Anlise a pitoes e plaquetas

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    22-Nov-2014

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muita tecnica

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  • 1. Estudo sobre as Protees Fixas utilizadas no Brasil (Grampos) Autores: Marcelo Roberto Jimenez Miguel Freitas Curso de Formao de Guias 1998-1999 Clube Excursionista Carioca Rio de Janeiro, RJ - Brasil
  • 2. Agradecimentos Gostaramos de agradecer aqui a diversas pessoas, sem as quais quase nada do que foi feito neste trabalho teria sido possvel. Queramos agradecer ao Laboratrio de Engenharia Mecnica da PUC-RIO, em particular ao Adrian Giassone pela pacincia ao realizar os testes de resistncia em todas as peas. Obrigado tambm ao Rodrigo C. Ferreira e ao Brs do CETUC, pela ajuda e pelas idias com a pea que foi criada para o ensaio de grampos e com o tubo utilizado no teste da fora de choque da corda. Ao professor Jean Pierre von der Weid pelas idias e discusses sobre fora de queda e grampos, alm do material doado para os testes. Ao Clube Excursionista Carioca, ao Andr Ilha e ao Jos Ivan Calou, pelos grampos fornecidos para os testes, e ao Omar Lacerda, que doou as chapeletas. 2
  • 3. Introduo O objetivo deste trabalho analisar na teoria e na prtica o sistema de segurana utilizado atualmente em escaladas no Brasil. O esforo realizado em todas as partes do sistema ser estudado, e algumas medidas da capacidade de suportar foras sero realizadas em partes individualmente a fim de se avaliar a margem de confiabilidade destas. O sistema to seguro quanto a sua parte mais fraca, e por este motivo, no adianta usar equipamentos de segurana super resistentes e homologados por entidades e padres internacionais, quando as protees fixas geralmente utilizadas no Brasil so os grampos, artefatos de fabricao caseira sobre os quais no existe nenhum controle de qualidade. O grampo a verso brasileira das protees fixas utilizadas no resto do mundo, tais como as chapeletas, apresentando vantagens e desvantagens em relao a esta. Nota: os autores preferiram utilizar o termo popular "chapeleta" na ausncia de uma traduo tcnica em portugus para um tipo de proteo fixa utilizada no exterior. sempre bom lembrar que a vida de pessoas depende diretamente do sistema de segurana, e portanto este assunto deve ser tratado com bastante seriedade. 3
  • 4. Dinmica de uma escalada Antes de entrar na parte terica, os conceitos bsicos de uma escalada sero apresentados. Numa escalada normal, considera-se que existem dois tipos de escaladores. So eles o guia e o participante e cada um est preso a uma das pontas da corda. O guia o escalador que vai na frente, colocando as protees, enquanto o participante lhe d segurana, liberando corda pouco a pouco atravs de algum aparelho gerador de atrito. As protees so classificadas como fixas ou mveis. Protees fixas so aquelas que ficam permanentemente na rocha, tais como grampos e chapeletas. Tudo que o guia tem que fazer prender a corda a essas protees atravs de mosquetes e fitas (costuras). Protees mveis so aquelas que o guia leva com ele devendo prend-las rocha aproveitando caractersticas naturais desta, tais como fendas e bicos de pedra. A corda fica livre para correr atravs das protees para que o guia possa continuar escalando. Na hiptese de uma queda de guia, este cai at que a corda estique, desde que o participante tenha travado a corda em seu aparelho de segurana. Numa queda perfeitamente vertical, o guia cair o dobro da distncia ltima proteo que ele colocou, mais a elasticidade da corda. J na queda de participante, como a corda estar praticamente esticada, este s cair a distncia correspondente elasticidade da corda. Neste tipo de queda, o esforo sobre todo o sistema de segurana muito menor que numa queda de guia. Por este motivo, a queda de guia que ser analisada para se especificar os parmetros de segurana do sistema. 4
  • 5. Modelo terico para uma queda Para avaliarmos teoricamente uma queda de guia, vamos adotar as seguintes hipteses: 1 A queda perfeitamente vertical, ou seja, o guia est exatamente sobre a ltima proteo que ele colocou. 2 O guia cai sem bater na pedra, de modo que toda a energia gerada ser dissipada apenas no sistema de segurana. Seja ento L o comprimento total de corda que vai desde o aparelho gerador de atrito do participante at o n de encordamento no baudrier do guia, e seja H a distncia do n de encordamento do guia at a ltima proteo colocada na rocha. A corda ser modelada como uma mola, cujas caractersticas dependem do seu comprimento. Em geral, uma mola apresenta uma comportamento tal que a fora que ela exerce diretamente proporcional ao deslocamento de seu ponto de equilbrio. Isto pode ser descrito matematicamente pela equao F = -c.x, onde F a fora que a mola exerce, c a constante de proporcionalidade e x o deslocamento. O smbolo usado geralmente quando queremos expressar uma variao de uma grandeza. Observe que o sinal negativo significa que a fora tem sempre direo oposta ao deslocamento. O valor de c nos d a idia da dureza de 5
  • 6. uma mola em relao a outra. No caso de uma corda, este valor depende do comprimento de corda que est sendo usado como mola. Podemos observar na prtica que quando exercemos uma determinada fora sobre a corda (por exemplo, o peso de um participante), o deslocamento obtido maior quando o comprimento de corda maior. Pode-se mostrar matematicamente que a relao que exprime o valor de c numa tal corda c = K / L, onde K uma constante que depende apenas da corda utilizada (marca, modelo, etc.). Em fsica, a palavra energia tem um sentido bem definido, diferentemente do sentido esotrico usualmente atribudo a esta palavra, e usaremos o princpio da conservao da energia no sentido fsico para realizarmos as contas. A energia pode ser dividida em dois tipos: potencial e cintica. A energia cintica aquela relacionada com a velocidade de um corpo. A energia potencial a quantidade de energia que um corpo tem que pode ser transformada em energia cintica ou em calor. No nosso caso, temos dois tipos de energia potencial. A energia potencial gravitacional, que decorre do fato de o escalador estar a uma certa altura da base da escalada. Na base considera-se que a energia potencial gravitacional zero (do cho no passa). O segundo tipo de energia potencial a elstica, que aquela que armazenada na corda quando a esticamos. Durante a queda, a energia potencial gravitacional vai sendo transformada progressivamente em energia cintica, at que a corda comea a esticar. A energia cintica adquirida vai sendo ento armazenada na corda como energia potencial elstica, at que o corpo em queda pare. Neste momento, toda a energia potencial original estar armazenada na corda e como o alongamento da corda mximo, a fora que ela exercer sobre o corpo do guia tambm ser mxima. A esta fora mxima, damos o nome de Fora de Queda. O nome Fora de Choque tambm usado para representar um valor freqentemente encontrado nos manuais das cordas, medido no caso de uma queda UIAA, seguindo um certo conjunto de especificaes, tais como peso do guia, distncia proteo, etc. A energia potencial gravitacional pode ser expressa matematicamente por Epg = m.g.h, onde m a massa do corpo, g a acelerao da gravidade e h a altura que o corpo se encontra do cho. No caso da queda do guia, teremos uma variao na energia potencial expressa por: EPG = E PG _ inicial E PG _ final Sendo hinicial = h0 + H e hfinal = h0 - H + x, onde h0 a altura da ltima proteo. Lembre-se que no nosso sistema de referncia x um valor negativo. EPG = m. g.h = m. g .[(h0 H + x ) (h0 + H )] = m. g .(2 H x ) Note que (2H - x) a variao de altura do guia na queda. Para simplificar os clculos, vamos considerar a variao de altura apenas como 6
  • 7. 2H, supondo que o deslocamento x devido a elasticidade da corda bem menor que a distncia que o guia caiu. A variao de energia potencial elstica por sua vez expressa como: c.x 2 c.x 2 E PE = = 2 2L Se o guia cair at a corda esticar e no se espatifar na base, podemos escrever a seguinte equao de conservao de energia, j simplificada: E PG + EPE = 0 EPG = E PE K .x 2 m. g .2 H = 2L 4m. g. H . L = x 2 K 4m. g . H .L x = K Uma das razes ser positiva e a outra negativa. Vamos escolher a raiz negativa pois no nosso sistema de referncia x negativo. Como sabemos calcular a fora a partir do deslocamento da corda a partir de F = -K.x / L, temos que: 2H F = 2 K .( mg ). L Podemos simplificar esta equao escrevendo P = mg, que o peso do escalador. Fazendo Q = 2H/L obtemos um valor conhecido como Fator de Queda, que muito importante para a anlise da fora mxima da queda. F = 2 K . P.Q O que nos permite fazer algumas consideraes importantes: 1 A fora mxima da queda depende da corda (marca, modelo, tempo de uso e etc). Duas cordas diferentes podem exercer foras diferentes para quedas exatamente iguais. 2 Esta fora proporcional a raiz quadrada do peso do guia. Quanto mais pesado o guia, maior a fora exercida pela corda. 7
  • 8. 3 A fora mxima no depende diretamente da distncia que o guia cai, mas sim de uma relao entre esta distncia e o comprimento disponvel de corda. Ou seja, cair 1 metro de altura com 2 metros de corda at o participante o mesmo que cair 10 metros com 20 metros de corda, pois em ambos os casos Q = 0,5. 4 O maior valor que a grandeza Q pode atingir numa escalada do tipo descrito aqui 2, que corresponde a uma queda em que o guia no colocou nenhuma proteo entre ele e o participante (sada de uma parada). 5 Ao contrrio do que as pessoas normalmente pensam, o fator de queda 2 no implica em uma fora duas vezes maior que um fator de queda 1. A fora proporcional raiz quadrada do fator de queda, o que quer dizer que uma queda de fator 2 produz uma fora aproximadamente 41% maior que uma queda de fator 1 (a raiz quadrada de 2 cerca de 1,41). Ainda nesta mesma linha de raciocnio, uma queda de fator 0,5 no produz metade da fora, e sim uma fora cerca de 30% menor que uma queda de fator 1. A equao apresentada acima um modelo aproximado para a queda do guia, pois no levou em considerao, entre outras coisas, a variao de energia potencial do deslocamento da mola. Mesmo com estas restries as equaes acima pode ser utilizada para nos dar uma boa idia quantitativa da fora de queda num pior caso. Pode-se melhorar a aproximao do modelo resolvendo o problema sem desprezar o termo x como foi feito anteriormente: EPG = E PE K .x 2 m. g .2 H m. g.x = , com P = m. g , temos : 2L K .x 2 + P.x 2 P. H = 0, resolvendo para x : 2L 2H P P 2 + 2 K . P. L x = K L 2H Fazendo Q = e colocando P em evidncia, L 2K.Q -1 1 + x = P P K L Como o termo dentro da raiz quadrada sempre maior do que 1, a raiz quadrada tambm ser maior do que 1, o que implica que uma das razes 8
  • 9. ser positiva e a outra negativa. Vamos escolher a raiz negativa como foi feito anteriormente. 2K.Q -1 1 + x = P P K L K como F = x, temos : L 2 K .Q F = P 1 + 1 + P Dependendo do fator de queda e do peso do escalador, na prtica o termo 2.K.Q / P situa-se entre 10 e 100 e deste modo, podemos aproximar a expresso acima para: 2 K .Q F = P 1 + P F = P + 2 K . P.Q Este o mesmo resultado obtido anteriormente a menos do peso do escalador. Note que a ultima aproximao melhor para fatores de queda altos. O modelo poderia ser mais completo ainda se considerasse que a corda uma mola amortecida, isto , que uma parte da energia dissipada em forma de calor. 9
  • 10. Anlise de uma queda real A fim de se obter dados experimentais, foi idealizada uma experincia na qual fosse possvel medir a fora exercida pela corda no corpo de um escalador durante uma queda. Com isto, seria possvel validar o modelo anterior, atravs da comparao dos dados fornecidos pelo fabricante da corda. Esta experincia permite tambm que se obtenha informao sobre a evoluo no tempo da fora sobre o guia, informao esta no encontrada em nenhuma literatura consultada. Foi utilizado um vaso de ao em forma de tubo, e em seu interior foi colocado um sensor de acelerao. Um sistema de aquisio de dados foi desenvolvido para que as medidas deste sensor de acelerao fossem guardadas numa memria na forma digital e posteriormente recuperadas e analisadas num computador. O sistema foi alimentado por uma bateria de moto, que tambm participou da queda. O peso do corpo de queda era de 54 kg (ou 1.0 MF, unidade padro de peso de guia). O teste foi realizado no campo escola da reserva florestal do Graja (Rio de Janeiro, RJ), num negativo, com finalidade dupla de no danificar a rocha com o impacto do corpo de queda e tambm porque era uma das hipteses do modelo que o corpo no se chocaria com a pedra. Um sistema composto de uma corda (corda 1), uma roldana e um aparelho blocante 10
  • 11. (jumar) foi utilizado para suspender o corpo at uma altura aproximada de 9 metros. Uma segunda corda (corda 2, praticamente nova) foi utilizada para receber o impacto da queda. O corpo foi suspenso at um pouco acima da metade da distncia de queda com segurana de cima dada na corda 2. A partir deste ponto a corda 2 foi fixada de modo que o corpo em queda no atingisse mais a base. O corpo estava preso corda 1 atravs de um pequeno elo de alma de uma corda antiga, que seria rapidamente cortado com uma lmina, ocasionando a queda. A idia era continuar a suspender o corpo at o ponto de ancoragem da corda 2, onde o cordelete de alma seria cortado, obtendo deste modo uma queda de fator 1. Porm, na montagem experimental isto no foi possvel, 11
  • 12. ficando o corpo de prova ligeiramente abaixo do ponto de ancoragem. Os valores utilizados na experincia foram: L = 3,5m H = 3m Q = 0.86 O valor obtido para a fora de choque nesta queda foi calculado a partir da medida da acelerao e do valor da massa do corpo. A fora de queda obtida foi de 350 kgf. Alguns grficos foram gerados no computador a partir dos dados obtidos de acelerao. Deste modo possvel caracterizar melhor a queda, mostrando tambm a durao da fora, a velocidade do corpo e o seu deslocamento no espao ao longo do tempo. 12
  • 13. 13
  • 14. A fim de calcular qual seria a fora gerada no pior caso, isto , numa queda de um escalador de 80 kg em fator 2, sero utilizadas as formulas desenvolvidas anteriormente. Ser calculado o valor da constante K desta corda, e com isto o valor da fora de uma queda UIAA poder ser calculado. Este valor deve ser parecido com o valor encontrado no manual da corda. Obteve-se ento: F = P + 2 K . P.Q ( F P)2 K= , substituindo os valores : 2QP K = 943 kgF Utilizando novamente a equao, s que agora com Q = 2 e P = 80 kgf, obteve-se F = 630 kgf. Este valor bem abaixo do valor que era esperado para esta corda, pois no manual foi encontrado 800 kgf para a fora de choque. 14
  • 15. Anlise do sistema de segurana Como j se tem noo da mecnica de uma queda de guia e da grandeza da fora exercida no escalador durante uma tal queda, ser feita uma anlise do esforo no resto do sistema. O ponto crtico do sistema de segurana o ltimo ponto de proteo colocado pelo guia. Neste ponto, na pior das hipteses, esta fora ser o dobro da fora sentida no corpo do escalador. Deste modo, o sistema de segurana deve ser capaz de suportar com uma certa folga as foras desenvolvidas neste ponto. Isto engloba a proteo, seja esta mvel ou fixa, e os mosquetes e fitas colocados entre a proteo e a corda. Ainda seguindo o raciocnio da pior queda, dentro do padro UIAA para cordas dinmicas, a maior fora permitida no corpo do escalador de 1200 kgf, o que resultaria numa fora de 2400 kgf no ltimo ponto de proteo. A maioria dos mosquetes e fitas utilizados hoje em dia no Brasil, so importados e obedecem s normas da UIAA. Atualmente, nenhuma corda de escalada fabricada ultrapassa os 1000 kgf, o que quer dizer que a fora na ltima proteo no chega a 2000 kgf. Existem fitas e mosquetes com especificao de 2200 kgf que so adequados para escalada. Quanto s protees fixas, a recomendao da UIAA de 2500 kgf, o que d uma margem de segurana. J os equipamentos mveis, dificilmente ultrapassam o valor de 1400 kgf ficando na mdia em torno dos 1000 kgf, e portanto, sua colocao bem mais crtica do que no caso das protees fixas. Colocar mveis uma arte que se aprende com muita prtica e envolve por exemplo saber como equalizar paradas e protees a fim de que as foras sobre os componentes individuais jamais ultrapassem seu limite de funcionamento. Uma equalizao mal feita, pode ter como conseqncia a gerao de foras superiores ao dobro da fora de queda, o que extremamente perigoso. Numa parada em mvel, existem no mnimo 4 peas, trs dando segurana para a fora resultante da queda do guia e uma para que o participante dando segurana no seja puxado para cima. Os tipos de proteo fixas podem ser divididas genericamente em dois tipos: os grampos e as chapeletas. Os grampos so construdos a partir de um vergalho de ao que ser preso rocha, possuindo um olhal tambm de 15
  • 16. ao, onde se colocam os mosquetes, podendo ainda ser usados para passar diretamente a corda a fim de efetuar a descida (rapel). As chapeletas so lminas de ao que so presas rocha normalmente por um pino com rosca ou pea de expanso. Os grampos podem ser ainda do tipo forjados (ex. Collinox e Bat'inox da Petzl que so constitudos de uma pea nica) ou do tipo olhal soldado, mais comum no Brasil, e que ser o objeto principal deste estudo. Os grampos soldados so tradicionalmente usados no Brasil h muitos anos, e seu surgimento remonta ao incio da escalada em nosso pas, quando no havia acesso fcil a equipamentos importados. As chapeletas so uma concepo mais moderna de proteo fixa. Sua construo extremamente simples, e so fabricadas no exterior com controle de qualidade que garante sua resistncia. A principal desvantagem da chapeleta que para descer, o escalador obrigado a abandonar material, fitas ou mosquetes, pois a lmina de ao destas no adequada para se passar diretamente uma corda, havendo risco de rompimento. 16
  • 17. Testes e resultados Para realizar os ensaios de resistncia dos grampos de polegada foi criada uma pea de ao adaptvel ao equipamento do laboratrio de mecnica da PUC. O objetivo da pea de simular a colocao do grampo na rocha, exercendo uma fora na direo em que ela ocorreria na prtica. A pea de ao criada permitiu que fossem feitos dois tipos de teste. No primeiro o grampo exigido como ocorre na prtica: a fora feita transversalmente ao eixo principal do grampo, na direo oposta ao olhal. No segundo teste, a fora feita no prprio olhal do grampo, o que seria equivalente ao grampo colocado na rocha com o olhal para baixo. No foi realizada nenhuma estatstica sria com os dados obtidos como seria feito na certificao de um equipamento. Neste caso haveria uma amostragem muito maior de grampos do mesmo tipo para que fossem feitas estatsticas mostrando valores mdios e os desvios desta mdia. Um dos motivos devido ao qual no foi feita uma amostragem maior foi a dificuldade em obter maior quantidade de alguns tipos de grampos. Os grficos mostrados a seguir devem ser analisados cuidadosamente levando-se em considerao que eles no representam a curva mdia de um determinado tipo de grampo. Outro ponto importantssimo que no foi realizado nenhum teste a cerca da fixao do grampo rocha. Quando nos referimos a carga que um 17
  • 18. grampo suportou na mquina de testes, no existe nenhuma garantia de que a rocha teria suportado a mesma carga e que o grampo no sairia desta. A anlise da fixao das protees fixas aos diferentes tipos de rocha seria tpico de um outro estudo ainda mais complexo. 18
  • 19. Esta primeira srie composta de quatro grampos do mesmo fabricante. As amostras so idnticas a menos da proteo contra corroso utilizada no 3o grampo. So grampos de polegada de dimetro com olhal de 3/8 de polegada. Todos eles foram testados como so colocados na rocha, ou seja, a fora foi aplicada na barra principal do grampo na direo oposta ao olhal. Daqui em diante esta ser considerada a posio "normal" de teste, pois representa o modo como o grampo normalmente fixado na via de escalada. Observaes sero feitas sempre que for feito um teste diferente (fora aplicada no olhal). Ao contrrio do que pode parecer atravs das fotos, todos os 4 grampos quebraram. Os trs primeiros parecem estar apenas entortados mas esto de fato partidos nos pontos indicados. Aqueles que tiverem a oportunidade de ver os exemplares testados notaro que os dois pedaos permaneceram unidos de forma muito precria e que provavelmente no agentariam nem mesmo o peso de um escalador. Em mdia este tipo de grampo suportou uma carga mxima de 1250kgf. Pode-se ver no grfico que aps 2,5 a 3,0 cm de deslocamento existe uma queda brusca na fora, que representa o ponto em que o material se parte. Outra observao interessante destes grficos que eles sempre possuem no seu incio uma regio que aproximadamente uma linha reta. Nesta regio, dizemos que o grampo est no "regime elstico", apresentando caractersticas de uma mola linear. Enquanto estiver dentro do limite elstico, a deformao sofrida com a aplicao da fora desaparece quando esta anulada. Isto quer dizer que o grampo retorna a sua posio inicial sempre que retiramos a fora aplicada. Tudo que ocorrer aps esta regio resultar em uma deformao permanente do material, ou seja, o grampo fica amassado. Suponha que um destes grampos sofresse uma queda com uma fora de 600kgf. Aps a queda o grampo voltaria a sua posio original. Uma queda mais "forte" poderia levar o material a sair do regime elstico, entortando-o de forma permanente ou provocando a sua ruptura. Nesta configurao, a fora aplicada na barra do grampo provoca um efeito de alavanca, submetendo o ponto de encontro com a rocha a um torque muito elevado. Para lembrar a definio da fsica, o torque (ou momento) expresso pela fora (perpendicular) aplicada na alavanca vezes a distncia entre o ponto de aplicao e o eixo de rotao. Quanto mais distante do eixo, maior o torque. Os materiais possuem uma capacidade limitada de suportar torque, mais especificamente chamado de momento fletor. Como a fora acaba sendo aplicada vrios centmetros de distncia do eixo o grampo submetido um grande momento fletor. O resultado disso no poderia ser outro: deformao e, dependendo do material, ruptura. Caso o grampo no seja colocado com o olhal bem prximo rocha a sua resistncia ser ainda menor. 19
  • 20. Estas amostras so do mesmo tipo de grampo analisado anteriormente, com a diferena de que agora foram testadas com carregamento no olhal. Como era esperado houve uma ruptura no ponto de soldagem. O que a princpio parece espantoso que os mesmos grampos que suportaram apenas 1250kgf no teste anterior agora s se partiram com 3500kgf. Os grampos colocados normalmente nas vias de escalada esto sujeitos um enorme momento fletor no material mas com o olhal para baixo isto no ocorre. Com a aplicao da fora o olhal encosta na parede (no caso na pea de testes) e evita a tendncia do grampo de "rodar" criando o efeito de alavanca. A fora ento acaba sendo aplicada nos dois pontos de solda simultaneamente. Apesar da indiscutvel resistncia do grampo nesta configurao, aps a sua ruptura pode-se inferir a baixa qualidade da solda. possvel ver 20
  • 21. claramente as superfcies internas das peas soldadas. A solda possui baixa penetrao entre as peas e deste modo fica em contato com uma rea muito limitada. Ou seja, caso fosse melhor soldado este grampo poderia suportar cargas ainda maiores tendo talvez uma maior durabilidade. No foi feito nenhum estudo sobre o aspecto da durabilidade dos grampos, mas devido ao fato da oxidao normalmente ocorrer primeiro na parte mais externa do material possvel intuir que uma solda de melhor qualidade aumentaria sua vida til. Neste ensaio foi testada apenas a resistncia do olhal, tendo sido este preso mquina de trao sem a utilizao da pea de ao. Estes grampos foram inteiramente construdos com barras de ", tanto em seu eixo principal quanto no olhal. Como pode ser visto acima, nesta configurao, os grampos suportaram cargas maiores do que 4500kgf. Como era esperado o ponto de ruptura foi exatamente na solda. Apesar da elevada carga a qual estas soldas resistiram, so vlidas as mesmas observaes feitas anteriormente (baixa penetrao). No interior da solda foram encontrados pontos avanados de oxidao das peas de ao. Infelizmente no foi possvel realizar o teste normal com esse tipo de grampo devido a falta de exemplares. Seria um teste muito interessante pois embora estes grampos tenham uma aparncia mais robusta com seu olhal de ", o ponto de aplicao da fora ser mais longe da rocha e, consequentemente, o momento fletor ser maior. 21
  • 22. Estes grampos so construdos com uma barra principal de " e olhal de 3/8". A principal diferena destes grampos para os que foram apresentados anteriormente que eles foram feitos com ao inoxidvel. Por isso, seu custo cerca de duas vezes maior que os outros. Observa-se que, assim como os demais grampos testados, estes saem do regime elstico com cargas superiores a 1000kgf. Deve ser ressaltado que o eixo se deformou cerca de 90 graus sem que ocorresse a fratura do material. Quando o mesmo dobrou e encostou na pea de testes (que na situao real seria a prpria rocha) a deformao pelo momento fletor chegou ao seu limite. Nesta configurao o grampo ficou muito resistente (como seria no caso do olhal virado para baixo), suportando cargas acima de 2000kgf. Os grficos e figuras confirmam que no foi possvel chegar a um ponto em que o grampo se rompesse. Antes disso o mesmo comeou a sair da pea de testes reduzindo assim a carga aplicada. Este fato deve ser encarado cuidadosamente: pode ser um indcio de que o ponto frgil deste grampo reside na sua fixao e no na pea em si. 22
  • 23. O ltimo grampo testado possui o menor olhal dentre os que foram aqui analisados, sendo construdo com ao de de polegada. O eixo principal possui " de dimetro. Com o olhal menor que os outros este grampo possui um ponto de aplicao de fora mais prximo da parede, caracterstica esta que produz um torque menor e possibilita suportar maiores cargas (dependendo do material utilizado). Como pode ser visto atravs do grfico o grampo suportou at 1300kgf antes de se deformar totalmente. Aps entortar 90 graus e encostar na pea de testes o grampo encontrou sua configurao de maior resistncia, suportando ento 2600kgf. Deste ponto em diante o grampo comeou a sair lentamente da pea de testes. Os comentrios feitos para o caso anterior sobre a fixao tambm so vlidos para este grampo. 23
  • 24. O nico teste realizado com uma chapeleta no teve xito completo mas merece ser comentado. Em sua utilizao normal a chapeleta fixada na rocha atravs de um mecanismo de expanso que no adequado para a pea de testes de grampos. Deste modo foi utilizado um parafuso normal de 3/8" (que o dimetro do furo da chapeleta) preso na pea com uma porca. O sistema suportou aproximadamente 2200kgf. Depois desta carga o parafuso se rompeu (teve sua "cabea degolada", como pode ser visto acima). No possvel tirar muitas concluses a respeito deste teste, uma vez que o parafuso no era adequado ao teste da chapeleta e no resistiu a um esforo cisalhante alto (fora cortante). A chapeleta ficou apenas um pouco entortada. Diferente dos outros testes, a curva obtida acima no pode ser tomada como curva de deformao x fora apenas da chapeleta pois foi utilizado um elo de cabo de ao para realizar o ensaio. O vale agudo prximo ao final do grfico foi causado pelo deslizamento da presilha do cabo de ao. O projeto da chapeleta apresenta vantagens estruturais notveis em relao aos grampos. Enquanto os grampos esto sujeitos a esforos de "alavanca" ou momento fletor as chapeletas suportam quase que somente uma fora cisalhante ou cortante. Este fato aparentemente simples resulta em uma resistncia muito maior para uma barra de mesmo dimetro fixada rocha. Se a haste de " de ao utilizada nos grampos fosse testada at a sua ruptura, somente por cisalhamento, a sua resistncia seria muito alta. O valor ser calculado utilizando as tabelas de ao disponveis. Para o ao 1020 a resistncia por cisalhamento de 65 kgf/mm2. Deste modo a mxima fora cortante que grampo de " de dimetro (12,7mm) suporta pode ser calculada atravs da seguinte frmula: 2 D F = .r . E = . .E 2 2 2 12,7 F = . .65 = 8234kgf 2 No futuro poderia ser realizado um teste mais completo com as chapeletas, utilizando a sua prpria pea de fixao rocha. Deve-se lembrar que a empresa que fabrica as chapeletas especifica a sua resistncia em 2500kgf. 24
  • 25. Concluses Os grampos produzidos e largamente utilizados no Brasil apresentam confiabilidade duvidosa quando analisados segundo os padres internacionais e como equipamentos de segurana. Quando exigidos nas piores situaes possveis de serem encontradas em uma escalada normal, tais como corda com alta fora de choque, fator de queda mximo e escalador pesado, os grampos podem ser danificados e at mesmo no resistir. No est sendo afirmado aqui que os grampos no suportaro quedas de guia, mesmo porque a prtica tem mostrado que a situao de grampo partir no nem um pouco comum (embora no existam nmeros oficiais sobre o assunto). O que deve ser observado que os grampos so equipamentos de segurana importantssimos, aos quais muitas pessoas confiam as suas prprias vidas, e por isso teriam que suportar esforos muito acima da pior queda possvel. O que ocorre na prtica que as quedas normalmente acontecem com fatores menores do que 2 em cordas com fora de choque muito menores que as especificaes UIAA. A corda para ser aprovada pela UIAA deve possuir fora de choque menor do que 1200kgf, resultando em um esforo mximo na proteo de at 2400kgf (a fora na proteo o dobro da fora de queda). As modernas cordas de escalada apresentam foras de choque geralmente entre 670kgf e 900kgf, exigindo portanto muito menos do sistema em caso de queda. Deste modo pouco comum encontrar grampos amassados por quedas nas vias de escalada. Algumas vias muito freqentadas ou com lances difceis onde ocorrem muitas quedas possuem grampos entortados, mostrando que estes chegaram a resistir a foras da ordem de 1300kgf (valor em que a maioria dos grampos testados de " saram do regime elstico). Dependendo do ao utilizado tal situao pode estar prxima ou no do ponto em que o grampo trinca, como foi visto nos testes. A concluso que chegamos que do modo que os grampos so construdos e utilizados, estes so inadequados como equipamentos de segurana. As soldas encontradas nos grampos tambm foram consideradas soldas de baixa qualidade, possuindo pouca penetrao. Apesar disso, todas as soldas testadas suportaram cargas maiores do que seria necessrio para aprovao como material de segurana em escalada. Deve-se ter particular ateno na colocao adequada das protees fixas, um grampo mal batido extremamente perigoso. Como no h mecanismo de expanso e nem usado nenhum tipo de cola, a boa colocao do grampo depende muito da talhadeira ou broca utilizadas para fazer o furo. comum ouvir no meio montanhista que o grampo deve entrar na rocha "cantando", o que uma referncia ao barulho que a pea emite quando o furo est bem justo. O grampo bem batido deve ficar com o olhal o mais prximo possvel da rocha, para ter o menor momento fletor e a menor chance de entortar ou quebrar. Aqui tambm o ao utilizado parece ter papel importante. Verificou-se, por exemplo, que o grampo de ao inox testado saiu muito mais facilmente da pea de prova do que os outros. 25
  • 26. Algumas recomendaes devem ser feitas de modo a obter um grampo seguro como proteo fixa de escalada: 1 A solda do olhal deve ser melhorada para se obter maior penetrao. O ideal seria que a pea fosse forjada inteira, mas como isso no parece economicamente vivel, uma boa alternativa seria "cunhar" o olhal antes para permitir solda uma maior rea de contato. 2 O fabricante deve colocar uma marca no grampo. Isto fundamental para manter um padro de qualidade, principalmente porque no possvel inspecionar a qualidade da solda externamente. 3 Tendo sido seguidas as recomendaes 1 e 2, recomenda-se ento que a colocao do grampo seja invertida, ou seja, que ele seja batido com o olhal para baixo. Nesta configurao a resistncia do grampo muito maior do que com o olhal para cima, tornando o grampo um equipamento seguro para prtica de escalada. No recomendada a colocao de grampos de qualidade de solda desconhecida com o olhal para baixo, uma vez que todo o esforo ser exercido nesta. 4 Tornar a colocao do grampo na rocha mais segura, por meio de mecanismo de expanso. Atualmente o grampo preso apenas na presso. Uma sugesto seria estudar o efeito de um "cartilhado" na barra principal, que teoricamente poderia melhorar a fixao do grampo na rocha. Certamente estas medidas aumentaro o custo de produo dos grampos devido a maior complexidade de usinar a pea. Atualmente os estes podem ser adquiridos por preos que variam entre R$2,00 e R$7,00 (inox). Como era de se esperar, as chapeletas importadas demonstraram ser bastante seguras, estando dentro das especificaes para equipamentos de escalada. As principais desvantagens destas so o custo elevado com que so encontradas por aqui e a impossibilidade de descida sem abandono de material. Alm disso, por uma questo meramente cultural, as chapeletas no so de modo geral bem vistas no Brasil. Os escaladores, acostumados durante muitos anos a utilizar apenas grampos, muitas vezes imaginam que as chapeletas so menos resistentes (o que no verdade). 26
  • 27. Referncias PETZL www.petzl.com Manual de cordas BEAL Manual de cordas COUSIN 27

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