POLIPASTOS: Teoria y Aplicaciones

POLIPASTOS: Teoria y Aplicaciones
Un poco de teoría
Los polipastos (o aparejos) son sistemas de poleas que nos permiten la elevación o
movimiento de cargas realizando un esfuerzo menor que si tuviéramos que mover a
pulso la carga.
Por definición, cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo (F) y lo desplaza una cierta
distancia (r) se dice que se realiza un trabajo mecánico.
L=F*r
Para izar material, rescatar un herido o un compañero que ha caído en una grieta se
ejerce un trabajo mecánico, ya que desplazamos un peso (entiéndase peso como una
masa bajo la influencia de la gravedad, P=m*g ) una cierta distancia.
El polipasto es una combinación de poleas fijas y móviles recorridas por una cuerda que
tiene uno de sus extremos anclado en un punto fijo.
Las poleas fijas se utilizan para modificar la dirección del movimiento y reducir el
rozamiento de la cuerda en los cambios de sentido. Con este tipo de poleas no se
disminuye la fuerza, sólo se desvía. En este caso la distancia que recorre el peso es el
mismo que la distancia de tiro.
F=P
La ventaja de utilizar poleas fija viene del echo que podemos ayudarnos de nuestro
propio peso corporal para ejercer la fuerza de tiro.
Las poleas móviles tienen movimiento de traslación y la carga se reparte por igual sobre
los segmentos de la cuerda, por lo que el esfuerzo se reduce (se multiplica la fuerza).
F=P/2
Atendiendo a la fórmula del trabajo mecánico, para un trabajo determinado al reducir la
fuerza ejercida, se incrementará la distancia del recorrido. Por otro lado para elevar una
carga se debe hacer fuerza en sentido ascendente (más incómodo y poco efectivo)
Como el polipasto es el resultado de la combinación de los dos tipos de poleas, se
beneficia de la ventaja de ambos sistemas: "disminuir el esfuerzo y una correcta
dirección de tiro"
En función del número de poleas móviles que formen el conjunto se tendrá una mayor
desmultiplicación de la fuerza ejercida.
Es así como se habla de métodos 2:1 (polipasto en C o polea móvil), en el que se aplica
la mitad del esfuerzo para izar una carga, en relación a si se aplicase directamente ( sin
polea). El 3:1 (o polipasto en Z o N) aplican un tercio, los 4:1 aplican un cuarto y así
sucesivamente (desmultiplicaciones).
No debe perderse de vista la cantidad de cuerda efectiva que se recupera, en el caso 2:1
es el doble en relación al método de izado directo (1:1), es decir para izar la carga 1
metro, se debe recuperar 2 metros de cuerda. En 3:1 la cuerda recuperada es tres veces
mayor y en 4:1 es cuatro veces mayor.
El número de poleas pueden llegar a ser un inconveniente porque la distancia a la que
puede elevarse una carga de pende de la distancia entre las poleas. Los equipos de
rescate para evitar este problema utilizan poleas fijas y móviles acopladas en ejes
comunes.
En la práctica el máximo número de poleas móviles que se utilizan es de 4, siendo el
más habitual el de 1 o 2 poleas móviles.
Cabe destacar que estos cálculos son bajo situaciones ideales ya que se considera que la
masa de la cuerda y de la polea son despreciables, que no existe rozamiento en el giro
de la polea sobre su eje ni entre la polea y la cuerda que realiza el esfuerzo, que el radio
de la poleas es igual y que no existe dinamismo en la cuerda, por lo que los datos
obtenidos en la laboratorio no alcanzan el valor teórico, aunque como su magnitud es
muy inferior a la del esfuerzo conjunto de la polea y la cuerda, los valores no son muy
distantes (Ej. En lugar de obtener un factor de desmultiplicación de 2, se obtiene 1.8).
Lo que si que influye verdaderamente es la dirección de tiro (y esto no lo tiene todo el
mundo en cuenta). En las suposiciones anteriores se ha considerado que la dirección de
tiro y la carga se encontraban paralelas. Pero si no se cumple este requisito la fuerza
depende del ángulo. Para simplificar supongamos una polea móvil:
F = P x cos a / 2
Con lo que al variar el ángulo "a" obtendremos distintas ganancias mecánicas:
0º -> P/2
30º -> P/1.7
45º -> P/1.4
60º -> P
De esta forma cuanto mayor sea el ángulo menor será la ganancia. Evidentemente el
ángulo óptimo será el de 0º.
Por último, otro factor influyente es el rozamiento de la cuerda en terreno inclinado o en
el labio de una grieta. Este valor no es fácilmente cuantificable, pero su influencia es
significativa.
¿Para que se utiliza un polipasto?
Como se ha comentado en el apartado anterior utilizaremos polipastos en aquellas
situaciones en las que queramos desplazar una carga reduciendo nuestro esfuerzo.
Las típicas situaciones en montaña son:
Maniobras de izado de material: Es una maniobra más bien "penosa". Consiste en
remontar la mochila o petate/s desde una reunión. El izado de material es más bien
propio del bigwall, la escalada en solitario y espeleología, pero podemos encontrarnos
con situaciones comprometidas en las que sea conveniente escalar sin mochilas e izarlas
posteriormente. Hay que tener en cuenta que el polipasto nos ayudará a reducir el
esfuerzo pero no evitará que la carga se pueda enganchar.
Maniobras de rescate: Las maniobras de rescate son maniobras complejas. Si el
accidentado puede auto rescatarse (descender, remontar una grieta, etc) siempre será
preferible, pero en caso contrario deberemos tener en cuenta la posible su posible
colaboración, ya esto condicionará en gran medida el tipo de actuación.
En rescate existen multitud de soluciones, pero una de las más típicas es la maniobra de
rescate de un compañero caído en una grieta.
También es cierto que los equipos de rescate profesionales utilizan mecanismos
específicos como poleas combinadas o tractels para un uso más intensivo y eficiente
(pero el principio físico es el mismo)
Otras maniobras: Los polipastos también se utilizan para tensar tirolinas y son
ampliamente utilizados por los amantes del 4x4 para remolcar vehículos que han
quedado atrapados. Aunque en este caso suelen aprovechar los cabestrantes que llevan
incorporados, pero los principios de aplicación son los mismo, por lo que merece tener
la mente abierta a posibles situaciones en las que sea necesario desmultiplicar una carga.
Elementos para la construcción de polipastos
Para construir un polipasto no es necesario disponer de mucho material, pero los
componentes que lo conformen determinanar la eficiencia del conjunto.
El mayor rendimiento se obtiene con cuerdas estáticas. Para los espeleólogos y big
walleros no resulta difícil, ya que forma parte de su equipo habitual, pero los
escaladores y alpinistas utilizan cuerda dinámica habitualmente.
Los mosquetones que mejor trabajan en la conexión con las poleas son los de tipo
simétrico con sección redonda ya que permiten un mejor reparto de la tensión en la zona
de contacto. Otra vez los espeleólogos salen ganando (por eso son los reyes de los
polipastos).
Las poleas utilizadas para el montaje de polipastos deben tener una resistencia mínima
que sea el doble de la carga que se desea izar (Ojo con las poleas de nylon).
Normalmente esto no es una limitación ya que izar cargas de más de 150Kg es
complicado (en estos casos mejor dividir la carga).
En algunas situaciones se sustituyen las polea (perdida de la polea o no se dispone de
ellas) por mosquetones, pero la fuerza ejercida no se desmultiplica de la misma forma
ya que la fricción es muy superior (pero puede ser útil como método de fortuna).
En los polipastos por seguridad se utilizan sistemas antiretorno, que pueden ser del tipo
mecánico incluido en la polea (minitraxion) o no (basic, shunt, tibloc, puños, etc.) y de
fortuna (cordinos prusik). En el caso de utilizar cordinos es recomendable que sean de
Kevlar debido a que el autoseguro puede sufrir mucho rozamiento. Normalmente al
utilizarse cordinos también se suele utilizar un sistema de aseguramiento (tubo, placa
stich, reverso, etc.) para evitar que el prusik se meta en la polea.
POLIPASTOS: Ejemplos prácticos
En este artículo se describiran los polipastos más utilizados. Cabe decir que existes
multitud de soluciones, pero las más sencillas (de manual) son las siguientes:
· Polipasto 2:1 (también llamado C)
· Polipasto 3:1 (también llamado Z o N)
· Polipasto 6:1 (también llamado Z+C, o 1a desmultiplicación)
· Polipasto 4:1 y 8:1
Polipasto 2:1
Esta solución ya la hemos comentado en el artículo "Polipastos: Teoria y Aplicaciones".
Bien dicho no es un polipasto, sino que es una polea móvil. Incluimos esta descripción
porque es la base de las desmultiplicaciones de los polipastos.
Aprovecho para recordar que el funcionamiento óptimo se produce cuando las cuerdas
corren paralelas (angulo de 0º, como ya vimos) ya que no se suele tener en cuenta
(fijaos en los manuales y publicaicones, siempre se dibujan angulaciones de unos 60º, y
si hacemos un poco de memoria con ese angulo perdemos lo que ganamos)
Polipasto 3:1 o en Z
Este tipo de polipasto es es padre de todos, la base. Consiste en la combinación de una
polea fija y una móvil (con los veneficios que aporta). Se produce una ganancia
mecánica de 3:1, es decir debemos ejercer una fuerza 3 veces menor de lo que nos
corresponderia, pero por contra por cada metro que supere la carga deberemos recoger
3m.
Construcción clásica
Lo primero que se necesita para el montaje de un polipasto es un punto de anclaje. Lo
recomendable es que sea un sistema con reparto de cargas (o sea, una reunión). Se
realizan sobre roca (tipicas reuniones de escalada), nieve (deadman o piolet enterrado) y
hielo (tornillos de hielo). En la medida de lo posible montaremos otra reunión distinta
para montar el polipasto (propio de big wall).
Una vez disponemos de un solido anclaje seguiremos la siguiente seceuncia:
1- Montaremos un sistema de autobloqueo para que funcione como antirretorno y fijar
la cuerda que viene de la carga al sistema.
Aquí es donde entra en juego nuestra creatividad en función del material que tengamos
disponible (no es lo mismo preveer montar polipasto que no). Existen multitud de
soluciones, por nombrar algunas tenemos:
· poleas con antiretorno, son una solución 2x1. Ej Minitraxión
· cordino prusik con un dispositivo de aseguramiento para evitar que el nudo se meta en
la polea Ej. Tubo, placa Stich, Reverso, etc.
· yumar o puño de ascensión
· los ligeros Tibloc o Ropeman
· nudo Lorenzo o Corazon. El Lorenzi es mejor porque permite el desbloqueo bajo
tensión, el corazón no.
· y seguro que se os ocurren más
2- Unir una polea (esta actúa como fija) al anclaje, pasando el extremo libre por su
interior.
3- Dirigir la cuerda que sale de la polea paralela a la cuerda bajo carga y pasarla por otra
polea (polae móvil). Es inetersante colocar la polea lo más alejado posible ya que esta
polea se moverá hasta la 1a polea, momento en el que deberemos parar de izar para
desplazar la polea movil y poder proseguir.
4- Colocar un sistema de autobloqueo en la cuerda bajo carga
5-Unir la 2a polea (móvil) al sistema de autobloqueo y dirigir la cuerda de tiro hacia en
alnclaje (recordad el angulo de trabajo)
6-Iniciar el hizado tirando de la cuerda.
Aquí Xavier L. nos comentaba en el articulo anterior la posibilidad de aprovechar
nuestro propio peso (útil cuando una persona de poco peso debe subir mucho peso). La
idea es la siguiente: El cabo de tiro lo pasamos por otra polea (o mosqueton en su
defecto) que esta unida al anclaje para que la dirección de tiro sea descendente, no
ascendente (recordad que no disminuimos la fuerza con esta nueva polea, solo
cambiamos la dirección de tiro).
Ahora tenemos 2 soluciones:
a) Unimos a nuestro arnés el cabo y cargamos nuestro propio peso
b) Colocamos un sistema de autobloqueo (recoemndable un Bachman) al que unimos un
pedal (o un cinta), así podemos hacer fuerza con el pie.
Sólo indicar que en este caso se necesita más cuerda.
Antes de seguir con otros polipastos quisiera hacer una reflexión, en caso de sólo
disponer de una polea, ¿dónde la situariamos?
Si no sabeis que responder, deberiais releer el articulo de teoria de polipastos. La polea
que nos aporta ganancia mecánica es la polea móvil, por lo que aquí es donde la
colocaríamos.
Sistema Canadiense (o lanzar un cabo)
Este sistema se utiliza en rescate en grietas y requiere que la victima este consciente, ya
que necesitaremos de su colaboración.
Consiste en realizar un reenvio con una polea sobre la victima con el objetivo de reducir
la sobrecarga del sistema de anclaje.
La diferencia con el polipasto "cláscio" en Z es que una vez anclamos la cuerda al
anclaje no montamos sobre ella la polea móvil, sino que lanzamos un cabo a la victima
para que pase una polea que unirá con un mosquetón a su arnés. El cabo que procede de
la víctima nosotros lo pasamos por una polea fija que unimos al anclaje y completamos
el sistema de polipasto en Z sobre este cabo.
Polipasto 6:1 o Z+C
Este polipasto es una desmultiplicación sobre el polipasto en Z añadiendo una polea
movil adicional (polipasto C). Este montaje se puede realizar con la misma cuerda o con
otra auxiliar (podria ser útil un cordino de 7mm con los que se hacen anillos para
reuniones (suelen tener 5m de longitud)). Este método permite el izado de material de
una forma más sencilla ya que la desmultiplicación es de 6, por lo que una sola persona
podra izar cargas con mayor facilidad.
Este montaje requeriria una polea más y más cuerda por supuesto.
Construcción
1-Montar un polipasto en Z
2-Para montar la desmultiplicación (polipasto en C) tenemos 2 posibilidades:
a) Si utilizamos la misma cuerda, deberemos pasar la cuerda por un mosqueton (polea,
pero dudo que tengais tantas) en la reunión llevar paralelamente el cabo a la cuerda
b) Si utilizamos una cuerda o cordino largo auxiliar, anclaremos un extremo a la reunión
y dirigiremos el cabo paralelo a la cuerda original
3-Colocar una polea sobre el cabo y unirla con un sistema de bloqueo a la cuerda que
viene de la 1a polea movil (en el Z era la cuerda de tiro).
Polipasto 4:1 y 8:1
Consiste básicamente en el montaje de polipastos en C consecutivos. Este sistema es
rápido de montar y quizás la única alternativa si no disponemos de suficiente cuerda,
pero tiene el inconveniente que el sistema antirretorno funciona manualmente. Como
cuerda auxiliar como he comentado en el caso anterior puede ser un cordino de 7mm de
los típicos utilizados para hacer reuniones (5m aprox)
La desmultiplicación de 8:1 simplemnte requiere añadir un polipasto en C extra sobre la
cuerda de izado (sólo se podrá realizar si se dispone de 2 cuerdas)
Construcción
1-Fijar la cuerda la anclaje con un sistema antiretorno
2-Colocar un sistema autoblocante sobre la cuerda original unido a una polea que se
conecta a la cuerda auxiliar
3-Fijar la cuerda auxiliar en el anclaje a una distancia aproxadamente de la mitad de la
cuerda de izado y repetir el montaje de polipasto en C
Se debe recordar que el cabo original no corre por el sistema antirretorno por loq ue se
deberá ir tirando de la cuerda que va sobrando a medida que se recupera (suele ser
práctico con más de una persona)
POLIPASTOS: Descuelgues
Los polipastos están concebidos para izar, pero en ciertas ocasiones puede que no
podamos seguir izando y sea necesario realizar un pequeño descuelgue (la carga choca o
se ha enganchado con un obstáculo).
Los descuelgues de polipastos básicamente consisten en la anulación y extensión del
sistema antirretorno de la reunión principal.
Estas técnicas se suelen realizar como métodos de fortuna ya que no debería ser
necesario aplicarlas a priori, pero no siempre es posible evitar su uso. En el izado de
petates pesados (big wall) o en maniobras de rescate en grietas con cornisas es donde
más se utilizan.
Los pasos a seguir para realizar un descuelgue de un polipasto son:
1- Desde la reunión, colocar una cinta con un mosquetón HMS. Esto lo hacemos para
que el sistema de extensión no quede pegado al sistema antiretorno, nos moleste y nos
sea más facil retirarlo al finalizar el descuelgue.
2- Colocar un sistema de bloqueo sobre la cuerda que va hacia la carga. Ej. un prusik
3- Unir el prusik con el extremo de una cuerda (puede ser una cuerda auxiliar, el
extremo de la cuerda que no estamos utilizando, una cinta larga, etc. teniendo en cuenta
que la longitud sea suficiente para el descuelgue a realizar) mediante un mosquetón con
seguro y un nudo (Ocho o un nueve)
4- Pasar la cuerda por el mosquetón HMS, tensarla y realizar un nudo dinámico
5- Bloquear el nudo dinámico con un nudo de fuga. Si se ha utilizado una cuerda
auxiliar o una cinta es recomendable enganchar el extremo libre a la cinta que estamos
utilizando de extensión como medida de seguridad.
6- Anular el sistema antiretorno principal. Para realizarlo existen varias posibilidades en
función de los medios utilizados:
• Medios mecánicos: Los medios mecánicos normalmente requieren liberar la carga
para anular el bloqueo, aunque hay algunos que disponen de levas para anularlo
rápidamente (minitraxion, microcender, etc.)
• Medios manuales: Entendemos por medios manuales aquellos en los que se utilizan
mosquetones y cordinos únicamente (Nudo Remy, Corazón, Lorenzi, etc.) Para anular
el antirretorno lo habitual es transferir la carga (salvo en el Lorenzi).
Una vez anulado, el antirretorno se ha transferido al mecanismo antirretorno del sistema
de extensión
7- Para descolgar la carga, se deshace el nudo de fuga mientras de aguanta el dinámico,
y finalmente se desciende la carga de forma controlada con el dinámico.
8- Una vez finalizado el descuelgue, se vuelve a bloquear el dinámico con un nudo de
fuga.
9- Si se desea volver a izar la carga, primero se deberá restaurar el sistema antiretorno
de la reunión, bloquearlo y finalmente se podrá deshacer el nudo de fuga, soltar un poco
de cuerda con el dinámico para que el sistema antiretorno cargue totalmente , y retirar el
sistema de extensión.
POLIPASTOS: Método de fortuna
Describiremos el proceso de creación de un polipasto sencillo con medios de fortuna, es
decir con mosquetones y cordinos.
El objetivo no es realizar grandes izados de material o un rescate, sino aprovechar el
polipasto para ayudar a un compañero en un paso de dificultad o subir una mochila.
Básicamente disponemos de 2 soluciones, en función del peso que queramos izar:
Polifreno
Un polifreno biene a ser un polipasto incompleto o medio polipasto, no se produce
ganancia mecánica simplemente es un sistema de poleas antiretorno (viene a ser el
sistema antiretorno que utilizamos en el polipasto en el anclaje).
Evidentemente utilizaremos esta solución cuando queramos izar poco peso, como puede
ser el caso de una mochila (vias con chimeneas, con pasos comprometidos, etc.)
El montaje admite diferentes posibilidades:
1-Con el mismo asegurador: Los aseguradores que son automáticos al asegurar a un
segundo (como el reverso) son suficientes para realizar esta maniobra
2-Con un nudo antirretorno: En este caso disponemos de tres soluciones, el nudo
corazón, el lorenzi y el Remy
3-Con un nudo autoblocante: En este caso es tan sencillo como pasar la cuerda por un
mosquetón (o polea si disponemos de una) y en el extremo en el que se encuentra la
carga colocar el nudo autoblocante (como en el montaje de polipastos)
4-Con medio mecánicos: Lo habitual es utilizar una polea y un puño. Este caso es
habitual en artificial (vid imagen 1)
Si la carga no es tan ligera y nos decidimos por esta solución se puede aprovechar
nuestro propio peso para realizar el izado. Simplemente debemos unir nuestro arnés con
algún sistema de bloqueo (Shunt o un autoblocante mecánico o de cordino) y traccionar
por contrapeso.
Polipasto
En este caso presupondré que no se dispone de ninguna polea y los reenvíos se
realizaran con mosquetones (también se podría hacer sobre la misma cuerda pero el
rozamiento seria excesivo y algún mosquetón siempre tendremos a mano).
Para este tipo de maniobra, lo más sencillo es montar un polipasto en 3:1 o Z
Lo primero que debemos tener en cuenta es que en un polipasto siempre existe un
sistema antirretorno (como en el polifreno). Si estamos asegurando a un compañero,
deberemos montar el sistema antirretorno sobre el aparato de seguro. Aquí existen
varias posibilidades en función del mecanismo de seguro utilizado:
- Sistemas mecánicos (Grigri, SUM etc.)
Estos aparatos se auto bloquean automáticamente.
- Cestas y Placas
Aquí hay de todo un poco. Los sistemas como el reverso de Petzl, la ATC Guide de BD,
la Globus de Faders y otros se auto bloquean al asegurar a un segundo, pero otras como
la placa Stick y otros tubos no.
- Nudo dinámico
Una alternativa es revertirlo a autoblocante con un Remy o bloquearlo con un nudo de
fuga, y instalar un autoblocante con un cordino.
En todo caso, independientemente del aparato utilizado, una buena solución es utilizar
siempre un sistema de bloqueo (aunque sea extra) para el sistema de aseguramiento. De
esta forma podremos montar tranquilamente el polipasto.
La solución más rápida y la que requiere menos material es un nudo de fuga. De esta
forma la cuerda que va hacia la carga queda bloqueada bajo tensión, anulando el sistema
de frenado.
Una vez bloqueada la carga necesitamos montar el sistema de móvil para realizar el
izado. Este lo montaremos con un nudo machar bidireccional o un prusik que
colocaremos sobre la cuerda lastrada y un mosquetón con seguro (o dos contrapeados)
por el que pasaremos la cuerda libre que viene de la reunión (del nudo de fuga).
Una vez que tengamos montado nuestro polipasto debemos deshacer el nudo de fuga,
tensar la cuerda de tiro y ya estamos listos para izar, tiramos del extremo libre y
iniciamos el ascenso de la carga (Por cierto, cuando Lai en su comentario del artículo de
“Polipastos: aplicaciones prácticas” indicaba P2 se refería a polipastos de elevación,
como el que se esta describiendo, los P1 son de traslación y los P3 son una combinación
de ambos).
Cuando el autoblocante móvil se aproxime al sistema antirretorno que estamos
utilizando ya no podremos seguir izando y necesitaremos desplazarlo para seguir
izando.
En si el material necesario para montar este polipasto es muy elemental:
-sistema de aseguramiento que utilizamos para escalar
-cordino para montar el nudo autoblocante
-mosquetón de seguro
Cualquier persona que escala suele llevarlo, más sencillo imposible.
Cabe recordar que si se prevé tener que realizar algún izado, o nos gusta disponer de
algún recurso extra, nos será muy útil el uso de una polea pequeña (tipo Fixe de Petzl).
Ilustraciones:
Poligreno clásico
Polipasto realizado con un Reverso y un nudo prusik
Polipasto realizado con un nudo Lorenzi y un machard
Polipasto realizado con un nudo Remy y un ropeman