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Para la mayoría de las personas que deciden comprar un nuevo par de zapatos informales, el factor más importante suele ser la estética, es decir, su aspecto. Las consideraciones funcionales pueden entrar en juego para el calzado específico de una actividad, como las zapatillas de correr o las botas de invierno, pero el desempeño del producto en temas como la protección contra impactos y la resistencia al deslizamiento suele ocupar un lugar secundario en la lista de criterios de compra.

Sin embargo, estos atributos son de gran interés para las personas que se ganan la vida en entornos laborales difíciles, como fábricas y obras de construcción. Su calzado debe proteger contra la caída de objetos y los choques con maquinaria pesada, así como ofrecer una pisada segura en condiciones que no sean ideales.

Los miembros del comité sobre seguridad y calzado para peatones/pasarelas (F13) de ASTM International dedican mucho tiempo a pensar en estos atributos, especialmente en lo que se refiere al calzado y las botas de trabajo de protección. También estudian los materiales en el mercado para suelos sobre los que camina la gente. ¿El objetivo? Maximizar la tracción y minimizar resbalones y caídas.

Calzado de seguridad

Zapatos deportivos, abiertos, sandalias, zapatillas de ballet, mocasines, zuecos, la lista es interminable. Hay muchos tipos de zapatos en el mercado. Sin embargo, dentro de ese vasto universo, hay una categoría que exige atención adicional: el calzado de seguridad. Es aquí donde tradicionalmente han centrado su atención las dedicadas personas que ofrecen voluntariamente su tiempo en el subcomité de calzado (F13.30).

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El subcomité se creó a raíz de la disolución del comité técnico de calzado de seguridad del Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (American National Standards Institute). “Los miembros de ese comité, que crearon la parte de calzado de seguridad del estándar ANSI Z41, pasaron a ASTM para continuar su trabajo y publicaron sus primeros estándares en 2005”, explica Matt Piotrowski, director de ingeniería de productos de VFC. Él es copresidente del F13.30. “El subcomité incluye a voluntarios provenientes de fábricas de calzado de seguridad y proveedores de componentes, laboratorios de pruebas, agencias de seguros, instituciones académicas y usuarios finales”.

Desde la publicación de esos primeros estándares hace 18 años, el subcomité ha estado muy ocupado y actualmente supervisa seis estándares distintos.

Los métodos de ensayo estandarizados para la protección de los pies (F2412) y la especificación de los requisitos de desempeño para el calzado de puntera de protección (seguridad) (F2413) son los estándares más citados. Están en proceso de actualización, junto con la especificación de los requisitos de desempeño del calzado de protección de puntera blanda (sin puntera de seguridad/de protección) (F2892). Bill Ells, presidente entrante de la Junta directiva de ASTM, explica los objetivos de las revisiones. “Queremos mejorar la claridad de las tallas de las muestras de ensayo, para asegurarnos de que tanto las tallas masculinas como las femeninas estén debidamente representadas en las pruebas y que el producto final tenga un mejor etiquetado. También estamos examinando nuevamente el método de ensayo en lo que respecta a la función de disipación estática”. Ells también es miembro del comité ejecutivo del F13 y vicepresidente de ventas de Vibram S.p.A.

El subcomité de calzado también aborda la cuestión de la protección de los metatarsos, en colaboración con el Laboratorio de Biomecánica de la Movilidad Humana de la Universidad de Waterloo. “La universidad está en la segunda fase de un proyecto de varios años que utiliza pruebas cadavéricas y modelos informáticos para comprender mejor la protección metatarsal”, comenta Ells. “El objetivo es crear un método de ensayo y requisitos de desempeño mejorados, en función de datos biomecánicos científicos”.

Los resultados finales de esta investigación podrían no estar disponibles a tiempo para incorporarse a la actualización pendiente de F2412, lo que podría exigir una revisión intermedia del estándar para reflejar la nueva información.

Uno de los seis estándares de los que es responsable el F13.30 es el método de ensayo estándar para determinar la carga longitudinal necesaria para separar un tacón alto del resto del zapato (F2232). Lori Hyllengren, directora de laboratorio de Red Wing Shoes y copresidenta del subcomité de calzado, cita este ejemplo de ampliación de su ámbito de actuación.

“El comité se ha centrado predominantemente en crear y mantener estándares para el calzado de seguridad, pero recientemente hemos cambiado nuestro ámbito de actuación para incluir el desarrollo de estándares para todos los tipos de calzado”, afirma. “Por ejemplo, estamos en las primeras fases de desarrollo de un método de ensayo de resistencia al agua independiente que podría aplicarse al calzado en general, además del calzado de seguridad.

Además, los miembros del comité participan en otros comités mundiales de calzado y aportan los últimos avances de todo el mundo para que los evaluemos o apliquemos en nuestro trabajo futuro”.

Medición de la fricción

El calzado que llevamos y las superficies que pisamos se combinan a cada paso que damos. En un ciclo de marcha típico, la suela del zapato estará en contacto con el suelo entre 0,75 y 1,5 segundos.

Eso es poco más que un abrir y cerrar de ojos, y la inmensa mayoría de las veces estos pasos no tienen incidentes. Pero cuando la fricción entre la suela y la superficie es insuficiente, pueden producirse caídas, y a veces las personas resultan heridas. Por eso es tan importante el trabajo del subcomité de tracción (F13.10).

 
En el diseño y la fabricación de suelas se aplican numerosos estándares que muchos dan por sentado.

“Este grupo se ocupa básicamente de las técnicas, dispositivos y métodos de medición de la fricción”, explica John Leffler, vicepresidente del F13 y presidente del F13.10. “También está el subcomité de superficies de pasarelas (F13.50): esos son los materiales que se someten a prueba, mientras que el subcomité de tracción se ocupa de los dispositivos con los que se realizan las pruebas”.

El enfoque actual del F13.10 es un conjunto de estándares conectados en función de un F2508 en proceso de modificación, actualmente titulado validación de tribómetros de pasarelas utilizando materiales de referencia basados en la investigación. Muchos se preguntarán qué es un tribómetro. Tribonet.org lo define como: “Un nombre genérico para un dispositivo que se utiliza para simular la fricción y el desgaste en la interfaz entre superficies en un movimiento relativo bajo condiciones controladas”.

Lo que impulsa la modificación exhaustiva del estándar F2508 es el desafío de correlacionar los ensayos de fricción en pasarelas realizadas con un tribómetro con los requisitos de fricción de un ser humano en movimiento. “Los dispositivos de prueba de fricción no se resbalan ni se caen”, señala Leffler. “En realidad, la información que nos proporcionan solo nos resulta útil en el contexto de cómo pueden determinar si una superficie es resbaladiza para los humanos”.

Tanto en EE. UU. como en otros países, diferentes organizaciones de estandarización se han enfrentado a la relación entre los ensayos de fricción y los requisitos de fricción humana. Pero, como señala Leffler, en realidad no hay manera de crear una fórmula directa que relacione la fricción medible por una máquina (como un tribómetro) con la fricción que requiere un ser humano.

“Cuando las personas dan pasos, aplican un determinado perfil de fuerza”, explica Leffler. “Hay fuerzas verticales y hay fuerzas de cizallamiento horizontales a las que la fricción de la superficie se opone. Si tienes poca fricción, te deslizas. Si tienes mucha fricción, no. Una máquina no está en condiciones de medir lo mismo que los humanos necesitan de la superficie”.

Un nuevo conjunto de baldosas de referencia

Para que sean significativos, los resultados de los ensayos de los tribómetros de pasarelas deben validarse con respecto al comportamiento de las personas que caminan sobre superficies y contaminantes del suelo que varían en su potencial de deslizamiento. Esto es lo que intentó hacer la versión inicial de 2011 del F2508.

La primera versión del estándar se basó en los resultados de un estudio de investigación de la Universidad del Sur de California (USC) diseñado para identificar un conjunto de superficies de referencia, también conocidas como SR, que los humanos pudieran clasificar y diferenciar en función de su calidad deslizante (o falta de esta). Ochenta adultos jóvenes se dividieron en cuatro grupos y cada uno de ellos caminó varias veces por uno de los cuatro tipos de SR.

Las SR se colocaron en una zona de una “pasarela” de análisis de la marcha en el laboratorio de la USC. Los participantes usaron reflectores de captura de movimiento y arneses de protección contra caídas, y se les advirtió de que era posible que se cayeran. En algún momento durante las múltiples pasadas que cada persona hizo a lo largo de la pasarela y a través de la SR, sin que el sujeto de ensayo lo supiera, se aplicó una capa de agua a la superficie de referencia. El número de resbalones en el talón, en la punta del pie y “sin resbalones” se recopiló para clasificar la calidad deslizante de las baldosas.

Quedaron cuatro SR después de que muchas se eliminaron por ser demasiado resbaladizas, muy poco resbaladizas o muy similares. Leffler retoma la historia. “Los investigadores descubrieron que casi todo el mundo se resbaló en una superficie, 15 personas se resbalaron en otra, siete personas se resbalaron en una tercera y nadie resbaló en la cuarta. Los miembros del F13 hicieron un estudio con tribómetros, en el que manejaron una docena de modelos diferentes para ver si clasificaban y diferenciaban las baldosas en el mismo orden que los humanos. Algunos pudieron hacerlo, pero la mayoría no.”

Este estudio sirvió de base para la versión original del F2508. Para determinar si un determinado tribómetro era capaz de igualar los resultados del estudio, el usuario lo haría funcionar con copias de las mismas cuatro SR (disponibles en ASTM). Si los resultados coincidían, el tribómetro lograba la validación conforme al estándar. Aunque en su momento se consideró un avance tecnológico, la investigación original de la USC planteó algunos problemas. Entre ellas: incoherencias en las SR reales y variabilidad en la velocidad de marcha de los sujetos.

“El problema de muchos materiales fabricados para suelos es que su mercado nunca ha exigido que se fabriquen con la uniformidad que un tribómetro tiene la capacidad de medir”, comenta Leffler. “Nunca ha sido tan necesario que los fabricantes se pongan a trabajar y fabriquen productos homogéneos y uniformes.”

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Uno de los principales objetivos de un estudio similar realizado por la USC en 2021 era conseguir un conjunto más coherente de baldosas de referencia. Otro abordó la cuestión de la velocidad de marcha. Este último objetivo se cumplió trabajando con los sujetos de prueba para mantener un ritmo de aproximadamente 1,4 metros/segundo.

Un estándar mejorado

El pasado noviembre, Leffler esperaba que la votación de la nueva versión del F2508 comenzara a principios de 2023 y que la aprobación final se produjera a finales de año. ¿Cómo podría ser el estándar modificado?

Uno de los cambios se basa en los resultados del estudio más reciente de la USC. Una vez más, se evaluaron muchas superficies de referencia candidatas en las primeras pruebas piloto, y se eligieron cuatro para las pruebas en humanos del estudio. Pero el nuevo conjunto de superficies de referencia que estará disponible en ASTM para la validación de tribómetros contiene tres baldosas. “Los investigadores descubrieron que las personas no eran realmente capaces de diferenciar entre dos de las superficies y los tribómetros tampoco. Así que se decidió eliminar una de ellas”, explica Leffler.

El estándar revisado también incorporará ajustes en el enfoque estadístico utilizado para determinar si un tribómetro clasifica y diferencia correctamente las superficies de referencia. Otra modificación importante: mayor énfasis en que el usuario final de un tribómetro valide su desempeño.

“En la primera generación del F2508, el proveedor, distribuidor o fabricante realizaba esta importante tarea”, afirma Leffler. “Pero investigaciones posteriores demostraron que las diferencias individuales entre la forma en que las personas manejan los tribómetros y cómo interpretan los métodos de ensayo pueden suponer una diferencia real en las mediciones, y eso puede ir en función de lo bien estructurado que esté el método de ensayo, de lo claro que sea de entender y de lo fácil que sea conseguir la repetibilidad y la reproducibilidad”. (La reproducibilidad es un análisis estadístico que permite determinar cómo debe esperarse que se comparen las mediciones con su dispositivo con las mediciones de otra persona que utilice una unidad diferente del mismo dispositivo al realizar pruebas en la misma superficie).

Es importante señalar que, aunque la nueva versión del estándar animará a los usuarios finales a validar sus tribómetros particulares, seguirá dejando abierta la opción de que lo hagan los proveedores. “Sin embargo, por necesidad, la carga estadística es mayor, porque tenemos que fijarnos en la reproducibilidad frente a la repetibilidad de cuando lo hace el usuario”, dice Leffler.

Calificaciones de fricción

Los cambios propuestos al F2508, por muy útiles que sean, representan solo una parte de la historia. “La cuestión más importante es el plan del subcomité de tracción para su conjunto de estándares conectados”, afirma Leffler. “La necesidad del sector, y de todo el mundo, es que haya una base técnicamente sólida para los índices de fricción de los distintos materiales de suelos que permita a los usuarios finales saber si el suelo va a ser adecuado para su aplicación. En este momento no existe nada parecido”.

Una de las razones de la ausencia de este tipo de sistema de clasificación es la reticencia de entidades privadas como fabricantes o distribuidores a poner su nombre en un umbral de fricción, porque podrían ser considerados responsables si alguien se resbala con su producto. Leffler cree que estas calificaciones deben desarrollarse a través de una organización como ASTM. “De ese modo existirá la oportunidad, a través del proceso de consenso, de que personas de todo el conjunto de intereses aporten información que debería conducir a un estándar defendible”.

En opinión de Leffler, el estándar debe establecer un nivel mínimo de fricción (un “umbral”) para el uso seguro de una superficie de suelo y tiene que ser específica para cada tribómetro. “Una de las cosas que la investigación de la USC y otros estudios han demostrado es que distintos tribómetros obtienen mediciones diferentes en la misma superficie”, afirma. “Eso no es inesperado, porque los distintos tribómetros funcionan de maneras diferentes”.

“Así que habrá un estándar de umbral específico para tribómetros”, dice Leffler. “Será algo que proporcione el marco para que un usuario determine cuál será el umbral para cualquier tribómetro concreto que cumpla las exigencias estadísticas del F2508. También será importante que cualquier estándar dé cabida tanto a los tribómetros estadounidenses, que tienden a ser diseños patentados, como a los tribómetros utilizados en todo el mundo, como el popular péndulo británico, que no son diseños patentados”.

“Eso es algo que tenemos que tener en cuenta, porque no tiene sentido especificar un umbral de fricción concreto o un nivel de fricción concreto para un material de suelo y luego decir: ‘Bueno, estás bien, para siempre’. No sucede de esa forma”, dice Leffler. “El objetivo final es tener algo que sirva para todos los tipos comunes de material para suelos”, dice. “De forma que un profesional del diseño o un propietario de una vivienda pueda ir a una tienda y ver que esto obtiene una A en fricción, aquello obtiene una B en fricción, lo otro obtiene una C en fricción. Así que, si C tiene una fricción media, quizás no quiera usar esto en mi baño o cocina. Este tiene una fricción B, así que tiene mayor fricción pero no es tan áspero como para no poder limpiarse. Este tercero se lleva una A, tiene muchísima fricción, pero quizá sea más difícil de limpiar”.

Leffler y sus colegas del F13 reconocen que el conjunto de estándares que están elaborando nunca será realmente capaz de abarcar toda la variabilidad que se produce con las demandas de fricción humana, las características de fricción del calzado y el funcionamiento de los tribómetros.

En palabras de Bill Ells, “La combinación de diseños de suelas de zapatos, los materiales de que están hechas esas suelas, la superficie (ya sean suelos comerciales o residenciales o pasarelas exteriores) y la composición de esos materiales dan lugar a infinitas combinaciones. El objetivo de todos los implicados es trabajar para encontrar combinaciones de materiales, métodos de ensayo y requisitos de desempeño que aporten cierto nivel de confianza al consumidor. Es precisamente el proceso que reúne a miembros de ASTM que representan a tantas partes interesadas lo que hace que los estándares de ASTM sean tan convincentes como son”.

Jack Maxwell es un escritor independiente que reside en Westmont, Nueva Jersey.