En este artículo se explica qué es un resorte, también llamado muelle. Además, encontrarás cuáles son los diferentes tipos de resortes y cuáles son las aplicaciones del resorte.
Índice
¿Qué es un resorte?
Un resorte (o muelle), es un cuerpo metálico doblado en forma de bobina que puede recuperar su forma después de comprimirse o extenderse. Es decir, un resorte es un elemento elástico que no se deforma permanentemente, sino que después de dejar de ejercer una fuerza sobre el resorte, este vuelve a su forma original.
Los resortes se fabrican utilizando diferentes materiales, si bien el material más común es el acero inoxidable, también se utilizan plásticos o aleaciones con carbono, cromo, silicio u otros componentes.
Una de las características del resorte es que cuando se comprime o se alarga respecto a su posición de reposo ejerce una fuerza proporcional a su alargamiento pero en sentido opuesto. Más abajo veremos cómo se calcula la fuerza elástica de un resorte.
Esta peculiaridad hace que el resorte tenga muchas aplicaciones en ingeniería. En general, los resortes se diseñan para que ofrezcan una resistencia o para que amortigüen una solicitación externa. Más abajo también veremos para qué sirve un resorte.
Tipos de resortes
Los tipos de resortes son:
- Resorte de tracción.
- Resorte de compresión.
- Resorte de flexión.
- Resorte de torsión.
- Otros tipos de resortes.
Fíjate que generalmente los tipos de resortes se clasifican según cómo es la fuerza de carga que se les aplica, pero también existen otros criterios para clasificarlos en otros tipos diferentes.
A continuación puedes ver la explicación de cada tipo de resorte junto con una foto de ejemplo para que puedas ver cómo es cada tipo de resorte.
Resorte de tracción
Tal y como indica su nombre, el resorte de tracción trabaja a tracción, por lo tanto, el resorte se estira cuando se le aplica la fuerza. Este tipo de resortes suelen tener un gancho en uno de sus extremos para que sea más fácil de estirar o para colgarles una carga.
Resorte de compresión
Los resortes de compresión están diseñados para comprimirse, de manera que a medida que se ejerce una fuerza más grande sobre el resorte, más se comprime. El resorte de compresión se utiliza en el mecanismo de muchas máquinas para amortiguar cargas.
Resorte de flexión
La carga que se ejerce sobre un resorte de flexión se aplica de manera perpendicular. Así pues, el resorte absorbe la carga doblándose y luego recupera su forma original cuando la fuerza aplicada cesa. Este tipo de resortes se utilizan, por ejemplo, en el mecanismo de los vehículos.
Resorte de torsión
Un resorte de torsión está fabricado para girar sobre sí mismo mientras trabaja, ya que en lugar de ejercer una carga axial, se le aplica un esfuerzo de torsión. De modo que el extremo de este tipo de resorte gira a medida que se le aplica la carga.
Otros tipos de resortes
Finalmente, cabe destacar que también existen resortes que son capaces de trabajar con diferentes tipos de esfuerzos. Por ejemplo, hay resortes que pueden operar tanto a tracción como a compresión, e incluso a torsión.
Aplicaciones del resorte
El resorte tiene muchas aplicaciones, tanto de uso cotidiano como de uso industrial para herramientas y máquinas. A continuación puedes ver para qué sirve un resorte.
- El resorte o muelle se puede utilizar para impulsar, ya que se puede aprovechar la energía acumulada al comprimir el resorte para accionar dispositivos mecánicos, como por ejemplo un reloj mecánico. El accionamiento se detiene cuando el resorte se relaja nuevamente.
- La fuerza que ejerce un resorte se puede emplear como contrafuerza, por ejemplo, en básculas de resorte o en amortiguadores.
- El resorte también se usa en el mecanismo de los vehículos, el embrague de fricción o los frenos de las puertas incorporan resortes para su funcionamiento.
- Los resortes también se pueden combinar para distribuir la carga aplicada, de este modo se transforma la carga ejercida sobre una superficie grande en una carga más uniforme. Por ejemplo, muchos colchones llevan incorporados muelles para distribuir el peso del cuerpo.
- Por último, los resortes también se usan para reducir los efectos de los choques, ya que pueden actuar como amortiguadores.
Fuerza elástica de un resorte
La fuerza elástica, también llamada fuerza restauradora, es la fuerza que ejerce un resorte elástico cuando es deformado. En concreto, la fuerza elástica tiene la misma magnitud y dirección que la fuerza que ha deformado el muelle, pero su sentido es contrario.
Para calcular la fuerza elástica que ejerce un muelle se debe multiplicar la constante de elasticidad del muelle por su desplazamiento y luego cambiarle el signo al resultado. De modo que la fórmula de la fuerza elástica de un resorte es la siguiente:
Donde:
es la fuerza elástica, expresada en newtons.
es la constante de elasticidad del muelle, cuyas unidades son N/m.
es el alargamiento experimentado por el muelle al aplicar una fuerza exterior, expresado en metros.
Nota: el signo negativo es simplemente para indicar que el sentido de la fuerza elástica es contrario a la fuerza exterior ejercida sobre el muelle. Lo importante es que el módulo de la fuerza elástica es equivalente a la constante elástica por el desplazamiento.
Esta fórmula se conoce como ley de elasticidad de Hooke.
Energía de un resorte
La energía potencial elástica, o simplemente energía elástica, es la energía acumulada en el interior de un resorte por el trabajo realizado por la fuerza que ejerce. Así pues, la energía potencial elástica es un tipo de energía potencial que está asociada a la fuerza elástica de un resorte o muelle.
La fórmula para calcular la energía potencial elástica de un resorte es la siguiente:
Donde:
es la energía potencial elástica del resorte, cuya unidad en el Sistema Internacional es el joule (J).- es la constante de elasticidad del muelle, cuyas unidades son N/m.
es la distancia respecto a la posición de equilibrio, expresada en metros.
