POLIPASTOS: Teoria y Aplicaciones

POLIPASTOS: Teoria y Aplicaciones

Un poco de teora

Los polipastos (o aparejos) son sistemas de poleas que nos permiten la elevacin o movimiento de cargas realizando un esfuerzo menor que si tuviramos que mover a pulso la carga.

Por definicin, cuando una fuerza acta sobre un cuerpo (F) y lo desplaza una cierta distancia (r) se dice que se realiza un trabajo mecnico.

L=F*r

Para izar material, rescatar un herido o un compaero que ha cado en una grieta se ejerce un trabajo mecnico, ya que desplazamos un peso (entindase peso como una masa bajo la influencia de la gravedad, P=m*g ) una cierta distancia.

El polipasto es una combinacin de poleas fijas y mviles recorridas por una cuerda que tiene uno de sus extremos anclado en un punto fijo.

Las poleas fijas se utilizan para modificar la direccin del movimiento y reducir el rozamiento de la cuerda en los cambios de sentido. Con este tipo de poleas no se disminuye la fuerza, slo se desva. 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 mviles tienen movimiento de traslacin 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 frmula del trabajo mecnico, para un trabajo determinado al reducir la fuerza ejercida, se incrementar la distancia del recorrido. Por otro lado para elevar una carga se debe hacer fuerza en sentido ascendente (ms incmodo y poco efectivo)

Como el polipasto es el resultado de la combinacin de los dos tipos de poleas, se beneficia de la ventaja de ambos sistemas: "disminuir el esfuerzo y una correcta direccin de tiro"

En funcin del nmero de poleas mviles que formen el conjunto se tendr una mayor desmultiplicacin de la fuerza ejercida.

Es as como se habla de mtodos 2:1 (polipasto en C o polea mvil), en el que se aplica la mitad del esfuerzo para izar una carga, en relacin 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 as sucesivamente (desmultiplicaciones).

No debe perderse de vista la cantidad de cuerda efectiva que se recupera, en el caso 2:1 es el doble en relacin al mtodo 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 nmero 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 mviles acopladas en ejes comunes.

En la prctica el mximo nmero de poleas mviles que se utilizan es de 4, siendo el ms habitual el de 1 o 2 poleas mviles.

Cabe destacar que estos clculos 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 terico, 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 desmultiplicacin de 2, se obtiene 1.8).

Lo que si que influye verdaderamente es la direccin de tiro (y esto no lo tiene todo el mundo en cuenta). En las suposiciones anteriores se ha considerado que la direccin de tiro y la carga se encontraban paralelas. Pero si no se cumple este requisito la fuerza depende del ngulo. Para simplificar supongamos una polea mvil:

F = P x cos a / 2

Con lo que al variar el ngulo "a" obtendremos distintas ganancias mecnicas:

0 -> P/230 -> P/1.745 -> P/1.460 -> P

De esta forma cuanto mayor sea el ngulo menor ser la ganancia. Evidentemente el ngulo ptimo ser el de 0.

Por ltimo, otro factor influyente es el rozamiento de la cuerda en terreno inclinado o en el labio de una grieta. Este valor no es fcilmente 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 tpicas situaciones en montaa son:

Maniobras de izado de material: Es una maniobra ms bien "penosa". Consiste en remontar la mochila o petate/s desde una reunin. El izado de material es ms bien propio del bigwall, la escalada en solitario y espeleologa, 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 ayudar a reducir el esfuerzo pero no evitar 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 ser preferible, pero en caso contrario deberemos tener en cuenta la posible su posible colaboracin, ya esto condicionar en gran medida el tipo de actuacin.

En rescate existen multitud de soluciones, pero una de las ms tpicas es la maniobra de rescate de un compaero cado en una grieta.Tambin es cierto que los equipos de rescate profesionales utilizan mecanismos especficos como poleas combinadas o tractels para un uso ms intensivo y eficiente (pero el principio fsico es el mismo)

Otras maniobras: Los polipastos tambin se utilizan para tensar tirolinas y son ampliamente utilizados por los amantes del 4x4 para remolcar vehculos que han quedado atrapados. Aunque en este caso suelen aprovechar los cabestrantes que llevan incorporados, pero los principios de aplicacin 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 construccin 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 estticas. Para los espelelogos y big walleros no resulta difcil, ya que forma parte de su equipo habitual, pero los escaladores y alpinistas utilizan cuerda dinmica habitualmente.

Los mosquetones que mejor trabajan en la conexin con las poleas son los de tipo simtrico con seccin redonda ya que permiten un mejor reparto de la tensin en la zona de contacto. Otra vez los espelelogos salen ganando (por eso son los reyes de los polipastos).

Las poleas utilizadas para el montaje de polipastos deben tener una resistencia mnima que sea el doble de la carga que se desea izar (Ojo con las poleas de nylon).Normalmente esto no es una limitacin ya que izar cargas de ms 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 friccin es muy superior (pero puede ser til como mtodo de fortuna).

En los polipastos por seguridad se utilizan sistemas antiretorno, que pueden ser del tipo mecnico incluido en la polea (minitraxion) o no (basic, shunt, tibloc, puos, 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 tambin se suele utilizar un sistema de aseguramiento (tubo, placa stich, reverso, etc.) para evitar que el prusik se meta en la polea.

POLIPASTOS: Ejemplos prcticos

En este artculo se describiran los polipastos ms utilizados. Cabe decir que existes multitud de soluciones, pero las ms sencillas (de manual) son las siguientes:

Polipasto 2:1 (tambin llamado C) Polipasto 3:1 (tambin llamado Z o N) Polipasto 6:1 (tambin llamado Z+C, o 1a desmultiplicacin) Polipasto 4:1 y 8:1

Polipasto 2:1

Esta solucin ya la hemos comentado en el artculo "Polipastos: Teoria y Aplicaciones". Bien dicho no es un polipasto, sino que es una polea mvil. Incluimos esta descripcin porque es la base de las desmultiplicaciones de los polipastos.Aprovecho para recordar que el funcionamiento ptimo se produce cuando las cuerdas corren paralelas (angulo de 0, como ya vimos) ya que no se suele tener en cuenta (fijaos en los manuales y publicaicones, siempre se dibujan angulaciones de unos 60, 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 combinacin de una polea fija y una mvil (con los veneficios que aporta). Se produce una ganancia mecnica 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.

Construccin clsica

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 reunin). 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 reunin 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.

Aqu es donde entra en juego nuestra creatividad en funcin 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 solucin 2x1. Ej Minitraxin 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 puo de ascensin los ligeros Tibloc o Ropeman nudo Lorenzo o Corazon. El Lorenzi es mejor porque permite el desbloqueo bajo tensin, el corazn no. y seguro que se os ocurren ms

2- Unir una polea (esta acta 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 mvil). Es inetersante colocar la polea lo ms alejado posible ya que esta polea se mover 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 (mvil) 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.

Aqu Xavier L. nos comentaba en el articulo anterior la posibilidad de aprovechar nuestro propio peso (til 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 direccin de tiro sea descendente, no ascendente (recordad que no disminuimos la fuerza con esta nueva polea, solo cambiamos la direccin de tiro).

Ahora tenemos 2 soluciones:a) Unimos a nuestro arns el cabo y cargamos nuestro propio pesob) Colocamos un sistema de autobloqueo (recoemndable un Bachman) al que unimos un pedal (o un cinta), as podemos hacer fuerza con el pie.

Slo indicar que en este caso se necesita ms cuerda.

Antes de seguir con otros polipastos quisiera hacer una reflexin, en caso de slo disponer de una polea, dnde la situariamos?Si no sabeis que responder, deberiais releer el articulo de teoria de polipastos. La polea que nos aporta ganancia mecnica es la polea mvil, por lo que aqu es donde la colocaramos.

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 colaboracin.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 "clscio" en Z es que una vez anclamos la cuerda al anclaje no montamos sobre ella la polea mvil, sino que lanzamos un cabo a la victima para que pase una polea que unir con un mosquetn a su arns. El cabo que procede de la vctima 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 desmultiplicacin sobre el polipasto en Z aadiendo una polea movil adicional (polipasto C). Este montaje se puede realizar con la misma cuerda o con otra auxiliar (podria ser til un cordino de 7mm con los que se hacen anillos para reuniones (suelen tener 5m de longitud)). Este mtodo permite el izado de material de una forma ms sencilla ya que la desmultiplicacin es de 6, por lo que una sola persona podra izar cargas con mayor facilidad.

Este montaje requeriria una polea ms y ms cuerda por supuesto.

Construccin

1- Montar un polipasto en Z

2- Para montar la desmultiplicacin (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 reunin llevar paralelamente el cabo a la cuerdab) Si utilizamos una cuerda o cordino largo auxiliar, anclaremos un extremo a la reunin 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 bsicamente en el montaje de polipastos en C consecutivos. Este sistema es rpido de montar y quizs la nica 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 tpicos utilizados para hacer reuniones (5m aprox)

La desmultiplicacin de 8:1 simplemnte requiere aadir un polipasto en C extra sobre la cuerda de izado (slo se podr realizar si se dispone de 2 cuerdas)

Construccin

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 deber ir tirando de la cuerda que va sobrando a medida que se recupera (suele ser prctico con ms de una persona)

POLIPASTOS: Descuelgues

Los polipastos estn concebidos para izar, pero en ciertas ocasiones puede que no podamos seguir izando y sea necesario realizar un pequeo descuelgue (la carga choca o se ha enganchado con un obstculo).

Los descuelgues de polipastos bsicamente consisten en la anulacin y extensin del sistema antirretorno de la reunin principal.

Estas tcnicas se suelen realizar como mtodos de fortuna ya que no debera 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 ms se utilizan.

Los pasos a seguir para realizar un descuelgue de un polipasto son:

1- Desde la reunin, colocar una cinta con un mosquetn HMS. Esto lo hacemos para que el sistema de extensin no quede pegado al sistema antiretorno, nos moleste y nos sea ms 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 mosquetn con seguro y un nudo (Ocho o un nueve)

4- Pasar la cuerda por el mosquetn HMS, tensarla y realizar un nudo dinmico

5- Bloquear el nudo dinmico 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 extensin como medida de seguridad.

6- Anular el sistema antiretorno principal. Para realizarlo existen varias posibilidades en funcin de los medios utilizados:

Medios mecnicos: Los medios mecnicos normalmente requieren liberar la carga para anular el bloqueo, aunque hay algunos que disponen de levas para anularlo rpidamente (minitraxion, microcender, etc.)

Medios manuales: Entendemos por medios manuales aquellos en los que se utilizan mosquetones y cordinos nicamente (Nudo Remy, Corazn, 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 extensin

7- Para descolgar la carga, se deshace el nudo de fuga mientras de aguanta el dinmico, y finalmente se desciende la carga de forma controlada con el dinmico.

8- Una vez finalizado el descuelgue, se vuelve a bloquear el dinmico con un nudo de fuga.

9- Si se desea volver a izar la carga, primero se deber restaurar el sistema antiretorno de la reunin, bloquearlo y finalmente se podr deshacer el nudo de fuga, soltar un poco de cuerda con el dinmico para que el sistema antiretorno cargue totalmente , y retirar el sistema de extensin.

POLIPASTOS: Mtodo de fortuna

Describiremos el proceso de creacin 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 compaero en un paso de dificultad o subir una mochila.

Bsicamente disponemos de 2 soluciones, en funcin del peso que queramos izar:

Polifreno

Un polifreno biene a ser un polipasto incompleto o medio polipasto, no se produce ganancia mecnica simplemente es un sistema de poleas antiretorno (viene a ser el sistema antiretorno que utilizamos en el polipasto en el anclaje).

Evidentemente utilizaremos esta solucin 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 automticos 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 corazn, el lorenzi y el Remy

3- Con un nudo autoblocante: En este caso es tan sencillo como pasar la cuerda por un mosquetn (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 mecnicos: Lo habitual es utilizar una polea y un puo. Este caso es habitual en artificial (vid imagen 1)

Si la carga no es tan ligera y nos decidimos por esta solucin se puede aprovechar nuestro propio peso para realizar el izado. Simplemente debemos unir nuestro arns con algn sistema de bloqueo (Shunt o un autoblocante mecnico o de cordino) y traccionar por contrapeso.

Polipasto

En este caso presupondr que no se dispone de ninguna polea y los reenvos se realizaran con mosquetones (tambin se podra hacer sobre la misma cuerda pero el rozamiento seria excesivo y algn mosquetn siempre tendremos a mano).

Para este tipo de maniobra, lo ms 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 compaero, deberemos montar el sistema antirretorno sobre el aparato de seguro. Aqu existen varias posibilidades en funcin del mecanismo de seguro utilizado:

Sistemas mecnicos (Grigri, SUM etc.)Estos aparatos se auto bloquean automticamente.

Cestas y PlacasAqu 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 dinmicoUna 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 solucin es utilizar siempre un sistema de bloqueo (aunque sea extra) para el sistema de aseguramiento. De esta forma podremos montar tranquilamente el polipasto.La solucin ms rpida y la que requiere menos material es un nudo de fuga. De esta forma la cuerda que va hacia la carga queda bloqueada bajo tensin, anulando el sistema de frenado.

Una vez bloqueada la carga necesitamos montar el sistema de mvil para realizar el izado. Este lo montaremos con un nudo machar bidireccional o un prusik que colocaremos sobre la cuerda lastrada y un mosquetn con seguro (o dos contrapeados) por el que pasaremos la cuerda libre que viene de la reunin (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 artculo de Polipastos: aplicaciones prcticas indicaba P2 se refera a polipastos de elevacin, como el que se esta describiendo, los P1 son de traslacin y los P3 son una combinacin de ambos).

Cuando el autoblocante mvil 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-mosquetn de seguro

Cualquier persona que escala suele llevarlo, ms sencillo imposible.

Cabe recordar que si se prev tener que realizar algn izado, o nos gusta disponer de algn recurso extra, nos ser muy til el uso de una polea pequea (tipo Fixe de Petzl).

Ilustraciones:

Poligreno clsico

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