RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO EN PAVIMENTOS CERÁMICOS :-

RALPH BROUGH British Ceramic Research, Itd.

Queens Road, Penkhull. Stoke on Trent. ST4 7LQ

Esta ponencia ofrece una revisión global de los métodos de medición de la fricción, contenidos en el borrador del proyecto de norma ISO para baldosas cerámicas, y, teniendo en cuenta especialmente la controversia suscitada por el método dinámico, se presta una atención especial a este último, conocido en Gran Bretaña como el «Tortus».

Empezaré explicando, de forma sencilla, algunas definiciones, para luego pasar a los sistemas de medición, y a continuación trataré la norma ISO en cuestión.

De modo que, en primer lugar, ¿qué es la fricción?.

Básicamente el concepto es sencillo; es la fuerza horizontal que se opone al movimiento entre dos superficies. El experimento típico que se realiza en el colegio, es el que se muestra en la siguiente figura: v

donde p = H / V H

La fuerza H se va incrementando poco a poco hasta que el bloque superior se mueve. Así, el coeficiente de fricción (p) es el cociente entre la fuerza (H) y la velocidad del bloque (V). Desde un punto de vista estricto, este es el coeficiente de fricción estática, ya que conviene aplicar una definición rigurosa. No es suficiente decir que una baldosa tiene un coeficiente de fricción de x, sino que además se han de definir los siguientes términos:

(i) Las dos superficies, p. ej., una goma 4 s sobre la baldosa cerámica.

(ii) Las condiciones, p. ej., en seco o en húmedo.

(iii) El sistema de medida, p. ej., dinámico, estático. rampa, etc.

2 - TRABAJO REALIZADO POR «CERAM»

La investigaciones llevadas a cabo por CERAM sobre la resistencia al deslizamiento incluyen varias pruebas, todas las cuales fueron insatisfactorias por varias razones. Por lo tanto, se decidió especificar todos los diferentes parámetros que tenían que incluirse para poder definir correctamente el sistema de medida propuesto.

OBJETIVO

Medición de la resistencia al deslizamiento:

1 - Baldosas cerámicas.

2 - Pavimento nivelado.

3 - Condiciones en seco y en húmedo

4 - Andar normal en línea recta.

5 - Contacto inicial del talón.

Estos parámetros fueron escogidos deliberadamente para representar las condiciones básicas y más sencillas relativas al caminar humano sobre pavimentos cerárnicos. Ir más allá de estos parámetros y incluir todas las situaciones extremas que se pueden producir, nos parecía exceder el alcance de nuestro objetivo. Por ejemplo, nuestras mediciones no incluirían personas corriendo, saltando o girándose de repente sobre el suelo pavimentado. Incluso, para empezar, las medidas se referirían exclusivamente a baldosas cerámicas colocadas sobre una superficie plana.

Se llevaron a cabo reuniones con varias Entidades que tenían experiencia con respecto a los accidentes que se producen por deslizamiento, y se observó que el factor crítico era el momento en que el talón del zapato toma contacto con el pavimento. Para establecer las características buscadas, se investigó el mecanismo del andar humano. Muchas personas fueron filmadas mientras andaban sobre un pavimento de baldosas cerámicas delante de una pantalla iluminada, dividida por una parrilla de líneas verticales y horizontales. La cámara de filmación fue colocada a nivel del suelo y, conociendo la velocidad de filmación (imágeneslsegundo), fue posible llegar a un análisis exhaustivo del mecanismo de andar de las personas. La siguiente figura muestra un ejemplo típico de uno de los resultados:

(31 Pie izquierdo - Pie demcho - - -

A / -\

D i ~ c c i 6 n de la marcha

Gráfico (a). Movimiento de la puntera del pie al andar. Gráfico (b). Movimiento del talón al andar.

Características físicas de la persona: - Altura: 6 pies y 1 pulgada - Paso: 2,94 pies - velocidad al andar: 4,2 millas por hora. - velocidad máxima de la puntera: 16,4 millas por hora. - velocidad máxima del talón: 14,9 millas por hora.

Como se puede ver, el mecanismo del andar humano es muy complejo. Sin embargo, se observó un factor muy importante en estos experimentos, que es la parte del gráfico donde el talón toma contacto con el suelo. En la siguiente figura se muestran los movimientos del talón:

- Diecciún dé la marcha

Se puede ver en el gráfico que hay tan sólo un pequeño componente horizontal de movimiento, cuando el talón toma contacto con el suelo. Los cálculos realizados a partir de los resultados obtenidos muestran que el componente horizontal de la velocidad es casi siempre < de 10 mmls y a menudo cero.

3 - DESARROLLO DEL «TORTUS»

A partir del trabajo realizado se eligieron los siguientes parámetros para incorporarlos en el equipo de medida de la resistencia al deslizamiento.

1 - Carga vertical: 200 g

2 - Diámetro de la probeta de goma («slider»): 9 mm

3 - Velocidad de recorrido: 17 mmls

4 - Material de la probeta («slider»): goma tipo 4s

Una carga vertical de 200 g colocada sobre una probeta de goma de 9 mm de diámetro (= 0,64 cm2) es equivalente a 68 kg sobre un área de unos 220 cm2, lo que corresponde, se supone, al valor medio de una persona. Por supuesto que, tras producirse el contacto del talón, la carga variará, pero para facilitar la operación se eligió una carga constante. La probeta, hecha de goma 4S, es representativa de aproximadamente el 90% del calzado empleado. No obstante, se pueden emplear probetas hechas con otro tipo de material, y de hecho incluimos, por norma, taquitos de cuero y goma blanda para el ensayo.

La siguiente figura muestra los componentes del equipo Tortus en su forma actual, después de varias modificaciones y mejoras.

L h p a r a s Seleccionador i n d i c d ó w Tapa del tmsductor del intérrdo., de in!4rralos Varilla de calibraci6n [a lm~~enada ]

~omillo'de sujecci6n

Básicamente, el equipo consta de una probeta («slider») hecha de un material adecuado, que lleva una carga vertical constante, y que es arrastrada a lo largo de la muestra de ensayo. El dispositivo lleva ensamblado un anillo de acero que se dobla en función de la fuerza horizontal que se opone al movimiento. El equipo está calibrado para que el coeficiente de fricción se pueda:

(a) Leer en el dial. (b) Registrar de forma permanente.

El equipo Tortus presenta una serie de ventajas como son:

(i) Es un equipo portátil que puede emplearse en el laboratorio y en el puesto de la obra.

(ii) Se pueden emplear probetas («sliders») de cualquier material y de geometrías diferentes.

(iii) Se puede registrar la fricción en continuo, lo que permite la identificación de pequeñas áreas donde la fricción es menor.

4 - BORRADOR DEL PROYECTO DE NORMA ISO/DIS 10545-17

En el borrador del proyecto de norma ISO de medición de la fricción, además del método dinámico descrito anteriormente, aparecen otros dos métodos: el Método Alemán de la Rampa y el Método Estático Americano. Los dos métodos han sido descritos brevemente en la norma tal como sigue:

4.1 - Método B: Probeta («Slider») Estática.

Este método utiliza una probeta («slider») de goma 4S, como superficie de contacto. Se emplea un sistema adecuado para determinar la fuerza máxima horizontal necesaria para iniciar el movimiento entre la probeta y la superficie de la baldosa, tanto con condiciones en seco como en húmedo. En el Anexo B se muestra un ejemplo con más detalles de cómo se lleva a cabo este método de ensayo.

Nota. Este método puede ser usado en el laboratorio o sobre pavimentos colocados que se están utilizando.

4.2 - Método C: Rampa o Plataforma Inclinada.

Una persona en posición vertical se mueve hacia adelante y hacia detrás sobre una base revestida de cerárnico, que sirve de superficie de ensayo (1000 x 500 mm). La inclinación de la superficie cerámica de ensayo se va incrementando a una velocidad constante, hasta alcanzar un ángulo al cual la persona, sometida al ensayo, da muestras de inseguridad en sus movimientos. El ensayo se lleva a cabo con una aplicación de aceite sobre la rampa de ensayo. Se determina el ángulo de inclinación de la superficie cerámica de ensayo. En el Anexo C se presenta un ejemplo con más detalles de la utilización de este método.

En las siguientes figuras se muestran varios dibujos de los métodos descritos:

aquito de .,. í+*lxn\ \ Medidor de Peso

S des lazamiento w~ Dirección

\ Banco de ensayo^^^ Parada

Superficie Pasamanos intercambiables de segurid

de andadura

del Jerza

Bloque y aparejo )- del elevador

Transportador de ' minea de plomada

Base de hormigón colado

5 - BORRADOR DEL PROYECTO DE NORMA ISO-DIS 13006

A continuación se detallan los requisitos según dicha norma, para baldosas cerámicas. Hay que tener en cuenta que ha habido muchas críticas relativas a la clasificación de la resistencia a la fricción del Anexo E.

Las baldosas se clasifican en base a los siguientes valores medios:

Clase 1 < 0,4 de coeficiente de fricción (CoF) dinámico obtenido según el apartado 4.1 de la norma ISO 10545- 17.

< 0,5 de CoF estático obtenido según el apartado 4.3 de la norma ISO 10545-1 7.

Clase 2 > 0,4 de CoF dinámico obtenido según el apartado 4.1 de la norma ISO 10545-1 7.

2 0,5 de CoF estático obtenido según ei apartado 4.3 de la norma ISO 10545-17.

Las baldosas de la Clase 1 son adecuadas para instalaciones corrientes. Cuando se requiere una resistencia al deslizamiento mayor, se recomienda el uso de las baldosas de Clase 2.

El principal inconveniente de esta clasificación es que las baldosas de fricción casi nula (por ejemplo), serían también recomendables para instalaciones normales. Para corregir esta anomalía, se ha propuesto una clasificación más detallada:

Clase 1

< 0,2 de CoF. Estas serán en su mayoría baldosas esmaltadas y lisas, que alcanzan este valor bajo en condiciones húmedas. Dichas baldosas deben emplearse sólo en condiciones secas y ser excluidas de ambientes húmedos.

> 0,2 - < 0,4 de CoF. Estas serán normalmente baldosas esmaltadas, aunque puede haber un pequeño grupo de baldosas sin esmaltar, y que han alcanzado este valor sólo en condiciones húmedas. Dichas baldosas no deben emplearse en cuartos de baño domésticos, donde es indispensable el uso de una alfombrilla antideslizante, sino en otras áreas de uso doméstico como cocinas y otras zonas secas.

Clase 2

2 0,4 - < 0,7 de CoF. En este grupo se incluyen algunas baldosas esmaltadas, aunque la mayoría son sin esmaltar. Si la baldosa tiene este valor de CoF como mínimo, en seco y en húmedo, puede considerarse adecuada para zonas domésticas como cuartos de baño, cocinas, entradas, y comedores. También pueden emplearse en áreas de servicio público como aseos, lavabos, duchas, entornos de piscinas, etc. y zonas de pavimento de mayor extensión como los centros de compras, paseos públicos, zonas de tránsito peatonal de aeropuertos, vestíbulos de hoteles, etc.

> 0,7 de CoF. Se aconseja el uso de baldosas, de superficie plana o con textura, de mayor resistencia al deslizamiento, con valor de CoF de >0,7, en zonas como cocinas comerciales, mataderos, suelos de garajes y ciertos ambientes industriales.

Este tipo de clasificación está basada en el concepto de ((adecuado para un uso concreto)) y, además de hacer más extensiva la primera clasificación, puede servir de guía para los usuarios de baldosas.

6 - SUELOS RESBALADIZOS: LA DEFINICIÓN DEL PAVIMENTO EN RELACIÓN A SUS CONDICIONES DE USO

Quisiera terminar con unas palabras referentes a lo que entendemos por ((suelo resbaladizo)) de acuerdo con nuestra experiencia. Las situaciones extremas son fáciles de definir. Si cada persona que pisa sobre un pavimento se resbalara, esto sería un suelo resbaladizo y si nadie se resbalara, sería un suelo antideslizante. Sin embargo, estamos buscando una definición que se sitúe entre ambos extremos. Entonces, ¿ cuándo podemos distinguir entre un pavimento seguro y otro peligroso ?.

Si una persona entre 100.000 resbala, i es un pavimento resbaladizo ?. O bien, L tiene que ser una entre 10.000 ?.

Posiblemente haya que hablar en términos de número de resbalones (x) en un número de pasos sobre un pavimento (por ejemplo lo6)).

Puede incluso, que estemos buscando una definición imposible porque:

(i) Cada persona tiene su propia forma de andar.

(ii) Hay una gran variedad de calzado.

(iii) Cada persona tiene su propia habilidad para corregir el posible resbalón.

(iv) En el área pisable puede haber contaminantes diferentes.

El alcanzar una definición, enfocada al usuario, parece todavía lejos, pero mientras tanto, nosotros que medimos la fricción, seguimos haciendo todo lo posible para tratar de resolver este dilema.