poleas y polipastos

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*rPara 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/230º -> P/1.745º -> P/1.460º -> 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.

4 comentarios:

Anónimo dijo...

me parece que tienes un muy buen trabajo ya que aqui se obtiene toda la informacion sobre este tema
FELICITACIONES

San Thomos dijo...

Hi...Your post really got me thinking man..... an intelligent piece, I must say. Poleas y polipastos

Anónimo dijo...

y, sabes cuales son los tipos de esfuerzo que soportan dichas poleas

Manel Pintos dijo...

en el articulo lo explica