La física de la caída y las cuerdas

TEORÍA DE LA CAÍDA

Todo cuerpo en movimiento produce energía. Por lo tanto, un escalador cayendo produce energía. El objetivo es que al escalador le llegue la menor energía posible para evitar daños sobre su cuerpo. Esa energía se puede calcular, y para eso tendremos en cuenta los siguientes importantes conceptos. Se tiene como modelo una caída limpia, es decir, sin golpes contra salientes de la roca, repisas, o la misma roca.

La energía producida por un escalador debe ser absorbida por todos los elementos de la cadena de seguridad. Si cualquiera de ellos falla, las consecuencias pueden ser significativamente mayores y peligrosas. Por ello la importancia de un buen estado y buen uso de todos sus elementos.

• CADENA DE SEGURIDAD. Todos los elementos que participan en la absorción de la energía producida en la caída de un escalador. Son los siguientes: cuerda, anclajes, mosquetones, arnés sistema de bloqueo del asegurador. Todos ellos deben actuar correctamente, soportando y absorbiendo energía, con la finalidad de que le llegue la menor cantidad posible al escalador que cae.
• FACTOR DE CAÍDA. Concepto esencial. Es la relación entre los metros de caída y los metros activos de la cuerda (los metros que participan en la detención de la caída. Se obtiene dividiendo la altura h de la caída por la longitud de la cuerda L entre el escalador y su asegurador.

                Como vemos en el gráfico, el factor de caída máximo es 2, que ocurre en el caso de caer toda la cuerda sin ningún punto intermedio de seguro. Este caso puede ocurrir en vías de varios largos, cuando el escalador es sujetado exclusivamente por la reunión y cae el doble de su altura. Si se cae a 10 metros de la reunión, su caída será de 20 metros. Sin embargo, en vías deportivas de un solo largo, todo factor superior a 1 supone caer directamente sobre el suelo. Cuanto mayor es el factor de caída mayor es la energía que se produce, como luego veremos. De ahí de la importancia de reducirla poniendo un seguro lo más cerca posible de la reunión, y que los primeros seguros estén a una distancia correcta en las vías deportivas de un solo largo.

• FUERZA DE CHOQUE. Concepto indispensable en la física de la caída. Es la fuerza máxima ejercida sobre la cuerda y el arnés en una caída. Para entendernos, es la energía que recibe el escalador tras caer. Sin tener en cuenta el rozamiento de la cuerda sobre los mosquetones, podemos calcularla con la siguiente fórmula

                   donde

M es la masa del escalador en kilogramos

R es el factor de caída (número sin dimensión)

S es la sección de la cuerda en m²

E es el módulo de elasticidad de la cuerda  en pascales (100.000 pascales = 1 bar = 1kg/ cm²)

G es la aceleración por la gravedad, 9,81 m/s²

F es la fuerza de choque en newtons (1 newton = 0,102 kg-fuerza)

Más que saber resolver la ecuación, lo importante es conocer los elementos que participan en la caída. Por eso es tan importantes que todos funciones bien, y tanto los seguros como la cuera, el arnés y todos los elementos sean correctos. No debemos escalar con una cuerda vieja o en mal estado. Ya no porque se rompa, que prácticamente es imposible, sino porque no absorberá nada de energía en la caída. A efectos prácticos se comportará como una cuerda estática o un cable.

Los resultados finales de los estudios sobre este tema nos dan las siguientes conclusiones:

• Si el escalador cae en el momento de mosquetonear, el esfuerzo sobre el arnés se sitúa generalmente entre 400 y 800 kg.
• Si el escalador cae en el momento de mosquetonear, el esfuerzo sobre el punto de seguro (el anclaje) se sitúa generalmente entre 600 y 1.200 kg.
• Cada punto de seguro debe soportar al menos 2.400 kg.
• En las vías deportivas de un solo largo hay que estudiar correctamente la ubicación de los tres primeros seguros.
• Pasar dos cuerdas simples por un seguro es altamente peligroso, ya que amplia en un 50% el esfuerzo sobre el punto de seguro.
• El estado del material debe ser correcto.
• Es indispensable aprender a asegurar correctamente. El trabajo del asegurador es clave.
• Hay que aprender a saber caer correctamente y a colocar la cuerda y los seguros correctamente.
• La energía que puede recibir un escalador es alta, considerándose el límite superior que el cuerpo puede soportar sin graves lesiones son 1.200 kg escalando con solo una cuerda simple, y 800 kg con cuerda doble. Estos datos son importantes, pues son datos especificados en las características de las cuerdas de escalada que debemos conocer.

LAS CUERDAS

Las cuerdas son un elemento clave en la seguridad del escalador. Por eso es tan importante conocer sus características y mantenerla en buen estado. A pesar de su alto precio, no debemos ahorrar en ella ni usarla en mal estado ni envejecida.

• VIDA ÚTIL.  Los fabricantes estiman en 10 años la vida útil de la cuerda sin usarla y almacenada correctamente según sus indicaciones. La norma marca que dentro de esos 10 años, las tiendas pueden venderla durante los primero 5 años desde la fecha de fabricación. De esta forma se garantiza que como poco, el escalador dispondrá de 5 años de posible uso. Es decir, una cuerda fabricada en el 2020 puede venderse hasta en el 2025, pero no más allá. Y puede usarse hasta el 2030. Todo esto, claro, sin usarse. El uso limita considerablemente esos plazos. Las caídas, el roce, pisarlas, etc, etc, la desgasta y debilita profundamente. Se considera que una cuerda que se usa a menudo, debe cambiarse cada año para mantener sus prestaciones dentro de un margen correcto. Vamos a detallar sus características (son todas importantes) para conocerlas y tenerlas en cuenta a la hora de comprarlas. Hay que destacar que no hay una cuerda perfecta para todo, por lo que hay que elegir según el uso que le queramos dar. No es lo mismo hacer escalada deportiva en desplomes con muchas caídas pero de baja producción energética, que escalar vías largas con mucho rápel. Por eso deberemos decantarnos por unas características u otras.

Nos centramos en una cuerda simple tomando como ejemplo la etiqueta real de una cuerda original antes de su venta.

• DIÁMETRO. El diámetro de la cuerda en mm. Incide en el peso de la cuerda. Hay que atender también a este dato porque los diferentes aseguradores automáticos, tipo Grigri, no admiten todos los diámetros. En este caso, 9,8 mm
• PESO. Peso en gramos por metro. Nos dará el peso total de la cuerda. Depende del diámetro y de la cantidad y forma de entrelazado que tiene los hilos interiores. Es un dato que para muchos escaladores es importante y para otros, secundario.
• NÚMERO DE CAÍDAS. Nos indica la medida de seguridad de la cuerda. Este dato tiene relación con la fuerza de choque. En el laboratorio las cuerdas se certifican probando caídas con una máquina que simula caídas, con una masa de 80 kg y un factor de caída 1.8. Se prueban siguiendo las directrices de la norma CE EN892.  La seguridad de la cuerda decrece con el uso. Este dato nos indica el número de caídas en el que la fuerza de choque recibida en el arnés en esas condiciones es inferior a 1.200 kg (el referente que marca la norma EN) A partir de la siguiente caída, los indicadores muestran una fuerza mayor a esa cantidad. En el caso de la cuerda que examinamos, es a partir de la caída número 8. En ningún momento indica la posibilidad de la rotura de la cuerda, algo prácticamente imposible en las cuerdas actuales.

• DESLIZAMIENTO DE LA CAMISA. Uno de los principales peligros en las cuerdas viejas y desgastadas es el deslizamiento de la camisa sobre el alma. El alma está compuesta de muchos filamentos entrelazados que al recibir una carga se estiran los lazos. De esta manera se absorbe muy bien la energía. La camisa tiene la función de proteger esos filamentos. Las motas de polvo y tierra pueden ejercer de herramienta de corte entre los filamentos. Por esa razón, es tan importante que la cuerda no se ensucie con tierra y barro, o evitar pisarla. A mí mismo me pasó  una anécdota al respecto que, menos mal, quedó en un mero susto. La prueba realizada en un aparato especial busca cuantificar el deslizamiento de la funda con respecto al núcleo. La muestra de ensayo que tiene una longitud de 2230 (± 10) mm se extrae a través de este aparato. La EN 892 especifica que el deslizamiento de la cubierta al núcleo o el deslizamiento del núcleo a la cubierta no debe exceder los 20 mm. Si, en la práctica real, el núcleo se desliza con respecto a la funda, puede producirse una hinchazón o las llamadas “medias”. Si los extremos de la cuerda están mal sellados, el núcleo en el extremo del cable puede deslizarse fuera de la funda o la funda puede deslizarse fuera del núcleo. Los extremos de esta cuerda se sellan ultrasónicamente en una sola unidad indivisible y si se cumplen los requisitos de deslizamiento de la funda, la condición anterior no ocurrirá.
• ALARGAMIENTO ESTÁTICO. Lo que se estira la cuerda con un peso colgando. El alargamiento estático útil se prueba aplicando una carga de 80 kg a la cuerda y no debe exceder el 10% para cuerdas simples (cuerdas simples) y cuerdas gemelas (las dos cuerdas probadas al mismo tiempo) y el 12% cuerdas dobles (una sola cuerda testada).
• ALARGAMIENTO DINÁMICO. Este parámetro proporciona información sobre el alargamiento de la cuerda durante la primera caída estándar. El alargamiento dinámico máximo permitido es del 40% durante la primera caída y refleja las propiedades de la cuerda de manera más eficiente que el valor estático del alargamiento de trabajo.
• TESTS DE NUDOS. La excelente flexibilidad es uno de los requisitos más importantes que se imponen a las cuerdas de escalada. ¿Cómo se cuantifica este parámetro? Se hace un nudo simple en la cuerda probada y posteriormente se aplica una carga de 10 kg (en el caso de cuerdas simples). Luego, se mide el diámetro interno del nudo y se calcula la relación de capacidad de nudos. Su valor no excederá de 1,1 veces el diámetro de la cuerda. La escasa flexibilidad impide esencialmente tanto el anudado como el paso de la cuerda a través de los mosquetones del sistema de aseguramiento. Los efectos del clima y el cuidado insuficiente de la cuerda también son perjudiciales para la flexibilidad de la cuerda
• MATERIAL. Poliamida (PA)

® Felipe Guinda. Dandocuerda.es