Factor caida y Fuerza de choque.

Hola amigos guerreros, hoy colgamos una informacion de interes para nuestra integridad, vamos a entender las tan temidas caidas y a aprender a evitar su riesgos. La información ha sido recopilada, de varias paginas de internet:

http://www.odioentrenar.com

http://montanismo.org.mx

http://www.rocaynieve.com

Unas buenas páginas llenas de información, gracias.

Alla vamos:

Hubo un tiempo en que una caída en escalada se consideraba un accidente, algo que no debía pasar. Actualmente es algo rutinario y propio de la escalada. Por eso, las caídas son un elemento técnico más que aprender en este deporte.

caida2

Cuando los primeros escaladores tenían una caída, era considerada como un accidente. Se carecía de los elementos necesarios para equipar una vía  que fuera segura y por lo tanto era común escuchar “prohibido caerse”. Entonces, la caída  como parte habitual de la escalada no existía.

Con el desarrollo de la escala en roca, principalmente la exterior en la modalidad deportiva, las rutas empezaron a equiparse con anclajes fijos que dan al escalador seguridad y —hasta cierto punto— confianza en el momento de una caída, al grado que caer ya se considera rutinario y propio de la escalada. Por eso, las caídas son un elemento técnico más que aprender en escalada en roca.

En general podemos considerar  dos tipos de caídas: La caída instantánea y la premeditada.

La caída instantánea supone un “vuelo” en el momento menos esperado al estar escalando, provocada por un mal movimiento, un mal lance, una ruptura del agarre o pisadera, un resbalón que provoca desequilibrio, la falta de fuerza provocada por estar en un estado máximo de esfuerzo muscular, etc.

Este tipo de caída sencillamente no da tiempo para ver dónde caeremos; sin embargo, debemos considerar adoptar una posición ligeramente encorvada, poner una  o ambas manos en la cuerda para tenerla como un punto de referencia y, por lo tanto, cierto balance para evitar caer en forma descompuesta; la mano o manos deben estar inmediatamente arriba del nudo de encordamiento y doblando rodillas y hacia fuera para amortiguar el impacto, cuando llegue.

En la caída premeditada, el escalador asume la inminente caída. De hecho, el escalador decide el momento y lugar para caer, controlando así el “vuelo”. Se produce cuando se está cansado o cuando se está comprometido en cierto movimiento, por ejemplo.

También se debe adoptar la misma posición: encorvar un poco  el cuerpo y, para caer con cierto equilibrio, agarrar con una o ambas manos la cuerda por arriba de nuestro nudo de encordamiento; las rodillas medio flexionadas y hacia fuera para amortiguar con los pies el impacto contra la pared.

Debería saltarse un poco hacia atrás y nunca dejarse caer en la vertical, pues podrían rozar y/o impactar  las puntas de los pies con las pequeñas repisas, bloques o salientes de la ruta.

En ciertas condiciones se puede hablar de una tercera caída: la fingida. Ésta se refiere a los famosos colgones, que son “vuelitos” y no van más allá de unos centímetros por debajo de la plaqueta para que el escalador termine colgado del arnés. En estos tipos de caídas pequeñas se debe considerar el peligro objetivo o real que implican.

Cuando “volemos” debemos ser capaces de observar y distinguir varios puntos del escenario que nos rodea: desde la posición correcta de nuestro equipo, hasta las repisas, pendientes a favor, bloques o simplemente la zona en donde caeremos. Se trata de tenerlo en cuenta para no impactar contra algo que pueda lastimar.

Esta capacidad para observar y distinguir los detalles del escenario en que estamos escalando se adquiere con la práctica y se empieza desde el momento en que nos paramos al pie de una vía para leer la secuencia de movimientos que nos llevará hasta arriba, incluso cuando nos acercamos a la base de la pared.

Hay que tener en cuenta que el caer implica un peligro subjetivo —es decir, meramente mental— que a veces frena el desarrollo deportivo. No se trata de provocar miedo, sino de controlarlo.

Como recomendación: nunca se debe exagerar la posición de la cabeza con la vista hacia abajo, porque podemos chocar con alguna repisa, bloque o simplemente tener un rozón con la pared. Tampoco sujetarse de las anillas o las plaquetas en el momento de caer, pues significa con seguridad una lesión, desde un tirón muscular, quemadura por fricción, dislocamiento del hombro o incluso el corte de un dedo en la plaqueta.

Qué es el factor de caída

El Factor de caída es un concepto importantísimo en escalada que nos lo encontramos continuamente: figura en la info de las cuerdas, en los cabos de anclaje para ferratas, etc. A pesar de ello es confuso y no es demasiado bien entendido, por lo que vamos a intentar aclarar un poco las ideas.

El Factor de caída (f) indica la “dureza” de una caída para el escalador, va de 0 a 2 y se calcula dividiendo la altura de la caída (H) entre la longitud útil de la cuerda (L), es decir…

… siendo:

  • f = Factor de caída.
  • H = Altura de la caída.
  • L = Longitud de cuerda hasta el asegurador.

Qué impacto recibe el escalador en una caída

La Fuerza de choque (F) es la fuerza que la cuerda ejerce sobre el escalador al parar la caída, y como explica Claudio Álvarez en su completísimo y muy didáctico estudio sobre la física de la caída, es…

… siendo:

  • F = Fuerza de choque.
  • m = Masa del escalador.
  • g = Aceleración de la gravedad.
  • E = Módulo de Young de la cuerda.
  • S = Sección de la cuerda.
  • f = Factor de caída.

Vamos con las conclusiones…

  1. Cuanta más cuerda, menos impacto
    Cuanta más cuerda detenga nuestra caída, más suave será el frenazo.
  2. A igual Factor de caída, igual impacto
    Aunque esto es completamente anti-intuitivo, para un escalador concreto, con una cuerda determinada, la Fuerza de choque sólo depende del Factor de caída. Es decir, a igual Factor de caída igual Fuerza de choque sobre el escalador, sea cual sea la altura de la caída.
    Cuesta aceptar que el escalador reciba el mismo impacto con una caída de 2 m que con 10 m, pero si las dos caídas tienen el mismo Factor en ambos casos la Fuerza de choque es la misma.

Clasificación de las caídas según el Factor de caída

Según el Factor de caída podemos distinguir cuatro tipos de caídas:

  1. Factor de caída entre 0 y 1
    Caída razonablemente suave, seguro cercano y bastante cuerda desplegada. Por suerte, la mayoría de las caídas son así. factor 0.5
  1. Factor de caída = 1
    Caída dura, el último seguro está justo a mitad del largo.  factor 1
  1. Factor de caída entre 1 y 2
    Caída muy dura, seguro lejano y poca cuerda desplegada.  factor 1.5
  1. Factor de caída = 2
    Caída durísima, la peor caída posible, ningún seguro entre el escalador y la reunión. Peligra la integridad de la reunión. La UIAA exige que las cuerdas soporten al menos 5 caídas de Factor 2 para homologarlas.  factor 2

Factor caída
Para explicar el factor caída nos basaremos en dos situaciones básicas representadas en el siguiente dibujo:

caida

En la figura uno vemos un escalador asegurado por su compañero que está en el suelo mientras que en la figura dos el asegurador está a mitad de pared. La magnitud “h” corresponde a la altura del escalador desde el último seguro, por tanto la caída serían 2h (redondeando, porque habría que tener en cuenta la comba de la cuerda y la disposición de la subida, caeríamos menos si estamos haciendo un desplome por ejemplo). La magnitud “l” define la longitud de cuerda usada, desde el asegurador hasta el escalador. Pues bien, el factor caída es la razón entre la distancia que caes y la longitud de cuerda que utilizas, es decir:

formulaFactor

De ésta fórumla se de duce que en la figura 1 tenemos un factor caída cercano a 1 ya que 2h parece algo menor que l y en la figura 2 tenemos un factor caída 2 ya que h=l.

Cabe destacar que el factor caída no depende directamente de la altura de la caída sino de su relación con la longitud de cuerda usada, por tanto, podemos tener un factor caída 2 tanto con una caída de 6 metros como con una caída de 50 centímetros. Esto tendrá su importancia después al explicar la fuerza de choque.

Fuerza de choque
La fuerza de choque es la fuerza que ejerce la cuerda sobre el escalador y el escalador sobre la cuerda en el momento final de una caída. Se suele expresar en daN (deca Newtons), aunque podemos encontrarla en cualquier expresión del Newton (N) que es la unidad principal de fuerza. Esta fuerza es importante controlarla ya que podría lesionarnos o incluso romper el material provocando una caída libre. La fórmula para calcular la fuerza de choque es mucho más complicada ya que depende de muchos más factores. En principio podríamos decir que depende directamente de k (constante elástica) y x (elongación adquirida por la cuerda tras ejercer la fuerza), pero esto nos sirve de poco ya que ni sabemos la constante elástica ni sabemos la elongación que va a tener la cuerda cuando caigamos. Podemos desarrollar k expresándola en funión de una constante E (módulo de Young) que depende únicamente del material:

formulak

donde “S” es la sección de la cuerda (pi·radio2) y “l” es la longitud.

Bueno, después de varios desarrollos que podeis ver aquí, en un artículo de Claudio Álvarez, se llega a una fórmula bastante farragosa en la que podemos calcular la fuerza de choque en función del módulo de Young y del factor caída de la caída en cuestión:

formulaFactorChoque

donde “m” es la masa del escalador, “g” es la aceleración de la gravedad (9,8 m/s 2), “E” es el módulo de Young antes descrito, “S” es la sección de la cuerda a utilizar y “f” es el factor caída. Vemos aquí que la fuerza de choque depende del factor caída, no de la altura de la caída, por tanto tendremos exactamente la misma fuerza de choque si usamos la misma cuerda y al mismo escalador tanto para una caída de 7m como para una de 50cm siempre y cuando el factor caída sea el mismo. La diferencia es que la energía potencial es mayor cuánto más altos estamos con respecto al punto en que nos encontraremos una vez hayamos caído y por eso la fuerza de choque actúa durante más tiempo sobre nosotros y el equipo y puede ser más dañina, pero sólo porque actúa durante más tiempo, no porque sea mayor. Insisto, la fuerza de choque máxima alcanzada en una caída depende del factor caída, no de la distancia de caída, pero si la caída es más alta la fuerza de choque actuará durante más tiempo y la elongación de la cuerda será mayor.

Para saber el módulo de Young de una cuerda y poder usar la fórumla y calcular la fuerza de choque para una caída concreta con una cuerda concreta se puede mirar en las características de la cuerda un dato que nos dan y que llaman precisamente “fuerza de choque”. Corresponde a la fuerza de choque que recibe una masa de 80kg en una caída de factor 1,77. De la fórmula anterior podemos despejar la E:

formulaE1

y si sustituimos los datos que tenemos y exresamos la superfície en función del diámetro de la cuerda:

formulaE2

Con ésta fórmula y el dato que nos dan en las características ya podemos calcular el módulo de Young de nuestra cuerda.

Conclusiones y observaciones
Hay que destacar que todos los componentes de un sistema de escalada, incluído nuestro propio cuerpo, soportan una fuerza de choque máxima. Esto resulta evidente en vías ferratas donde el factor caída es superior a 2 ya que tenemos una caída que puede ser de varios metros y una cuerda que apenas llega al metro, por eso en esta situación es vital usar un sistema de absorción de energía que reduzca la fuerza de choque ya que sino, no sólo nos lesionaría, sino que rompería los mosquetones. Se dice que la fuerza de choque que puede soportar una persona es de 1200 daN. La fuerza de choque que soportan los mosquetones viene grabada en ellos mismos y expresada en KN, suele ser de 20 o 22 KN. Vemos que la fuerza de choque que soporta el material es bastante superior a la que soporta una persona, ésto es porque ha de soportar más fuerza. Según leyes de las poleas el último mosquetón soportará la fuerza de choque que actúa sobre el escaladro más la que actúa sobre el asegurador. Además, el material pierde resistencia con el tiempo, por eso ha de ser renovado aunque no presente desgaste o defectos. En las cuerdas también disminuye la elasticidad, sobretodo con las caídas, y por tanto aumenta la fuerza de choque que se genera en las caídas, por eso pierden seguridad pronto, porque aumenta la fuerza de choque que produce una caída y disminuye la fuerza de choque máxima que puede soportar.

A la hora de hacer cálculos con las fórumlas anteriores hay que tener en cuenta las unidades. El módulo de Young viene expresado normalmente en N/m2, pero si lo calculais vosotros con la fórmula anterior depende con qué unidad del diámetro trabajeis, lo importante es que tanto la sección de la cuerda (S) como el módulo de Young (E) estén expresados en las mismas unidades. Lo mismo pasa con el resto de magnitudes, y todo esto afecta a la unidad en que nos venga dado el resultado final.

Para reducir la fuerza de choque muchos piensan en reducir el factor caída porque así además caerán menos metros y la caída dará menos miedo, pero para eso habría que colocar muchos seguros intermedios y estos seguros producen un rozamiento en la cuerda que impide que ésta absorba toda la energía que absorbería teóricamente según la fórmula (caso sin seguros intermedios). También se puede producir un rozamiento con la pared que aumenta la fuerza de choque. Y también es cierto que los arneses y los cuerpos de escalador y asegurador así como el posible desplazamiento que pueda sufrir el asegurador decrementan la fuerza de choque teórica. Todo ésto quiere decir que la fuerza de choque de las caídas de escalada es un tema complejo y muy influenciado por distintos factores, lo que aquí se pretende es dar sólo unas pautas básicas para comprender la física de una caída para poder trabajar en la seguridad de una escalada. Así, de la teoría anterior se pueden deducir recomendaciones (o prohibiciones) básicas como puede ser que no se ha de sostener una caída sobre un elemento estático como una cinta o cordino aunque la caída sea de sólo unos metros o que si usamos una cuerda en doble estamos duplicando la fuerza de choque que soportaremos en una caída ya que estamos duplicando su sección o que una caída directamente sobre la reunión es muy peligrosa aunque sea muy pequeña ya que siempre es de factor 2 por eso interesa colocar el primer seguro cuanto antes.

Aqui os dejamos un enlace para el caldulo del Factor Caida:

http://www.rocaynieve.com/roca/CalcularFactorCaida.php

Hasta pronto, espero os sea de ayuda. Salud y Roca Guerreros.

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~ por guerrerosdelaroca en 19 junio 2009.

7 comentarios to “Factor caida y Fuerza de choque.”

  1. ok el articulo pero no aparecen las formulas de fuerza de choque

    • Hola Manuel. perdona por el error y gracias por advertirnos y visitarnos, ya esta arreglado. Espero te sea de ayuda.

      una saludo.

      Guerreros de la roca

  2. es posible que en un salto de puente en pendulo se jenere un factor de caida o mas bien se esperimenta la fuerza g,

  3. exelente

  4. HELP!

    Hola! Soy estudiante de segundo de bachillerato y además estoy borracho por la escalada, por eso decidí hacer mi trabajo de investigación sobre la Física de la caída en escalada (¿què pasa cuando caes escalando?). Buscando por internet he visto que todos habláis del trabajo de Claudio Álvares y de su web. El problema es que su web ya no existe y no se cómo contactar con el…
    ¿Alguien sabe su correo, su móbil o algo?

    ¡Gracias!

    • hola albert, siento no poder ayudarte, pero el post del factor caida fue sacado de internet sin mas. espero que te haya servido de algo y gracias por visitar el bloc.

  5. Hola:
    Y perdon! pero veo que se complican la vida. La pregunta es sencilla.
    Por cuanto se multiplica un peso en una caida libre? Parece ser qu por bastante.
    Luego, calcular los factores que la reducen. Generalmente estos se calculan en laboratorios mecanicos.
    Pero por favor no confundais a la gente. Y escribir sobre cosas que estemos seguros.

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