Torsión: Cómo entender la torsión

Hay muchos tipos diferentes de cargas mecánicas que afectan a un objeto. Uno de ellos es la torsión. En este artículo del blog, veremos los conceptos básicos de la torsión y exploraremos algunos ejemplos.

¿Qué es la torsión?

La torsión es un tipo de carga que actúa sobre un objeto cuando se ejerce una fuerza de torsión sobre él. La torsión se produce cuando un objeto gira de manera que se produce una deformación desigual del objeto.

Las piezas de montaje típicas de la ingeniería mecánica afectadas por la torsión son los ejes de rotación, los ejes de transmisión y los ejes de motor, ya que tienen que absorber pares constantemente.

Estos elementos suelen estar hechos de acero o aluminio. En condiciones de funcionamiento especiales, también se utiliza plástico reforzado con fibra de carbono u otros materiales de alto rendimiento.

Los materiales utilizados deben tener una buena rigidez y ofrecer una fuerte resistencia a la torsión.

Ejemplo de torsión

Un ejemplo común de torsión se produce en los tornos de cable (por ejemplo, cuando una grúa levanta una carga). En cuanto el torno de cable gira, tira del cable, pero este contrarresta la tracción mediante la fuerza del peso.

Como la cuerda está enrollada en un tambor, se crea una distancia entre la cuerda y el centro del eje que, junto con la fuerza del peso que tira de la cuerda, da lugar a un momento de torsión. El momento torsor resultante actúa sobre el eje y este queda sometido a torsión. La rigidez del eje debe contrarrestar este momento.

Teoría de la torsión

La teoría de la torsión establece que un objeto sometido a una fuerza de torsión se deformará de forma proporcional a la fuerza de torsión. Esto significa que la deformación de un objeto es directamente proporcional al tamaño de la fuerza de rotación.

Momento de torsión

El momento de torsión es una medida de la fuerza de rotación de un objeto. Se especifica como un producto del radio del objeto y de la fuerza rotacional. Se puede calcular de muchas maneras, pero el método más común es la utilización de brazos de reacción de par. El brazo de reacción del par es un valor medido que indica hasta qué punto el par actúa sobre un objeto.

El momento de torsión T se calcula multiplicando la fuerza F que actúa sobre la palanca por la longitud r de la palanca.

Ángulo de giro

La carga conduce a una torsión de la barra, que se especifica como el ángulo de torsión (θ_t)

Vibraciones torsionales

Las vibraciones torsionales son un tipo de vibración mecánica que se activa por la rotación de un cuerpo sólido alrededor de su eje longitudinal. Estas vibraciones pueden producirse en muchas aplicaciones mecánicas, como motores, unidades de engranajes y destornilladores. Se trata de un efecto no deseable, pues pueden provocar la destrucción completa de una aplicación.

¡Un momento! ¿Cómo se puede utilizar la torsión en aplicaciones mecánicas?

Un uso típico de las fuerzas de torsión son los resortes de torsión.

Los resortes de torsión son resortes sometidos a tensión por torsión. A menudo se utilizan en aplicaciones en las que se requiere torsión o fuerza rotacional.

Los resortes de pierna son un tipo de resortes de torsión. Están formados por un alambre con una sección transversal circular y pueden estar enrollados hacia la derecha o hacia la izquierda.

La carga máxima de un resorte de pierna depende del material, así como de la sección transversal del material y de la longitud de la pierna.

Se puede lograr una mayor fuerza de resorte con los resortes de pierna utilizando varios resortes para piernas en un eje.

Otros tipos de resortes de torsión son los resortes de barra de torsión, los resortes de torsión espiral y los resortes de rodillo.

Un ejemplo de campo de aplicación de los muelles de torsión es el uso como bisagra de muelle en elementos de puertas de cierre automático o como elemento de pretensado para manijas de puertas de trinquete.