Los resortes de gas se utilizan en diversas aplicaciones en el sector industrial, ya sea en la fabricación de muebles, en el sector automotriz, entre tantos otros por su gran versatilidad. Además, los resortes de gas tienen una larga vida útil, son seguros y completamente autónomos. Allí donde se precise tener un movimiento controlado (ascenso, descenso, etc.) los resortes de gas se convierten en los mejores aliados de todo diseño industrial.
Cuando hablamos de resortes de gas, una de las características principales es la fuerza. La fuerza se convierte en una de las variables más importantes de la funcionalidad de dicho resorte. Podemos decir por ejemplo, que un resorte tiene 450N, pero ¿Qué estamos diciendo exactamente?
Aunque es práctica habitual hacer referencia a un único valor de fuerza, es conveniente saber que la fuerza de un resorte de gas no es constante a lo largo del recorrido. Veamos a continuación cuáles son los valores que utilizamos para definir la curva característica de la fuerza de un resorte de gas.
Antes de empezar conviene recordar que la unidad de medida que utilizamos para cuantificar la fuerza es el Newton (N), y que redondeando podemos considerar que 10N equivalen a 1Kg. de fuerza. El valor de fuerza característico de un resorte de gas es el valor F1. Este es el valor viene siempre serigrafiado en el resorte y es al que siempre nos referimos.
En nuestro ejemplo: 450N. Pues bien, de entrada, podemos decir que este valor es el más pequeño que nos aportará el resorte. Es decir, en la posición en la que el resorte aporta menos fuerza, empujará con una fuerza de 450N. Este valor se mide cuando el resorte está prácticamente extendido, a 5 mm de su extensión total. Paramos el resorte a 5mm de la extensión total, esperamos 4 segundos y hacemos la medición. Este valor de fuerza estática es el que denominamos F1.
¿Empuja el resorte siempre con la misma fuerza?
No. Este mismo resorte cuando parte de la posición de máxima compresión empieza a empujar con una fuerza mayor que poco a poco va disminuyendo hasta que alcanza el valor F1. Esta fuerza, medida a 5 mm de la compresión total, la denominamos F2. Con los valores F1 y F2 podemos ya trazar una recta que nos define el comportamiento de la fuerza de empuje en el sentido de la extensión.
Sigamos…
El coeficiente F2/ F1 es lo que conocemos como la progresión de la fuerza. Es la pendiente de la recta y nos sirve para saber cuánto varía la fuerza del resorte a lo largo del recorrido. Existen varios parámetros del diseño de un resorte de gas que nos permiten influir sobre la progresión de la fuerza: el diámetro del tubo, el diámetro del eje, la longitud del tubo, el recorrido y la cantidad de aceite. Variando estos parámetros podemos aumentar o disminuir la progresión. También es posible introducir dentro del tubo presurizado muelles mecánicos para influir sobre la curva del resorte. Pero no lo compliquemos más de lo necesario. Veamos ahora que pasa cuando queremos comprimir el resorte.
Ya tenemos definidos F1 y F2, ambos en el movimiento de extensión del resorte, pero, ¿Qué sucede si ahora queremos comprimir el resorte? Si partimos de la posición de máxima extensión, el valor de la fuerza inicial que precisamos para empezar a comprimir el resorte es el que denominamos F3. Esta fuerza inicial va aumentando progresivamente a medida que vamos comprimiendo el resorte. Cada vez nos cuesta un poco más. El valor final necesario para poder comprimir el resorte en su totalidad (a 5 mm total de la compresión) es el valor F4.
Resumiendo, si partimos de la posición de compresión, el resorte empuja con un valor inicial F2 que va disminuyendo hasta quedar en el valor F1. Con el resorte ahora ya extendido para comprimirlo necesitaremos hacer una fuerza superior al valor F3, que tendremos que ir aumentando hasta alcanzar el valor F4. Con este movimiento habríamos completado un ciclo completo extensión-compresión. Importante recordar que un resorte es un sistema de simple efecto: el resorte nos devuelve la energía en forma de fuerza de empuje correspondiente a la energía que hemos empleado para comprimir el resorte de gas.
Al comprimir el resorte se requiere una fuerza mayor que la fuerza de extensión, ya que la fricción (FR) está trabajando contra el esfuerzo de los usuarios. Este diferencial de fuerza entre F1 y F3 se denomina FR1 y al diferencial entre F2 y F4 se le denomina FR2 . Con estos valores tendríamos a definido completamente la curva de fuerza de un resorte de gas.
Dependiendo del umbral de fuerza F1 nuestros resortes se agrupan en las siguientes familias:
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