Le carrucole sono attrezzi di importante utilizzo per sport e lavori che si svolgono in parete, per situazioni che comportano il rischio di caduta e che necessitano di tecniche di soccorso di persone, o per attivita' che prevedono manovre di recupero di materiale dall'alto o di risalita/attraversata su corda.
Funzionaltà, Rendimento e Carichi di lavoro
La carrucola ha la funzione fondamentale di ridurre l'attrito ed agevolare lo scorrimento della corda, quando la corda stessa viene fatta passare attraverso elementi di supporto per operazioni di recupero-sollevamento o per operazioni di spostamento su fune / teleferica.
Nella figura seguente è rappresentato l'uso base di una carrucola: sollevare un peso, immagine tratta dalle istruzioni della carrucola 'Petzl Mini':
Per sollevare il peso P (nell'esempio: 100kg) dobbiamo agire con la forza F.
In condizioni teoriche la forza F da applicare è pari al peso P (fig.1). Questo è il valore teorico, ed è il valore esatto nel caso in cui dobbiamo mantenere sospeso il peso, senza recuperarlo. Nell'uso reale, quando si applica la forza per sollevare il peso, esiste sempre un (seppur minimo) attrito generato dallo scorrimento della corda nella carrucola e dallo scorrimento della puleggia, e la forza F da applicare è maggiore (fig.2) proprio perchè dobbiamo affrontare anche questi attriti.
Il rapporto tra il peso P e la forza effettiva F indica il rendimento della carrucola. In questo caso:
100 / 110 = 0,91 = 91%
il rendimento della carrucola visualizzata nelle immagini è del 91%. Si tenga conto che con la stessa tecnica, ma realizzata senza una carrucola facendo passare la corda direttamente in un moschettone, la forza F risulterebbe circa il doppio del peso P (che equivale a rendimento del 50%).
Un alto rendimento di una carrucola indica quindi una minore valore di attrito, cioè indica una migliore qualità dello scorrimento della carrucola stessa.
Il rendimento dipende dalle caratteristiche costruttive della carrucola, ad esempio dal fatto di avere una puleggia con cuscinetto a sfere piuttosto che con cuscinetto radente (tipologie che affronteremo nei prossimi paragrafi), o dalle dimensioni della puleggia: maggiore è il suo diametro, migliore è il rendimento.
Generalmente i valori della forza da applicare nella applicazione visualizzata nelle figure precedenti, variano circa da 1,1 a 1,4 volte il peso P; il rendimento cioè varia da circa il 70% a circa il 95% (ma alcune carrucole raggiungono anche rendimento del 97%). Piu' alto è questo valore espresso in %, migliore è la qualità della carrucola.
I carichi di lavoro di una carrucola sono i valori massimi del/dei carichi che si possono appendere alla carrucola per un impiego utile, certificati dal costruttore e indicati nella marcatura o nelle istruzioni della carrucola.
I carichi (pesi) sono indicati in kN (chilo newton, cioe' 1000 Newton), dove N (Newton) è l'unità di misura della forza. Ricordiamo che il peso di un oggetto che nel nostro uso comune indichiamo in kg, va moltiplicato per circa 10 per ottenere i Newton (il valore esatto è 9,81, cioè il valore della accelerazione della gravità terrestre, 'g'). Quindi un peso per esempio di 80kg corriponde a 80*10 = 800 Newton , cio' 0,8 kN. Se la marcatura di una carrucola riporta come carico di lavoro per esempio 5kN, cio' significa che il peso che puo' sopportare e' di: 5kN = 5000N = circa 500kg.
Nelle carrucole bisogna tenere conto che appendendo un peso ad un capo di corda (che entra nella carrucola) e tenendolo sospeso agendo con forza sull'altro capo (che esce dalla carrucola), la forza a cui è sottoposta la carrucola è la somma delle due forze, cioe' il doppio del peso da sostenere (in questo caso manteniamo il peso sospeso, senza far scorrere la corda, quindi senza attriti).
Ecco alcuni esempi di valori dei carichi di lavoro delle carrucole:
nella colonna 1 vediamo una carrucola ad una puleggia (vedremo nei prossimi paragrafi le tipologie di carrucole, in base alle pulegge), il carico di lavoro massimo per questo modello di carrucola è di 5kN, che si suddivide nei due rami da 2.5kN l'uno; questa carrucola puo' sopportare una forza totale di 5kN (500kg) e puo' essere utilizzata per sollevare un peso (collegato ad uno dei due rami) fino a 250kg.
nella colonna 2 vediamo una carrucola a due pulegge, il carico di lavoro è di 8kN, che si suddivide nei quattro rami (due per ogni puleggia) da 2kN l'uno; questa carrucola puo' sopportare una forza totale di 8kN (800kg) e puo' sollevare un peso (collegato ad uno dei quattro rami) fino a 200kg
nella colonna 3 vediamo una carrucola a due pulegge in linea, il carico di lavoro è di 10kN, che si suddivide nei quattro rami (due per ogni puleggia) da 2.5kN l'uno; questa carrucola puo' sopportare una forza totale di 10kN (1000kg) e puo' sollevare un peso (collegato ad uno dei quattro rami) fino a 250kg.
Nella marcatura e nelle istruzioni relative alle carrucole sono riportati anche (e principalmente) i carichi di rottura, espressi in kN, indicanti i valori di peso minimi che causano la rottura del dispositivo.
Nelle operazioni di recupero - sollevamento pesi con carrucole, va tenuto conto che il sollevamento dinamico e i movimenti dinamici della massa (effetto 'yo-yo') possono incrementare le forze in gioco; per questo motivo i carichi di lavoro certificati per una carrucola sono sempre inferiori ai carichi di rottura della stessa; l'utilizzo di una carrucola deve attenersi ai carichi di lavoro (e non raggiungere i carichi di rottura..) dichiarati dal produttore.
Ogni modello di carrucola ha valori di tenuta (carichi di lavoro e rottura) specifici, ed è certificato per utilizzo con corde di diametro entro determinati valori (diametro minimo e massimo della corda); questi dati sono indicati nella marcatura della carrucola, e comunque riportati nelle istruzioni che accompagnano l'attrezzo. Nella scelta della carrucola va verificato, attraverso la marcatura, l'idoneità ai diametri delle corde che si intende utilizzare ed ai carichi da sollevare.
Marcatura e Norme di certificazione delle carrucole
Come tutta l'attrezzatura coinvolta in attivita' di alpinismo - speleologia - lavori in parete - soccorso e simili, anche le carrucole devono rispondere a determinate norme di 'certificazione' che garantiscono che questi attrezzi sono conformi all'utilizzo previsto. I dispositivi certificati riportano una 'marcatura' con i dati relativi alle caratteristiche del prodotto ed alle norme di certificazione a cui sono omologati.
La normativa europea (in ottemperanza alla direttiva 89/686/CEE) classifica le carrucole come "Dispositivi di Protezione Individuali di classe III" (la classe 3 e' la piu' alta, destinata ad attrezzatura coinvolta in situazioni di alto pericolo, rischio di incidenti gravi). Per le carrucole per uso alpinismo, la norma di conformità viene denominata EN 12278. Le carrucole che rispondono a questa normativa riportano la scritta 'EN 12278' nella 'marcatura' impressa sulla carrucola. (Spesso viene indicato anche l'anno di aggiornamento della norma, esempio: EN12278:2007 indica norma EN12278 aggiornata nel 2007).
Alcuni modelli di carrucola sono muniti di meccanismo di bloccaggio della corda (con funzione "anti-ritorno", che spiegheremo piu' avanti), per questi dispositivi la norma da rispettare è la EN 567. Le carrucole con meccanismo di bloccaggio sono generalmente certificate per entrambe le norme (EN 567 e EN 12278).
La conformità viene omologata da un ente/organismo specializzato, che controlla la produzione del dispositivo; l'organismo certificante (detto anche 'notified body') ha un numero di identificazione univoco, che viene riportato nella marcatura, utilizzando la scritta: CE xxxx (dove in 'xxxx' si legge il numero di identificazione, es. 'CE 0123'); il termine CE indica che l'attrezzo è conforme alle esigenze specifiche per l'utilizzo a cui è destinato, in ottemperanza alla direttiva CEE.
Oltre alle norme europee CE EN, per l'attrezzatura da alpinismo è in uso anche la normativa UIAA, che a grandi linee oggi corrisponde alle norme europee EN (la normativa UIAA è spesso necessaria per la commercializzazione dell'attrezzatura alpinistica al di fuori della comunità europea, dove non sono riconosciute le norme CE EN). Per le carrucole la norma UIAA è la numero 127 (UIAA 127).Molte carrucole rispettano entrambe le norme (sia CE EN che UIAA).
La conformità alle normative di certificazione ci assicura che l'attrezzatura corrisponde alle esigenze di utilizzo e supporta carichi e sollecitazioni per i casi estremi che si possono affrontare nello svolgimento della attività alpinistiche, valutati dagli organismi competenti; la conformità ci assicura anche che l'attrezzatura è compatibile con i vari componenti (moschettoni, corde, cordini, discensori, freni-bloccanti, etc.) indipendentemente dalla marca e dai modelli (sempre rispettando le caratteristiche elencate nella marcatura, come i valori dei diametri di corda compatibili per le carrucole..).
Ecco una immagine riassuntiva dei test della norma EN12278 e UIAA127, fornita dal sito ufficiale della UIAA:
Esempio di marcatura delle carrucole:
I dati indicati sono:
1.nome del fabbricante
2.tipo del dispositivo
3.referenza del prodotto, codice produttore
4.attestato di qualità UIAA
5.leggere il manuale istruzioni
6.norma di riferimento EN (normativa europea di riferimento)
7.marcatura di conformità alla direttiva 89/686/CEE
8.numero identificativo dell'organismo (notified body) che controlla la fabbricazione del prodotto
9.carico di rottura minimo
10.diametri di corda ammessi
11-12.numero lotto di produzione-anno di fabbricazione-numero di serie
Queste informazioni possono essere tutte evidenziate nella marcatura presente sull'attrezzo, o riportare nelle istruzioni in dotazione.
Alcune carrucole riportano anche le informazioni sulla tipologia della puleggia (per esempio con cuscinetto a sfere), e se sono adatte ad uso anche su cavi metallici.
Foto di una carrucola con la marcatura evidente e leggibile:
Tipologie di carrucole
Le carrucole sono costituite da una o più pulegge che scorrono su un perno con cuscinetto radente o con cuscinetto a sfere.
Per un uso più tranquillo e saltuario è sufficiente una carrucola con cuscinetto radente (più economica ma sempre molto funzionale e, in verità, adatta alla maggior parte degli utilizzi). Il funzionamento, in questo caso, è assicurato da una bussola, generalmente in ottone, dalla superficie liscia ed uniforme su cui ruota la puleggia: un sistema semplice ed efficace che tuttavia, per la morbidezza dell’ottone che in caso di carichi notevoli tende gradualmente a deformarsi, può presentare qualche problema. Ciò non accade invece coi cuscinetti a sfera a tenuta stagna, che garantiscono un’azione più uniforme con una migliore e costante efficienza nel tempo. Per intense e frequenti sollecitazioni è da preferire una carrucola con cuscinetto a sfera.
Le diverse tipologie possibili di carrucole sono:
- a una puleggia (carrucole semplici), per paranco semplice
- a due pulegge (carrucole 'gemellate' o 'doppie'), per paranchi multipli
- a due pulegge in linea (carrucole in linea), per paranchi multipli e/o spostamenti su teleferica
- carrucole con bloccante, per il sollevamento dei carichi, con funzione "anti-ritorno"
Vedremo di seguito cosa si intende per 'paranco' e per 'bloccante con funzione di anti-ritorno'.
Elenco di carrucole semplici:
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Elenco di carrucole doppie:
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Elenco di carrucole con bloccante:
#listprod(15523,15517,7554,4328,26063)
Elenco di carrucole in linea:
#listprod(22266,20378,7636,7635,26030)
Le carrucole si defferenziano inoltre per la tipologia delle 'flange':
- carrucole a flange fisse
- carrucole a flange mobili
Una carrucola a flange mobili consente una piu' facile installazione in ogni punto della corda, anche nei tratti in tensione.
Inoltre le carrucole a flange mobili possono avere il foro di collegamento al moschettone costituito dalle due flange che quando chiuse si 'uniscono', consentendo l'installazione anche su moschettoni con base larga e non di forma simmetrica:
Nelle immagini, la carrucola 1 (a sinistra) ha flange fisse,la 2 ha flange mobili; le due carrucole hanno gli stessi carichi di rottura; oltre alla comodita' nell'installazione in qualunque punto della corda, la carrucola con flange mobili puo' essere inserita anche in un moschettone con forma non simmetrica (dettaglio 2b rispetto a 1b).
Le carrucole a flange fisse si installano in maniera semplice e rapida, ma richiedono come detto l'utilizzo di un moschettone di forma simmetrica. Le carrucole con una flangia mobile hanno bisogno di essere aperte per essere installate, ma funzionano con qualsiasi tipo di moschettone.
Per le carrucole comunque è consigliabile sempre l'utilizzo con moschettoni di forma simmetrica (ovale), che garantiscono il funzionamento ottimale.
Tecniche e sistemi di paranchi
Gli utilizzi principali delle carrucole in alpinismo consistono nelle tecniche di sollevamento di pesi (per esempio sollevamento zaini / bagagli in parete durante scalate di big-wall) e nelle tecniche di soccorso - recupero persone (recupero ferito in parete, recupero da crepaccio, etc.). Inoltre le carrucole possono essere utilizzate anche per tecniche di risalita di corda o di traversata su corda / fune / teleferica.
Sollevamento di pesi - sistema con carrucola e bloccaggio corda
Uno degli utilizzi piu' semplici di una carrucola è il sollevamento di un peso appeso ad un ramo della carrucola, sollevamento effettuato semplicemente tirando la corda dall'altro ramo della carrucola; per bloccare il 'ritorno' della corda verso il lato della massa da sollevare, ed agevolare in questo modo l'operazione di sollevamento, è utile realizzare un sistema di bloccaggio della corda.
Il bloccaggio di 'non ritorno' della corda e' una tecnica che consente di far si' che la corda scorra in un verso (nel nostro caso, verso chi recupera) e non scorra nel verso opposto.
Per realizzare questa funzione e' possibile attuare un nodo autobloccante con un cordino, da applicare sulla corda principale (tecnica utilizzata anche in altre situazioni, come nelle tecniche di discesa in corda doppia); il nodo più indicato è il Prusik, oppure il Machard, da realizzare con un cordino di diametro inferiore rispetto alla corda su cui verrà applicato; nella fase di recupero il Prusik va 'aiutato' per far si' che la corda scorra nel verso del recuperante; alcune carrucole sono appositamente ideate con flange che agevolano l'utilizzo del prusik.
Una soluzione più comoda è realizzare il bloccaggio tramite un apposito attrezzo 'bloccante', che frena la corda con un congegno a molla che agisce sulla corda con 'denti' che appunto frenano lo scorrimento della corda ; sono oggi presenti sul mercato molti modelli di bloccanti per corde, vedi elenco 'dispositivi autobloccanti'.
La massima comodità e semplicità di applicazione si ottiene utilizzando le carrucole con bloccante incorporato.
Nelle immagini seguenti sono rappresentate alcune soluzioni possibili:
nella prima immagine il bloccaggio viene realizzato con un nodo autobloccante prusik (tramite cordino ausiliario),
nella seconda si utilizza un bloccante semplice (il 'tibloc' di Petzl)
nella terza un bloccante monodirezionale (è visualizzato il modello CAMP Solo , con carrucola CAMP Roller)
nella quarta si utilizza una carrucola con bloccante incorporato (nello specifico: carrucola Petzl Microtraxion)
La soluzione di 'una carrucola con un bloccante' viene chiamata anche 'mezzo paranco'.
Sollevamento e recupero - paranco semplice
Il paranco è un sistema di più carrucole che consente la demoltiplica del peso nelle operazioni di sollevamento - recupero di masse.
Il paranco semplice è costituito da due carrucole e due punti di bloccaggio sulla corda, sistemati come nelle seguenti immagini:
La forza F da applicare per sollevare il peso P vale teoricamente 0,33P (cioe' un terzo del peso P : per sollevare il peso si deve fare uno sforzo pari ad un terzo di tale peso). La regola è teorica, nella realtà entrano in gioco gli attriti e gli scorrimenti (quindi i rendimenti) delle carrucole; come visualizzato nelle fig.2 e 3 il rapporto è leggermente meno conveniente: 0,37 o 0,38 invece che 0,33 (dipende dai rendimenti dei modelli di carrucole utilizzati). Come visualizzato in figura 2 , se si utilizzassero solo i moschettoni con la corda che scorre nei moschettoni, la forza da applicare sarebbe di 0,57P , ben superiore al fattore di 0,38 circa del sistema con carrucole.
Paranco multiplo
Un paranco multiplo viene realizzato con sistemi che hanno più carrucole e/o più pulegge per carrucola.
I sistemi multipli aumentano la demoltiplica della forza da applicare, facilitando il lavoro del soccorritore.
Esempi con carrucole a due pulegge:
fig.1 : utilizzo di una carrucola a due pulegge (la carrucola in alto) e un carrucola semplice (carrucola in basso); la forza F teorica vale 0,33P (un terzo del peso P) (le carrucole sono modelli Camp)
fig.2 : come fig.1 con applicazione di un cordino per bloccaggio anti-ritorno
fig.3 : paranco con due carrucole a due pulegge, applicato esternamente alla corda di recupero; ora la forza da applicare vale 0,25P (un quarto del peso P)
fig.4 : forza effettiva rispetto alla teorica, con paranco multiplo come nella fig.3
Esempio di recupero di una persona da crepaccio, con sistema di paranco semplice:
Attrezzatura complementare
L'utilizzo delle carrucole, come visto nelle tecniche di recupero con paranco, prevede spesso l'utilizzo di altri vari attrezzi come moschettoni-connettori, dispositivi di bloccaggio corda, cordini, etc.
Elenchiamo di seguito vari articoli che possono accompagnare e completare i set di sicurezza-soccorso assieme alle carrucole:
Dispositivi autobloccanti - bloccanti su corda
#listprod(24621,15511,9178,7632,7506,4320,4319,23878,22596,20517,4294,25372,7496,4318,9184)
Cordini
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Moschettoni-connettori per uso con carrucole
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Corde di emergenza - spezzoni di corda ausiliari
#listprod(7490, 15830, 15828, 15832)
Guanti per manovre con corde
#listprod(22948, 22949, 22903, 13797, 9088, 9087, 7483, 4347, 4349)
