12 Abril 2013

Pierden resistencia las cuerdas mojadas o congeladas

Imagen Atate.info Pierden resistencia las cuerdas mojadas o congeladas

Las cuerdas de escalada actuales están hechas de filamentos continuos muy finos de poliamida-6, también conocido como nylon. Esta fibra sintética se caracteriza por sus excelentes propiedades mecánicas, tales como elevada resistencia a la rotura, gran elasticidad y buena recuperación elástica. Lo que es menos conocido es que su resistencia disminuye al estar mojadas, y esto presenta un riesgo para los escaladores pero sobre todo para los alpinistas.

La pérdida de resistencia de la cuerdas mojadas o congeladas fue estudiado por primera vez a finales de los años sesenta por un alpinista español, el profesor José A. Odriozola, y después de un par de años por la firma Teufelberger y por Pit Schubert, el Presidente de la DAV Safety Working Group (Comisión de seguridad del DAV). Los resultados que obtuvieron son similares a los presentados aquí. En particular, en los dos del profesor Odriozola sobre la resistencia estática de cuerdas mojadas y congeladas, una reducción de alrededor del 30%, en comparación con cuerdas secas. Esto llevó a la firma austriaca Teufelberger (fabricante de EDELWEISS), así como a Pit Schubert a investigar en qué medida dicha reducción puede ocurrir en cuerdas mojadas con fuerzas dinámicas. El resultado fue que las cuerdas aguantaron dos caídas cuando estaban secas (el número mínimo de caídas impuesto por las normas en ese momento) pero mojadas solo aguantaron una caída o ninguna en algún caso.

Es asombroso que tal problema no haya sido estudiado durante treinta años, a pesar de la reducción de la resistencia de las cuerdas mojadas, que puede ser igual y aún mayor que la pérdida causada por el desgaste.

Para saber más sobre esta reducción de la resistencia, Gigi Signoretti realizó varias pruebas para la Comisión de Seguridad (Commissione Materiali e Tecniche, CMT) del Club Alpino Italiano (CAI). Probaron cuerdas nuevas y usadas, normales y "dry"(es decir, con un tratamiento impermeabilizante). El propósito de las pruebas fue evaluar el rendimiento dinámico, utilizando para ello la máquina Dodero*, de mojadas, congeladas y mojadas y secas comparándolas con una cuerda de referencia.

*La máquina Dodero, se fundamenta en probar las cuerdas sin pérdidas de resistencia debido a nudos, solo se realiza uno, el de encordamiento y por utilizar un diámetro único sobre el que actúa la cuerda. En la imagen inferior se ve un esquema de dicha máquina.

Forma de efectuar las pruebas

Las pruebas se ejecutaron con cuerdas de tres marcas distintas A, B y C con tres muestras de cada marca, con las siguientes características:

  1. Cuerda NUEVA, 10,5 mm de diámetro y versión normal.
  2. Cuerda NUEVA, 10,5 mm de diámetro y versión Every Dry.
  3. Cuerda USADA, 10,5 mm de diámetro y versión normal.

Las siguientes muestras se probaron conforme a las pruebas de la UIAA en un máquina Dodero:

  • No tratadas.
  • Mojadas (por inmersión en agua durante al menos 48 horas, a temperatura normal).
  • Congeladas (mojadas como en el apartado anterior y mantenido después al menos 48 horas en un congelador a -30 ºC).
  • Mojada y luego secada (mojada como arriba y luego secada en un lugar bien ventilado y con sombra, ya que así es como se debe secar una cuerda).
  • Mojada y secada artificialmente (mojada como en los casos anteriores, luego centrifugada, secada a temperatura normal en una habitación ventilada y secada al final con un secador químico).

Realizaron alguna pruebas más con cuerdas sometidas a un pequeño remojo, para simular las condiciones alpinas:

  • Inmersión en agua durante un par de horas.
  • Mojada levemente en una ducha.

Además el CAI estudió el efecto de numerosos ciclos de lavado/secado, el secado de las cuerdas a la sombra (como se recomienda normalmente), así como con luz solar directa.
Después de cada tratamiento, revisaron las variaciones en el peso y la longitud de cada muestra, a fin de investigar posibles correlaciones con los ensayos dinámicos.

Resultados

Cuerda mojada en agua durante 48 horas

Cuerda mojada en agua durante 2 horas

Cuerda mojada levemente con agua

Cuerda mojada y luego secada

Cuerda mojada y luego secada artificialmente

Cuatro ciclos de mojado/secado a la sombra

Cuatro ciclos de mojado/secado a la sombra al sol

Congelada durante 48 horas a - 30 ºC



Análisis de los resultados


Cuerdas mojadas
Se aprecia una alarmante reducción de la resistencia dinámica de las muestras, el número de caídas en la máquina Dodero se reduce a aproximadamente a 1/3 del valor inicial. Tal disminución de la resitencia se observó en cuerdas nuevas y usadas, y también en las cuerdas normales y con tratamientos impermeabilizantes (Dry). Aparentemente, en esas cuerdas el tratamiento impermeabilizante parece evitar que el agua se adhiera a la camisa, pero no así al alma de la cuerda. Es interesante resaltar que el efecto del agua es también alarmante en los casos de inmersión breve (2 horas) y en el caso de una salpicadura breve.

Este comportamiento verifica lo que ya se sabía, la presencia de agua en nylon disminuye en gran medida de su emperatura vítrea (temperatura de transición vítrea del material). El agua actúa como un plastificante real, puesto que modifica profundamente tanto la movilidad de la parte amorfa de la macromolécula como la temperatura característica de relajación mecánica del material. Esto significa que "en muchos aspectos, el añadir agua al nylon es equivalente a elevar su temperatura en gran medida". En otras palabras: las pruebas con una cuerda mojada a temperatura normal en la máquina Dodero es mas o menos lo mismo que probar una cuerda seca a 70-80 ºC, condiciones que causan una gran pérdida de resistencia.

También se ha observado que la fuerza de impacto en la primera caída con la cuerda mojada es significativamente mayor (5-10 %), como si la cuerda se hubiese vuelto más rígida que una seca. Esto podría ser debido a un aumento de fricción entre las fibras, así como el aumento de la longitud de la cuerda. Una cuerda que ya está estirada es más resistente, más "rígida".

Otro resultado inesperado: la cantidad de agua retenida por las cuerdas nuevas es de un 40 o 45 % respecto del peso de la cuerda seca, independiente del tratamiento de impermeabilización (tal vez el tiempo de remojo, 48 horas, hace el tratamiento ineficaz. En el caso de una cuerda ya usada, la cantidad de agua retenida es mucho mayor, aproximadamente del 60%, lo que es debido probablemente a la absorción de agua causada por la gran cantidad de filamentos rotos existentes en la superficie de la cuerda.

Cuerdas congeladas

Aquí debemos de hacer una aclaración respecto a las pruebas, es imposible mantener la cuerda congelada durante toda la prueba, debido sobre todo al tiempo necesario para montar la cuerda en la máquina Dodero y al tiempo de espera requerido por el procedimiento estándar de prueba de la UIAA (una sucesión de caídas a intervalos de 5 minutos). Además, la cuerda se calienta por el calor generado en cada caída y la temperatura del ambiente. Como consecuencia de ello, sólo durante las fases iniciales de la prueba estaban las cuerdas congeladas. Por lo tanto, los resultados deben ser leídos críticamente, tratando de extrapolar los resultados del efecto del hielo en las pruebas.

A pesar de estas incertidumbres, se puede afirmar que las pruebas demuestran que las cuerdas congeladas se compartan mejor que las cuerdas mojadas, hay una menor reducción de las prestaciones dinámicas, sobre un 50 %, e incluso una reducción, sobre el 10%) de la fuerza de choque en la primera caída.

Como conclusión, podemos atrevernos a conjeturar que si hemos sido capaces de mantener la cuerda congelada durante toda la prueba el rendimiento de cuerdas congeladas podría ser incluso mejor, ¡quizá casi tan bueno como con cuerdas secas! A baja temperatura, de hecho, la estructura cristalina de una cuerda mojada, en particular la movilidad de su parte amorfa sería la misma que la de una cuerda seca a temperatura normal.


Cuerdas mojadas y luego secadas

Aquí hemos de resaltar una buena noticia los alpinistas. Después de ser mojada y secada, las cuerdas parecen recuperar sus características originales. El número de caídas llega a sus valores originales, mientras que la fuerza del impacto se reduce un poco, ya que la cuerda es un poco más corta, un 4 %.

También es interesante que la vuelta a las propiedades originales se produce incluso después de varios ciclos de mojado/secado, siempre y cuando las cuerdas sean secadas en un lugar fresco, bien ventilado y con sombra. Sin embargo, si se secan con luz directa del sol se produce una disminución de la resistencia de acuerdo con las pruebas realizadas en la máquina Dodero, debido al efecto negativo de la radiación UV. En este caso, las cuerdas se mantuvieron a la luz solar directa durante 4 semanas, tiempo suficiente para ver a estos efectos.


Cuerdas mojadas y secadas artificialmente

Estas pruebas confirman los resultados presentados anteriormente. El secado completo de la cuerda reduce su peso aproximadamente en un 3% en comparación con la muestra de referencia. Este minucioso proceso de secado conduce a una recuperación casi completa de la resistencia dinámica de la cuerda, ya sea nueva o usada, normal o con tratamiento de impermeabilización. Además hay una reducción de la fuerza de choque en la primera caída alrededor de un 10 y un 12% y una redución de la longitud de entre un 4 y un 8%.

Conclusiones
La presencia de agua o hielo en las cuerdas de escalada produce modificaciones importantes en su resistencia, tales como:

  1. La resistencia dinámica de las cuerdas, es decir, el número de caídas, disminuye enormemente, hasta un 30% respecto al valor inicial cuando están mojada, con independencia del estado de la cuerda o el tratamiento.
  2. Despues de mojar la cuerda se hace entre un 4% y un 5% más larga, esto puede estar relacionado con la el aumento de la fuerza de impacto en la primera caída, entre un 5% y un 10%.
  3. Los efectos negativos del agua sobre el rendimiento dinámico de las cuerdas son notables incluso con una inmersión breve, caso de cuerda mojada en la ducha en estas pruebas.
  4. Este comportamiento parece ser debido a la interacción del agua con la estructura cristalina de la macromolécula del nylon.
  5. Este comportamiento dura mientras la cuerda está mojada, pero después de secarse en un lugar fresco, bien ventilado y sombreado, la cuerda recupera casi por completo su comportamiento dinámico original, incluso después de varios ciclos de mojado/secado.
  6. Dependiendo del grado de secado (normal o exahustivo) de la cuerda, esta puede ser más corta de un 4% a un 8%, lo que parece estar correlacionado con la disminución de entre un 6% y un 12% de la fuerza de impacto en la primera caída.
  7. Incluso en el caso de cuerdas congeladas la resistencia dinámica disminuye, pero menos que en cuerdas mojadas.
  8. La relación entre la resistencia residual y el diámetro de la cuerda: véase el apéndice 1

En conclusión, una cuerda usada, pero en buenas condiciones, por ejemplo una cuerda que todavía puede aguantar 4-5 caídas en el test UIAA realizado en una máquina Dodero, cuando está seca, sólo podría aguantar una o dos caídas mojada después de una lluvia repentina, como suele ocurrir en el monte. Los montañeros debemos exigir la máxima seguridad en nuestra cuerda, incluso cuando está mojada, ya que puede apoyar en una arista durante una caída, con lo que su resistencia se reduce todavía más. Este riesgo es menor cuando la cuerda está en buenas condiciones. El problema es menos crítico en un glaciar o en una cascada de hielo, ya que las cuerdas están congeladas, pero en este caso la temperatura es muy importante, al sobrepasar los 0 ºC la cuerda se descogela, es decir, está mojada.

La conclusión es que debemos cambiar nuestras cuerdas a menudo y evitar que se mojen.

Agradecimientos

El autor agradece la colaboración del director del laboratorio del departamento de construciones de la Universidad de Padua, donde se realizaron las pruebas. Gracias también a: Profesor Lorenzo Contri, coordinador de las pruebas; Sandro Bavaresco, quien ejecutó las pruebas en la máquina Dodero; Gianni Bavaresco, quien informó de las temperaturas durante la escalada en hielo.

Agradecer también a los miembros del CAI-CMT Vittorio Bedogni, Giuliano Bressan, Carlo Zanantoni, y en particular al profesor Luigi Costa, por sus valiosos consejos y sugerencias sobre este artículo.


ANEXO 1
Relación entre la resistencia residual y el diámetro de la cuerda en cuerdas mojadas.

En esta figura, los datos relativos a las cuerdas A y B se comparan con la información proporcionada Michel Beal. Sus datos se refieren a tres tipos diferentes de cuerda, pero sugieren que aumenta la resistencia de las cuerdas mojadas al aumentar el diámetro de las mismas.

El acuerdo de los datos obtenidos en las pruebas y los de Michel Beal puede ser considerado bueno, sobre todo teniendo en cuenta que el tiempo de remojo de Beal es mucho más corto que el de estas pruebas (1 hora en lugar de horas 48).

Esta información se proporciona no sólo para sugerir que las cuerdas de más diámetro pueden ser más seguras en caso de posibilidad de mojar la cuerda, si no también como una advertencia para aquellos que puedan estar deseando ampliar las pruebas analizadas en este documento a otros tipos de cuerda.

Gigi Signoretti, C.A.I. (Materials and Techniques Commission). La Rivista del Club Alpino Italiano, Enero - Febrero 2001

http://www.singingrock.com/wet-and-icy-ropes-may-be-dangerous



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