POLIPASTOS: Teoría 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*r
Para 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 sí 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/2
30º -> P/1.7
45º -> P/1.4
60º -> 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 mismos, 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 determinaran 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 antirretorno, 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.


POLIPASTOS: Ejemplos prácticos

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

      · Polipasto 2:1 (también llamado C)
      · Polipasto 3:1 (también llamado Z o N)
      · Polipasto 6:1 (también llamado Z+C, o 1a desmultiplicación)
      · Polipasto 4:1 y 8:1

Polipasto 2:1

Esta solución ya la hemos comentado en el artículo "Polipastos: Teoría y Aplicaciones". Bien dicho no es un polipasto, sino que es una polea móvil. Incluimos esta descripción porque es la base de las desmultiplicaciones de los polipastos.
Aprovecho para recordar que el funcionamiento óptimo se produce cuando las cuerdas corren paralelas (ángulo de 0º, como ya vimos) ya que no se suele tener en cuenta (fijaos en los manuales y publicaciones, siempre se dibujan ángulaciones de unos 60º, y si hacemos un poco de memoria con ese ángulo perdemos lo que ganamos).

Polipasto 3:1 o en Z

Este tipo de polipasto es padre de todos, la base. Consiste en la combinación de una polea fija y una móvil (con los beneficios que aporta). Se produce una ganancia mecánica de 3:1, es decir debemos ejercer una fuerza 3 veces menor de lo que nos correspondería, pero por contra por cada metro que supere la carga deberemos recoger 3m.



Construcción clásica

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 reunión). 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 reunión distinta para montar el polipasto (propio de big wall).
Una vez disponemos de un solido anclaje seguiremos la siguiente secuencia:

1-  Montaremos un sistema de autobloqueo para que funcione como antirretorno y fijar la cuerda que viene de la carga al sistema.
Aquí es donde entra en juego nuestra creatividad en función del material que tengamos disponible (no es lo mismo prever montar polipasto que no). Existen multitud de soluciones, por nombrar algunas tenemos:
 · poleas con antirretorno, son una solución 2x1. Ej Minitraxión
 · 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 puño de ascensión
 ·  los ligeros Tibloc o Ropeman
 · nudo Lorenzo o Corazón. El Lorenzi es mejor porque permite el desbloqueo bajo tensión, el corazón no.
 · y seguro que se os ocurren más

2- Unir una polea (esta actúa 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 (polea móvil). Es interesante colocar la polea lo más alejado posible ya que esta polea se moverá hasta la 1a polea, momento en el que deberemos parar de izar para desplazar la polea móvil y poder proseguir.

4- Colocar un sistema de autobloqueo en la cuerda bajo carga

5-Unir la 2a polea (móvil) al sistema de autobloqueo y dirigir la cuerda de tiro hacia en anclaje (recordad el ángulo de trabajo).

6-Iniciar el izado tirando de la cuerda.
Aquí Xavier L. nos comentaba en el artículo anterior la posibilidad de aprovechar nuestro propio peso (útil 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 mosquetón en su defecto) que esta unida al anclaje para que la dirección de tiro sea descendente, no ascendente (recordad que no disminuimos la fuerza con esta nueva polea, solo cambiamos la dirección de tiro).
Ahora tenemos 2 soluciones:

  1. Unimos a nuestro arnés el cabo y cargamos nuestro propio peso.
  2. Colocamos un sistema de autobloqueo (recomendable un Bachman) al que unimos un pedal (o un cinta), así podemos hacer fuerza con el pie.
    Sólo indicar que en este caso se necesita más cuerda.


Antes de seguir con otros polipastos quisiera hacer una reflexión, en caso de sólo disponer de una polea, ¿dónde la situaríamos?
Si no sabéis que responder, deberíais releer el articulo de teoría de polipastos. La polea que nos aporta ganancia mecánica es la polea móvil, por lo que aquí es donde la colocaríamos.

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 colaboración.
Consiste en realizar un reenvió con una polea sobre la victima con el objetivo de reducir la sobrecarga del sistema de anclaje.
La diferencia con el polipasto "clásico" en Z es que una vez anclamos la cuerda al anclaje no montamos sobre ella la polea móvil, sino que lanzamos un cabo a la victima para que pase una polea que unirá con un mosquetón a su arnés. El cabo que procede de la víctima 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 desmultiplicación sobre el polipasto en Z añadiendo una polea móvil adicional (polipasto C). Este montaje se puede realizar con la misma cuerda o con otra auxiliar (podría ser útil un cordino de 7 mm. con los que se hacen anillos para reuniones (suelen tener 5m de longitud)). Este método permite el izado de material de una forma más sencilla ya que la desmultiplicación es de 6, por lo que una sola persona podrá izar cargas con mayor facilidad.
Este montaje requeriría una polea más y más cuerda por supuesto.

Construcción

1-Montar un polipasto en Z.

2-Para montar la desmultiplicación (polipasto en C) tenemos 2 posibilidades:
a) Si utilizamos la misma cuerda, deberemos pasar la cuerda por un mosquetón (polea, pero dudo que tengáis tantas) en la reunión llevar paralelamente el cabo a la cuerda
b) Si utilizamos una cuerda o cordino largo auxiliar, anclaremos un extremo a la reunión 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 móvil (en el Z era la cuerda de tiro).

Polipasto 4:1 y 8:1


Consiste básicamente en el montaje de polipastos en C consecutivos. Este sistema es rápido de montar y quizás la única 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 7 mm. de los típicos utilizados para hacer reuniones (5m aprox.).
La desmultiplicación de 8:1 simplemente requiere añadir un polipasto en C extra sobre la cuerda de izado (sólo se podrá realizar si se dispone de 2 cuerdas).

Construcción

1-Fijar la cuerda la anclaje con un sistema antirretorno.

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 aproximadamente 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 lo que se deberá ir tirando de la cuerda que va sobrando a medida que se recupera (suele ser práctico con más de una persona).

POLIPASTOS: Descuelgues

Los polipastos están concebidos para izar, pero en ciertas ocasiones puede que no podamos seguir izando y sea necesario realizar un pequeño descuelgue (la carga choca o se ha enganchado con un obstáculo).
Los descuelgues de polipastos básicamente consisten en la anulación y extensión del sistema antirretorno de la reunión principal.
Estas técnicas se suelen realizar como métodos de fortuna ya que no debería 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 más se utilizan.

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

1- Desde la reunión, colocar una cinta con un mosquetón HMS. Esto lo hacemos para que el sistema de extensión no quede pegado al sistema antirretorno, nos moleste y nos sea más 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 mosquetón con seguro y un nudo (Ocho o un nueve).

4- Pasar la cuerda por el mosquetón HMS, tensarla y realizar un nudo dinámico.

5- Bloquear el nudo dinámico 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 extensión como medida de seguridad.

6- Anular el sistema antirretorno principal. Para realizarlo existen varias posibilidades en función de los medios utilizados:
• Medios mecánicos: Los medios mecánicos normalmente requieren liberar la carga para anular el bloqueo, aunque hay algunos que disponen de levas para anularlo rápidamente (minitraxion, microcender, etc.).
• Medios manuales: Entendemos por medios manuales aquellos en los que se utilizan mosquetones y cordinos únicamente (Nudo Remy, Corazón, 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 extensión.

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

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

9- Si se desea volver a izar la carga, primero se deberá restaurar el sistema antirretorno de la reunión, bloquearlo y finalmente se podrá deshacer el nudo de fuga, soltar un poco de cuerda con el dinámico para que el sistema antirretorno cargue totalmente , y retirar el sistema de extensión.

POLIPASTOS: Método de fortuna

Describiremos el proceso de creación 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 compañero en un paso de dificultad o subir una mochila.
Básicamente disponemos de 2 soluciones, en función del peso que queramos izar:

Polifreno

Un polifreno viene a ser un polipasto incompleto o medio polipasto, no se produce ganancia mecánica simplemente es un sistema de poleas antirretorno (viene a ser el sistema antirretorno que utilizamos en el polipasto en el anclaje).
Evidentemente utilizaremos esta solución cuando queramos izar poco peso, como puede ser el caso de una mochila (vías con chimeneas, con pasos comprometidos, etc.).
El montaje admite diferentes posibilidades:

1-Con el mismo asegurador: Los aseguradores que son automáticos 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 corazón, el Lorenzi y el Remy.

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

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

Polipasto

En este caso presupondré que no se dispone de ninguna polea y los reenvíos se realizaran con mosquetones (también se podría hacer sobre la misma cuerda pero el rozamiento seria excesivo y algún mosquetón siempre tendremos a mano).
Para este tipo de maniobra, lo más 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 compañero, deberemos montar el sistema antirretorno sobre el aparato de seguro. Aquí existen varias posibilidades en función del mecanismo de seguro utilizado:
- Sistemas mecánicos (Grigri, SUM etc.).
Estos aparatos se auto bloquean automáticamente.
- Cestas y Placas
Aquí 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 dinámico
Una 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 solución es utilizar siempre un sistema de bloqueo (aunque sea extra) para el sistema de aseguramiento. De esta forma podremos montar tranquilamente el polipasto.
La solución más rápida y la que requiere menos material es un nudo de fuga. De esta forma la cuerda que va hacia la carga queda bloqueada bajo tensión, anulando el sistema de frenado.
Una vez bloqueada la carga necesitamos montar el sistema de móvil para realizar el izado. Este lo montaremos con un nudo machar bidireccional o un prusik que colocaremos sobre la cuerda lastrada y un mosquetón con seguro (o dos contrapeados) por el que pasaremos la cuerda libre que viene de la reunión (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 artículo de “Polipastos: aplicaciones prácticas” indicaba P2 se refería a polipastos de elevación, como el que se esta describiendo, los P1 son de traslación y los P3 son una combinación de ambos).
Cuando el autoblocante móvil 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.
-mosquetón de seguro.
Cualquier persona que escala suele llevarlo, más sencillo imposible.
Cabe recordar que si se prevé tener que realizar algún izado, o nos gusta disponer de algún recurso extra, nos será muy útil el uso de una polea pequeña (tipo Fixe de Petzl).

Ilustraciones:


Poligreno clásico - Con Reverso y nudo prusik - Con nudo Lorenzi y machard - Con nudo Remy y un ropeman

 

 
   
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