Estudio comparativo de reuniones fijas y móviles. Ángulo de offset

Hola a todos! Hoy vamos a continuar con el análisis del artículo que os presentamos la semana pasada (Stances in mountaneering and climbing activities: an analysis and a proposal for an improved equalized anchoring), en el que hacían un análisis sobre varios tipos de reuniones. Mostraremos unos resultados realmente interesantes, referidos a las cargas que soportan las reuniones, comparando sistemas  de reparto bloqueados y automático. ¡Os animamos a que le echéis un vistazo!


Estamos sorprendidos sobre la gran cantidad de información que nos ofrecen los autores. De hecho, en este post tan sólo vamos a abordar la comparación que hacen entre los sistemas utilizados en el estudio (sistema fijo y sistema móvil), concentrándonos en el efecto del ángulo de caída respecto al punto central de la reunión (ángulo offset), en el momento de la caída de un primero.

1. Antes de nada, las reglas básicas

Antes de comenzar con el análisis de los resultados, os dejamos cuatro puntos que los autores consideran claves a la hora de montar una reunión (básicamente, la regla SRENE):

1. Fortaleza de los seguros. Como hemos comentado varias veces en este blog, la reunión será tan resistente como sus anclajes sean. Ningún sistema de reparto de fuerzas hará milagros. 
2. Redundancia. Es muy difícil estimar a priori la fortaleza de un seguro. Por lo que la posibilidad de que un seguro falle no es para nada despreciable. Por este motivo, debemos mantener en todo momento la redundancia, tanto en el número de seguros, como en su unión. 
3. Reparto de la carga. Es completamente recomendable que la carga se reparta equitativamente entre anclajes. De esta manera reduciremos las probabilidades de que un seguro llegue a fallar. 
4. Debemos tener presente en todo momento la posibilidad de un fallo del sistema frente a la ruptura de un anclaje, y evaluar sus consecuencias.

2. Sistema de reparto fijo vs móvil

Los autores en su estudio analizan los dos tipos elementales de reunión: los sistemas de reparto fijo y móvil. Dentro de estos sistemas hay múltiples variantes. Ellos han escogido el triángulo de fuerzas clásico, como modelo para el sistema de reparto móvil, y el triángulo de fuerzas inglés, como modelo de sistema de reparto fijo. 

Nota: el triángulo de fuerzas inglés consiste en un anillo en el cuál se realiza un nudo de (de gaza o de ocho) en el punto central para bloquearlo.

La diferencia básica entre ambos tipos de sistemas es que, mientras que en el sistema fijo la longitud de los brazos del triángulo es constante, el en caso de los sistemas móviles la longitud de los brazos es variable. ¿Qué significa esto? Pues, básicamente, que en el caso del sistema móvil, la longitud variable (adaptable) de los brazos permite al sistema se acomode dinámicamente a los cambios en la dirección de tiro. Es decir, que el sistema móvil ofrece una reparto automático de la carga en caso de una caída pendular. Por el contrario, el sistema de reparto fijo no permite modificar la longitud de los brazos, de tal manera que en caso de un péndulo, la carga simplemente recae sobre un anclaje u otro.

Para ampliar la información sobre estos sistemas os recomendamos que echéis un vistazo a nuestros post sobre reuniones. 

• sistemas de reparto automáticos
• sistemas de reparto bloqueados

Aunque los autores no presentan resultados, comentan que en el caso de una caída en la vertical del punto central, ambos sistemas presentan un comportamiento muy similar. El reparto de cargas entre ambos brazos, si ambos anclajes están a la misma altura, es equivalente. La principal diferencia entre ambos reside en su comportamiento frente a caídas fuera de la vertical, y su comportamiento frente a la ruptura de uno de los anclajes, lo cual lo veremos con detalle en las líneas siguientes.

3. ¿Qué es una caída fuera de la vertical?

Toda reunión, en principio, debería ser montada de tal manera que su resistencia máxima se alcance en la dirección de tiro en caso de caída, ya sea de los segundos de cuerda cuando llegan a la reunión, o del primero cuando comienza un nuevo largo.

En la práctica es casi imposible que, en caso de caída, la dirección de tiro sea única. Lo más probable es que la carga realice un péndulo y solicite a la reunión en más de una dirección.


Puede ser que estemos realizando una pequeña travesía, o que nos apartemos de la vertical para evitar las piedras que tire el primero, o que estemos tres personas en una reunión y el primero se vea obligado a salir por un lateral, u otros motivos. Por lo tanto, la posibilidad de una caída pendular nunca debe ser descartada. 

Este tipo de caídas pueden ser peligrosas por varios motivos:

• Los seguros flotantes suelen ser unidireccionales. Una caída fuera de la vertical (y, por tanto, una carga fuera de la dirección en la que están colocados) puede llegar a arrancar un seguro, o descolocarlo.
• No hay ningún sistema que en caso de caída fuera de la vertical sea capaz de llevar a cabo un reparto eficaz de fuerzas entre los brazos de la reunión. 
• El movimiento del punto central puede dar una fuerte sacudida al asegurador y hacerle perder el control del aseguramiento.

Para sistematizar el estudio de este efecto sobre las caídas, los autores definen un parámetro: el ángulo fuera de la vertical (offset angle). En el siguiente gráfico podéis ver la definición de dicho ángulo, así como el montaje experimental sobre el que basan sus datos.

Esquema de experimentos/simulación de una caída pendular

4. Consecuencias de una caída fuera de la vertical (offset)

Los autores de este artículo han estudiado los valores del reparto de cargas entre brazos de una reunión en una caída pendular, en función de lo alejados que estemos de la vertical, para los distintos tipos de reunión (sistemas fijos, o automáticos).

Todos los resultados que presentaremos representan casos en los que el primero cae antes de colocar el primer seguro. Es decir, cae directamente sobre la reunión. El peso del escalador es de 67 kg, y el del asegurador 64 kg. Los triángulos de fuerza se realizaron con materiales estáticos (aramida=Kevlar), entre anclajes situados a medio metro entre sí. Y la cuerda utilizada fue una Leader de Beal (no hemos encontrado referencia de esta cuerda). Para los experimentos, la cuerda es atada directamente al mosquetón situado en el punto central. Esto simula un aseguramiento estático. 

Ojo! Tenemos que tener en cuenta que este experimento no considera el aumento de carga debido al efecto polea de pasar la cuerda por el punto central. Las cargas que mostraremos a las cargas que sufriría el asegurador si el escalador cayera directamente sobre él. 

4.1 Caída con un ángulo de offset pequeño (~33º)

En primer lugar analizamos el comportamiento en el caso de una caída con un ángulo de "offset pequeño". Es decir, una caída no muy alejados de la vertical. Recordemos que los autores suponen que la caída se produce a "la derecha" de la reunión. En la siguiente gráfica se muestran los valores de la carga total sobre la reunión, así como la carga sobre el brazo contiguo a la caída (brazo derecho),  y la carga sobre el brazo opuesto (brazo izquierdo).

Lo primero que vemos cuando analizamos la carga total es que el uso de un sistema u otro no cambia la carga total sobre el sistema. La diferencia entre sistemas reside en el reparto de cargas. Hacemos hincapié en 4 puntos:

1. Con un ángulo de offset pequeño, aún en el caso del sistema fijo, existe un cierto reparto de cargas, si bien es muy malo.
2. En el caso del sistema móvil, el reparto de carga no es perfecto, ni de lejos. De hecho la carga sobre el brazo derecho es un 40% mayor, la diferencia de carga entre brazos es de unos 150 kg. Siendo en el caso del sistema fijo esta diferencia alcanza los 200 kg. 
3. También en el sistema móvil se produce una inversión de cargas. Esto quiere decir que al inicio de la carga se soporta principalmente en uno de los brazos (el izquierdo, el más alejado a la caida), pero rápidamente se transmite la carga al otro brazo, equiparandose la carga entre los dos, hasta que es el brazo más cercano de la caida (brazo derecho) el que soporta toda la carga. En el caso del sistema fijo no hay inversión de cargas y es el brazo más alejado de la caída el que soporta siempre más carga.
4. En el caso del sistema fijo se producen unas vibraciones (oscilaciones de la carga) importantísimas y de gran magnitud. Pensemos por un momento en kilos de masa, las fluctuaciones son como aumentar y disminuir el peso en 100 kg a una frecuencia de unas 10 veces por segundo (10 Hz). Estas vibraciones pueden ser muy peligrosas, tanto para los mosquetones sin seguro (efecto whiplash) como para los seguros flotantes. Los autores no comentan cuál es el origen de dichas oscilaciones, pero apuntan a la existencia de un cierto "reajuste" del nudo central, que pudiera ser la causa.

4.2 Caída con un un ángulo offset grande (~65º)

Presentamos ahora los datos para el caso de una caída con un ángulo de offset muy grande (una caída muy alejada de la vertical). Respecto del caso anterior hacemos notar una diferencia general. Ahora la carga no se produce "de una vez", sino que existen dos picos de carga. Es decir, la carga realiza un péndulo.

Valores de la carga total sobre la reunión, así como las cargas sobre los brazos derecho e izquierdo,para una caída fuera de la vertical, en función del tiempo y para los sistemas fijo y automático.

De nuevo, se observa una inversión de la carga, pero esta vez en los dos sistemas. En el caso de un sistema móvil la mayor parte de la carga recae sobre el brazo del mismo lado del cuál se produce la caída, aunque el proceso se inicia en el lado opuesto. Los experimentos indican que la diferencia de carga entre ambos brazos, para el primer impacto (primer pico), es de aproximadamente 100 kg (1 kN). En el caso de un sistema fijo (panel derecho), el primer impacto (primer pico) lo sufre completamente el anclaje situado en el lado opuesto al de la caída e, inmediatamente, se transfiere la carga al otro brazo. Esto es justo lo que se denomina caída pendular. 

Aquí es donde reside la principal diferencia con el caso anterior (y lo que es realmente crítico): en el sistema fijo podemos llegar a tener una situación en la que NO HAYA UN REPARTO DE CARGA, sino que la carga pasa de un brazo a otro, pero nunca llega a repartirse. Por lo tanto, el anclaje tendrá que aguantar por necesidad TODA la carga de la caída. Por esta razón no se debe salir de una reunión (montada con un sistema fijo) por el lado opuesto del anclaje más débil. Ya que en caso de caída éste tendrá que aguantar toda la carga de la caída y siendo el más débil la probabilidad de colapso de la reunión es muy alta. 

Por último tenemos que decir que la comparación de los valores totales de las cargas no deben ser tomada en cuenta, sino más bien los valores de reparto entre brazos. Nótese que los datos que los autores presentan para los dos casos anteriores son muy dispares. En el caso de un ángulo pequeño de offset alcanzan los 6 KN, mientras que en el segundo caso se queda en unos 3 KN. Esta diferencia de valores no tienen mucho sentido, especialmente teniendo en cuenta que, como veremos en el siguiente punto, el caso de mayor offset debería tener una carga mayor en condiciones experimentales similares. Por lo tanto no podemos concluir que salir de la reunión con un ángulo de offset muy elevado resulte una ventaja frente a una eventual caída.

4.3 Carga máxima en función del ángulo offset

Por último, presentamos los valores de carga máxima para los dos tipos de reuniones, en función del ángulo de offset, para una serie de experimentos en los cuales la distancia de caída libre se ha mantenido constante, 3.2 m. 

Si lo pensamos, al mantener fija la distancia de caída, con el aumento del ángulo de offset se está reduciendo el factor de caída efectivo. Con lo cuál, en principio podríamos pensar que se debería reducir la carga total sobre la reunión. ¡Nada más lejos de la realidad!

En el siguiente gráfico las líneas punteadas corresponden al sistema de reparto móvil (automático), y las líneas continuas al fijo. Al igual que antes, el color rojo corresponde a la carga total. El color verde a la carga sobre el brazo derecho (el mismo del cuál se produce la caída) y el color azul la carga sobre el brazo izquierdo (el lado opuesto de la caída). 

Carga total sobre la reunión y sobre cada uno de los brazos, en función del alejamiento de la vertical

de la reunión (offset angle), para los sistemas de reparto fijo y móvil. El factor de caida calculado por nosotros está indicado en la parte de arriba de la gráfica. 

Nota: Para hacernos una idea de cómo se corresponden esos ángulos con una situación real, un ángulo de 45 grados, corresponde con una caída a un metro por encima y un metro a la derecha de la reunión.

Lo primero que vemos, cuando observamos la carga total sobre la reunión es que en ambos sistemas, una caída fuera de la vertical desemboca en un fuerte aumento de la carga total sobre la reunión, si bien, en el caso del sistema fijo este aumento es algo mayor (algo menos de 1 kN). Esto en principio es sorprendente puesto que el factor de caída está disminuyendo como vemos en la tabla siguiente. 

La longitud de la cuerda en cada ensayo ha sido calculado teniendo en cuenta que la caida libre es siempre de 3,2 m y el valor del ángulo de offset.

Nota: El factor de caída en la tabla está calculado teniendo en cuenta la altura máxima de caída (H) que es la suma de la distancia entre el punto más alto alcanzado por el escalador y la horizontal de la reunión, es decir 1,6 m, de este modo se consigue una caida libre de 3,2 m; y la distancia entre la reunión y el  punto más bajo que alcanza el escalador, es decir la longitud de la cuerda. 

Cuando nos fijamos en la carga sobre los brazos para el sistema de reparto móvil, vemos cómo el aumento de la carga con el offset es progresivo, pero no muy acusado. El sistema lleva a cabo un reparto de la carga entre brazos, de tal manera que alejarnos 50 grados de la reunión "tan sólo" produce un aumento de unos 50 kg en cada brazo.

Por el contrario, el sistema de reparto fijo tiene un comportamiento muy malo. Como antes indicamos, casi toda la carga la recibe el brazo opuesto. Y, con el aumento de la distancia a la vertical, se produce un aumento drástico de la carga sobre ese brazo. De hecho, ¡¡la carga sobre él casi se duplica respecto de una caída en la vertical!!

Estos han sido los resultados relativos a las cargas fuera de la vertical. En las siguientes semanas abordaremos el comportamiento de ambos sistemas cuando uno de los anclajes de la reunión falla. Esperamos vuestros comentarios y opiniones! Como siempre, muchas gracias por llegar hasta el fina y ¡hasta la próxima!