Calzado ESD es el único zapato de trabajo que no está pensado para protegerte a ti, sino para proteger a las cosas de ti. En una fábrica de electrónica, la amenaza no cae de una estantería ni corta como un bisturí: la llevas puesta. Cada paso que das sobre el suelo te carga de electricidad estática, y una persona que camina por una moqueta en un ambiente seco puede acumular decenas de miles de voltios. Un componente electrónico puede estropearse con una descarga de menos de cien. La suela es el desagüe que impide que esa electricidad se quede contigo hasta que toques algo caro.
ESD son las siglas inglesas de electrostatic discharge, descarga electrostática: el chispazo que salta cuando un cuerpo cargado se acerca a otro con distinto potencial. El calzado ESD es el que está diseñado para que esa carga vaya al suelo de forma lenta y controlada, en vez de saltar de golpe a un circuito.
Por qué caminar te carga de electricidad
La explicación empieza con el roce. Según la EOS/ESD Association, la asociación estadounidense que redacta buena parte de las normas del sector, la electricidad estática se crea sobre todo al poner en contacto dos materiales y separarlos después. En ese contacto, uno de los dos cede electrones y el otro los gana: el que pierde queda con carga positiva y el que gana, con carga negativa. El fenómeno se llama carga triboeléctrica, del griego tribo, frotar, y elektron, ámbar, porque ya en la Antigua Grecia se describía que el ámbar frotado atraía polvo y hojas.
Caminar es una máquina de hacer exactamente eso. La asociación pone el ejemplo de forma literal: una persona que anda genera electricidad estática cada vez que la suela toca el suelo y se separa de él. Cuánta carga se forma depende de la superficie de contacto, de la velocidad con la que se separan los materiales, de su química y, sobre todo, de la humedad del aire.
La tabla de la asociación da una idea del tamaño del asunto. Andar sobre una moqueta con una humedad relativa de entre el 10 y el 25 % puede generar unos 35.000 voltios; con una humedad de entre el 65 y el 90 %, unos 1.500. Sobre suelo de vinilo, la diferencia va de 12.000 a 250 voltios. Una persona trabajando sentada en un banco, de 6.000 a 100. Coger una bolsa de plástico de la mesa, de 20.000 a 1.200. Y levantarse de una silla con espuma de poliuretano, de 18.000 a 1.500. El agua del aire forma una película muy fina sobre las superficies que ayuda a que la carga se escape, y por eso los inviernos secos y las salas con calefacción son los peores. La propia asociación avisa de que la carga sigue produciéndose incluso con humedad alta.
Esos miles de voltios suenan a peligro, pero la cantidad de carga es pequeña y casi nunca pasa de un calambrazo molesto al tocar el pomo de una puerta. Se repite mucho en guías del sector que una persona empieza a notar la descarga en torno a los 3.000 voltios, pero no hemos encontrado ningún estudio oficial que respalde esa cifra, así que la dejamos como lo que es: una orientación. Lo que sí está claro es que hay descargas que una persona ni nota y que un chip no aguanta.
Lo que aguanta un componente
La industria electrónica mide la delicadeza de un componente con modelos de ensayo, y el más ligado a las personas es el modelo del cuerpo humano, que simula la descarga de un dedo cargado sobre una pieza. Según la EOS/ESD Association, sus clasificaciones actuales dividen la categoría más sensible en tres niveles: menos de 50 voltios, de 50 a 125 y de 125 a 250. Las dos grandes normas de control de ESD, la estadounidense ANSI/ESD S20.20 y la internacional IEC 61340-5-1, fijan sus requisitos para proteger piezas sensibles a 100 voltios con ese modelo.
El daño no siempre se ve. La asociación distingue entre el fallo catastrófico, cuando la pieza deja de funcionar porque la descarga ha fundido un metal o perforado una capa aislante, y el defecto latente, cuando la pieza queda tocada pero sigue funcionando un tiempo. Esta segunda categoría, reconoce la propia asociación, es controvertida y no está aceptada del todo por toda la comunidad técnica, porque es muy difícil de demostrar una vez montado el aparato.
El problema tampoco es nuevo. Según la misma asociación, ya en el siglo XV los fuertes militares europeos y caribeños usaban procedimientos para evitar que una descarga estática prendiera la pólvora, y hacia 1860 las fábricas de papel de Estados Unidos conectaban a tierra sus máquinas y usaban tambores de vapor para quitar la estática del papel. La electrónica solo cambió la escala: lo que antes era una chispa capaz de volar un polvorín ahora es una chispa invisible capaz de dejar inservible un chip.
Qué hace la suela
Un zapato normal, con suela de goma o de espuma, suele ser un mal conductor de la electricidad. La carga que se genera al andar se queda en el cuerpo porque no tiene por dónde salir. El calzado ESD cambia eso con una suela, una plantilla y, a veces, un forro fabricados con materiales que dejan pasar la electricidad, pero despacio. Esa es la clave: ni demasiado rápido ni demasiado lento.
Para entenderlo hay que hablar de resistencia eléctrica, que es lo que se opone al paso de la corriente y se mide en ohmios. Cuanto más alta, más le cuesta a la electricidad atravesar el material. La EOS/ESD Association clasifica los materiales en tres familias: conductores, con menos de 10.000 ohmios; disipativos, entre 10.000 y 100.000 millones; y aislantes, a partir de 100.000 millones. Un conductor descarga de golpe, un aislante no descarga nunca y un disipativo deja salir la carga a un ritmo controlado. El calzado ESD vive en la zona disipativa.
¿Por qué no hacer la suela lo más conductora posible? Porque la misma suela que deja salir la estática dejaría entrar una corriente de la red eléctrica si la persona tocara un cable con tensión. Por eso el calzado ESD tiene un límite inferior de resistencia, además de uno superior. Según la guía técnica del fabricante uvex, ese límite inferior es de 100.000 ohmios, y el superior depende de cómo se mida: por debajo de 35 millones de ohmios cuando se prueba con una persona puesta de pie sobre un electrodo y tocando con la mano una placa metálica, según la norma EN 61340-5-1, y por debajo de 100 millones cuando se mide el zapato solo, apoyado en una placa de acero inoxidable y cargado con un peso de unos 12,5 kilos, según la norma EN 61340-4-3.
ESD, antiestático, conductor y aislante
Aquí está la confusión más habitual, y la que vende más zapatos equivocados. Muchos zapatos de seguridad llevan la marca de antiestáticos, y eso no los convierte en ESD. Según uvex, la norma europea del calzado de seguridad, la EN ISO 20345, considera antiestático un zapato con una resistencia de entre 100.000 ohmios y 1.000 millones. Para comprobarlo, el zapato se llena con 4 kilos de bolas de acero, se apoya en una placa de cobre y se le aplica una tensión de 100 voltios durante un minuto. El calzado ESD es una franja más estrecha dentro de esa misma escala, con un techo mucho más bajo. Todo zapato ESD es antiestático; no todo zapato antiestático es ESD.
La diferencia no es de matiz. Entre el techo del antiestático y el del ESD hay un factor de entre 10 y casi 30, según cómo se mida, y cuanto más alta es la resistencia, más tarda la carga en irse del cuerpo. Para una pieza que se estropea con 100 voltios, ese retraso es justo el margen que separa un chip sano de uno tocado.
En los extremos quedan otras dos familias. El calzado conductor, con menos de 100.000 ohmios, descarga la estática casi al instante y se usaba, por ejemplo, en los quirófanos de la época de los anestésicos inflamables, como contamos en el artículo sobre los zuecos de trabajo; también ahí recogimos cómo la norma ISO 20347 ordena esas categorías. Y en el otro extremo está el calzado aislante para trabajar con tensión eléctrica, que es lo contrario de todo lo anterior: no deja pasar la corriente. Tiene su propia norma, la EN 50321-1, publicada en 2018, que lo divide en clases según la tensión de la instalación, desde la 00, para hasta 500 voltios en corriente alterna, hasta la 4, para hasta 36.000. Esa norma, según su ficha, no cubre el calzado antiestático ni el conductor. Un electricista y un técnico de una sala limpia pueden llevar los dos un zapato con aspecto de zapato de trabajo, y sus suelas hacen cosas opuestas.
Sin el suelo adecuado no sirve de nada
El calzado ESD tiene una trampa que no aparece en la caja: solo funciona si el suelo también colabora. Una suela disipativa sobre una moqueta aislante es como un desagüe que da a una pared. Por eso las normas no hablan del zapato, sino del sistema formado por la persona, el calzado y el suelo.
La EOS/ESD Association lo explica así. El suelo de una zona protegida tiene que ser conductor o disipativo y estar conectado a tierra. Cuando el calzado y el suelo son el método para descargar a las personas, la resistencia total desde el cuerpo hasta tierra, pasando por el zapato y el suelo, tiene que ser menor de 1.000 millones de ohmios según el ensayo ANSI/ESD STM97.1, y en una prueba normalizada de caminar el voltaje del cuerpo tiene que quedarse por debajo de 100 voltios según el ensayo ANSI/ESD STM97.2. La asociación insiste en que hay que cumplir los dos límites a la vez. Esa prueba de caminar consiste en medir el voltaje de una persona mientras anda sobre el suelo con su calzado y registrar los picos.
Incluso esa prueba está en discusión. En 2011, Jeremy Smallwood y David Swenson publicaron en el Journal of Physics: Conference Series un trabajo en el que señalaban que los ensayos habituales se quedan con los cinco picos más altos y los cinco valles más bajos del registro de voltaje, y que ese método no sirve bien para calcular el riesgo de que el voltaje supere un umbral peligroso. Proponían analizar la probabilidad de cada voltaje y pedían que las normas futuras lo adoptaran. Medir cómo se carga una persona al andar es más difícil de lo que parece.
Para quien trabaja sentado, el método principal no es el zapato, sino la pulsera. Según la asociación, las muñequeras antiestáticas son la forma principal de conectar a tierra a las personas: una cinta conductora en contacto con la piel unida a tierra por un cable con una resistencia de un millón de ohmios. Esa resistencia está ahí por seguridad, y la asociación advierte de que las muñequeras no deben usarse si la persona va a estar expuesta a circuitos de 250 voltios o más. Los zapatos se reservan para quien se mueve: el operario que no puede ir atado a una mesa.
La comprobación de cada mañana
Un zapato ESD no es para siempre. Que el calzado pierde con el uso su capacidad de dejar pasar la carga no es una sospecha nueva: ya en 1978, E. Kulis y J. C. Newell publicaron en el Journal of Clinical Engineering un trabajo sobre la pérdida de conductividad de los zapatos de quirófano. Y lo que hay entre el pie y la suela también cuenta: la EOS/ESD Association advierte de que el calzado aislante impide que la carga vaya del cuerpo a tierra, y por la misma lógica física un calcetín o una plantilla muy aislantes pueden cortar el camino. La asociación recomienda probar las muñequeras de forma periódica, a diario en estaciones de prueba o con monitores continuos en el puesto, y para el calzado existen comprobadores como el de la foto: uno se sube a una placa metálica, toca un electrodo con la mano y unas luces indican si la resistencia está dentro de los límites, por encima o por debajo.
Los propios calcetines han acabado entrando en el sistema. En 2022, un equipo del Centro de Ciencias Físicas y Tecnología de Lituania publicó en la revista Materials el estudio de unos calcetines con fibras con aditivos de carbono y plata, que tienen propiedades disipativas; el mejor tejido dejaba caer la carga a la mitad en menos de una centésima de segundo. Del algodón, la lana y las fibras sintéticas de los calcetines de diario ya hablamos en calcetines técnicos.
Cómo se reconoce un zapato ESD
En la zona protegida, el aviso es un triángulo con una mano tachada, el símbolo de la norma ANSI/ESD S8.1 que marca los objetos sensibles a las descargas electrostáticas. Algunos zapatos ESD llevan un distintivo parecido en el empeine. Pero el distintivo no es la prueba: lo que vale es el marcado y la declaración de conformidad del fabricante, y la medida en el comprobador de la entrada, con ese zapato, ese calcetín y ese suelo.
Por fuera, un zapato ESD puede parecerse mucho a cualquier calzado de trabajo, e incluso llevar puntera de acero si el puesto la exige, porque las dos protecciones se suman. Por dentro está diseñado con una idea que no tiene ningún otro zapato: el cuerpo de quien lo lleva es un riesgo para lo que toca. Es el único calzado de seguridad en el que el peligro va del pie hacia fuera. Y es también el único que exige que el suelo cumpla su parte.
Fuentes
- EOS/ESD Association (2020), Fundamentals of Electrostatic Discharge, parte 1: «An Introduction to ESD»; parte 3: «Basic ESD Control Procedures and Materials»; parte 5: «Device Sensitivity and Testing».
- uvex safety, «The difference between antistatic and ESD: a safety footwear example», guía técnica sobre EN ISO 20345, EN 61340-5-1 y EN 61340-4-3.
- J. Smallwood y D. E. Swenson (2011), «Evaluation of performance of footwear and flooring systems in combination with personnel using voltage probability analysis», Journal of Physics: Conference Series 301: 012064.
- L. Stygienė y otros (2022), «Thermal Comfort and Electrostatic Properties of Socks Containing Fibers with Bio-Ceramic, Silver and Carbon Additives», Materials 15: 2908.
- E. Kulis y J. C. Newell (1978), «Loss of conductivity in operating room shoes», Journal of Clinical Engineering 3(2): 193-195.
- EN 50321-1:2018, Live working – Footwear for electrical protection – Part 1: Insulating footwear and overboots, ficha de la BSI.
Créditos de las imágenes
- Zapato ESD con distintivo en el empeine: Antoine. Licencia CC BY-SA 3.0, vía Wikimedia Commons (recortada).
- Muñequera antiestática: Kms. Licencia CC BY 3.0, vía Wikimedia Commons.
- Comprobador de muñequeras y calzado: ArnoldReinhold. Licencia CC BY-SA 3.0, vía Wikimedia Commons (marca difuminada).
- Símbolo ANSI/ESD S8.1: ANSI y EOS/ESD Association, dominio público, vía Wikimedia Commons; composición de feetkeepers.
- Gráfico de voltajes y escala de resistencias: feetkeepers.