Categorías
+ Leído Técnica

Factor de caída y fuerza de choque en trabajos en altura

Fuerza de choque

Que una caída de dos metros pueda tener consecuencias más graves que otra de cuatro puede parecer un contrasentido. Sin embargo situaciones como ésta pueden darse cuando no se tienen en cuenta dos conceptos básicos que son fundamentales para entender las consecuencias de una caída utilizando un arnés: la fuerza de choque y el factor de caída.

En altura, estar conectado a un anclaje no es, por si solo, garantía de seguridad. Es algo que suelo repetir insistentemente a mis alumnos. No basta con anclarse a un punto fiable, aún hay que hacerlo con seguridad, es decir, con conocimiento de causa.

Hagamos una composición de lugar: estás trabajando en la parte más alta de una estructura metálica a 20 metros del suelo. Llevas puesto un arnés anticaídas con marcado CE y norma EN 361 y estás conectado a un anclaje normalizado situado en la propia estructura a la altura de tus pies. Para ello utilizas un elemento de amarre de 1 metro de longitud. Este lleva también marcado CE, cumple con la norma técnica EN 354 (equipos de amarre) y garantiza una resistencia mínima de 22 kN. Puedes trabajar tranquilo ¿verdad? ¡La respuesta es un no rotundo! Con esta configuración, en caso de caída, la fuerza de choque transmitida a la cadena de seguridad alcanzaría valores inasumibles. Veamos por qué.

Fuerza de choque

Llamamos fuerza de choque a la energía generada durante el proceso de detención de una caída cuando se utilizan sistemas de protección individual contra caídas de altura (arnés anticaídas y/o aborbedores/subsistemas de conexión), es decir, al impacto que recibe la cadena de seguridad cuando se sufre una caída.

Para saber de dónde proviene esta energía basta con recordar a Lavoisier y su principio de conservación de la energía: “la materia (o energía) ni se crea ni se destruye, sólo se transforma”. Esta energía pues, no es más que la transformación de la energía potencial (la que posee un cuerpo cuando se encuentra en altura, o sea, tú colgado a x metros del suelo) en energía cinética (velocidad que adquieres durante la caída) y finalmente fuerza de choque: cuando la velocidad es cero, la energía cinética desaparece y se transforma, principalmente, en deformación del cuerpo.

Esta fuerza de choque puede calcularse aplicando una complicada fórmula:

fuerzadechoqueformula

Donde:
F es la fuerza de choque
m es la masa
g es la aceleración de la gravedad (9,8 m/s²)
E es el módulo de Young
S es la sección de la cuerda
f es el factor de caída.

Simplificando mucho esta fórmula, podemos afirmar que la fuerza de choque generada durante una caída depende principalmente de tres parámetros: masa, “elasticidad del sistema” y factor de caída.

Masa

absorbedor de energía
Absorbedor de energía parcialmente desgarrado

La masa de un cuerpo es una propiedad intrínseca del mismo, la cantidad de materia de dicho cuerpo independientemente de la intensidad de la fuerza de la gravedad que actúa sobre él. Esta magnitud física se expresa en Kg y no debe ser confundida con el peso de un cuerpo.

El peso no es una propiedad intrínseca de un cuerpo, pues depende de la intensidad de la fuerza de la gravedad que actúa sobre el cuerpo. A grandes rasgos podríamos decir que el peso es la fuerza con la que el cuerpo es atraído por la tierra y la masa es la cantidad de materia que tiene el cuerpo.

Peso = Masa x Gravedad  

A modo de ejemplo, una masa de 80 kg tiene un peso mayor en la tierra que en la luna ya que la intensidad del campo gravitatorio de la primera es mayor que el de la segunda. Por supuesto, cuando se trata de calcular la fuerza de choque generada durante una caída, a mayor peso, mayor energía generada.

Elasticidad del sistema

Entendemos por elasticidad del sistema de seguridad la capacidad de dicho sistema de “absorber” o disipar la fuerza generada por el impacto de la caída. Por poner un ejemplo, la fuerza de choque registrada durante la caída de una masa de 80 kg será mucho más elevada si el elemento de conexión que detiene la caída está fabricado en acero (una eslinga de cable, por ejemplo) que si es textil. Por tanto a mayor capacidad de absorción de un sistema, menor fuerza de choque.

Los dispositivos con mayor capacidad de absorción a día de hoy son los bien llamados absorbedores de energía. En Europa, la norma técnica que los regula es la EN 355. Esta norma garantiza que la fuerza de choque generada durante una caída con estos dispositivos será siempre inferior a 6 KN para una masa de 100 kg. Los elementos de conexión (cabos de anclaje) con menor capacidad de absorción serían, en este orden:

Acero
Polietileno (dyneema)
Cinta de náilon
Cuerda EN 1891 (semiestática)
Cuerda EN 892 (dinámica)

Por ello, en situaciones con riesgo de caída, debemos usar siempre absorbedores de energía. A este respecto, podéis leer este artículo Caídas sobre elementos de amarre sin absorbedor

Factor de caída

El factor de caída es un número adimensional y expresa la severidad de una caída. Su valor, comprendido entre 0 y 2 en condiciones de trabajo normales, se calcula dividiendo la altura de la caída entre la longitud de cuerda/elemento de amarre utilizados.

Factor de caídaPongamos un ejemplo: un trabajador situado sobre una plataforma se conecta a un punto de anclaje ubicado a la altura de sus pies mediante un elemento de amarre de 1 metro de longitud: en caso de caída ésta será de 2 metros. El factor de caída sería entonces 2 metros de caída / 1 metro de elemento de amarre = 2

Factor de caída

Si repetimos la operación, esta vez con un elemento de amarre de 2 metros, la caída sería de 4 metros, es decir, el doble que en el ejemplo anterior. Sin embargo, el factor de caída permanece invariable: 2 (caída/amarre).

En el caso de los trabajos verticales, al estar suspendidos por debajo del punto de anclaje al que están fijadas las cuerdas, las situaciones de factor 2 son prácticamente inexistentes (que no imposibles, ojo). A menudo se habla erróneamente de situaciones de factor 2 cuando el dispositivo anticaídas deslizante corre por debajo de nosotros: en realidad, en caso de caída, la longitud de cuerda activa sería la suma del elemento de amarre que conecta nuestro arnés con el anticaídas deslizante + la longitud de cuerda situada entre este último y el anclaje al que está fijada.

Pongamos un ejemplo: si utilizamos un anticaídas deslizante que va conectado a la anilla esternal de nuestro arnés mediante un elemento de amarre de 1 m y sufrimos una caída a 20 metros del anclaje de cabecera (superior) el factor de caída máximo se calcularía del siguiente modo:

Caída: 2 metros (1m + 1m del elemento de amarre) / longitud de cuerda activa (22 m: 1m + 1m del elemento de amarre) + 20 metros de cuerda, es decir 2/22= 0,09. Por supuesto, el valor del factor de caída irá en aumento cuanto más cerca del anclaje superior sobrevenga la caída, llegando prácticamente al factor 2 en caso de encontrarse en la parte superior de la cuerda.

fall_factor_ferratasSituaciones especiales

Como decía al principio, el valor del factor de caída es un número adimensional comprendido “generalmente” entre 0 y 2. Y digo “generalmente” porque existen situaciones excepcionales —y peligrosas— en las que el factor de caída puede ser de 3, 4 o más. Estas situaciones suelen ser habituales en vías ferrata, por ejemplo.

En el ámbito profesional, pueden darse por ejemplo si conectamos el conector de un doble gancho en el montante de una estructura metálica. En este caso el conector puede subir varios metros por encima del travesaño que detendrá su recorrido descendente durante la caída. Suponiendo que nuestro conector se encuentre 2 metros por encima del travesaño, con un amarre de 1 metro la caída podría llegar a ser de 4 metros. Si aplicamos la fórmula del factor de caída obtenemos 4/1= 4. A día de hoy no existe ningún absorbedor para uso profesional que soporte caídas de factores superiores a 2.

Como conclusión podemos afirmar que el factor de caída no determina por sí solo la severidad de una caída si por severidad entendemos la intensidad de la fuerza de choque. También son fundamentales otros 2 parámetros: la masa del cuerpo y la capacidad de absorción del sistema. No olvidemos que una caída de factor 2 sobre un elemento de amarre con absorbedor de energía normalizado bajo UNE-EN 355 produce una fuerza de choque inferior a 6kN (+- 600 kg) con una masa de 100 kg, mientras que la misma caída con un elemento de amarre de dyneema ¡puede superar los 22 kN!

Así que recuerda: ¡estar conectado a un anclaje no es, por sí solo, garantía de seguridad!

También te puede interesar

retro

Por Héctor del Campo

Supervisor IRATA L3, supervisor, instructor y examinador ANETVA. Soy consultor externo y actualmente trabajo como supervisor IRATA en proyectos de eólica marina de reparación de palas.

46 respuestas a «Factor de caída y fuerza de choque en trabajos en altura»

Hola Guillermo,

Me alegro de que te guste el artículo.
Todos nuestros cursos son presenciales.

Un saludo.

Buenas señor hector me gusto mucho su articulo, de casualidad dictara algun curso onlline sobreso seguridad industrial.

Hola Hector, super bueno tu articulo, respecto a lo mismo donde encuentro los valores de los módulo de Young de diferentes dispositivos de cuerdas y estrobos?

Se requiere una línea de vida horizontal portátil, como se muestra en la imagen , tenga en cuenta que la vida de línea horizontal portátil tiene una longitud de 4 metros y cuenta con un amortiguador de choque con una elongación de 1.07 metros , en unos de sus extremos . Está se desea instalar a 2.50 metros de altura con respecto a la plataforma de trabajo .
Calcule el requerimiento de claridad sabiendo que los trabajadores miden 1.65 metros y pesan 70 Kg cada uno . Las eslingas de detección de caída poseen una distancia de detección de 1.50 metros y elongación máxima de 1.06 metros , que el equipo de protección contra caída de encuentra justo a operario.
Profesor me hace el favor y me a desarrollar este ejercicio . Gracias

Hola Héctor, primero de todo disculparme porque seguro que el modo de realizar la pregunta, puede no ser del todo acertado en definiciones o palabras usadas.
Tengo intención de hacerme con material de apeo de árboles y me gustaría tener una idea del aumento de peso de una seccion (de pino por ejemplo) que pesa 100 kilos atada en una cuerda semirígida y cae un metro de altura.

Muchas gracias

Lluís

Héctor, agradezco que compartas tu conocimiento.
Tienes información de los fenómenos que ocurren en el cuerpo humano cuando impacta sobre el suelo al caer libremente desde 1.80m (altura reglamentada, en varios países, para usar cinturón de seguridad)
Muchas gracias

muy buenos días, me gustaría conocer la fuente de formula, la publicacion safety news de marzo de 1981 plantea otra formula diferente

Hola Luis,

Los absorbedores de energía según norma EN 355 (norma europea), suelen activarse entre los 2 y los 5 kN, por lo que en el ejemplo que comentas, el absorbedor no se desplegaría.
Un saludo.

Una consulta: Si un trabajador posicionado en una plataforma a 4.5 m sobre el suelo enganchara por error a un elemento (de 15 kg) a 5.5 m y que este elemento se cayera, si por esta situación sucediera que el trabajador cayera al piso. Creería que antes que el peso del elemento tire hacia abajo al trabajador, debería de activarse el absorbedor de energía antes que el propio arnés arrastra al trabajador al piso.

Hola hector:
En escalada se aplicaría la misma fórmula al ser anclajes rígidos?
El módulo de young al ser 0 su deformación com saber si comprar un anclaje que soporte más menos kn ?

Héctor, muy buena la información y me gustaría tener el contacto contigo ya que también soy instructor de trabajos en altura, iniciándose en este tema apasionante.

Hola,

¿Podrías recomendar literatura para poder ahondar un poco más en el tema y realizar ejercicios prácticos?

Te lo agradeceré.

Prezados amigos, muito respeito a esse blog devido a responsabilidade que as informações são tratadas e o nível de profundidade e simplicidade no entendimento. Excelentes artigos. Um grande abraço do Brasil!!!

Muchas gracias Javier, me alegro de que te haya gustado el artículo 🙂 Un saludo.

Enhorabuena, me parece una explicación muy buena, se entiende todo muy claro y sobretodo me gusta como haces alusión a la relación que hay entre la masa, la elasticidad del sistema y el FC, para calcular la fuerza de choque. El cálculo de dicha fórmula es lo único que nos podría decir cuales son los Kn de la fuerza de choque que recibiríamos en un caída, teniendo en cuenta también, que no es siempre exacta, ya que factores como la massa del asegurador, el tipo de asegurador, la eficacia del asegurador a la hora de realizar la detención, el roce de la cuerda con la pared y la fricción generada del escalador con la roca al caer, también colaborarían en modificar el resultado del cálculo de la fuerza de choque. Se podría hacer un cálculo bastante acertado.
Gracias, un saludo
Javier T.U.

Hola María,
¿puedes especificar un poco más? ¿Se trata de una línea de vida vertical u horizontal? Esos 1,8 m, ¿corresponden a la altura a la que está instalada la línea de vida, a su longitud…?
Saludos

hola alguien me puede ayudar ¿Cuanto la distancia de caida de una persona que usa una linea de vida de 1.80 metros y mide 1.70 de metros de altura?

Hola hector veo que perteneces a la WGO, das algun entrenamiento en eolicas que puedas certificar??

Gracias David, puedes plantear cualquier duda aquí mismo.
Un saludo!

Hola, esta excelente la informacion y me gustaria estar en contacto para obtener mas informacion. saludos

Hola Wilinton, puedes compartir este artículo por correo electrónico pinchando en el icono correspondiente.
¡Un saludo!

Deja un comentario

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.