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Corde, acqua e ghiaccio
A cura di Giuliano Bressan, Gigi Signoretti
Trattiamo in questo
articolo le problematiche connesse all'impiego, in arrampicata,
di corde bagnate o ghiacciate. Le prove sotto illustrate sono
state eseguite presso il Laboratorio del Dipartimento di Costruzioni
e Trasporti dell'Università di Padova.
Succede a volte di trovarsi nella necessità di dovere
arrampicare, sia per condizioni meteorologiche avverse (pioggia,
grandine, neve) che per scelta tecnica (salite su terreni
nevosi o ghiacciati), con la corda bagnata o peggio ancora
ghiacciata.
Ben lungi dal ritrovarsi nelle tragicomiche situazioni dei
nostri fortissimi "antenati" (alle prese con le
loro arcaiche e pesanti corde di canapa), è comunque
innegabile il notevole disagio creato dall'acqua e dal freddo
che rendono sgradevoli anche le nostre moderne e leggere corde
di nylon.
Basta pensare infatti per un attimo a quanto sia difficile
(se non a volte addirittura impossibile) effettuare, quando
la corda è ghiacciata, una efficace assicurazione dinamica
con il nodo mezzo-barcaiolo (o con altri tipi di freno). Non
parliamo poi delle abbondanti "spremute" di acqua
fango-terrosa che colano dal discensore quando si effettua
una calata in corda doppia; pensiamo infine ai numerosi inconvenienti
che si presentano nella progressione e nelle varie manovre
di assicurazione ed autoassicurazione.
E' possibile ovviare parzialmente a queste difficoltà
usando corde trattate con additivi idrorepellenti, che ne
diminuiscono sensibilmente il coefficiente di inzuppamento,
permettendo loro di mantenere caratteristiche di manovrabilità
sostanzialmente invariate anche con pioggia e freddo intenso.
Pertanto l'impiego di queste corde (denominate "everdry",
"super everdry", "drylonglife", ecc.),
in condizioni ambientali difficili, si dimostra indubbiamente
l'unica, valida soluzione che presenta comunque qualche, non
marginale, inconveniente. Innanzi tutto il trattamento "dry"
non è eterno; le proprietà di idrorepellenza
diminuiscono infatti progressivamente in proporzione all'uso
della corda ed alle condizioni meteorologiche d'impiego. Inoltre,
la resistenza nominale alla rottura di una corda trattata
con additivi è ridotta (anche se in percentuale assai
bassa) rispetto a quella di una corda dello stesso tipo, non
trattata; anche la maneggevolezza, infine, è un pò
peggiore rispetto a quella di una corda normale.
Le case produttrici offrono attualmente sul mercato, nell'ambito
del tipo di corda (singola, mezzacorda, gemellare), svariati
modelli trattati, o non, con additivi idrofobi. La caratteristica
di idrorepellenza ("dry") deve essere precisata
assieme alle altre (tipo, lunghezza, diametro, peso g/m, forza
di arresto massima, numeri di cadute, allungamento, ecc.)
nel cartellino descrittivo che accompagna, all'acquisto, la
corda.
La nuova normativa EN (entrata in vigore nel luglio 1995)
prevede che vengano riportate, inoltre, informazioni relative
all'utilizzo, alla sicurezza, alla durata, alla conservazione
e alla manutenzione dei vari materiali impiegati in alpinismo.
Nel nostro caso, circa le condizioni climatiche d'uso, la
gamma di temperature consigliata dai vari produttori per una
corda da alpinismo "asciutta" varia dai -30/35 °C
ai +50/55 °C.
I vari test di laboratorio prescritti dalla normativa, tra
cui quello sulla resistenza dinamica che si misura mediante
l'apparecchio Dodero (vedi nota), vengono effettuati in condizioni
climatiche standard e su campioni di corda asciutti. E' quindi
evidente la rilevante diversità rispetto alle condizioni
abituali di impiego sul terreno.
Diventa dunque importante chiederci come variano le caratteristiche
di forza d'arresto e di resistenza a rottura delle nostre
corde (che, ricordiamolo, sono costituite da fibre poliammidiche
- nylon, perlon, ecc. - materiale le cui caratteristiche meccaniche
sono assai sensibili all'umidità ed alla temperatura)
quando sono impiegate in condizioni non standard, in particolare
se bagnate o ghiacciate.
A questo quesito abbiamo cercato di rispondere effettuando
alcune prove impiegando allo scopo una corda da alpinismo,
nuova e senza trattamento "dry".
Le prove di laboratorio
Per la sperimentazione sono stati impiegati vari spezzoni
(prelevandoli dallo stesso rotolo) di un tipo di corda normalmente
in commercio (diametro 10,5 mm), provvista di label UIAA.
Al fine di verificare le prestazioni iniziali della corda,
è stata eseguita anzitutto una prova di controllo all'apparecchiatura
Dodero (vedi nota), dalla quale si sono ottenuti i seguenti
valori:
- sforzo massimo alla prima caduta (massa di 80 kg) pari a
916 daN (1 daN=ca. 1 kg-peso);
- numero di cadute sopportate 8.
I risultati ottenuti sono perfettamente corrispondenti ai
dati dichiarati dalla casa produttrice della corda.
Corda bagnata
Due spezzoni di una stessa corda sono stati immersi nell'acqua
a temperatura ambiente per 48 ore; il loro peso, dopo l'immersione,
è passato da 74 a 109 g/m. Estratti dall'acqua e testati
immediatamente al Dodero, i campioni hanno fornito i seguenti
risultati:
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sforzo massimo alla 1a caduta |
N° di cadute sopportate |
| primo spezzone |
984 daN |
3 |
| secondo spezzone |
1024 daN |
4 |
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Corda ghiacciata
Per preparare e poter testare spezzoni di corda ghiacciati,
dopo aver imbevuto d'acqua due campioni con la procedura esposta
precedentemente si è provveduto ad infilarli in tubi
isolanti di materiale plastico espanso, con diametro interno
di 15 e diametro esterno di 25 mm, mantenendoli poi per oltre
24 ore in una cella frigorifera a - 30°C. Tolti gli spezzoni
dalla cella, si sono successivamente decongelate con getto
d'aria calda le loro zone terminali che dovevano essere fissate
al Dodero; infine, all'ultimo momento, si è tolto il
rivestimento isolante in corrispondenza al punto di rinvio
della corda previsto nell'apparecchio di prova. Questo per
poter mantenere il più possibile costante la bassa
temperatura dello spezzone (la prova si svolgeva a temperatura
ambiente). Queste operazioni hanno richiesto il tempo di 5
minuti e al loro termine la corda presentava ancora una forte
rigidezza a flessione.
I due spezzoni così preparati sono stati infine testati
al Dodero, come previsto dalle norme, ottenendo i seguenti
risultati:
| |
sforzo massimo alla 1a caduta |
N° di cadute sopportate |
| primo spezzone |
844 daN |
4 |
| secondo spezzone |
844 daN |
- |
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Il test è stato completato solo per il primo spezzone,
portandolo a rottura con ulteriori cadute della massa di 80
kg ma eliminando i prescritti intervalli d'attesa fra una
prova e l'altra e senza procedere a nuova refrigerazione (la
corda si andava ovviamente, man mano, scongelando, anche per
il calore derivante dall'energia fornita alla corda dalla
caduta della massa). Per il secondo spezzone, la prova è
stata invece purtroppo interrotta dopo la prima caduta a causa
di inconvenienti tecnici.
Esame dei risultati, discussione e consigli
Il dato più importante che emerge da questa prima sessione
di prove (altre, per ovvie ragioni, ne seguiranno) è
l'evidente, notevole decadimento di resistenza dinamica fatto
registrare sia dalla corda bagnata che da quella ghiacciata.
In entrambi i casi, infatti il numero di cadute sopportate
al Dodero si è all'incirca dimezzato, passando dalle
8 cadute iniziali alle 3-4 cadute degli spezzoni trattati.
Un comportamento sorprendente, dunque, e preoccupante al tempo
stesso. Ma perché preoccupante se, sia pur dimezzato,
il margine di sicurezza rimane di 3-4 cadute?
Perché è logico pensare, anche se al momento
manca ancora la controprova, che la riduzione del numero di
cadute riscontrato su corda nuova possa allo stesso modo avvenire
anche su corda usata o addirittura vecchia, nel qual caso
il margine di sicurezza si assottiglierebbe pericolosamente.
Prestazioni che per una corda asciutta potrebbero essere considerate
ancora accettabili (ad esempio 3-4 cadute, normali dopo un
certo periodo d'uso) diventerebbero infatti non prive di rischi
utilizzando una corda bagnata o ghiacciata (decadimento a
sole 1-2 cadute).
Se si considera poi che su certi itinerari di ghiaccio si
tende spesso ad usare una sola mezza corda piuttosto che una
corda semplice, ecco allora che diventa ancor più elevato
il rischio di rottura in caso di caduta.
C'è inoltre un aspetto di non proprio secondaria importanza
nel comportamento delle corde bagnate o ghiacciate. La presenza
di acqua o ghiaccio influisce, seppur in modo apparentemente
poco vistoso, anche sulle caratteristiche di deformabilità
della corda. Rispetto alla corda asciutta, infatti, la forza
d'arresto alla prima caduta aumenta da 916 a ca.1000 daN nel
caso della corda bagnata e scende invece da 916 a 844 daN
nel caso della corda ghiacciata. Si tratta di valori che,
pur rientrando nelle specifiche UIAA (ricordiamo che, per
ottenere l'omologazione, lo sforzo massimo alla prima caduta
non deve superare i 1200 daN), vanno oltre il margine di errore
del test e potrebbero quindi essere indicativi di una modificazione
strutturale a livello molecolare dei filamenti di nylon che
costituiscono la corda.
Sulla base dei risultati ottenuti, dunque, le corde bagnate
sarebbero diventate più "rigide" (ossia meno
deformabili, meno capaci di assorbire energia) rispetto a
quelle asciutte, mentre quelle ghiacciate sarebbero paradossalmente
più "deformabili".
Non bisogna dimenticare però che le prove al Dodero
vengono effettuate con la corda bloccata, cioè nella
peggiore delle ipotesi possibili; nell'ambito pratico, per
nostra fortuna, la presenza di un freno alla sosta e gli attriti
generati dalla corda sui moschettoni dei rinvii abbassano
la forza di arresto a valori molto più sopportabili
e riducono quindi fortemente il rischio di rottura.
Non ci si esime infine dal sottolineare che sin qui ci si
è limitati, anche se in forma sintetica, a commenti
di ordine tecnico in merito al comportamento delle corde bagnate
e ghiacciate. Ma la curiosità dello sperimentatore,
se non proprio quella dell'alpinista, più concretamente
legato alle prestazioni del materiale, dovrebbe indirizzarsi
anche a considerazioni di carattere scientifico, nella ricerca
delle ragioni che tale comportamento hanno determinato.
Qui il discorso però si complica, nel senso che è
difficile trovare lumi anche nella pur copiosa letteratura
disponibile in tema di nylon e derivati. Stando a molti ricercatori,
comunque, sembra assodato che l'assorbimento di acqua da parte
dei filamenti di nylon influisca notevolmente sulle loro proprietà
fisico-meccaniche, con effetti sulla cristallinità
delle macromolecole ed indipendentemente dal grado stesso
di cristallinità. Vediamo come ciò avviene.
Il nylon, come in genere tutti i polimeri, è costituito
da macromolecole in cui si alternano casualmente sia parti
cristalline (ossia strutture di catena perfettamente ordinate,
con una ben definita collocazione spaziale degli atomi) che
parti amorfe (ossia strutture del tutto disordinate, con catene
aggrovigliate). La prevalenza di una delle due componenti,
quella cristallina piuttosto che quella amorfa, può
essere pilotata in fase produttiva operando con opportune
condizioni d'esercizio. Questo è un aspetto importante,
perché maggiore è il grado di cristallinità
e migliori saranno le proprietà meccaniche, in particolare
resistenza a rottura, modulo elastico e punto di snervamento.
La presenza di acqua, però, stravolge il sistema. Non
è ben chiaro con quali meccanismi agisca, ma una cosa
è certa: l'acqua modifica la struttura cristallina
e influisce anche sulla mobilità della parte amorfa.
In che termini? Peggiorando le proprietà meccaniche
dei filamenti (diminuito grado di cristallinità) e
rendendoli più plastici (aumentata mobilità
della parte amorfa). Ne derivano, in altre parole, filamenti
meno resistenti, più facilmente deformabili e con ridotto
recupero elastico.
Questa azione plastificante dell'acqua non spiegherebbe però
completamente alcuni aspetti dei comportamenti osservati,
in particolare il fatto che la corda bagnata si allunga meno
al test Dodero (maggiore sforzo di arresto) mentre l'opposto
accade per la corda ghiacciata.
Dai dati di letteratura emerge tuttavia un'informazione almeno
in parte rassicurante per l'alpinista e cioè che, dopo
essiccamento, le macromolecole di nylon tenderebbero a riprendere
ordinamento e proprietà primitive; in altre parole:
una volta asciugata, la corda dovrebbe recuperare appieno
le prestazioni che aveva prima dell'ammollo!
Per chiarire dubbi e interrogativi che questa nostra prima
(limitata, per forza di cose!) sperimentazione può
aver generato, è evidente che un approfondimento si
impone; un approfondimento da concretizzarsi quanto meno in
una seconda sessione di prove che dovranno essere effettuate
sia su corda nuova che usata, entrambe nella versione "dry"
e normale, con verifica delle prestazioni prima e dopo essiccamento.
Quanto ai consigli per l'alpinista, essi vengono da sé.
Visti i risultati dei test di laboratorio, è vivamente
raccomandato l'impiego di corde in buone condizioni, in termini
di usura, meglio se protette con additivi idrorepellenti,
soprattutto se il terreno d'azione è prevalentemente
costituito da neve o ghiaccio.
Si ringrazia Carlo Zanantoni (Presidente
della CMT) e Lorenzo Contri (membro della CIMT V.F.G.) per
gli utili consigli ed i preziosi suggerimenti, il Direttore
ed il personale del Laboratorio del Dipartimento di Costruzioni
e Trasporti dell'Università di Padova per l’ampia
disponibilità e la cortese collaborazione.
Bibliografia
• CNSA, Tecnica di ghiaccio, CAI 1996
• CIMT VFG, La catena di Assicurazione, CAI 1995
• Nylon Plastics, edited by Melvin I. Kohan, Plastics
Department; E.I. du Pont de Nemours and Co., Inc.
• Maurizio Fermeglia, Invecchiamento delle corde da
alpinismo, Le Alpi Venete - primavera estate '95
Nota: Normativa UIAA - il test DODERO
Una corda per alpinismo deve superare, ai fini dell'omologazione UIAA, una serie di test riguardanti sia la funzionalità (allungamento a carico statico, annodabilità, scorrimento della calza, ecc.) sia, soprattutto, la deformabilità dinamica e la resistenza a rottura. Queste ultime caratteristiche della corda vengono determinate mediante una apposita apparecchiatura, ideata dallo studioso francese Dodero; il test, effettuato su tre campioni, varia nelle modalità a seconda del tipo di corda (semplice, mezza, gemellare) preso in esame. Prima della prova ogni singolo campione di corda viene essiccato ad umidità inferiore al 10% per 24 ore, poi condizionato a 20°C con umidità del 65% per 72 ore ed infine portato a temperatura ambiente.
Nel caso della corda semplice (oggetto del nostro articolo) la prova consiste nel far cadere da un'altezza di 2,3 m una massa di 80 kg legata ad uno spezzone di corda lungo circa 2,5 m collegato a sua volta, in maniera particolare, ad un asse fisso (fig. 1). Dopo la prima caduta, che deve avvenire entro 10 minuti dall'estrazione del singolo campione dal condizionatore, la massa (che precipita complessivamente per 4,6 m + l'allungamento della corda), viene sollevata e fatta cadere nuovamente ad intervalli di tempo regolari (5 minuti fra una prova e l'altra) fino a portare a rottura lo spezzone di corda. Vengono rilevati il numero totale di cadute sopportate senza rottura e lo sforzo massimo o forza d'arresto, sviluppato in ciascuna caduta.
La corda semplice, per ottenere il label UIAA, deve essere in grado di resistere senza rompersi ad almeno 5 cadute e la forza di arresto alla prima caduta non deve superare il valore di 1200 daN (circa 1200 kg-peso pari a 15 volte la forza di gravità applicata ad una massa di 80 kg).
Per le corde gemellari (twin) le condizioni di prova sono identiche alle precedenti, con (ovviamente) la coppia di corde collegate separatamente alla massa; i limiti UIAA in questo caso sono sempre di 1200 daN come sforzo massimo alla prima caduta, ma il numero di queste non deve essere inferiore a 12 prima che la corda venga a rompersi.
Nel test per le mezze corde, cambia invece la massa (ridotta a 55 kg) ed i limiti UIAA prevedono uno sforzo massimo alla prima caduta non superiore a 800 daN ed almeno un numero di 5 cadute senza rompersi. |

Fig.1 Doderò
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L'articolo è apparso su "La rivista del Club Alpino Italiano", gennaio-febbraio 1997 (pag. 80-84)
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