Los cascos de la Primera Guerra Mundial protegen contra las ondas de choque tanto como los diseños modernos

Los ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke han demostrado que, a pesar de los importantes avances en la protección contra la balística y los impactos violentos, los cascos militares modernos no son mejores que sus homólogos de la Primera Guerra Mundial, en lo que respecta a la protección del cerebro contra las ondas de choque creadas por explosiones cercanas. Y un modelo en particular, el casco francés Adrian, en realidad funcionó mejor que los diseños modernos en la protección contra las explosiones aéreas.

La investigación podría ayudar a mejorar la protección contra las explosiones de los futuros cascos mediante la elección de diferentes materiales, la superposición de múltiples materiales de diferente impedancia acústica, o la alteración de su geometría. Los resultados aparecieron en línea el 13 de febrero en la revista PLOS ONE.

«Aunque descubrimos que todos los cascos proporcionaban una protección sustancial contra las explosiones, nos sorprendió encontrar que los de 100 años de antigüedad funcionaban igual de bien que los modernos», dijo Joost Op ‘t Eynde, estudiante de doctorado en ingeniería biomédica en Duke y primer autor del estudio. «De hecho, algunos cascos históricos se comportaban mejor en algunos aspectos.»

Recientemente los investigadores han comenzado a estudiar el daño cerebral que una onda expansiva puede causar por sí misma… y por una buena razón. Los cascos se diseñaron originalmente para proteger de objetos penetrantes como balas y metralla, como también las ondas de choque matarán a través de un trauma pulmonar mucho antes de que causen incluso un daño cerebral menor.

Sin embargo, con la llegada de los chalecos antibalas, los pulmones de los soldados están mucho más protegidos de tales explosiones de lo que solían estar. Esto ha hecho que la incidencia del traumatismo pulmonar tras una explosión sea muy inferior a la de las lesiones cerebrales o de la columna vertebral en los conflictos militares modernos, a pesar de la diferencia en la tolerancia a las explosiones.

Si bien ha habido estudios que sugieren que los cascos modernos proporcionan cierto grado de protección contra las ondas de choque, ningún casco en servicio actualmente se ha diseñado específicamente para la protección contra las explosiones. Y como los soldados de hoy en día no son tan diferentes de que hace 100 años experimentaban las ondas de choque mientras estaban en las trincheras, Op ‘t Eynde decidió ver si esos antiguos diseños ofrecían alguna lección que aprender.

«Este estudio es, hasta donde sabemos, el primero en evaluar la capacidad de protección de estos cascos de combate históricos contra las explosiones», dijo Op ‘t Eynde.

Trabajando con Cameron «Dale» Bass, profesor investigador asociado de ingeniería biomédica en Duke, Op ‘t Eynde creó un sistema para probar el rendimiento de los cascos de la Primera Guerra Mundial del Reino Unido/Estados Unidos (Brodie), Francia (Adrian), Alemania (Stahlhelm) y una variante de combate actual de los Estados Unidos (Casco de Combate Avanzado).

Los investigadores alternaron diferentes cascos en la cabeza de un maniquí equipado con sensores de presión en varios lugares. Luego colocaron la cabeza directamente debajo de un tubo de choque presurizado con helio hasta que la pared de la membrana estallaba, liberando el gas en una onda de choque. Los cascos se probaron con ondas de choque de diferente fuerza, cada una correspondiente a un tipo diferente de proyectil de artillería alemana que explotaba desde una distancia de uno a cinco metros.

La cantidad de presión experimentada en la corona de la cabeza se comparó entonces con las tablas de riesgo de lesiones cerebrales creadas en estudios anteriores. Si bien todos los cascos proporcionaron una reducción de cinco a diez veces del riesgo de hemorragia cerebral moderada, el riesgo para alguien que llevaba un casco francés «Adrian» de alrededor de 1915 era menor que el de cualquiera de los otros cascos probados, incluido el moderno casco de combate avanzado.

«El resultado es intrigante porque el casco francés se fabricó con materiales similares a los de sus homólogos alemán y británico, e incluso tenía una pared más delgada», dijo Op ‘t Eynde. «La principal diferencia es que el casco francés tenía una cresta en la parte superior de su corona. Mientras que fue diseñado para desviar la metralla, esta característica podría también desviar las ondas de choque.»

También podría ser que, debido a que el sensor de presión estaba montado directamente debajo de la cresta, ésta proporcionaba una primera capa adicional para reflejar la onda de choque, por lo que no mostró la misma ventaja en los sensores de presión en ningún otro lugar. Para lugares como las orejas, el rendimiento parecía estar dictado por el ancho del ala del casco y la cantidad de la cabeza que realmente cubría.

En cuanto al casco moderno, Op ‘t Eynde teoriza que su estructura en capas podría ser importante para su rendimiento. Debido a que una onda de choque se refleja cada vez que encuentra un nuevo material con una impedancia acústica diferente, la estructura en capas del casco moderno podría contribuir a su protección contra las explosiones.

Pero independientemente del casco que se probara, los resultados indicaban claramente que podían desempeñar un papel especialmente importante en la protección contra los traumas cerebrales leves inducidos por explosiones. Según los investigadores, este hallazgo por sí solo muestra la importancia de continuar este tipo de investigación para diseñar cascos que puedan absorber mejor las ondas de choque de las explosiones aéreas cercanas.

«La diferencia de una simple cresta o un ala más ancha puede hacer en la protección contra las explosiones, muestra lo importante que podría ser esta línea de investigación», dijo Op ‘t Eynde. «Con todos los materiales modernos y las capacidades de fabricación que poseemos hoy en día, deberíamos ser capaces de hacer mejoras en el diseño de cascos que protejan de las ondas de choque mejor que los cascos de hoy o de hace 100 años».

Fte. EurekAlert