Efecto Armstrong

El efecto Armstrong es el proceso físico por el cual se produce electricidad estática debido a la fricción de un fluido. Fue descubierto por primera vez en 1840 cuando se produjo una chispa eléctrica al ser arrastradas gotas de agua por el vapor que escapaba de una caldera. El efecto recibe su nombre de William Armstrong , quien más tarde se convirtió en el primer barón Armstrong, y fue una de las personas involucradas en el descubrimiento del efecto y la investigación de los procesos involucrados. ^{[ 1 ]} Utilizando este principio, Armstrong inventó lo que llamó la máquina hidroeléctrica Armstrong , que, a pesar de su nombre, generaba electricidad estática y no energía hidroeléctrica .

En Seghill , cerca de Newcastle upon Tyne, en el norte de Inglaterra, el ferrocarril de la mina de carbón de Cramlingham tenía una máquina de extracción de 28 caballos de fuerza (21 kW) para arrastrar los vagones de carbón. En septiembre de 1840, Patterson, el maquinista, notó una pequeña fuga de vapor junto a la válvula de seguridad . Temiendo que la presión de la caldera fuera demasiado alta, metió la mano en la nube de vapor para abrir la válvula y sintió un hormigueo en los dedos al tocarla. No pudo ver con claridad lo que sucedía, por lo que inicialmente pensó que se había quemado los dedos. Sin embargo, durante los días siguientes, realizó experimentos sencillos y finalmente se lo contó a sus compañeros, quienes experimentaron el mismo fenómeno. Patterson descubrió entonces que, al mover el dedo lentamente hacia la válvula, podía ver una chispa. La noticia se extendió de boca en boca, y una teoría fue que la caldera corría el riesgo de explotar porque el fuego exterior estaba penetrando de alguna manera en el interior. El constructor del motor decidió que era seguro, pero se lo comentó a dos socios, Hugh Pattinson y Henry Smith, quienes descubrieron que el efecto aumentaba hasta generar chispas de 3/8 de pulgada (10 mm ) si se sostenía una pala de metal en el vapor y la punta de una navaja cerca de la válvula. ^{[ 2 ]}  

Armstrong, que por aquel entonces era abogado con interés en la ciencia y la ingeniería, se involucró y escribió a Michael Faraday sobre Patterson: «quedó muy sorprendido por la aparición de una chispa brillante, que pasó entre la palanca y su mano, y que fue acompañada por un violento tirón en sus brazos, totalmente diferente a todo lo que había experimentado antes». ^{[ 2 ] [ 3 ]} Faraday respondió diciendo que no podía estar seguro de si el efecto se debía a la evaporación o si tenía alguna causa química, y sugirió que se podrían realizar más experimentos. Faraday publicó estas cartas, junto con una de Pattinson, en la London and Edinburgh Philosophical Magazine . Se produjo una larga correspondencia. En noviembre de 1840, Armstrong logró crear chispas de 2 pulgadas (50 mm) y determinó que las chispas se creaban donde el vapor se liberaba a la atmósfera y no emergían de más atrás en la caldera. Durante este tiempo, Pattinson había creado chispas de 4 pulgadas (100 mm) , pero luego abandonó las investigaciones. Entonces se comprendió que el efecto ya había sido observado mucho antes por Alessandro Volta , quien registró que una brasa al rojo vivo producía una perturbación eléctrica al ser arrojada al agua en una cacerola metálica. ^{[ 2 ]}  

Armstrong continuó su trabajo hasta 1842, encontrando un efecto similar con aire comprimido en lugar de vapor, y construyendo un "aparato de evaporación" con una boquilla de fricción especialmente diseñada capaz de producir chispas de 300 mm (12 pulgadas ) . La carga eléctrica del vapor era positiva, aunque Faraday descubrió que añadir trementina al agua producía una polaridad negativa. 

En 1843, Armstrong diseñó un generador electrostático a escala real sobre patas aislantes. A estas máquinas, con 46 chorros de vapor, las llamó sus "generadores hidroeléctricos". Uno se instaló en la Real Institución Politécnica de Londres y otro se exportó a los Estados Unidos. Eran máquinas temibles, que producían un ruido ensordecedor, y las chispas de 560 mm (22 pulgadas ) dejaron inconsciente a un perro que se acercó demasiado y mataron a un hombre corpulento. En su época, fue la forma más potente de generar electricidad estática y era notable por no tener partes móviles. ^{[ 2 ]} En una demostración en el Lit and Phil de Newcastle , la multitud era tan grande que Armstrong no pudo entrar por la puerta y tuvo que trepar por una ventana, para lo cual necesitó dos escaleras. ^{[ 2 ] [ 3 ]} Como resultado de sus esfuerzos, por recomendación de Faraday y Charles Wheatstone , fue elegido miembro de la Royal Society en 1846. Continuando con sus intereses científicos y de ingeniería, se convirtió en un importante industrial en ingeniería hidráulica , artillería militar y generación de electricidad . ^{[ 2 ]} 

Cuando tenía 82 años, Armstrong recuperó su interés por la electrostática. ^{[ 1 ]} Para entonces, la máquina de Wimshurst ya se había inventado, y Armstrong confirmó que este era el diseño superior para generar electricidad estática para sus experimentos. La principal aplicación práctica de la máquina de Armstrong había sido como espectáculo para atraer multitudes. Sin embargo, en la actualidad, el efecto Armstrong se aprovecha en algunos aerosoles de pintura para polarizarla, reduciendo así la cantidad necesaria y permitiendo que se adhiera mejor en ángulos agudos. Por otro lado, el efecto ha tenido consecuencias perjudiciales, en parte porque era poco conocido y poco evidente. ^{[ 2 ]} En 1969, tres petroleros resultaron dañados por explosiones en sus tanques mientras se limpiaban con chorros de agua a alta presión. ^{[ 2 ] [ 4 ]} A una escala mucho menor, una fuga de un aerosol podría encender los gases que escapan si son inflamables. ^{[ 2 ]}

• "El efecto Armstrong" . www.ncl.ac.uk. Biblioteca de la Universidad de Newcastle.