Es habitual en el día a día de los trabajos verticales que necesitemos desplazar una carga cuya masa sea demasiado pesada para poder moverla aplicando la fuerza de una sola persona. Para hacer frente a esta contingencia solemos recurrir a los polipastos. En este artículo vamos a abordar su funcionamiento desde un punto de vista teórico y repasar algunas de las soluciones que nos pueden facilitar las cosas.
Contenido
Conceptos básicos
Podemos definir un polipasto como una combinación de poleas fijas y móviles recorridas por una cuerda que tiene uno de sus extremos conectado a un punto fijo. La función principal de un polipasto no es otra que el desplazamiento de objetos demasiado pesados como para ser manipulados de forma exclusiva por la fuerza de una persona.
Para comprender el funcionamiento de un polipasto es necesario repasar previamente tres conceptos fundamentales:
Ventaja mecánica
La ventaja mecánica (VM) se define como la relación que existe entre la fuerza resistente (r) y la potencia (p), o lo que es lo mismo, entre la carga que queremos desplazar y la fuerza que debemos aplicar. Dicha relación se expresa matemáticamente así:
VM = resistencia / potencia
Así, por ejemplo, es habitual hablar de polipastos 3:1, 4:1, 6:1, 9:1, etc para referirnos a sistemas que nos permiten desplazar una carga realizando un esfuerzo 3, 4, 6 ó 9 veces inferior al que deberíamos aplicar en un sistema 1:1, es decir, en un sistema con ventaja mecánica nula.
A lo largo de este artículo hablaremos de ventajas mecánicas teóricas, es decir, sin tener en cuenta rozamientos y demás ineficiencias.
Clases de poleas
Una polea es una máquina simple que consiste en una rueda móvil que gira alrededor de un eje, por donde pasa una cuerda en cuyos dos extremos actúan, respectivamente, la potencia y la resistencia. Diferenciamos dos clases fundamentales de poleas: las fijas y las móviles.
Polea fija
Cuando al desplazar una carga, una polea no experimenta ningún movimiento de translación, hablamos de polea fija. En esta clase de poleas las tensiones (fuerzas) a ambos lados de la cuerda son iguales (T1 = T2) y por tanto éstas no reducen la fuerza necesaria para levantar un cuerpo, es decir, no aportan ventaja mecánica alguna. Sin embargo permiten cambiar el ángulo en el que se aplique esa fuerza y transmitirla hacia el otro lado de la cuerda.
En ambos casos T1 = T2
El ejemplo más claro es la típica polea utilizada en una obra: situada en la parte superior de una estructura, permite elevar una carga aplicando una fuerza igual a dicha carga.
Polea móvil
Cuando al desplazar una carga, una polea sí experimenta un movimiento de translación, hablamos de polea móvil. En esta clase de poleas la fuerza para lograr el equilibrio se divide por dos siempre y cuando las cuerdas trabajen de forma paralela (sin formar un ángulo). En otras palabras, la ventaja mecánica de una polea móvil es del 50% ó 2:1. Como consecuencia de esta ganancia, al reducir la fuerza ejercida, se multiplica por 2 la distancia del recorrido: para elevar una carga 10 metros, tendríamos que pasar 20 metros por el sistema. ¡Nada es gratis!
P = T1 + T2
T1 = T2
T1 = P/2
Si, en cambio, tenemos un ángulo entre las cuerdas la ventaja mecánica teórica irá disminuyendo a medida que se incrementa dicho ángulo.
Así, obtenemos T = P / (2 x cos a).
Estos son algunos ejemplos de las variaciones de la ventaja mecánica teórica en función del ángulo:
0º -> P/2
30º -> P/1.7
45º -> P/1.4
60º -> P
Aquí vemos claramente que cuanto mayor es el ángulo ángulo menor es la ganancia, siendo 0º el ángulo óptimo.
Tipos de polipastos
Podemos clasificar los polipastos en tres categorías distintas:
Polipastos simples
Si las poleas móviles de un sistema se desplazan hacia arriba (o en la misma dirección que la carga) y lo hacen a la misma velocidad, estamos ante un polipasto simple. Este tipo de sistemas se rigen por una serie de reglas sencillas que permiten determinar fácilmente la ventaja mecánica que aportan:
1. La ventaja mecánica es igual al número de segmentos de cuerda que sujetan directamente la carga.
2. Contando el nº de poleas totales del sistema (fijas y móviles) y sumándoles 1 obtenemos la ventaja mecánica. Por ejemplo, un 3:1 requerirá 2 poleas, un 4:1 requerirá 3, etc. No se contabiliza la última polea (la más cercana a la mano que ejerce la tracción) si esta es fija.
3. Si el nudo está fijado en la carga, la ventaja mecánica será impar. Al contrario, si el nudo está fijado en el anclaje, ésta será par.
4. Conviene no usar más de 5 poleas en un sistema simple, ya que la suma de los rozamientos en cada polea acaba por contrarrestar la ventaja mecánica que proporcionan. En caso de necesitar mayor ventaja mecánica, mejor confeccionar polipastos compuestos o complejos.
Polipastos compuestos
Cuando dos polipastos simples actúan el uno sobre el otro, obtenemos un polipasto compuesto. Al igual que en los polipastos simples, los polipastos compuestos se rigen por unas reglas que permiten calcular su ventaja mecánica y entender su funcionamiento. Estas son las dos más importantes:
1. La ventaja mecánica de un polipasto compuesto es siempre el producto de dos o más polipastos simples.
2. Las poleas móviles se mueven todas hacia el anclaje aunque no necesariamente a la misma velocidad.
Polipastos complejos
Cualquier sistema que no se rija por las reglas de los dos sistemas anteriores entrará en la categoría de polipastos complejos.
1. En esta clase de polipastos, las poleas pueden desplazarse en sentido inverso a la carga.
2. Para determinar la ventaja mecánica en este tipo de polipastos, los sistemas descritos más arriba ya no sirven y es necesario utilizar uno diferente. Este sistema es conocido como el sistema de las “T” (o “T” system en inglés). Este sistema permite determinar la ventaja mecánica de cualquier clase de polipasto, sea simple, compuesto o complejo.
Su funcionamiento es el siguiente:
Paso 1: la tensión “T” será siempre una unidad. “T” es la tensión que una persona o un equipo puede aplicar a un polipasto.
Paso 2: la tensión “T” es igual a ambos lados de la polea, o lo que es lo mismo, si en una polea entra una cuerda con una tensión igual a “T”, ésta saldrá con idéntica tensión.
Paso 3: las tensiones se suman en el vértice de cada polea debido al “efecto polea”: la polea soporta T + T = 2 T.
Paso 4: siempre se empieza a contar el nº de “T” desde el extremo del polipasto que recibe la tracción inicial (es decir desde el extremo opuesto a la carga).
Polipastos directos e indirectos
Como curiosidad, mencionar que los polipastos pueden ser construidos utilizando la misma cuerda que soporta la carga o utilizando dos o más cuerdas. En el primer caso hablaremos de polipastos directos y en el segundo de polipastos indirectos. Si bien este tipo de montajes tiene sus ventajas en determinadas situaciones (por ejemplo rescates complejos en los que participan varias personas), su uso suele ser muy ocasional por lo que no entraremos en detalles en este artículo.
Ventaja mecánica teórica vs ventaja mecánica real
Como explicaba al principio, los valores de las VM vistas hasta ahora son teóricos y no tienen en cuenta una serie de ineficiencias que acaban mermando el rendimiento de un sistema. Las más importantes son estas:
1. Los rozamientos generados por el rodamiento de la polea. En función de la calidad del rodamiento (de cojinetes o de bolas, por ejemplo) obtendremos rendimientos de entre el 70 y el 97%. Para que nos hagamos una idea, el rendimiento de un mosquetón es del 50-55%. En caso de no disponer de poleas para montar un polipasto, conviene colocar dos mosquetones en paralelo. De este modo aumentamos el radio de giro de la cuerda obteniendo un menor rozamiento de la misma.
2. Los rozamientos de los segmentos de cuerda entre sí: conviene montar sistemas lo más “limpios” posible, en los que todos los segmentos de cuerda trabajen en paralelo.
3. La capacidad de absorción de los nudos. Sometidos a tensión, éstos se aprietan y absorben parte de la fuerza transmitida al sistema.
4. El peso de los componentes del sistema (poleas, mosquetones, cuerdas) y la elongación de la cuerda.
5. El diámetro de la roldana de una polea. A mayor diámetro, mayor rendimiento.
Puedes leer un artículo sobre comparativa entre ventaja mecánica teórica y real aquí.
Polipastos más utilizados en trabajos verticales
Para terminar, aquí va una lista no exhaustiva de los polipastos más utilizados en nuestro trabajo del día a día. Sin ninguna duda, de todos ellos, el más versátil, útil, sencillo y utilizado es el polipasto en N. Con la ayuda de un bloqueador y un sistema anti retorno (una polea bloqueadora tipo Pro Traxion o un descensor) permite elevar cargas con una longitud de cuerda apenas superior a la altura a la que deseemos subirlas, supone un buen compromiso entre desmultiplicación (VM) y velocidad de elevación y es fácil de memorizar.
Simples
Compuestos
Complejos
101 respuestas a «Polipastos: teoría y aplicaciones»
Gracias David, un saludo!
interesante y valioso tu articuo
Gran articulo hector. un abrazo
Genial. me esta ayudando a entender mejor el tema. Gracias
Gracias por tu comentario Javi, un saludo!
Muchas gracias por el artículo Héctor. Como opositor a bombero me haces un gran favor para entender todo este «mundo» de las poleas y fuerzas. Saludos!
Muy buen artículo, ¿dónde puedo conseguir más información sobre los polipastos complejos?
Te agradezco tus atenciones.
interesante el articulo
excelente información
Muy lindo
;+
Estimado buenas tardes de donde saco esta información que plantea.
Buen día amigo, tengo una duda, los polipastos de desplazamiento vertical pueden ser utilizados movilizar un mecanismo de brazo articulado que genere que el polipasto quede posicionado a 23 grados aproximadamente de la vertical? Saludos y agradeciendo enormemente de antemano
Y en movimientos de grandes cargas horizontalmente, ejemplo cuando se necesita movilizar un buque de 3600 toneladas como aplicaría el uso de polipastos, llevo tiempo buscando sobre este conocimiento para ver como se aplica en campo.
gracias
Hola desde argentina central 42 bomberos voluntarios de arrecifes. Genial como siempre muy ilustrativo.
muy interesante
excelente
Interesante y útil
Excelente articulo
articulo imprescindible para subir cosas pesadas en trabajos en altura.
Un articulo muy interesante, saludos.
Gracias por la información, despeja mis inquietudes
QUE DESVENTAJAS TIENE USAR POLIPASTO
muy buen trabajo amigo, adelante con esta iniciativa
Excelente trabajo!!
Como siempre exelente sus trabajos, pero tengo una duda referente a la norma 1983 de NFPA , a como diferencia los equipos segun su uso ,como por ejemplo uso Tecnico y uso general, me gustaria que me pudiera dar ejemplos concretos de que trabajos se clasifican como Tecnicos y que trabajos se clasifican como de uso general.
Muchas gracias.
Gran trabajo y muy util
Muy buen documento
Como comenté en otra sección veo muy interesante que se nos amplie la información dada en el curso físico, así como la de los pdf´s.
Hola Victor, muchas gracias.
Efectivamente, la configuración que comentas da como resultado una VM de 5:1.
Un saludo!
Hola Héctor,
Enhorabuena y muchas gracias por estos artículos.A ver si puedes aclararme una duda.Si al polipasto simple en N con una ventaja 3-1,cambiamos la polea móvil por una polea tandem y en el anclaje una fija, supongo que ahora tenemos una ventaja 5-1,ya que salen 5 segmentos.
Muchas gracias
Víctor
Hector..! Buen aporte al tema de trabajo en altura e izamiento vertical de carga ligera. Estaba en búsqueda de informacion para aligerar peso, combinando poleas, en modo sencillo; tu informacion ha sido de utilidad y apropiada para mis proyectos en casa. Gracias por compartir.
un articulo muy bien explicado y muy claro gracias
Buenas tardes!!!!
Tengo 20 años dedicándome a reparar polipastos de todos los tipos y no sabía la mayor parte de lo que acabo de leer en tu artículo. Me parece muy interesante. Te felicito.
Muy buen artículo. Excelente información. Me fue de gran ayuda para un trabajo! Muchas gracias !!!
Muy buena información alomejor algún día es de gran utilidad
Excelente la documentación
Mil gracias un fuerte abrazo bomberil desde Colombia
Muy bien y fácil de comprender.
Interesante artículo,
Sería posible si tienes información para compartir sobre rescate cuerpo a cuerpo respecto a rescate vertical industrial
Estaba buscando información técnica sobre los polipastos y tu artículo me ha venido genial! Muchísimas gracias, es difícil encontrar información de este tipo.
excelente articulo , me aclara varias dudas que tenia
excelente articulo, facilmente comprensible
Muy bueno e interesante
buen articulo me a resuelto algunas dudas que tenia gracias.
Muchas gracias siempre viene bien estos conocimientos
fabuloso
BUENOS DIA COMO SE YO O MAS BIEN CUAL ES EL POLIPASTO DE 5 A 1 SU FUNCION Y DESCRIPCION
Muy bueno el articulo
Gracias a ti David! Un saludo.
Muchas gracias por informarnos
Hola, podrían ayudarme con algunas referencia de artículos y libros, estoy confirmando o probando teóricamente los Polipastros y Poleas para clases de física, podrías ayudarme por favor..
Muy bueno
muy bueno, de verdad que aclara muchas dudas.
Muy bueno!
Demasisdo bueno el articulo amigo, gracias por compartirlo.
Gracias a todos por vuestros comentarios!
Saludos.
excelente documento
amplía mis conocimientos ,muchas gracias por esta publicación
¿El esfuerzo se divide entre el número de poleas que tengas, o por cada polea que tengas el esfuerzo se divide entre dos?
Estimado tendras algun video donde expliques a detalle el T system para poder entenderlo mejor. Saludos me gusto mucho tu post.
En general el cálculo de la fuerza aplicada en un polipasto simple se obtiene de la expresión F=M/(2*Nº poleas móviles)*G Donde:
F es la fuerza aplicada.
M es la masa de la carga contraria al movimiento.
G es la fuerza de la gravedad.
Sin embargo la ecuación pierde validez en polipastos complejos como el mariner doble ¿Conoces cuál es la fórmula para el cálculo de la fuerza aplicada en este caso?
Un saludo,
Miguel.
EXCELENTE TRABAJO, ME AYUDO A ACLARAR MUCHAS DUDAS. LO COMPARTIRE EN CURSOS Y TALLERES.
Gracias Nestor, saludos!
Muy útil y dedicado, gracias por compartir saludos desde la pampa Argentina
Claro y extenso. Gracias por la información.
Cierto RR, errata corregida gracias!
En el primer apartado T = P x cos a / 2 ¿no seria T = P / (2 x cos a)?
[…] de cabecera. Con ayuda de un bloqueador y una o dos poleas, podemos instalar fácilmente un polipasto 3:1 sobre la cuerda de suspensión y elevar rápidamente al […]
Gracias Luis, saludos!
Excelente artículo, me ayuda demasiado.
Saludos
Gracias por compartir tan valiosa información
Hola soy instructor de bomberos y tengo nociones muy basicas de algunos nudos, quisiera conocer mas y algun dia ser un experto como tu, podrias enviarme mas informacion, o si hay algun lugar donde yo pueda capacitarme en estos temas en mexico?, gracias y saludos
Gracias por compartilo esta muy bueno tio
excelente articulo , pero si quedo con dudas frente a las tensiones
Hola Camilo, gracias por comentar. En los polipastos complejos, que las poleas se desplacen en sentido inverso a la carga no es una condición sine qua non, sino una posibilidad. Como comento en ese apartado, la única forma de calcular la ventaja mecánica es aplicar el «T» system, que, como puedes ver en la ilustración, arroja una VM de 5:1.
Un saludo!
Estoy en desacuerdo con en marine simple dado que los polipastos complejos las poleas van en diferente sentido y diferente velocidad. Ese sistema es complejo dado que al igual que al 4:1 que describen las poleas van en el mismo sentido pero diferente te velocidad.
Gracias
Excelente me nutre de conocimientos tecnicos y aplicativos para mi profesion bomberil y rescate.
Gracias Juan David! Saludos
Excelente articulo los felicito.
Saludos
Pensaba q había minecrà
Ah y la informacion del blog es exelente y refresca muchas cosas. Gracias
Quisiera saber que devo hacer para acceder a empresas de trabajos verticales con mi titulo de anetva en Usa. O como pasar un curso de Irata no muy costoso en Las Vegas nv lugar donde resido. Soy trabajafor de las cuerdas hace 14 años y me mude a Usa hace solo 5 meses.
Muy didáctico, felicitaciones y agradecimientos por compartir vuestros conocimientos, para nosotros que somos bomberos nos es muy útil, saludos desde Cusco, Perú.
Muchas gracias por el aporte dado me sirvió de mucho
Felicidades por el trabajo, muy util, facil de entender, gracias!!
Excelente información….
Buen día, de antemano agradezco por el blog, es muy interesante y ya hacia falta uno de este tipo de información.
Tengo una pregunta con respecto de los ángulos.
si a 60° si al realizar la tensión, se pierde la ventaja mecánica. a un angulo mayor, (90°) aumenta la resistencia (peso), o se mantiene en cero la ventaja mecánica.
de antemano gracias.
exc-elente descripcion del sistema de poleas, gracias por tu articulo se abre mas las posibildades de usarse en diferentes trabajos con poleas
Me ha servido de mucha ayuda, está excelentemente redactado. Muchas gracias.
Muy interesante y muy ilustrativo, gracias.
Muchas gracias Sheko! Saludos
excelente trabajo que cosechastes amigo muy buena información gracias y sigue escribiendo
Muy buena informacion gracias
Héctor, yo también lo copiaré y pegaré, poniendo un link a vuestra WEB y nombrandote, ok?
Podrás verlo en http://www.risk112.com muy buen trabajo!!
¡Gracias Javier! Un saludo desde España!
Excelente información, con un lenguaje y graficación muy comprensible, Gracias por el artículo.
muy buen articulo!! GRACIAS
Gracias a ti Nicolás. Ningún problema, simplemente indica el nombre del autor (Héctor del Campo) y la web (www.granvertical.com).
Un saludo.
Muchas gracias por este artículo. Querría preguntar si puedo traducirlo en el idioma griego para utilizarlo en los
nuestros seminarios en la Asociación Espeleológica del Grecia.
Gracias por la información, que me ayudo a estandarizar mi trabajo , y a alimentar mas el conocimiento.
Muchisimas gracias por esta información tan valiosa, me a servido de mucha ayuda en mis investigaciones, excelente articulo.
Excelente articulo!