Tipos de Proteções Utilizadas em Escalada em Rocha
Prof. Ms. Eurico P. César
I – Tipos de Proteção
As proteções são aparatos de suma importância na prática segura da escalada em rocha. São elas que impedirão que o escalador, em caso de uma queda, venha a atingir o solo. No entanto, vale ressaltar que sua utilização é meramente preventiva, não sendo indicado na escalada livre que se utilize delas para facilitar a ascensão em pontos de maior dificuldade.
Existem vários tipos de proteção que podem ser resumidas nas seguintes categorias: Proteções Fixas Grampos
Chapeletas
Proteções Móveis Friends (Ativa) Tri-cam (Ativa) Nuts (Passiva)
Excentrics (Passiva/Ativa)
Proteções Naturais Árvores
Bicos de Pedra
1.1. Proteções Fixas – O Grampo
Mecanismo simples de criação nacional composto de aço em formato de “P” que penetra na rocha através de sistema de pressão. Seu funcionamento segue de acordo com o princípio de Alavancas Mecânicas Inter-fixas. A força rotacional (torque) é produzida em sentido oposto à resistência.
O grampo é composto por duas estruturas. O Tarugo; peça cilíndrica de aço de ½ polegada de diâmetro e o Olhal; peça cilíndrica de aço, oval ou quadrangular, de 3/8
Figura 1: Estruturas do Grampo e suas especificações. 3,5 cm 10 cm 5 cm Tarugo Olhal Importante! 0,5 cm para área de marrete 4,5 cm
polegada. O aço utilizado nessa estrutura é o aço doce – 1020 ou 1015 – conhecido por sua maior maleabilidade, o que permite que este se entorte, mas não se quebre com facilidade.
O olhal é unido ao tarugo em dois pontos através de um sistema de solda. É extremamente importante que a solda utilizada seja de boa qualidade para evitar que as estruturas se partam ou se separem. A mais recomendada é a solda Migui.
É importante reservar um pequeno espaço entre o final do tarugo e o olhal (Fig. 1), conhecido como área de marrete, pois é neste ponto que serão desferidas as marretadas para fixar o grampo à rocha. Sem este espaço o olhal pode ser danificado durante as marretadas.
1.2. Observações quanto à utilização
Por serem estruturas que funcionam apenas obedecendo ao princípio de alavancas mecânicas, existem algumas observações quanto à utilização dos grampos, referentes a seu ajustamento na rocha, a angulação do mesmo em relação à rocha e o tipo de inclinação da rocha.
O primeiro ponto a ser ressaltado é o ajuste. O grampo deve entrar bem justo no furo. Um grampo que entrar com facilidade também sairá facilmente. O ideal é que ele penetre com certa dificuldade e “cantando”; som característico da saída do ar do furo enquanto o grampo entra. É comum utilizar-se algumas talas de zinco dentro do furo quando esse fica muito maior que o diâmetro do grampo.
Outro fator a ser observado é a angulação do grampo em relação à rocha. O grampo não deve estar perfeitamente perpendicular a rocha, possuindo uma pequena inclinação (cerca de 15o) em relação a horizontal para otimizar o sistema de alavancas.
O último ponto relevante é o tipo de inclinação da rocha. Grampos, por funcionarem apenas segundo o sistema de alavancas, devem ser utilizados somente em rochas com inclinação perfeitamente vertical (90o) ou com inclinações positivas (< 90o). A partir do momento em que a rocha começa a apresentar inclinações negativas (> 90o), a eficiência desse mecanismo começa a reduzir drasticamente, sendo aconselhado nessas situações outro tipo de proteção.
Figura 2: Angulação do grampo na rocha.
Isto acontece por que, à medida que aumenta a inclinação negativa da rocha, a linha de tração oferecida ao grampo deixa de seguir o princípio de alavancas, com força diretamente oposta à resistência, e começa a ser tracionado para fora (Fig. 4).
No primeiro caso (A), temos uma utilização perfeita do mecanismo. Observem que a força (F) e a resistência (R) apresentam sentidos exatamente opostos.
Já no segundo exemplo (B), temos a utilização inadequada do mecanismo, onde a força aplicada e a resistência não estão no mesmo plano (vetores co-planares). Desta forma teremos a seguinte situação:
Seguindo-se o padrão de resolução de vetores co-planares (sistema de ponta para cauda) teremos:
O vetor vermelho representa o vetor resultante, ou seja, o sentido da força que está sendo aplicada no grampo. Como os grampos não têm mecanismos de buchas de expansão nem ranhuras que facilitem sua aderência à rocha, o sentido da força aplicada nessa situação, dependendo de sua magnitude, tende a arrancá-lo da rocha.
Figura 3: Grampo colocado em rocha com inclinação vertical (90o) - correto e em rocha com inclinação negativa – errado.
Figura 4: Sentido inadequado da Força aplicada ao grampo.
Fr R F F R R Fr F Ponto Fixo A B
Um fator importante a ser observado é o quanto o grampo penetrou na rocha. É comum encontrarmos em vias de escalada alguns grampos que não entraram totalmente no furo, ficando parte do tarugo para fora. Tal situação é potencialmente perigosa, pois aumenta de forma importante o torque gerado na estrutura. Quanto mais afastado do ponto fixo a força for exercida (braço de força), maior será o torque gerado no grampo.
Observe que na figura A, o olhal está encostado na parede, e a distância do ponto de aplicação da força até o ponto fixo (seta vermelha) é pequena. Já na figura B, o grampo não entrou totalmente, ficando parte do tarugo para fora do furo. Neste caso, o braço de força (seta vermelha) é maior. Isso, na prática, significa que, mesmo a força (F) sendo a mesma nas duas situações, o torque imposto ao grampo na situação B é bem superior.
Para maior entendimento sobre o funcionamento desse mecanismo, observe o exemplo seguinte:
Aproveitando-se as situações da Figura 5, suponha que a força (F) exercida no grampo, em ambas as situações, seja o peso de um escalador de 70 kg (686,7 N). No entanto, suponhamos que na situação A, a distância do ponto de aplicação da força até o ponto fixo seja de 2 cm (0,02 m) e na situação B essa distância seja de 4 cm (0,04 m). Partindo-se do conhecimento que a fórmula do torque é:
Onde: T é o torque, F é a força, no caso o peso (P) do escalador e d⊥ é a distância perpendicular à força.
Neste caso teremos para a situação A: T = 686,7 x 0,02 ⇒ 13,7 N.m
Na situação B teremos:
T = 686,7 x 0,04 ⇒ 27,5 N.m
Note que mesmo a força (peso) sendo exatamente a mesma nas duas situações, o troque exercido no grampo é bem maior na situação B pelo simples motivo de uma maior distância do ponto de aplicação da força ao ponto fixo.
Uma forma de se evitar esse torque excessivo imposto à estrutura é laçar um cordelete ou uma fita bem na base do tarugo do grampo, próximo à rocha e passar a costura
Figura 5: Diferentes torques gerados no grampo em função do tamanho do braço de força.
F F
A B
nela ao invés de no olhal do grampo. Fazendo isso estar-se-há reduzindo a distância do ponto de aplicação da força do ponto fixo e, consequentemente, reduzindo o torque imposto ao grampo.
Geralmente o olhal do grampo é utilizado voltado para cima. Desta forma, este servirá apenas para manter o mosquetão ou a corda em cima do tarugo, não sofrendo assim, forças de tração diretamente. Sem o olhal existiria o risco da costura ou da corda se deslocarem e saírem de cima do tarugo.
Em um estudo realizado na PUC – RJ (Jimenez e Freitas, 1999) testou-se o torque máximo que um grampo suporta até o seu rompimento. Neste trabalho utilizou-se o grampo na posição convencional (olhal para cima) e também com o olhal voltado para baixo. Surpreendentemente, através dos resultados encontrados nesta pesquisa, constatou-se que o grampo com olhal voltado para baixo suportou maiores cargas até o rompimento (3500 kgf) do que quando colocado com olhal voltado para cima (1250 kgf).
Uma das explicações plausíveis para esse fato ampara-se no seguinte fato: por funcionar em um sistema de alavanca simples, quando uma força rotacional (torque) é imposta ao tarugo do grampo, esta tende a fazer com que ele gire em torno to ponto fixo (ver Fig. 3), entortando-o para baixo. No entanto, na situação do grampo com olhal voltado para baixo, quando a força era imposta ao tarugo fazendo-o entortar-se, o olhal, neste momento, encostava-se à parede da rocha, oferecendo assim uma maior resistência ao torque (Fig. 6).
Outro fator relevante seria o fato de que, no grampo com olhal para baixo, a força era aplicada em dois pontos simultaneamente (dois pontos de solda), contra apenas um ponto (tarugo) no grampo na posição convencional.
No entanto devemos frisar que o grampo é um produto artesanal, sem controle de qualidade ou especificações. Portanto, apesar de nesse estudo o grampo com olhal de cabeça para baixo ter suportado maiores forças até o rompimento, esse fato vai depender diretamente da qualidade da solda utilizada e se esta foi feita com os procedimentos padrões corretos. Caso o contrário, o olhal poderá se partir facilmente nos pontos de solda.
Como no citado estudo, em ambos os casos o grampo suportou cargas consideráveis e partindo-se do conhecimento que, no grampo com olhal de cabeça para baixo a força de tração será exercida diretamente nos pontos de solda, sendo imprescindível para segurança que esta seja bem feita e de boa qualidade e que no grampo com olhal de cabeça para cima a força de tração é exercida no tarugo, estrutura única e rígida, sem
Figura 6: Torque oferecido ao grampo, fazendo com que esse se entorte para baixo.
F
soldas, torna-se concebível sugerir que os grampos continuem sendo utilizados com o olhal voltado para cima, a não ser que se tenha total certeza da qualidade e procedência da solda utilizada.
1.3. Proteções Fixas – A Chapeleta
As chapeletas são artefatos fabricados no exterior e que consistem em uma lâmina de aço dobrada (Fig. 7) acompanhada de um parafuso com rosca, uma arruela e uma luva de expansão. Aqui no Brasil esse último conjunto de peças é conhecido como
parabolt
ou chumbador (Fig. 8).
Um ponto ao qual deve ser dada atenção é o fato de que a chapeleta e o
parabolt,
apesar de funcionarem em conjunto, são estruturas independentes e com funções distintas. A chapeleta é um artefato fabricado e homologado internacionalmente, com marcas, modelos e com controle de qualidade, desenvolvida para servir como ponto de fixação da costura e, consequentemente, da corda. Por sua vez, o parabolt é uma peça com diversas marcas, modelos e especificações, podendo ser este de origem nacional e internacional e cada um deles desenvolvido para determinado fim. É ele que vai fixar a chapeleta à rocha e garantir que ela não se desprenda da mesma quando tracionada. Sendo assim, o bom funcionamento da chapeleta depende diretamente da qualidade doparabolt.
Na prática, o que tem se observado é a utilização de chapeletas com parabolts, muitas vezes, inadequados ou pouco recomendados para esse fim. Na maioria das vezes o
parabolt é de fabricação nacional, sem especificações de limite de carga e outras
especificações necessárias e que não foram desenvolvidos para suportar forças dinâmicas impostas a ele.Existe uma grande diferença em se oferecer uma carga estática e uma carga dinâmica a uma estrutura. Esta última, por sofrer direta influência da aceleração da gravidade, da elasticidade da corda e do deslocamento sofrido na queda, exerce uma força até 41 % maior do que a carga original.
Local onde é introduzido o parabolt. Olhal onde é passada a costura. Fig. 7: Chapeleta.
Fig. 8: Chapeleta com parabolt.
Parafuso com rosca.
Luva de expansão. Porca.
Diante dessa premissa, torna-se necessário frisar que, de nada adianta se utilizar uma chapeleta de qualidade, com padrões internacionais de testagem e segurança, se o
parabolt que a fixará na rocha não tem a mesma qualidade, especificações e controle
de qualidade, ou seja, são estruturas distintas, mas que dependem diretamente do bom funcionamento, uma da outra, para a eficiência de todo o mecanismo.1.4. Funcionamento do Parabolt
Como vimos anteriormente, é crucial para o bom funcionamento de todo o mecanismo que o
parabolt seja de boa qualidade, com tamanho ideal e desenvolvido para a
escalada em rocha. Mas como funciona o parabolt?O
parabolt nada mais é que um parafuso rosqueado envolto por uma luva com
ranhuras posicionadas no sentido oposto à sua entrada no furo feito na rocha e com uma base mais larga (mecanismo de expansão) que tende a empurrar a luva para fora do furo à medida que a porca do parafuso é apertada.Quando isso acontece, a base mais larga do parafuso começa a penetrar na luva expandindo-a, comprimindo suas ranhuras contra a parede da rocha, realizando assim um mecanismo eficiente de expansão e atrito.
A chapeleta apresenta vantagens estruturais notáveis em relação aos grampos. Enquanto os grampos, por funcionarem de acordo com um sistema de alavanca mecânica, têm sua utilização limitada apenas às rochas com inclinações positivas ou perfeitamente verticais, as chapeletas estão sujeitas, principalmente, a uma força de cisalha (deslizamento) (Fig. 9), o que implica em uma resistência muito superior para uma barra de mesmo diâmetro fixada a rocha e o que lhes garante um funcionamento eficiente em rochas com inclinações positivas, verticais e também negativas.
1.5. Observações quanto à utilização
Como explicado anteriormente, por ser uma estrutura que funciona com mecanismos de expansão, as chapeletas podem ser fixadas em rochas com as mais variadas inclinações, sendo, inclusive, seguras e indicadas como proteções em negativos acentuados e tetos. No entanto, apesar de toda essa versatilidade, existem pontos a serem destacados quanto à utilização desse mecanismo.
Fig. 9: Mecanismo de força de cisalha imposta à chapeleta em rocha de inclinação negativa.
F
Um dos pontos a ser destacado é o tamanho do
parabolt. Como temos
parabolts de
vários tamanhos devemos obedecer a seguinte regra: quanto mais negativa é a rocha, ou seja, quanto maior for a força de cisalha oferecida à estrutura, maior deve ser o comprimento doparabolt. Portanto, chapeletas colocadas em tetos devem possuir
parabolts maiores do que os utilizados em um negativo leve.
Outro ponto importante é o que se refere ao tamanho do furo. Este deve respeitar o diâmetro do
parabolt além de não ultrapassar o comprimento do mesmo. Este ponto é
fundamental para a fixação doparabolt. Como ele é uma estrutura que precisa ser
apertada através de uma porca para que seu mecanismo de bucha expansiva funcione, aumentando assim o sistema de compressão contra a rocha, torna-se fundamental fazer um furo com um comprimento tal que garanta pelo menos um centímetro de parafuso com rosca para fora da rocha. Sem esse cuidado oparabolt entrará
totalmente no furo, impossibilitando que se consiga passa-lo pelo furo da chapeleta e se coloque a porca para apertá-lo (Fig. 8).Tomados os devidos cuidados quanto à fixação da chapeleta à rocha, devemos agora nos preocupar com a forma de sua utilização. A chapeleta foi originalmente desenvolvida para funcionar como mecanismo de proteção para escalada em rocha, onde o mosquetão superior da costura é fixado e no outro mosquetão passa-se a corda. Não é indicado que se passe a corda diretamente na chapeleta, como para realizar um
rapel, por exemplo, visto que esta possui uma lâmina fina que pode danificar a
estrutura interna da corda (alma).Sendo assim, existem procedimentos específicos a serem adotados ao se realizar um
rapel nesse tipo de proteção. Um deles é, ao invés de passar a corda diretamente na
chapeleta, passar-se uma fita solteira ou um cordelete de diâmetro igual ou superior a quatro milímetros na chapeleta e, posteriormente, passar a corda nas alças do cordelete. Desta forma, a fita ou cordelete é que serão pressionados diretamente contra a lâmina da chapeleta, ficando a corda presa nas alças de baixo desses aparatos. Como fitas e cordeletes são mais resistentes a esse tipo de desgaste, essa é uma estratégia recomendada.Além disso, existe uma outra observação quanto à utilização desses equipamentos. Se, sempre que se precisasse realizar um