y equipo suficiente que sea seguro para ESD. Finalmente, permitir que las alfombrillas y las alfombrillas de trabajo se degraden sin capacitar adecuadamente a los empleados sobre los procedimientos adecuados para ESD también es un error común.
Mantener el Cumplimiento de ESD
Mantener el cumplimiento con ESD es una responsabilidad continua que deben compartir todos los gerentes de producción, supervisores y empleados. Esto significa implementar procesos de control de calidad que aseguren que todas las estaciones de trabajo compatibles con ESD y las ubicaciones designadas por la EPA cuenten con empleados que hayan sido debidamente capacitados, estén bien equipados con ropa segura para ESD y tengan estaciones de trabajo compatibles con ESD.
¿Cómo Mantener un Ambiente Protegido Contra ESD?
El primer paso para un ambiente protegido contra ESD es asegurarse de que todos los materiales utilizados para construir estaciones de trabajo compatibles con ESD estén certificados como seguros para ESD y hayan sido sometidos a pruebas de ESD.
En segundo lugar, adopte programas y calendarios proactivos de pruebas y mantenimiento de ESD para mantener estaciones de trabajo seguras y bien conectadas a tierra. Esto asegura que las alfombrillas de ESD, los pisos, las herramientas disipativas y la ropa dañada o desactualizada se reemplacen de inmediato.
En tercer lugar, no solo las estaciones de trabajo y los bancos de trabajo compatibles con ESD deben tener verificaciones de conexión a tierra, sino que también puede ser necesario instalar sistemas de filtración de aire si el polvo es un problema común en su planta de fabricación.
En cuarto lugar, la humedad relativa (HR) debe mantenerse entre un 40% y un 60% en toda su instalación, siendo un 55% el área objetivo para eliminar la acumulación electrostática.
Finalmente, asegúrese de que todos los empleados estén adecuadamente capacitados sobre los procedimientos correctos de ESD y de que limpien sus estaciones de trabajo al final de su turno. Los rodillos de ESD ayudan a eliminar las partículas de polvo, que pueden crear descargas electrostáticas, de las alfombrillas de ESD y aseguran que el siguiente empleado tenga un área de trabajo más presentable.
Aplicaciones Específicas de la Industria
Existen múltiples tipos de cumplimiento con ESD, con requisitos específicos según la industria y el proceso. Algunos se enfocan en entornos de salas limpias, otros en la fabricación y ensamblaje de dispositivos electrónicos en entornos industriales, y otros proporcionan pautas y requisitos al pintar, imprimir y empaquetar productos terminados.
Diferentes industrias pueden requerir diferentes cumplimientos con ESD. Si bien pueden existir algunas similitudes, hay diferencias suficientes entre la industria automotriz, que a menudo se basa en la norma ISO 10605, y la industria aeroespacial, que típicamente se refiere a la norma ANSI/ESD S20.20.
El mejor curso de acción es definir tu posición dentro de tu industria, determinar los requisitos de tus clientes finales y asegurarte de que tus procedimientos internos de ESD cumplan con esos requisitos. Dado que existen numerosas diferencias entre las distintas industrias, es fundamental asegurarse de tener la certificación adecuada para tus procesos ESD.
¿Necesita protección ESD su industria?
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Flexpipe: Tu Socio en el Manejo de Materiales Anti-Estáticos y Estaciones de Trabajo Cumplidoras con ESD
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