27 Agosto 2012

Que es la fuerza de choque y cuanta fuerza recibe un escalador

Que es la fuerza de choque y cuanta fuerza recibe un escalador

Cual es la fuerza con la que cae un escalador o la que se transmite es una pregunta que todos los  escaladores nos hacemos alguna vez. ¿Me puedo caer con tranquilidad sobre ese microfisurero? ¿Por qué los mosquetones tienen que aguantar 22 kN? Son preguntas que nos hacemos.

La fuerza de choque es la fuerza que la cuerda transmite al escalador en el momento en que se detiene una caída. A medida que el escalador asciende acumula una energía potencial cada vez mayor. Al ocurrir una caída, esa energía potencial se convierte en energía cinética. El material utilizado en escalada busca disminuir el efecto de esta caída sobre el escalador. El alargamiento de la cuerda, el roce entre la cuerda y los seguros, o el propio compañero que salta, sirven para absorber parte de la energía cinética de la caída. La porción de energía que no pueda disiparse, será absorbida por el escalador y es lo que se denomina fuerza de choque. La magnitud de esa energía va a depender del peso del escalador, del factor de caída y de las características de la cuerda, las que permitirán absorber mayor o menor cantidad de energía. En este enlace podreis calcular la fuerza en cada caso de forma sencilla.

La fórmula para calcular la fuerza de choque es más complicada que lo expuesto anteriormente, pues depende de una constante de la cuerda,  el modulo de Young (E) que depende únicamente del material. Utilizaremos la siguiente fórmula (aquí no explicaremos como llegar a ella) para calcular la fuerza de choque:

 

En esta fórmula  “F” es la fuerza de choque en Néwton, “m” es la masa del escalador en kg, “g” es la aceleración de la gravedad (9,8 m/s²), “E” es el modulo de Young, “S” es la sección de la cuerda y “f” es el factor de caída. Como vemos la fuerza de choque depende del factor de caída y no de la altura de la misma, será la misma tengamos una caída de 10 cm o de 10 metros, siempre que el factor de caída, la cuerda y el aseguramiento sean los mismos. Pero cuanto más grande sea la caída más energía potencial tendremos, por eso las caídas mayores las notamos más, porque la fuerza de choque actúa durante más tiempo, no porque esta sea mayor.

Para saber el modulo de Young de una cuerda y  poder calcular la fuerza de choque utilizaremos la formula anterior despejando la “E”, el modulo de Young. Para ello vamos a las instrucciones de nuestra cuerda y miramos la fuerza de choque, por ejemplo 8,40 kN (cuerda simple de BEAL de 10.2 mm), esta fuerza de choque se corresponde al ser cargada con una masa de 80 kg y un factor de caída de 1.77, que son los parámetros que se utilizan para probar las cuerdas.

Si despejamos el modulo de Young nos queda

 

Debido a que deberemos de trabajar con las unidades del sistema internacional (SI), nuestros datos son los siguientes

Masa (m) =80 kg

Gravedad (g) = 9,8 m/s²

Sección de la cuerda (S) = π x r² = 3,1416 x 0,0051²= 0.000817 m² (ojo el radio tiene que estar en metros)

Factor de caída (f) = 1.77

Fuerza de choque (F) = 8400 N

Al operar con estos datos nos da el modulo de Young para esa cuerda que es 255766888 N/m2. Ahora ya podemos calcular la fuerza de choque en cualquier caída, por ejemplo en una caída de 7 metros  a 30 metros del suelo el factor de caída será

 

Ahora calculamos la fuerza de choque para, por ejemplo, un escalador de 80 kg,

 

 

La fuerza que recibe ese escalador será de 3,64 kN, pero esto sería en una situación en la que el aseguramiento fuese totalmente estático y sin rozamientos, esto en la vida real no es así, pues el asegurador siempre salta un poco con el Gri-Gri o deja correr un poco de cuerda en el reverso, además la cuerda roza contra el mosquetón y la pared, por lo que estos 3,64 kN serán en realidad bastantes menos, y esto es difícil de calcularlo.

Todos los componentes de la cadena dinámica de seguridad, es decir, todo el material más el escalador y el asegurador, soportan una fuerza de choque máxima, para las personas se estima en 12 kN, la de los mosquetones viene grabada en ellos, pero como mínimo será de 22 kN, esto es porque según las leyes de las poleas en el último mosquetón, al soportar una caída, la fuerza que actúa será la suma de la que ejerce el escalador (como máximo 12 kN) y la que ejerce el asegurador para contrarrestarla (talgo menos que el e la del escalador y como máximo 12 kN), esto suma 24 kN, los mosquetones aguantan 22 kN porque se considera que esos 200 N se pierden en rozamiento con el mosquetón.

Por lo tanto para reducir la fuerza de choque lo que debemos no es reducir el factor de caída aumentando las expreses, porque el rozamiento de la cuerda contra ellas no le permitiría a la cuerda absorber toda la energía que debería y se la transmite al escalador y al asegurador, si no que no deberemos de asegurar estáticamente, con un Gri-Gri (si saltamos en el momento en que se tense la cuerda hacemos la detención de la caída un poco dinámica) o no debemos sobrepasar la reunión anclados.

 



Las actividades de montaña conllevan riesgos. Es tu responsabilidad como escalador adquirir la formación adecuada para la actividad que vas a realizar y por lo tanto ni Atate.info o sus editores serán responsables del uso por parte de los usuarios de los contenidos aparecidos en las páginas de Atate.info.

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