Efecto polea

A veces, hablando de la cadena de seguridad, puede suceder que alguien señale este efecto polea, aunque no queda claro qué es, cómo y dónde influye en la cadena de seguridad.

¿Qué es?

En caso de caída del primero de cordada el último seguro sufre simultáneamente la fuerza de choque transmitida al escalador y la fuerza proveniente del punto de reunión. Estas dos fuerzas en este punto se suman, es lo que normalmente se define como: efecto polea. 

Las fuerzas

La fuerza que llega desde el punto de reunión es más débil que la fuerza de choque trasmitida al escalador, esto depende de la fricción en el mosquetón, por este motivo la fuerza ejercitada en el último mosquetón se puede calcular multiplicando por un numero alrededor de 1,65 la fuerza de choque ejercitada en el escalador.

...ojo al mosquetón

En las fotos que siguen les voy a mostrar un mosquetón de mas de 12 años de edad que se rompió debido a un vuelo con un factor de caída relativamente bajo. Es muy, muy raro, nunca lo había visto, pero son cosas que pueden pasar... cuida meticulosamente tus equipos!

Carga de rotura

En la práctica de deportes como alpinismo, escalada, espeleología, canyoning y similares o cuando se trabaja en altura las condiciones de riesgo son muy altas, por eso todas las herramientas/equipos utilizados tienen que tener características certificadas que puedan garantizar la máxima seguridad. A veces habrás leído algo denominado "carga de rotura", si no tienes claro este concepto a continuación trataremos de aclarar los aspectos esenciales.

La carga de rotura

La carga de rotura de una herramienta de escalada o para trabajo en altura es la fuerza mínima que esa misma herramienta puede soportar sin sufrir ningún daño. Esa fuerza se puede aplicar de diferente manera: tracción, compresión, torsión, etc., los estándares que reglamentan la certificación de los equipos de alpinismo o de trabajo en altura siempre especifican como se tiene que aplicar esa fuerza.

El valor de la carga de rotura se expresa en kilo-Newton (kN) y debe ser mencionado de manera clara en la herramienta misma ya que es uno de los factores más importantes para caracterizar la calidad de un equipo.

  

El peso y la fuerza de gravedad

Sabemos que el peso en realidad es el efecto de la fuerza de gravedad que nos atrae hacia la tierra con una fuerza proporcional a nuestra masa. La fuerza es el fenómeno físico que permite a un cuerpo acelerar y moverse, la fuerza se calcula con esta fórmula:

fuerza = masa * aceleración (F = m * a)

La gravedad de la Tierra actúa sobre los cuerpos aplicando una aceleración que podemos considerar constante, indicada por la letra minúscula g, y cuyo valor es 9.81 m/sec2

g = 9.81 m/sec2

Normalmente medimos nuestro peso en kilogramos (Kg), en realidad este valor indica la masa mientras para el peso se tendría que utilizar la unidad de medida de la fuerza: el Newton (N).
Un cuerpo que tiene una masa de 80 kg, por efecto de la gravedad terrestre tiene un peso (en el nuestro planeta) igual a:

F (peso) = m*a = 80 kg * 9,81 m/sec.2 = aproximadamente 800 N = 80 daN (deca-Newton)

En los equipos de alpinismo, escalada, trabajo en altura, etc., para elección de los organismos del CEN que se ocupan de certificación, los valores son expresados en kN (kilo-Newton); las proporciones son simples:

• 1 kN = 1000 N = 100 daN 
• entonces 1 kN = 100 Kg (en el sentido común)
• por ejemplo un mosquetón certificado por 22 kN puede sostener hasta 2200 Kg

Fuerza procurada por una caída

Si estamos suspendidos en un talud y sostenidos por un mosquetón, la fuerza trasmitida al mosquetón es aproximativamente igual a nuestro peso, pero en el caso de una caída, la fuerza trasmitida al mosquetón aumenta mucho. De hecho, una masa que cae aumenta su velocidad por efecto de la gravedad, a continuación, para entender mejor, algunos valores de la velocidad en relación a la altura de caída:

• caída de 5 m – velocidad max = 35 km/h
• caída de 10 m – velocidad max = 50 km/h
• caída de 15 m – velocidad max = 60 km/h
• caída de 20 m – velocidad max = 70 km/h
• caída de 40 m – velocidad max = 100 km/h

La velocidad es un elemento importante ya que para detener una caída se debe aplicar una fuerza que reduzca a cero la velocidad alcanzada del cuerpo en caída.
En la escalada los equipos más importantes para absorber la energía alcanzada del cuerpo en caída son la cuerda y el dispositivo asegurador porque son los únicos elementos que pueden absorber de manera significativa la energía de la caída.
Para que quede más claro ahora hagamos un ejemplo considerando un cuerpo de 80 Kg que hace un trayectoria (vuelo) de 10 m, alcanzando la velocidad máxima de 50 Km/h:

• con un cable de acero la deceleración es inmediata, ponemos de pasar desde 50 Km/h a 0 Km/h en un milésimo de segundo en este caso la fuerza que tenemos que sostener es
• F = m*a = 80kg * (50 km/h / 1/1000 sec.) - estamos alrededor de 110.000 Kg,
• con una cuerda dinámica, en la misma condición pero con un tiempo de deceleración que por hipótesis puede ser de un segundo, la fuerza que tenemos que sostener es 
• F = m*a = 80kg * (50 km/h / 1 sec ) - estamos alrededor de 110 Kg.

Como se ve la diferencia es notable, en el primer caso el sistema de seguridad estará completamente comprometido, mientras en el segundo el valor de la fuerza estará ampliamente dentro de los limites. Es claro que los elementos condicionantes no son tanto la longitud de la caída o la velocidad (que en los ejemplos son iguales), es fundamental que la cuerda y el dispositivo asegurador pueda garantizar una buena deceleración para detener la caída.

Anatomía de una caída

Es importante saber cuáles son las fuerzas que entran en juego cuando uno escalador cae, porque estamos hablando de nuestra seguridad, de la seguridad de nuestros compañeros y porque todos los equipos que compramos están relacionados con estas fuerzas, pero, inevitablemente, cuando se habla de este tema casi siempre se usa un lenguaje poco comprensible. En este artículo, sin hablar de complicados conceptos de física y sin hacer fórmulas matemáticas, tratamos de analizar de manera comprensible lo que sucede cuando un escalador cae.

La caída 

Hacemos la hipótesis de que el primero de cordada cae mientras está escalando. La caída es en el completo vacío y desde el punto de caída al seguro más cercano la distancia es de 5 m. Más abajo el segundo de la cordada se asegura usando un dispositivo asegurador y la longitud de la cuerda entre este dispositivo y el primero de cordada es de 20 m.

Dadas estas condiciones vamos a ver qué pasa:

1. en el momento en el que empieza la caída sucede que el escalador no tiene más una fuerza que se oponga a la fuerza de gravedad y entonces empieza el movimiento hacia abajo;
2. inicialmente su velocidad es cero y va siempre aumentando;
3. después de diez metros de vuelo la velocidad es más o menos de 50 Km/h;
4. en este momento la cuerda empieza su deformación debido a la elasticidad y al mismo tiempo a deslizarse adentro del dispositivo asegurador;
5. el segundo de cordada cierra su mano alrededor de la cuerda que entra en el dispositivo asegurador hasta bloquear completamente la caída.

Aceleración y deceleración

Lo que ha sucedido es que el cuerpo ha sufrido una aceleración (desde una velocidad igual a 0 Km llegó a una velocidad de 50 Km/h generando una energía cinética alrededor de 7/8 kJ) y una deceleración (para regresar a 0 Km/h).

Desde la energía cinética a la fuerza de choque

Como Lavoisier demostró con la ley de conservación de la materia, se puede decir que nada se crea, nada se destruye y todo se transforma; años después Einstein nos enseñó que el mismo concepto se aplica a la energía, ¿entonces a dónde fue esta energía cinética acumulada en el curso de la caída?

En la fase de deceleración la energía cinética se ha transformado en energía térmica (principalmente calentará el dispositivo asegurador quemando la mano del segundo de cordada 😉), energía elástica con la elongación de la cuerda y deformación del cuerpo del escalador caído, pero, como todo esto no fue suficiente para absorber toda la energía acumulada, la energía residual es trasmitida a la cadena de seguridad como una fuerza: la fuerza de choque. Para un escalador la fuerza de choque es la fuerza que percibe en el momento en que se detiene la caída. Más elevada es la fuerza de choque más alta es la deceleración y mayor es la posibilidad de que el cuerpo del escalador se dañe y que se dañe algún elemento de la cadena de seguridad.

NUDOS

La cuerda y los nudos

Es inevitable que en el uso de la cuerda se utilicen nudos. Los nudos cumplen sus tareas gracias al fenómeno de la fricción: enrollamientos y superposiciones producen una fuerza de fricción que se opone a cualquier tensión impide que se suelte, esto, pero, significa que en presencia de un nudo la cuerda cambia sus prerrogativas de comportamiento, de hecho la cuerda ya no es más un cuerpo que transmite fuerzas de tracción, sino un sistema parcialmente rígido capaz de equilibrar incluso las fuerzas de corte. Entonces las características constructivas de los nudos influyen en las propiedades mecánicas de la cuerda, en particular reducen considerablemente el valor de la carga de rotura que puede llegar a reducciones hasta el 50% o más.

 

Una cuerda fuertemente solicitada se rompe en proximita del nudo porque con el aumento de la carga esto primero empieza a cerrarse absorbiendo una parte de la energía cinética, y después la fricción entre las fibras trasforma la energía cinética en energía térmica que concentrada en partes muy pequeña de la cuerda hace subir la temperatura de las fibras, le provoca una parcial fusión y hace que sea más débil en ese punto.

Elegir los nudos

La elección de los nudos se hace en función de las siguientes características específica:

1. seguridad ósea mínima tendencia a soltarse cuando esta traicionado; 
2. simplicidad de ejecución;adaptabilidad a las nuestras exigencias de acuerdo con sus propiedades mecánicas; 
3. eficiencia ósea mínima reducción de la carga de rotura de la cuerda; 
4. fácil de soltarse, oportunamente manipulado, después de ser sometido a fuerte carga; 
5. mínima tendencia a malograr la cuerda. 

Este es el famoso listado de nudos aprobado por la UIAA a Mayo del 2012

A continuación algunas informaciónes acerca de esto listado (fuente: Grupo de Operaciones Especiales de Rescate GOER / Argentina):

1. OCHO POR SENO RECONSTITUÍDO: al igual que el ¨Pescador Doble¨, estos son los únicos permitidos para unir dos cuerdas/cordínos.
2. OCHO DOBLE: ideal para el montaje de anclajes.
3. OCHO DOBLE GASA: Es un nudo muy fuerte el cual también reduce la fricción y la perdida de fuerza de la cuerda causada por la curvatura de la misma en el cuerpo del mosquetón. Reduce la fricción al equiparar la carga dentro de los dos ¨loops¨ y además posee la ventaja de deshacerse fácilmente cuando queremos desarmarlo al reducir la presión interna del mismo durante su utilización. Sin embargo éste también requiere de una mayor longitud de cuerda para utilizarlo, es por ello que en general alpinistas y rescatistas siguen prefiriendo la simpleza del Ocho Doble. Este nudo también tiene como desventaja (en algunos tipos de mosquetones), que al tener un doble punto del contacto, este desplaza la posición ideal de contacto con el punto axial del cuerpo del mosquetón, reduciendo la resistencia del mismo
4. DE REMATE: Ideal para colocar el en final de una cuerda durante un rappel como nudo de seguridad o bien para construir el ¨Pescador Doble¨.
5. PESCADOR DOBLE – Conjuntamente con el ¨Ocho por Seno Reconstituído¨, uno de los permitidos para unir dos cuerdas/cordínes.
6. MARIPOSA – Muy útil para tener un punto de anclaje intermedio a lo largo de una cuerda, particularmente en maniobras de rescate o bien colocando dos de estos, para remendar momentáneamente un tramo de cuerda dañada conectándolos con un mosquetón o bien clásicamente para progresión en glaciares para crear un punto de anclaje intermedio entre los alpinistas en una sola madeja de cuerda.
7. BALLESTRINQUE – Muy útil para fijar una cuerda doble durante un descenso en rappel por parte de dos operadores en cuerda simple o bien como nudo de seguridad durante reuniones.
8. OCHO EN LINEA – Se puede utilizar como fijación en la mitad de una cuerda o bien como el ¨mariposa¨ en situaciones de rescate durante la utilización de poleas.
9. NUDO DE MULA – Útil para bloquear momentáneamente un nudo ¨Dinámico¨.
10. PRUSIK – Nudo de fricción. El Prusik debe estar realizado con un mínimo de 3 pasos alrededor de la cuerda. 
11. MACHARD / KLEIMHEIST – Nudo de fricción. El Machard debe estar realizado con un mínimo de 3 pasos alrededor de la cuerda. 
12. DE CINTA – Único nudo permitido para unir una cinta. 
13. DE ALONDRA – Se puede utilizar para fijar una cuerda doble momentáneamente. 
14. NUEVE – Con las mismas propiedades que el ¨Ocho Doble¨, pero con una significativa resistencia que lo hace ideal para montar anclajes. 
15. BACHMANN – Nudo de fricción, pero con la ventaja de poder ser utilizado como un puño de ascención de fortuna. El Bachmann también puede ser realizado con cinta plana tubular, con un mínimo de 4 pasos alrededor del cuerpo del mosquetón. 
16. AMARRE CIRCULAR – El amarre circular debe contar con un mínimo de 3 vueltas y sobre una superficie adecuada, mantiene la resistencia nominal de la cuerda sin la reducción en la resistencia típicamente infligida por un nudo. Ideal para montaje de cuerdas en Tirolesas. 
17. LLANO – Solo útil para unir dos cuerdas en forma doble. 
18. OCHO RECONSTITUÍDO – Especifico para encordamiento o construcción de un anclaje donde no pueda engancharse directamente un ¨Ocho Doble¨. Aclaración: En la fotografía solo se muestra solo el comienzo. 
19. DINÁMICO / NUDO UIAA – Nudo para brindar seguridad durante una progresión vertical, o descenso. 

Este listado es el referente oficial utilizado por la UIAA recomendado en la utilización de diferentes nudos para escalada y maniobras en cuerda suspendida.

Estos nudos han sido aprobados por la Comisión de Seguridad de la UIAA, bajo la supervisión y testeo de la British Mountaneering Council; único órgano regulador de este tipo de elementos de la UIAA.
A pesar de que estos nudos son recomendados y no representan obligatoriedad por parte de la UIAA, se debe tratar de no emplear otro nudo que no se encuentre en esta lista para maniobras con cuerda suspendida (Ej: escalada, rescate, etc.)

ATENCION: La UIAA descarta los siguientes nudos para su utilización con cuerdas suspendidas:

1. Ocho por seno (Both End Figure Eight Knot) Resolución UIAA-2002 
2. Nudo as de guía (Bowline Knot) Resolución UIAA-1998 

Nota: Todos los nudos deben poseer un mínimo de 3 pulgadas (8 cm. aprox.) de largo en las colas de los mismos. Rompiendo con un gran mito, si el nudo está bien realizado y pretensionado, NO es necesario la utilización de remates en dichas colas.