El documento trata sobre los resortes y sus diferentes tipos. Explica que los resortes son elementos elásticos capaces de almacenar y liberar energía sin deformación permanente. Luego clasifica los principales tipos de resortes en resortes de tracción, compresión y torsión, describiendo brevemente cada uno. Finalmente, detalla algunas aplicaciones comunes de los diferentes tipos de resortes.

1. RESORTES
República Bolivariana de Venezuela.
Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño.
Departamento de Física.
Mérida-Estado-Mérida
Javier J. Mejías R.
Profesora: Mary Lujano

2. En el diseño de la mayoría de los elementos
mecánicos es deseable, que la deformación
inducida por el estado de cargas actuante sea lo
más baja posible, Sin embargo, los resortes
mecánicos cumplen en las máquinas la misión de
elementos flexibles, pudiendo sufrir grandes
deformaciones por efecto de cargas externas sin
llegar a transformarse en permanentes es decir,
pueden trabajar con un alto grado de resiliencia
(capacidad de un material para absorber energía
en la zona elástica)
INTRODUCCION.

3. Se conoce como resorte o muelle a un operador
elástico capaz de almacenar energía y desprenderse de
ella sin sufrir deformación permanente cuando cesan las
fuerzas o la tensión a las que es sometido, en la
mecánica son conocidos erróneamente como "la
muelle", varían así de la región o cultura. Son fabricados
con materiales muy diversos, tales como acero al
carbono, acero inoxidable, acero al cromo-silicio, cromo-
vanadio, bronces, plástico, entre otros, que
presentan propiedades elásticas y con una gran
diversidad de formas y dimensiones
RESORTE

4. CLASIFICACION DE LOS RESORTES.
En forma general, los resortes se clasifican en:
Resortes de alambre de sección transversal
circular.
Cuadrado o rectangular.
Los primeros pertenecen los helicoidales
cilíndricos para trabajar a compresión, tracción
y torsión; y los helicoidales cónicos para
trabajar a compresión.
Al segundo grupo, los resortes espirales o de
torsión (como los del reloj), los de hojas
(ballestas) y los de disco

5. APLICACIÓN DE LOS RESORTES.
La aplicación de los resortes son muy variados entre las mas
importantes pueden mencionarse las siguientes:
 Como elementos absorbedores de energía o cargas de choque,
como por ejemplo en chasis y topes de ferrocarril.
 Como dispositivos de fuerza para mantener el contacto entre
elementos, tal como aparece en los mecanismos de leva y en algunos
tipos de embragues.
 En sistemas de suspensión y/o amortiguación, percibiendo la
energía instantánea de una acción externa y devolviéndola en forma
de energía de oscilaciones elásticas.
 Como elemento motriz o fuente de energía, como en mecanismos
de reloj y juguetes, dispositivos de armas deportivas, etc.
 Como absorbedores de vibraciones.

6. Resortes que comúnmente se
usan con su carga aplicada

7. TIPOS DE RESORTES
Los Tipos de Resortes son:
 Resortes de Tracción.
Resortes de Compresión.
Resortes de Torsión.

8. RESORTES DE TRACCIÓN.
Resortes Helicoidales cilíndricos para trabajar a Tracción.
Los resortes helicoidales cilíndricos de tracción a diferencia de los de
compresión, se bobinan con las espiras cerradas, y por lo general
durante el proceso de conformado se les induce una tracción inicial
como resultado del par torsional generado sobre el alambre; a medida
que se enrolla en el mandril conformador. Por la razón anterior, en la
mayoría de los casos a estos resortes se les debe aplicar una
determinada carga para que las espiras comiencen a separarse.
Resorte Helicoidal
cilíndrico para
Trabajar a Tracción.

9. Análisis de Carga, Esfuerzos y
Deformaciones de los Resortes de
Tracción.Las expresiones obtenidas para los resortes helicoidales cilíndricos de
compresión, son aplicables al denominado cuerpo de los resortes de
tracción, exceptuando el hecho que en estos últimos se da margen para una
tracción, en caso de existir.
La tracción inicial puede regularse y varia de acuerdo a los tipos de
maquinas conformadoras de resortes, donde el intervalo del esfuerzo
torsional debido únicamente al pretensado recomendado, como resultado de
la tracción inicial.
Es de hacer notar que si la carga de tracción inicial no supera el valor de la
tracción inicial inducida, las espiras del resorte no se separan. Una vez que
se separan, podrá aplicarse la Ley de Hooke y el esfuerzo cortante en el
cuerpo del resorte se determina la carga axial resultante:
Fa = Fi + Ky
Donde: Fa: carga axial de tracción.
Fi: tracción inicial o precarga.Fi ≤ ∏Ԏidᶟ
8Dm

10. Materiales Usados para los
Resortes Helicoidales
Los resortes se fabrican mediante procesos de trabajo en frió o en
caliente, dependiendo dichos procesos del diámetro del alambre, del
índice del resorte y de las propiedades deseadas.
Para la fabricación de los resortes helicoidales se disponen de una
gran variedad de materiales, usándose preferiblemente algunos tipos
de aceros, desde los comunes que se utilizan en los resortes de
espiras gruesas y que se fabrican en caliente, así como en resortes
planos, ballestas y barras de torsión, hasta los aceros de alto
contenido de carbono y de aleación preferidos por los fabricantes.
Generalmente se usan los materiales que se ajustan al
comportamiento dado por la ecuación:
σu= A
dᶟ

11. RESORTES DE COMPRESIÓN.
Resortes Helicoidales cilíndricos de Alambre de Sección Transversal
Circular.
Es un elementos de máquinas que poseen la propiedad de experimentar
grandes deformaciones (tal vez por excelencia), dentro del período
elástico, por la acción de las cargas que los solicitan, construidos con
materiales de alta elasticidad (típicamente acero).
El resorte helicoidal de compresión, como parte de los
automotores, sustenta las carrocería y carga de los mismos
transmitiendo la carga total a los ejes (puntas de eje) y / o árboles
(palieres) de ruedas.
El resorte helicoidal de compresión es utilizado también en los
motores alternativos de combustión interna y en los compresores
alternativos de gases, como elemento asegurador del cierre de las
válvulas de admisión y escape.
Resorte Helicoidal
cilíndrico de
alambre de sección
transversal circular

12. Resorte helicoidal
de compresión
cilíndrico de
alambre de sección
transversal circular,
sometida a carga
Diagrama de cuerpo
libre
La parte seleccionada ejercerá una
carga cortante directa y un momento
torsor en la parte restante del resorte,
notándose que el efecto de la carga
axial es de producir una torsión en el
alambre.

13. Diagrama de cuerpo
Libre

14. Distribución de esfuerzos puede quedar de la
siguiente manera
a) Efecto de torsión pura
b) Efecto de corte puro.
c) Efectos Combinados.
d) Tomando en cuenta el concentrado de esfuerzos por
curvatura.

15. A los resortes de compresión en una gran
variedad de aplicaciones, se le debe comprimir
hasta el punto de que todas sus espiras se
encuentren en contacto, por lo que deben
determinarse parámetros como la longitud del
resorte sin carga (longitud libre), la longitud del
resorte totalmente comprimido (longitud sólida)
y la deformación axial necesaria para convertir el
resorte en un sólido (deformación al sólido).
Dichos parámetros se relacionan a través de
Lo = Ls + Ys
Donde: Lo: longitud libre del resorte.
Ls: longitud sólida.
Ys: deformación al sólido.

16. Tipos de terminaciones para
los extremos de los resortes
a) Simple
b) Simple y esmerilado
c) Cerrado y escuadrado
d) Cerrado y esmerilado

17. Resortes Helicoidales cilíndricos de Alambre de
seccioón transversal cuadrada y rectangular.
Los resortes helicoidales de alambre con secciones
transversales cuadrada y rectangular, se utiliza en
aplicaciones con cargas elevadas, aunque con mayor
regularidad donde las limitaciones de espacio los hacen
indispensables. Estos resortes son mas resistentes que
aquellos de alambre de sección circular del mismo tamaño,
pero poseen la desventaja que su normalización es limitada.
En general, se considera la mejor alternativa cuando
se tiene la necesidad de soportar cargas elevadas o eliminar
vibraciones, evitando el usar resortes de secciones
especiales.
Comúnmente, se utilizan dos o mas resortes
helicoidales cilíndricos de alambre de sección transversal
circular, donde todos están sujetos a la misma deformación
axial como consecuencia de una carga externa aplicada.
Esto corresponde a una disposición de resortes en paralelo.

18. Resorte
Concentricos

19. Resortes Helicoidales
Cónicos
Esta clase de resortes puede considerarse como un resorte
helicoidal en el que los diámetros de las espiras sucesivas son
distintas. . A pesar de no ser de uso muy frecuente, este tipo de
resorte posee la cualidad de ser de rigidez creciente a medida que la
carga aumenta, es decir, una relación decreciente de deformaciones
por carga unitaria; y además se emplea en los casos en que resulta
difícil o no es conveniente guiar al resorte para impedir el pandeo bajo
caga.
Estos resortes se usan exclusivamente para soportar cargas
axiales de compresión y se construyen con alambre de sección
transversal circular, ocurriendo por lo general, el esfuerzo máximo en
la espira de menor tamaño, pero dado que el índice del resorte
decrece hacia el extremo menor, deberá siempre verificarse el
esfuerzo en la espira de menor diámetro:
Donde para la espiral mayor del resorte poseerá un valor de C mayor
que para la espira de menor tamaño, y por tanto, a través de la
expresión anterior deberá hacerse la comprobación correspondiente.

20. RESORTES DE TORSIÓN.
Los resortes de torsión tienen extremos que se giran
en deflexión angular u ofrecen resistencia a fuerzas de
torsión aplicadas externamente. El alambre mismo es
sometido a fuerzas de flexión más que de torsión (como se
esperaría por su nombre). Los resortes de torsión de este tipo
suelen tener un enrollado cerrado, tienen un diámetro de
espiral reducido y aumentan en longitud corporal cuando se
flexionan. El diseñador debe considerar los efectos de la
fricción y la deflexión del brazo sobre la torsión.
Los resortes de torsión pueden consistir en un resorte
de torsión doble y tener un espacio entre las espirales para
minimizar la fricción. Los resortes de torsión dobles
consisten en una sección de espiral derecha y otra izquierda
conectadas, y funcionan en paralelo. Las secciones se
diseñan en forma separada, y la torsión total que se ejerce es
la suma de las dos.

21. Los Tipos de Resorte de
Torsión son:

22. Diagrama de Resortes de Torsión
Los resortes de torsión se usan para almacenar energía
rotacional o para aplicar torque (fuerza de torsión). Siempre es
mejor diseñar resortes de torsión para enrollar en uso y aplicar
fuerza en la dirección del enrollado. De otro modo pueden
sobrevenir tensiones de curvatura desfavorables. Al desviar un
resorte de tensión en la dirección del enrollado, el diámetro del
resorte disminuye y la longitud del resorte aumenta. En estos casos
se recomienda que el resorte de torsión se apoye en su propio
diámetro interno (I.D.) con una barra o tubo de tamaño tal que no se
doble al desviarse el resorte de torsión

23. Los resortes de doble torsión
son un tipo común de resorte
de torsión. Se fabrican con
una componente a la izquierda
y otro a la derecha que se
conectan en el centro. Es
posible tener los
componentes conectados en
el borde exterior, aunque no
es recomendable.
La mayoría de los resortes de
torsión están enrollados con
las vueltas de espiral
tocándose, pero con mínima
tensión inicial. Para estos
resortes, la longitud puede
calcularse multiplicando el
diámetro del alambre por el
número de vueltas de la
espiral, y luego agregar uno.

24. Usos de los Tipos de Resortes de Torsión.
Uno de los uso de resortes de torsión mas frecuente son las pinzas de la ropa y las
trampas para ratones tradicionales.
Otros usos menos conocidos son en los mecanismos de contrapeso en las puertas
de garaje, o en los mecanismos de apertura de maleteros de coches.
Algunos pequeños resortes se usan para equipos electrónicos como tapaderas de
cámaras digitales o reproductores de CD.
Otros usos más específicos son:
Barra de suspensión de torsión ha sido utilizado en la suspensión de vehículos.
 La barra estabilizadora usada en los sistemas de suspensión de vehículos también
usa el principio del resorte de torsión.
El péndulo de torsión usado en el reloj de péndulo de torsión se compone de un peso
suspendido con forma de rueda que está unido a un cable mediante un resorte de
torsión. El peso rota alrededor del eje del resorte, girando éste, en vez de pendular como
un péndulo ordinario. La fuerza del resorte revierte la dirección de rotación, por lo que la
rueda oscila hacia un lado y otro, dirigiendo así los mecanismos del reloj.
 La catapulta de torsión o mangana es un ingenio de asedio medieval inventado en la
Grecia Antigua. Se basa en la torsión de un resorte mediante cuerdas enrolladas que
consiguen propulsar el brazo de la catapulta lanzando proyectiles con una gran fuerza.
 El resorte regulador es un resorte usado en relojes que se basa en el principio del
resorte de torsión.

25. Nombre común Especificación Módulo
Elástico,
E, psi
Módulo de
elasticidad
cortante, G,
psi
Densida
d, ,
lbf/in.3
Máxima
temperatura
de servicio
°F
Principales características
Aceros alto contenido en carbono
Alambre de piano ASTM A228 30 x 106
11.5 x 106
0.283 250 Alta resistencia; excelente
vida a la fatiga
Estirado en frio ASTM A227
30 x 106
11.5 x 106
0.283 250
Uso general; pobre vida a la
fatiga
Aceros inoxidables
Martensítico AISI 410, 420 29 x 106
11 x 106
0.280 500 No satisfactorio para
aplicaciones sub-cero
Austenítico AIAI 301, 302 28 x 106
10 x 106
0.282 600 Buena resistencia a
temperaturas moderadas;baja
relajación de esfuerzos
Aleaciones con base cobre
Latón para
resorte
ASTM B134 16 x 106
6 x 106
0.308 200 Bajo costo; alta
conductividad; propiedades
mecánicas deficientes
Bronce fosforado ASTM B159 15 x 106
6.3 x 106
0.320 200 Capacidad para soportar
flexiones repetidad; aleación
muy común.
Cobre al berilio ASTM B197 19 x 106
6.5 x 106
0.297 400 Alta resistencia elástica y a la
fatiga; Templable
Aleaciones con base níquel
Inconel 600 - 31 x 106
11 x 106
0.307 600 Buena resistencia; Alta
resistencia a la corrosión
Inconel X-750 - 31 x 106
11 x 106
0.298 1100 Endurecimiento por
precipitación; para altas
temperaturas
Ni-Span C - 27 x 106
9.6 x 106
0.294 200 Módulo constante sobre un
amplio rango de temperatura
MATERIALES USADOS EN LOS RESORTES

26. EJEMPLO
S1.-) Cuatro pasajeros con una masa total de 300 kg
observan que al entrar en un automóvil los
amortiguadores se comprimen 5 cm. Si la carga total
que soportan los amortiguadores es de 900 kg, hállese
el período de oscilación del automóvil cargado.
Desarrollo
m = 300 kg.
x = 5 cm.
Carga total = 900 kg.
K = F/x
K = 300.9,8/0,05 = 58800 N/m

27. 2.-) Dos resortes de la misma longitud natural pero con diferentes constantes
de recuperación k1, y k2, se encuentran unidos a un bloque de masa m, situado
sobre una superficie horizontal sin rozamiento. Calcúlese la constante de
recuperación efectiva en cada uno de los tres casos (a), (b) y (c).
a.-)
b.-)
c.-)
a.-) F= K.x
F =F1 + F2
K.x = K1.x +
K2.x
K = K1 + K2
b.-) F = K.x
F =F1 + F2
K.x = K1.x +
K2.x
K = K1 + K2
c.-) X1 = L1 – L0
X2 = L2 – L0
X = X1 + X2
F = K.x
X = F/K
F/K = F/K1 + F/K2 por lo que es la misma
fuerza .
1/K = 1/K1 + 1/K2
K = K1.K2/(K1 + K2) (resortes en paralelo
tambien conocido)

28. 3.-) Un cuerpo de 5 kg de masa cuelga de un
resorte y oscila con un período de 0,5s. ¿Cuánto
se acortará el resorte al quitar el cuerpo?.
Desarrollo
m = 5 kg
T = 0,5 s
k = ω².m
k = (2.π /T)².m
k = (2.π /0,5)².5
k = 789,56
x = m.g/k
x = 5.9,8/789,56
x = 0,062 m

29. CONCLUSIONES
No todos los resortes se estiran lo mismo con el mismo
peso (fuerza).
Dicho de otra manera cada tipo de resorte va a dar una
medida distinta de alargamiento aunque se sometan a una
misma fuerza (peso).
A medida que la fuerza es mayor el alargamiento también
sera mayor o, lo que es lo mismo, el peso (fuerza) y el
alargamiento de un resorte son directamente
proporcionales.
La deformación que se produce en el resorte es por la
cantidad de peso (masa) que se le aplica.