¿Qué son los Muelles de Torsión?
Los muelles de torsión son dispositivos elásticos que generan fuerza a través de un movimiento de rotación. Son un tipo de muelles helicoidales, conocidos también como muelles helicoidales de torsión. Cuando se aplica un par de torsión alrededor de un eje de rotación, estos muelles experimentan una deformación elástica y generan un par de reacción. Su diseño en forma de espiral les proporciona una alta eficiencia en términos de espacio, ya que pueden generar grandes pares de torsión en un tamaño relativamente pequeño.
Usos de los Muelles de Torsión
Los muelles de torsión se utilizan en una amplia gama de aplicaciones y pueden emplearse en artículos tan familiares como clips y pinzas para la ropa.
1. En la Industria del Automóvil
En la industria del automóvil, los muelles de torsión se utilizan en mecanismos de amortiguación (suspensiones) y bisagras de puertas. En concreto, los muelles de torsión de las bisagras de las puertas se encargan de mantener la puerta abierta en una posición estable. Se seleccionan por su eficiencia de espacio y coste, ya que proporcionan fuerzas de reacción en una construcción compacta.
2. En la Industria de la Construcción
En la industria de la construcción, se utilizan en bisagras de puertas, marcos de ventanas y puertas de garaje. En particular, desempeñan un papel muy importante como muelles para abrir y cerrar grandes puertas de garaje. También se utilizan mucho en muebles, como puertas de armarios.
3. Otros
Otras aplicaciones incluyen camas y mesas de operaciones para equipos médicos en la industria médica. Son uno de los componentes más importantes de nuestra vida cotidiana y de la industria.
Principio de los Muelles de Torsión
Los muelles de torsión son un tipo de muelle que genera fuerza a través del movimiento de rotación. La torsión se utiliza para generar par. Consisten en un alambre enrollado en forma de espiral, con uno o ambos extremos doblados en forma de gancho para mantener la forma de espiral.
Los muelles de torsión se deforman en respuesta al par aplicado alrededor del eje de rotación. Cuando se aplica un par, el alambre se retuerce y genera una fuerza elástica. Esta fuerza elástica genera un par de reacción en la dirección opuesta al par aplicado, que intenta devolver el muelle de torsión a su forma original.
El par en el muelle de torsión se expresa mediante la siguiente ecuación
T=kθ
donde T es el par, k es el coeficiente de rigidez del muelle de torsión y θ es el ángulo de torsión del muelle de torsión. El par y el ángulo de torsión son proporcionales: cuanto mayor es el coeficiente de rigidez del muelle de Torsión, más par se genera con el mismo ángulo.
Tipos de Muelles de Torsión
El tipo de material utilizado en los muelles de torsión se selecciona en función del entorno de funcionamiento. Por lo general, se utiliza acero de bajo costo, pero si se requiere resistencia a la corrosión, se puede emplear acero inoxidable. Además, en casos en los que se necesite un mayor par de torsión, se utilizan aleaciones de níquel-titanio.
En aplicaciones donde se requiere una alta resistencia a la corrosión y una gran resistencia, como en la industria aeroespacial y automotriz, se utilizan aleaciones de tungsteno. Estas aleaciones son ideales para entornos corrosivos y de alta temperatura, así como en sectores que requieren tecnología avanzada, como equipos médicos y naves espaciales.
Asimismo, existen diferentes tipos de construcción de muelles de torsión. A continuación, se mencionan algunos ejemplos de estos tipos.
1. Muelles de Torsión Enrollados en Diagonal
Se trata de muelles de torsión con el alambre enrollado en ángulo. Pueden generar más par que los muelles de torsión normales. Se utilizan en suspensiones de automóviles, bisagras de puertas y materiales de construcción donde se requiere un par elevado.
2. Muelle de Doble Torsión
Estos muelles utilizan dos muelles de torsión al mismo tiempo. Pueden generar pares más elevados. Se construyen con brazos rectos en ambos extremos. Los muelles de doble torsión se utilizan en situaciones en las que se requiere más par, por ejemplo, en puertas grandes.
3. Muelles de Torsión en Miniatura
Los muelles de torsión en miniatura se fabrican en tamaños pequeños. Están disponibles en diámetros de unos pocos milímetros o menos. Se utilizan en dispositivos pequeños, como relojes y aparatos electrónicos.
Debido a su reducido tamaño, se fabrican con alambres finos. Requieren un alto grado de precisión y su fabricación es muy sofisticada desde el punto de vista técnico. Están diseñados para caber en espacios reducidos y pueden generar pares muy bajos.