- En agosto de 1980, en una planta de cintas adhesivas de 3M en South Carolina, apareció un “muro invisible” que las personas no podían atravesar bajo una película de polypropylene cargada eléctricamente que se movía a gran velocidad
- Un equipo que enrollaba una película de PP de 20 ft de ancho y un rollo de 50,000 ft en varios carretes formaba una estructura tipo “carpa”, como dos muros de 20 ft y un techo, y la película se desplazaba a unos 1000 ft/min
- El medidor portátil de campo eléctrico de 200 KV/ft de David Swenson se iba hasta el máximo de la escala incluso en el piso de la fábrica, lejos del equipo, y él no pudo avanzar en medio del pasillo aunque echó todo su peso hacia adelante
- El fenómeno no siempre se reproducía; volvió a aparecer temprano por la mañana, cuando la humedad era más baja, y hay testimonios posteriores de que, tras corregir un problema de puesta a tierra, no volvió a ocurrir
- Solo con la fuerza de Coulomb simple es difícil explicar una frontera que se sintiera como un “muro”, por lo que queda la posibilidad de que una nube de aire ionizado o un gradiente de presión del aire haya detenido a las personas
El “muro invisible” en una fábrica de 3M en 1980
- David Swenson documentó un caso en el que trabajadores de una planta de 3M se encontraron con un extraño “muro invisible” en el espacio bajo una película de polypropylene (PP) con carga eléctrica que se movía rápidamente
- El muro era tan fuerte que una persona no podía atravesarlo, y quien se acercaba no podía darse vuelta, por lo que tenía que salir caminando hacia atrás
- El caso se presentó como “Large Plastic Web Electrostatic Problems, Results, and Cure” en la sesión especial “Electrostatic Considerations in Industry” del 17th Annual EOS/ESD Symposium, el 14 de septiembre de 1995
- El problema se presentó como un caso resuelto de forma “simple y rentable”
Condiciones del equipo y estructura de generación de electricidad estática
- El incidente ocurrió en agosto de 1980 en South Carolina, y el ambiente de ese momento era de humedad muy alta
- El proceso consistía en cortar un rollo de película de PP de 20 ft de ancho y 50,000 ft de largo y pasarlo a varios carretes más pequeños
- La película se desenrollaba del rollo principal a alta velocidad
- Subía 20 ft y pasaba por un rodillo en el techo
- Se desplazaba 20 ft en horizontal y luego bajaba para entrar en el dispositivo de corte
- Después se enrollaba en rollos más cortos
- Toda la trayectoria de la película parecía una carpa cúbica formada por dos muros y un techo de aproximadamente 20 ft cuadrados
- El carrete se movía a 1000 ft/min, unos 10 MPH
- La película de PP tenía estructuras superficiales distintas en cada cara, y cuando la textura o microestructura de las superficies difiere mucho, puede producirse carga por contacto incluso entre el mismo material
- Este desequilibrio de carga superficial es un problema común en esa industria y se trata como un fenómeno cercano al “static cling en el rango de megavoltios”
Lo que vio Swenson en el sitio
- Cuando Swenson entró al piso de la fábrica, el medidor portátil de campo eléctrico de 200 KV/ft llegó al máximo de la escala incluso estando lejos del equipo
- Mientras caminaba por el pasillo formado por la película de PP en movimiento, quedó detenido a mitad de camino por el “muro invisible”
- No pudo atravesarlo aunque puso todo el peso de su cuerpo hacia adelante
- Vio cómo una mosca cercana era atraída hacia el plástico cargado en movimiento
- Swenson especuló que el campo eléctrico podría haber sido lo suficientemente fuerte como para succionar incluso a un pájaro
- El gerente de producción no creyó el reporte al principio, y cuando volvió al sitio con él, el muro había desaparecido
- Los trabajadores sabían que este efecto aparecía temprano por la mañana, cuando la humedad era más baja, y acordaron probar de nuevo otro día
- En el segundo intento, temprano por la mañana, el campo eléctrico bajo la “carpa” fue lo bastante fuerte como para erizar incluso el cabello corto y rizado del gerente de producción, y el efecto del muro invisible volvió a aparecer
- El gerente de producción reaccionó diciendo que no sabía si “arreglarlo o vender entradas”
Por qué un campo eléctrico simple no alcanza
- Desde la perspectiva habitual de la fuerza de Coulomb, se esperaría que la película de PP atrajera hacia adentro a una persona, más que empujarla como un “muro”
- Incluso suponiendo una situación en la que una persona fuera repelida desde el centro, la fuerza debería actuar como un colchón difuso que aumenta gradualmente a grandes distancias, y es difícil explicar una pared discontinua en el centro
- Cuando la película se desenrolla, se genera una gran carga neta en la parte de la película larga, pero las cargas se crean en pares y la carga total debe conservarse, por lo que en el lado del carrete debería haber carga de signo opuesto
- La carga superficial limitada del carrete no basta para explicarlo, por lo que es posible que la carga opuesta se estuviera perdiendo por alguna ruta invisible
- Una ruta posible es el aire ionizado generado en la abertura donde la película se despega del carrete
Hipótesis del aire ionizado y el gradiente de presión
- Es posible que el carrete haya expulsado grandes cantidades de aire ionizado con polaridad opuesta a la de la película en movimiento
- Si se producía una descarga en la abertura entre la película y el carrete, podía generarse aire cargado, y si la película se despegaba por la parte superior del carrete, ese aire podía entrar al interior de la “carpa” de película
- Otra posibilidad es que la radiación UV y el campo eléctrico provenientes de una descarga de corona entre la película y el carrete ionizaran el aire a ambos lados de la película plástica y dispersaran aire cargado
- En ese caso, el “muro invisible” podría haber sido una nube de iones de aire atrapada por el campo eléctrico de la película cargada, o un gradiente de presión generado por eso
- Un gradiente de presión de apenas unas fracciones de PSI por pie podría bastar para impedir que una persona caminara hacia adelante
- Si esta explicación es correcta, la fuerza de repulsión que sintió la persona provenía de la presión del aire, más que de la atracción o repulsión electrostática en sí
Interpretaciones adicionales sobre el piso, los rollos y el flujo de aire
- En problemas de electricidad estática, el piso de concreto puede comportarse como un conductor y no como un aislante
- En situaciones con megavoltios y microamperes, la frontera entre aislante y conductor se desplaza hacia regiones de resistencia muy alta
- La resistividad del concreto está en el rango de megaohmios, por lo que puede comportarse como una placa metálica conectada a tierra
- Los carretes de PP de ambos lados posiblemente se comportaban como electrets con cargas opuestas entre sí
- La película de PP moviéndose a gran velocidad puede generar un fuerte flujo de aire, y es posible que se haya formado un flujo similar a un tornado horizontal de 20 ft de diámetro
- Ese flujo de aire podría atrapar iones grandes o una nube de iones formada por microgotas de agua
- Esta parte no es una explicación confirmada, sino una especulación
Testimonios posteriores y solución
- Uno de los testimonios de Reddit de 2016 dice que en una fábrica de 3M todavía ocurrían ocasionalmente cosas similares, y que al lanzar pequeñas arandelas y pernos hacia el campo eléctrico se los veía ser repelidos
- Otro testimonio de 2016 cuenta que conoció a Swenson en una conferencia de ESD y que el equipo llegaba al máximo incluso desde lejos, por lo que no se pudo obtener una medición máxima
- Según el mismo testimonio, condiciones como temperatura, presión y humedad debían estar dentro de un rango estrecho, y como la puerta del garaje estaba abierta, insectos y gorriones eran succionados y arruinaban el producto
- El fenómeno ya era conocido por los técnicos antes de que Swenson lo experimentara, y hay testimonios de que, después de corregir el problema de puesta a tierra del equipo, no volvió a aparecer
- Estos testimonios de Reddit se citan por separado del caso principal
Preguntas pendientes
- El incidente ocurrió en 1980 y el reporte se presentó en una conferencia de ESD en 1995
- No se ha confirmado dónde está ahora esa sheet-slitter de 3M
- En Reddit se decía que 3M había vendido ese equipo, y también se mencionaba la posibilidad de que el equipo siguiera en South Carolina y se usara en otro lugar, o que hubiera sido trasladado a otra región
- La pregunta de si, al poner de lado el “muro invisible” y convertirlo en un “piso invisible”, una persona podría pararse sobre él muestra que la interpretación física de este fenómeno aún no está clara
1 comentarios
Comentarios de Hacker News
Me recordó la vez en que me convertí en un generador de Van de Graaff en el trabajo
Yo era proyeccionista de cine en la época en que había que cambiar constantemente rollos de 20 minutos, y tenía que vigilar dos proyectores clásicos de arco de carbono de alto voltaje con refrigeración por agua. Si la película se rompía, había que empalmarla, así que cuando una copia llegaba al cine contábamos y registrábamos la cantidad de empalmes en cada rollo; el siguiente cine hacía lo mismo y las copias con demasiados empalmes se descartaban
Los empalmes se contaban rebobinando rápido el rollo con un motor de banco y un control de velocidad, dejando pasar la película entre los dedos y contando la sensación del “tac” al pasar. Me enseñaron a tocar con la otra mano la placa metálica del interruptor del control de velocidad para hacer tierra, pero un día se me olvidó y empecé a sentir cómo se me erizaba el cabello
Había acumulado carga en el cuerpo mientras rebobinaba la mayor parte del rollo a gran velocidad, y cuando extendí la mano hacia la placa del interruptor, saltó una descarga de arco de 8 a 10 pulgadas entre la placa y mis dedos. Después de eso, siempre me agarré de la placa del interruptor
Pronto aprendí a sostener un llavero mecánico de 3 pulgadas y acercarlo al marco de las tragamonedas, y seguido saltaba una chispa morada de unas 3 pulgadas, además de que podía sentir cómo se movía la ropa. Una vez incluso reinicié el sistema de seguimiento de jugadores de una tragamonedas, aunque fue mejor que le pegara a eso y no a mí
En un casino donde trabajé antes, el gerente dijo que rociaban suavizante de telas sobre las alfombras para reducir la estática, pero no sé si realmente funcionaba
Así que terminé usando el codo para tocar el interruptor. Era el mismo rayo, pero duele menos si te pega en el codo
https://en.wikipedia.org/wiki/Van_de_Graaff_generator
En realidad trabajo con alto voltaje, así que esta historia me parece bastante dudosa. Si uno hace las cuentas, podría ser técnicamente posible si se generara un flujo de campo eléctrico extremadamente denso, pero en la práctica se ve casi imposible
En particular, un voltaje tan alto como el que se describe tendría una fuerte tendencia a igualarse con un gran destello, especialmente con humedad alta. Me parece mucho más probable que hubiera puntos donde el campo eléctrico se sentía con fuerza, y que en el rumor y la narración eso se haya convertido en una “pared”
El mayor problema es que este fenómeno se describe como una “pared”, no como un campo que aumenta gradualmente, es decir, de forma cuadrática. Pero si realmente existe algún efecto de red en un ambiente suficientemente húmedo, mediado por partículas cargadas, entonces la ley cuadrática podría transformarse en otra cosa. Incluso algo cúbico podría sentirse como una pared a escala humana
No es tanto un “quiero creer”, sino más bien “es raro, pero bajo condiciones reproducibles quizá las matemáticas sí lo permitan”. Mi trasfondo relacionado es física matemática y soluciones analíticas de esas ecuaciones diferenciales parciales, y esas ecuaciones tienen soluciones bastante raras. Ojalá alguien lo intentara
Hay una diferencia digna de investigarse entre el efecto observado entre cargas puntuales ideales y el efecto de red que solo aparece cuando se propaga a través de una red de cargas puntuales menos ideales
Me parece mucho más plausible que alguien que entrara caminando en ese espacio terminara convirtiéndose en un pararrayos, en vez de quedar como una mosca atrapada en una telaraña
Me pregunto si alguien más notó que, desde que todo el mundo lleva una videocámara 4K60 en el bolsillo, casi desaparecieron los avistamientos de UFOs y Bigfoot
Hubo un hilo en 1995 y, después de eso, no se volvió a ver ni escuchar este fenómeno
ANTEC '97 Conference Proceedings, CRC Press, pp. 1310~1313
https://www.google.com/books/edition/SPE_ANTEC_1997_Proceedi...
Ese hilo se basaba en presentaciones y artículos académicos anteriores. La razón por la que este caso concreto no se reprodujo es que no tiene una utilidad práctica, requiere mucho equipo, hay que operar el equipo de forma deliberadamente incorrecta, con riesgo de daños o lesiones, y además el costo de prueba es extremadamente alto
Nadie va a ofrecerse voluntariamente para montar un entorno capaz de hacer correr 1 milla de película de PP de 20 pies de ancho a 1000 pies por minuto, cortar a propósito la conexión a tierra del equipo y hacerlo funcionar durante horas, días o semanas a más de 100 °F y más de 95% de humedad. Solo la instalación costaría millones de dólares, y los costos operativos podrían ser igual de altos
Que un fenómeno extraño sea raro y difícil de registrar no prueba su ausencia ni constituye evidencia de ausencia
Está basada en principios físicos conocidos, y el contexto extremadamente peculiar parecía estar dentro del rango de lo que podría permitir que algo así ocurriera. Así que asumí que fue un caso límite extremadamente raro que ocurrió “esa única vez”
Tampoco parece el tipo de cosa sobre la que la gente que trabaja en una gran planta de 3M se pondría a mentir sin más
Ya se había discutido antes
https://news.ycombinator.com/item?id=16299441 (2018)
https://news.ycombinator.com/item?id=5387052 (2013)
https://news.ycombinator.com/item?id=3274335 (2011)
A los campos eléctricos realmente les encanta ser lineales, pero los efectos extraños descritos son muy no lineales
Los efectos no ideales, como medir un campo eléctrico alto, pueden ser lineales. Pero esa pared solo afecta a seres vivos como aves, insectos y personas
Mi suposición es que esa pared era un fenómeno mediado por el sistema nervioso y la contracción muscular, y a diferencia de la fuerza electrostática, aquí pueden entrar umbrales, no linealidad y efectos psicológicos. Básicamente, todos los involucrados estaban recibiendo descargas brutales, y después de recibir un choque de nivel megavoltio por la columna vertebral, cualquier experiencia subjetiva parece posible
Se lee como un buen SCP
Hay muchas ideas interesantes en la sección de experimentos: http://amasci.com/freenrg/iontest.html
He leído este texto varias veces durante años, y siempre me ha fascinado que un fenómeno tan raro haya surgido en un entorno de fábrica
En la actualización de 2016, un familiar dice que ver efectos extraños en los carretes es algo común. Si es tan común, parecería que debería ser reproducible, pero nunca he visto un caso realmente reproducido
Por ejemplo, la empresa donde trabajo cultiva muchas células en reactores enormes, y quienes operan los reactores más grandes dicen haber observado cambios lentos en el rendimiento total que no se explican por ninguna variable observada. Sospechamos una deriva genética lenta dentro de la población, pero también podría deberse a factores estacionales o a variables no observadas
Cuando trabajé en Google, también había cosas que claramente solo se manifestaban a escala de clúster completo, y solo podían notarlas personas que conocían muy bien el proceso en curso y lo observaban con mucha atención. Creo que esto pasa en casi todos los sistemas de producción a gran escala, pero la mayoría de las veces no se observa
¿No provienen todas esas descargas electrostáticas, al final, a costa de la energía mecánica del sistema? Me sorprende que las dejaran simplemente saltar como en el video, sin intentar recuperarlas de alguna manera
Una de las formas más raras de recuperación de energía que he visto usaba un spark gap y un transformador personalizado para hacer una especie de Tesla coil invertida. La idea era tomar los picos de voltaje extremadamente altos y muy breves de la descarga electrostática y convertirlos en intervalos más largos de menor voltaje, y estaba montado en unos zapatos
Seguramente sería mucho mayor la energía desperdiciada por algo como el mal aislamiento de una oficina con calefacción