13.2.1.1 Protección del torso

Actualmente la resistencia balística del chaleco antibalas se evalúa con diferentes tipos de maniquíes. Cuando una bala de pistola golpea el chaleco antibalas, queda atrapada en una «red» de fibras muy resistentes. Estas fibras absorben y dispersan la energía del impacto que se transmite al chaleco desde la bala, haciendo que ésta se deforme, o se «haga un hongo». La energía adicional es absorbida por cada capa sucesiva de material en el chaleco, hasta el momento en que la bala ha sido detenida. Debido a que las fibras trabajan juntas tanto en la capa individual como con otras capas de material en el chaleco, una gran área de la prenda se involucra en la prevención de la penetración de la bala. Esto también ayuda a disipar las fuerzas que pueden causar lesiones no penetrantes en los órganos internos.

Hasta hace muy poco, los principales desarrollos en equipos de protección personal para el torso del soldado se han centrado en la protección contra amenazas balísticas y de fragmentación. Sin embargo, los recientes desarrollos y la proliferación de armas de explosión, cuyo principal mecanismo de lesión es la sobrepresión por explosión, han sido reconocidos como una amenaza significativa para los soldados. Los órganos vulnerables a los efectos de la sobrepresión de las explosiones son principalmente los que contienen aire, como los pulmones, el sistema auditivo y el tracto gastrointestinal. El MABIL de la Defense Research and Development Canada (DRDC) ha sido desarrollado para ayudar al desarrollo de sistemas eficientes de protección personal contra la carga de explosiones. El sustituto MABIL es una representación del torso humano y se utiliza para medir las lesiones primarias por explosión. El nuevo sistema de protección pélvica protege la zona pélvica del soldado reduciendo las penetraciones de la explosión de la suciedad y los residuos finos, y de las municiones fragmentadas y los residuos más grandes.

El maniquí de prueba también incorpora investigaciones médicas que proporcionan mediciones más reales para predecir las lesiones del esqueleto de los ocupantes durante los eventos de explosión de los bajos del cuerpo. En una situación de explosión, en particular una explosión bajo el vehículo, la fuerza produce una onda de presión, y los soldados que se encuentran en la trayectoria de esa energía corren el riesgo de sufrir lesiones en la cabeza, la espalda, las lumbares y la pelvis. El ejército estadounidense ha revelado su primer maniquí de pruebas de explosiones. El maniquí ayudará a diseñar nuevos vehículos lo suficientemente resistentes como para sobrevivir a las explosiones. El maniquí contiene docenas de sensores de alta tecnología y se utilizará para crear tanques y otros vehículos que puedan sobrevivir a las bombas.

Una explosión da una onda de sobrepresión que viaja en el aire a velocidad supersónica y que suele ser creada por una detonación explosiva. Las ondas expansivas se caracterizan por su pico de sobrepresión y su duración de fase positiva que induce lesiones en los órganos que contienen aire como el pulmón, el sistema auditivo y el sistema gastrointestinal. Actualmente existen diferentes técnicas para evaluar el rendimiento cualitativo y cuantitativo de los nuevos equipos de protección contra las armas de explosión. Para evaluar las lesiones por explosión en el torso y la cabeza se utiliza el MABIL (Bouamoul, Williams, & Levesque, 2007), que es una representación del torso humano y ha sido desarrollado por el DRDC Valcartier (Anctil et al., 2004). Anctil et al. (2004) ofrecen una descripción completa del sustituto MABIL, y la Fig. 13.1 muestra el prototipo completo del maniquí MABIL del DRDC que se apoya en el cuello y en las caderas.

Figura 13.1. Sustituto de DRDC MABIL (Bouamoul et al., 2007).

Fuente: Anctil, B., Keown, M., Williams, K., Manseau, J., Dionne, J. P., Jetté, F. X., Makris, A. (2004). Development of a mannequin for assessment of blast incapacitation and lethality. En Personal armour systems symposium, The Netherlands (pp. 332-344). Copyright Her Majesty the Queen in Right of Canada, as represented by the Minister of National Defence 2005.

Este sustituto de torso MABIL está hecho de poliuretano viscoelástico Shore A 70 (PU70) (Cooper, 1996). El estudio desarrolló y validó un modelo simplificado de elementos finitos (FE) de MABIL para investigar y predecir la respuesta a la sobrepresión de la explosión. El modelo numérico consistía en un corte tridimensional simplificado del maniquí MABIL, tomado a la altura de la mitad del esternón, y sometido a diferentes explosiones. En general, la aceleración y la velocidad numéricas de la pared torácica fueron superiores a las experimentales. Sin embargo, la relación entre la velocidad numérica y la experimental de la pared torácica fue la misma en toda la gama de cargas de explosión estudiadas. El estudio también validó la respuesta mecánica del modelo MABIL FE utilizando los resultados experimentales de la membrana MABIL del DRDC. Aunque los resultados numéricos fueron diferentes de los experimentales, la relación entre los resultados experimentales y numéricos para los diferentes escenarios de explosión fue constante, lo que sugiere que el modelo constitutivo utilizado no predice la rigidez del poliuretano utilizado para construir el sustituto. La respuesta del DRDC MABIL FE bajo la explosión también se comparó con el modelo de torso humano FE y en todos los casos, la respuesta del modelo MABIL FE fue mayor que el modelo de torso humano FE.

La amenaza de los terroristas suicidas está aumentando en los Estados Unidos y, por lo tanto, es necesario derivar una distancia de aproximación segura entre el terrorista suicida y los primeros respondedores. En un estudio realizado por Dempsey (2010), se realizaron mediciones letales o de lesiones como la sobrepresión de la explosión, la penetración de los fragmentos, la aceleración de todo el cuerpo, el traumatismo por presión y el escudo que se clava en el personal policial a diferentes distancias de las cargas explosivas. Todas estas mediciones se realizaron con maniquíes autónomos de letalidad por explosión denominados Ironman.

Los datos de Ironman se analizaron a continuación para determinar las probabilidades de letalidad/víctimas del personal de las fuerzas del orden a diferentes distancias de cargas explosivas de distinto tamaño. Estos análisis se condensaron para investigar los criterios preliminares de distancia de seguridad. Con el fin de definir la distancia mínima de seguridad entre el personal de las fuerzas del orden y los terroristas suicidas, se midieron diversos impactos letales en personal de las fuerzas del orden simulado durante la detonación de una carga explosiva (con y sin metralla) llevada por un terrorista. Los maniquíes Ironman se colocaron en los lugares en los que los agentes de policía se enfrentarían a la mayor amenaza de la explosión de un artefacto explosivo improvisado portado por una persona (PBIED). Para esta investigación inicial se realizaron doce pruebas y una prueba de calibración. Un Ironman experimentó el entorno de la explosión mientras sostenía un escudo balístico Minuteman III-A, mientras que otros Ironman experimentaron lo mismo sin escudo. El escudo es un escudo balístico plegable, fabricado por Patriot 3 para la protección de armas de mano solamente. El Ironman proporcionó datos de letalidad/lesión para definir la distancia de seguridad con y sin el escudo. Durante las pruebas, ambos sistemas Ironman se situaron a la misma distancia de la carga explosiva y siempre a 12 pulgadas de distancia (hombro con hombro). El resultado de las series de pruebas iniciales sugiere que con la variable probada no se estableció una distancia «segura». A 60 pies, todas las lesiones medidas fueron bajas, excepto la penetración de la metralla. En su limitado esfuerzo de prueba, el equipo balístico de tipo III probado pareció detener la mayor parte de la metralla del PBIED a esta distancia. Sin embargo, hay que señalar que las velocidades de la metralla siguen siendo elevadas a 60 pies y la probabilidad de que se produzcan lesiones elevadas si se golpea una zona desprotegida.

En una directriz para el traje EOD 9 se ha evaluado el traje contra los artefactos explosivos con la ayuda de maniquíes de pruebas de choque de automóviles modelo HYBRID II (EOD 9 Bomb suit, 2010). Antes de la prueba, los maniquíes se colocaron en un dispositivo de posicionamiento especialmente diseñado y se mantuvieron en posición mediante un tubo de acero de pequeño diámetro anclado que se deslizó bajo cada axila. Estos maniquíes pueden retroceder con facilidad cuando la fuerza explosiva les golpea, al igual que la respuesta natural. Los maniquíes fueron equipados con un transductor de presión para medir la sobrepresión de la explosión transmitida bajo el traje EOD 9 situado en su esternón. Se utilizaron dos condiciones de explosión. En la primera, el maniquí se arrodilló para enfrentarse a una carga esférica de C4 de 0,567 kg a 0,70 m de altura con una distancia de 0,60 m, mientras que en la segunda se utilizó una carga de C4 de 10 kg empaquetada en una forma cilíndrica cuadrada situada a 1 m de altura con una distancia horizontal de 3 m. Los resultados muestran que los trajes EOD 9 ofrecen una reducción del 96% en la sobrepresión torácica máxima cuando se enfrenta a la carga pequeña en una posición cercana, mientras que la reducción media de la sobrepresión torácica fue de al menos el 87% cuando se enfrenta a la carga más grande en una posición de 3 m.

Humphrey, See y Faulkner (2008) desarrollaron una metodología para evaluar la letalidad y los daños colaterales para el programa de munición de letalidad focalizada (FLM), que es una nueva arma no fragmentadora y guiada de precisión con mecanismos de efectos de daño que difieren de los principales efectos de daño por fragmentación de las armas tradicionales. Se estudió la documentación médica y militar para derivar criterios de letalidad para cuatro mecanismos de efectos de daños de las FLM y establecer directrices para abordar los efectos combinados. Los criterios se aplicaron con éxito para evaluar la utilidad militar de las FLM y se realizó una validación preliminar de los procedimientos. El programa FLM se llevó a cabo para evaluar la utilidad militar de un arma guiada de precisión de letalidad focalizada. El arma FLM se diseñó específicamente para abordar la persecución de objetivos de alto valor, minimizando al mismo tiempo los daños colaterales fuera de la zona de enfoque. El arma FLM combina dos tecnologías para ofrecer un mecanismo de muerte más localizado en comparación con la actual ojiva de caja de acero, que tiene un efecto de fragmentación de 2000 pies o más. En primer lugar, la tecnología del explosivo multifásico utiliza un relleno de tungsteno para aumentar el peso del explosivo y mejorar la explosión en el campo cercano, en comparación con los rellenos convencionales de alto explosivo. En segundo lugar, la caja que rodea el relleno de tungsteno está compuesta de fibra de carbono, que requiere menos energía para romperse que una caja de acero comparable. Tras la detonación, el compuesto se rompe en pequeñas fibras no metálicas, minimizando así los efectos de fragmentación de la ojiva.

Los chalecos balísticos compuestos por materiales como el kevlar o la cerámica son pesados y rígidos, lo que impide el rendimiento laboral del soldado. Para mejorar la comodidad de uso y el rendimiento en el trabajo de los chalecos balísticos hay que ampliar la distribución de la presión y aliviar las zonas del cuerpo con alta carga de presión. Wettenschwiler, Annaheim, Stampfli y Rossi (2012) utilizaron un modelo anatómico (maniquí) equipado con sensores de presión para investigar la carga de los chalecos balísticos a alta tensión en partes del cuerpo. Como el maniquí es capaz de realizar movimientos verticales y frecuencias que corresponden a velocidades de marcha de hasta 6 km/h, el modelo permite realizar mediciones estáticas (de pie) y dinámicas (en marcha). Se midió la carga en el hombro, la cadera y el pecho durante los experimentos estáticos y dinámicos (marcha a 4,5 km/h en una cinta rodante) y se comprobó que la carga de los chalecos balísticos aumentaba ligeramente durante las pruebas dinámicas en comparación con las estáticas. No se observaron diferencias entre las distintas partes del cuerpo.