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CAPITULO VI: MUELLES MECÁNICOS [125]

6.11.- CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO DE LA ENERGÍA

Con mucha frecuencia, al seleccionar y proyectar muelles, es de la mayor
importancia la capacidad de un muelle para almacenar energía. A veces el
proyectista está interesado en absorber cargas de choques e impacto; otras,
está interesado sencillamente en almacenar la máxima energía en el menor
espacio. Pueden ser de particular utilidad para el proyectista las ecuaciones de
la energía de deformación en el momento de escoger una forma particular de
muelle. Estas ecuaciones son, o pueden escribirse, como:

ߪଶ ߬ଶ
‫ ݑ‬ൌ 2‫ܧ‬ ‫ ݑ‬ൌ 2‫ܩ‬

En donde u es la energía de deformación por unidad de volumen en kilogramos
– centímetro por centímetro cúbico. Naturalmente, la ecuación particular a
emplear depende de si el muelle se somete a tensión axialmente, esto es, a
tracción o a compresión o de si la tensión es de cizalladura. Maier prefiere
dividir los muelles en dos clases, que llama muelles E o muelles G, dependiendo
de qué fórmula sea aplicable. Puesto que la tensión no es corrientemente
uniforme, se define un coeficiente de forma CF como sigue:

ߪଶ ߬ଶ
‫ ݑ‬ൌ ‫ܥ‬ி 2‫ܧ‬ ‫ ݑ‬ൌ ‫ܥ‬ி 2‫ܩ‬

En donde CF=1, que es el valor máximo, si la tensión se distribuye
uniformemente, lo que significa que el material se emplea con la máxima
eficacia. En la mayoría de los muelles, la tensión no se distribuye
uniformemente y por ello CF será menor que la unidad. Así pues, el valor del
coeficiente de forma es una medida de la capacidad del muelle para almacenar
energía.

Nombre del Muelle Tipo CF
Barra o tracción…………. E 1,0
Muelle de reloj……………. E 0,33
Muelle a torsión…………… E 0,25
Arandelas Belleville……… E 0,05-0,20
Viga en voladizo E 0,11
……………… G 0,90 aprox.
Tubo a torsión G 0,50
………………… G 0.35 aprox.
Barra a torsión
………………..
Muelle a compresión …….

Para calcular el coeficiente de forma para un muelle helicoidal a tracción o
compresión, escribiremos:

ܷ ‫ݕܨ‬
‫ ݑ‬ൌ ‫ ݒ‬ൌ 2‫ݒ‬

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