El efecto Armstrong es el proceso físico mediante el cual se produce electricidad estática por la fricción de un fluido. Se descubrió por primera vez en 1840 cuando una chispa eléctrica resultó de las gotas de agua que eran arrastradas por el vapor que escapaba de una caldera. El efecto lleva el nombre de William Armstrong , quien más tarde se convirtió en el primer barón Armstrong, quien fue una de las varias personas involucradas en descubrir el efecto e investigar 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 Cramlingham Colliery tenía un motor de bobinado de 28 caballos de fuerza (21 kW) para transportar los vagones de carbón. En septiembre de 1840, Patterson, el maquinista, notó una ligera fuga de vapor al lado de la válvula de seguridad . Temiendo que la presión de la caldera fuera demasiado alta, metió la mano en la nube de vapor refrescante para abrir la válvula y sintió un hormigueo en los dedos al tocarla. No podía ver con claridad lo que estaba pasando, por lo que inicialmente pensó que se había golpeado los dedos. Sin embargo, durante los días siguientes realizó experimentos sencillos y finalmente se lo contó a sus colegas, quienes experimentaron el mismo fenómeno. Patterson descubrió entonces que, al mover lentamente el dedo hacia la válvula, podía ver una chispa. Se corrió la voz de esto de boca en boca, y una teoría era que la caldera corría el riesgo de explotar porque el fuego fuera de la caldera de alguna manera penetraba en el interior. El constructor del motor decidió que era seguro, pero se lo dijo a dos asociados, Hugh Pattinson y Henry Smith, quienes descubrieron que el efecto aumentaba hasta crear chispas de 3 ⁄ 8 de pulgada (10 mm) si se sostenía una pala de metal en el vapor y la punta de una navaja sostenida cerca de la válvula. [2]
Armstrong, que en ese momento era un abogado interesado 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 fue acompañado 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 London and Edinburgh Philosophical Magazine . Siguió una larga correspondencia. En noviembre de 1840, Armstrong logró crear chispas de 50 mm (2 pulgadas) y determinó que las chispas se creaban donde el vapor se liberaba a la atmósfera y no emergían desde más atrás en la caldera. Durante este tiempo, Pattinson había creado chispas de 4 pulgadas (100 mm), pero luego abandonó las investigaciones. Luego se descubrió que el efecto había sido observado mucho antes por Alessandro Volta, quien registró que una brasa al rojo vivo producía una perturbación eléctrica cuando se dejaba caer en agua en una cacerola de metal. [2]
Armstrong continuó su trabajo hasta 1842, encontró un efecto similar con aire comprimido en lugar de vapor y construyó un "aparato de evaporación" con una boquilla de fricción especialmente diseñada capaz de producir chispas de 12 pulgadas (300 mm). 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 gran escala sobre patas eléctricamente aislantes. A estas máquinas, con 46 chorros de vapor, las llamó "generadores hidroeléctricos". Uno se instaló en la Royal Polytechnic Institution de Londres y otro se exportó a Estados Unidos. Eran máquinas temibles, hacían un ruido ensordecedor, y las chispas de 560 mm (22 pulgadas) noquearon a un perro que se acercó demasiado y mató a un hombre grande. En su día, era la forma más poderosa de generar electricidad estática y destacaba por no tener partes móviles. [2] En una manifestación en Lit and Phil de Newcastle , la multitud era tan grande que Armstrong no pudo entrar por la puerta y tuvo que subir por una ventana, lo que requirió 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] En ese momento, se había inventado la máquina de Wimshurst y Armstrong confirmó que este era el diseño superior para crear electricidad estática para sus experimentos. La principal aplicación práctica de la máquina de Armstrong había sido la de espectáculo para atraer multitudes. Sin embargo, en los tiempos modernos, algunos aerosoles de pintura aprovechan el efecto Armstrong para polarizar la pintura, reduciendo así la cantidad de pintura necesaria y permitiendo que se adhiera mejor en ángulos agudos. Por otra parte, el efecto ha tenido consecuencias perjudiciales, en parte porque era oscuro y poco conocido. [2] En 1969, tres petroleros resultaron dañados por explosiones en sus tanques mientras los limpiaban con chorros de agua provenientes de mangueras de alta presión. [2] [4] En una escala mucho menor, una fuga de una lata de aerosol puede encender los gases que se escapan de ella si son inflamables. [2]