Ingeniería de resistencia al deslizamiento: análisis del coeficiente dinámico de fricción (COF) según los protocolos SATRA TM144

Los incidentes de resbalones y caídas representan un porcentaje sustancial de las lesiones laborales en almacenes, cocinas comerciales, refinerías de petróleo y manufactura pesada. En el diseño de calzado de seguridad, una apariencia agresiva de la banda de rodamiento no garantiza inherentemente tracción en el mundo real. Cuando una suela se encuentra con contaminación líquida, como agua jabonosa sobre baldosas esmaltadas o aceite de máquina viscoso sobre acero plano, el comportamiento físico del compuesto de caucho y la canalización de la banda de rodadura determinan si el usuario permanece erguido o experimenta una pérdida de tracción catastrófica.

Para cuantificar objetivamente la resistencia al deslizamiento, los organismos de prueba globales desarrollaron protocolos mecánicos rigurosos. Si bien la norma europea EN ISO 13287 y la norma estadounidense ASTM F2913 son ampliamente citadas, SATRA TM144 ( Fricción (resistencia al deslizamiento) de calzado y suelos ) sigue siendo el punto de referencia biomecánico fundamental para evaluar el coeficiente dinámico de fricción (COF) entre suelas enteras de calzado y superficies controladas para caminar.

La evaluación del calzado según los protocolos SATRA TM144 requiere instrumentación de laboratorio avanzada que reproduzca la verdadera biomecánica de la marcha, yendo más allá de la fricción estática para cuantificar el comportamiento de contacto dinámico en condiciones contaminadas.

La biomecánica del deslizamiento del calzado: COF estático versus dinámico

La fricción estática mide la fuerza necesaria para iniciar el movimiento entre dos cuerpos estacionarios. Sin embargo, los accidentes por resbalones humanos rara vez ocurren cuando están parados inmóviles; Ocurren durante las fases de transición de la marcha, cuando el pie hace contacto inicial con el suelo o se prepara para impulsarse.

SATRA TM144 se centra estrictamente en el coeficiente dinámico de fricción (COF) , definido como la relación entre la resistencia de fricción horizontal ($F_h$) y la carga vertical normal ($F_v$) durante el deslizamiento activo:

$$ ext{COF dinámico} = rac{F_h}{F_v}$$

+------------------------------------------------------------------------------------+ | FASES DE DIAGNÓSTICO DE TRACCIÓN DINÁMICA SATRA TM144 | +------------------------------------------------------------------------------------+ | [Fase 1: Contacto con el talón] ---> Ángulo de contacto de 7°, carga vertical de 500 N (alto riesgo de deslizamiento)| | [Fase 2: Contacto plano completo] ---> Contacto de suela horizontal, carga vertical de 500 N | | [Fase 3: Empuje del antepié] ---> Ángulo de despegue inverso de 7°, carga vertical de 500 N | +------------------------------------------------------------------------------------+

Bajo la cinética de la marcha real, el golpe del talón hacia adelante representa la fase más peligrosa:

• Cuando el talón hace contacto inicial en un ángulo de aproximadamente 7° , el peso del cuerpo se transfiere rápidamente hacia adelante.

• Si la contaminación de los líquidos no se puede canalizar instantáneamente a través de las entalladuras de la banda de rodadura, se produce aquaplaning hidrodinámico. La película de fluido soporta la carga de contacto, reduciendo la fricción a casi cero y provocando un deslizamiento hacia adelante incontrolado.

• SATRA TM144 evalúa este contacto crítico del talón de 7° junto con el contacto horizontal plano y los modos de impulso del antepié.

Superficies de piso estándar y contaminantes líquidos

Una fortaleza central de las pruebas SATRA TM144 y EN ISO 13287 es el uso de superficies de piso calibradas y estandarizadas combinadas con lubricantes químicos específicos para replicar entornos industriales del mundo real:

Durante el ciclo de prueba, la máquina aplica una fuerza normal precisa de 500 N (o 400 N para tamaños más pequeños). A medida que la superficie del piso se mueve horizontalmente debajo del zapato a una velocidad calibrada de 0,3 m/s , las células de carga multieje muestrean continuamente tanto la fuerza vertical como la resistencia horizontal a través de una ventana de medición predefinida (normalmente entre 0,2 y 0,5 segundos después del contacto).

Arquitectura de equipos críticos: sistema Great Win GW-026B

Mantener valores de COF reproducibles en diferentes temperaturas ambiente y lotes de prueba exige una rigidez mecánica excepcional. Los vínculos mecánicos flojos o el retraso del sensor introducirán picos falsos en las curvas de fricción dinámicas.

El probador de resistencia al deslizamiento de calzado completo Great Win GW-026B está diseñado para satisfacer los requisitos multiestándar de SATRA TM144 , EN ISO 13287 y ASTM F2913 :

Al capturar lecturas de fuerza de alta frecuencia, el sistema elimina los errores de cálculo humano e inmediatamente señala si un lote de calzado cumple con las especificaciones de adquisición objetivo (por ejemplo, criterios de certificación SR europeos).

Factores de ingeniería que influyen en la resistencia al deslizamiento de la suela exterior

La implementación del probador GW-026B en los laboratorios de la fábrica permite a los ingenieros de desarrollo aislar por qué ciertos prototipos de suelas no superan las auditorías de tracción a pesar de las materias primas de primera calidad:

1. Viscoelasticidad compuesta y transición vítrea ( $T_g$ ):

   La dureza pura (durómetro) no determina el agarre. La tracción se basa en la histéresis del caucho: la capacidad del material para deformarse microscópicamente sobre las asperezas de la superficie y absorber energía cinética. Los formuladores deben verificar que los compuestos de caucho conserven la elasticidad a bajas temperaturas operativas sin endurecerse y formar superficies de baja fricción.

2. Drenaje del canal y profundidad de siping:

   Bajo pruebas de cerámica húmeda con solución SLS, los bloques sólidos y continuos de la banda de rodamiento atrapan agua, creando cojines de lubricación. La incorporación de microsurcos multidireccionales y ranuras de evacuación perimetrales abiertas permite que el agua escape en milisegundos, restaurando el enclavamiento mecánico entre el caucho y la superficie.

3. Viscosidad del contaminante versus área de contacto:

   Si bien los compuestos más blandos a menudo mejoran las puntuaciones de cerámica húmeda, el glicerol pesado sobre acero exige un enfoque equilibrado. Si el compuesto es demasiado blando, los tacos altos de la banda de rodadura se doblan bajo fuerzas de impacto del talón de 500 N, eliminando los bordes de contacto y reduciendo la fricción efectiva.

Integre pruebas biomecánicas internas con una gran victoria

Durante más de dos décadas, Great Win Instrument Co., Ltd. ha suministrado instrumentos de prueba física a marcas de calzado de seguridad, moldeadores de suelas y laboratorios de prueba certificados en todo el mundo. Además de los sistemas de tracción dinámica, nuestro catálogo completo incluye equipos completos de flexión de calzado , , probadores de abrasión de suelas y soluciones automatizadas de prueba de calzado de seguridad..

La realización de pruebas internas de resistencia al deslizamiento estandarizadas elimina los retrasos en los laboratorios externos, acelera la validación de prototipos y garantiza que los envíos de exportación superen sistemáticamente las marcas de seguridad reglamentarias.

Soporte técnico y consultas

Para hojas de datos técnicos, personalización de máquinas o orientación para la instalación en laboratorio:

• Portal oficial: https://www.greatwin-test.com/

• Soporte directo de ingeniería: Vincent-zhong@greatwin-test.com

• WhatsApp / Soporte Directo: +86 13296639265