Factor de caída y fuerza de choque en trabajos en altura

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:

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

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.

Pongamos 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

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.

Situaciones 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!