Un estudio sobre la prueba y la resistencia del mosquetón, parte 2

Climbing Science: A Study on Carabiner Testing & Strength, Part 3

prueba de resistencia del mosquetón


Preparación de prueba de mosquetones de última hora:

Con mi conjunto inicial de preguntas de fondo respondidas (ver Parte 1 de este estudio de Mosquetón), comencé a formular mi método de prueba mientras mecanizaba mis accesorios de prueba de mosquetón. Mientras trabajaba en mis accesorios también comencé a acumular mosquetones viejos de todas las formas y tamaños. Me puse en contacto con grupos locales de búsqueda y rescate, gimnasios de escalada, amigos de la bolsa de basura, e incluso llegué a tomar los contenedores de basura más viejos y golpeados de mi propio estante, que en ese momento era una fusión bastante patética de equipo nuevo y usado.

Equipo de escalada del pasado

Los mosquetones que más me interesaban coleccionar eran aquellos que estaban muy gastados. Después de haber escalado durante varios años hasta ese momento, descubrí que algunas de mis piezas más antiguas y más usadas sufrían desgaste donde la cuerda se desgastaba constantemente en el mismo lugar.

desgaste de la cuerda

¡El estado de mi mosquetón de aseguramiento fue especialmente impactante! Una pieza de equipo tan integral como un contenedor de aseguramiento (idealmente) debería estar en perfecto estado; El desgaste excesivo me hizo preguntarme si la pérdida de metal podría comprometer la resistencia de la pieza. Sin mencionar el borde afilado que a veces se puede producir como resultado del desgaste extremo de la cuerda.

Entonces, me senté en la máquina Instron con mi caja de mosquetones viejos y comencé a diseñar mi prueba.

Las dos preguntas principales a las que quería respuestas:

  1. ¿Se rompe realmente un mosquetón en la carga (kN) impresa en la columna vertebral?
  2. ¿Qué tan significativamente (si es que lo hace) el desgaste moderado de la cuerda afecta la resistencia a la rotura de un mosquetón?

Configuración de la máquina

Para responder a estas preguntas, las pruebas se realizaron utilizando el modelo 1331 de Instron del Departamento de Ingeniería Mecánica de Cal Poly que tiene una capacidad de 100 kN (11 toneladas), que es como, ¡Adam Ondra fuerte!

El procedimiento utilizado para romper un mosquetón consistió básicamente en cargar el mosquetón en los accesorios que hice, sujetar los accesorios en la máquina, marcar algunos ajustes, presionar el registro en una tabla (que medía la fuerza aplicada de la máquina en el mosquetón versus el alargamiento del mosquetón ya que se estiró bajo la carga dada), y presionando ‘inicio’ para ver la rotura!

Resultados

Mosquetones sin bloqueo probados:

Las pruebas comenzaron en una variedad de mosquetones sin bloqueo, todos con alambre o puertas sólidas (dobladas, rectas o con llave). El primer mosquetón probado fue un nuevo Black Diamond Posiwire. El Posiwire tiene forma de D, tiene una compuerta de llave y tiene una clasificación de compuerta cerrada de 25 kN y una clasificación de compuerta abierta de 8 kN.

Los resultados de la prueba Single Pull To Failure (ese es el término oficial para tirar de un biner hasta que explote) se pueden ver en la figura a continuación.

gráfico de prueba de mosquetón sin bloqueo
puerta soplada

La linealidad de la curva de 0 a 23 kN representa aproximadamente la región de deformación elástica del mosquetón cerrado. Por encima de este rango se encuentra la región de deformación plástica (donde el metal ha dejado de doblarse y en realidad se estira como masilla tonta).

La falla se produjo por primera vez a 27,9 kN cuando explotó la puerta, y la columna vertebral del mosquetón falló a 7,4 kN. Estos resultados muestran un aumento del 11% de la calificación de puerta cerrada impresa en el mosquetón y una reducción del 8% en la resistencia de la calificación de puerta abierta. Esta tendencia fue común para todas las pruebas realizadas de este tipo, y se explicará en detalle más adelante en la sección de conclusión.

Conclusiones para mosquetones sin bloqueo

Al probar mosquetones sin bloqueo, generalmente se observó que dos cosas son constantes en cada prueba según el tipo de puerta:

  • Para mosquetones de compuerta de alambre sin bloqueo, la falla típicamente ocurriría en la base de la columna sin una falla inicial en la compuerta.
  • Para mosquetones de compuerta de llave sin bloqueo, el mosquetón podría fallar al final de la compuerta debido a la flexión del orificio de la llave.

Concedido el índice de tracción de la máquina, las pruebas se realizaron lentamente de modo que las cargas pudieran considerarse estáticas. Esta carga estática aplicada primero rompería la compuerta (para mosquetones nuevos, la falla siempre ocurría a una carga mayor que la capacidad de la compuerta cerrada), y la carga aumentaría hasta que el mosquetón fallara en la columna vertebral alrededor de la capacidad de la compuerta abierta del mosquetón.

Casi siempre, la clasificación de la puerta abierta sería mayor que la carga aplicada a la falla de la puerta abierta. Es importante tomar nota de esta discrepancia, ya que apareció con frecuencia. Esto se debe probablemente al hecho de que a medida que el mosquetón comienza a deformarse antes de la falla inicial, se deforma más allá del punto de deformación elástica y comienza a deformarse permanentemente poco antes de fallar en la puerta. Cuando la puerta falla, la deformación plástica sirve para debilitar la columna vertebral de modo que se rompa en un valor menor que el especificado por la clasificación de la puerta abierta.

Mosquetón corroído

Dada esta hipótesis, no se puede considerar válido extraer dos resultados de una prueba SPTF para comparar tanto la calificación de puerta abierta como la calificación de puerta cerrada. Por lo tanto, para cada prueba realizada, solo la fuerza final de la prueba de puerta cerrada podría considerarse válida.

Además de probar la reducción en la resistencia de un mosquetón debido al desgaste de la cuerda, se realizó una prueba particularmente interesante en un mosquetón de puerta doblada severamente corroído que se encontró en un viaje de barranquismo en el Valle de la Muerte. El mosquetón fue encontrado medio enterrado en tierra y en el momento del descubrimiento no se abrió. Con un poco de limpieza y algo de aceite, finalmente se abrió y posteriormente se usó para recortar el equipo en una mochila antes de ser donado para la prueba. Ninguna cantidad de limpieza podría ocultar la gruesa capa de óxido de aluminio que penetra en la superficie de la columna vertebral. ¡Este biner Omegalite 3 had tenía una clasificación de puerta cerrada de 25 kN y falló a solo 16 kN (todavía aproximadamente 3,600 lbs)!

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Mosquetones de bloqueo probados:

Para bloquear mosquetones, se realizaron pruebas tanto en mosquetones nuevos como en mosquetones viejos con cuerda. La hipótesis era que los mosquetones con cuerda tendrían una reducción significativa en la resistencia sobre sus contrapartes nuevas, debido al hecho de que el área de sección transversal reducida del área gastada con la cuerda reduciría significativamente la resistencia del mosquetón al crear concentración de tensión en esa área. Este es el mismo principio que explica la facilidad de romper una espoleta.

Disponibles para la prueba había dos mosquetones de aseguramiento con autobloqueo, ambos con ranuras de aproximadamente 3 mm de profundidad por el uso regular (ver Figura 8). Estos dos mosquetones tenían una clasificación de puerta cerrada de 24 kN y una clasificación de puerta abierta de 8 kN. Ambos mosquetones con cuerda respondieron de manera similar a la prueba SPTF y fallaron dentro de 0.5 kN uno del otro. Los resultados de la prueba en forma gráfica son los siguientes.

gráfico de prueba de mosquetón de bloqueo

A continuación, en la Parte 3, se explorarán los resultados de las pruebas realizadas en los equipos textiles, como los esbozos rápidos y las eslingas, nuevas y viejas.


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