mini|300px|Resortes de tracción mini|300px|Ballesta (resorte que trabaja a flexión) de la suspensión de un modelo Skoda
Se conoce como resorteDIRAE; "Resorte:" (del francés "ressort"). Muelle. Primera aparición en un diccionario: 1788, Diccionario castellano con las voces de ciencias y artes y sus correspondientes en las tres lenguas francesa, latina e italiana (Esteban de Terreros y Pando) (o muelle) "Muelle:" Pieza elástica helicoidal o espiral, generalmente de metal, dispuesta de modo que pueda utilizarse la fuerza que hace para recobrar su forma natural cuando ha sido modificada por presión o elongación. a un elemento elástico capaz de almacenar energía y desprenderse de ella sin sufrir deformación permanente (deformación plástica) cuando cesan las fuerzas o la tensión a las que es sometido. Se fabrican con una gran diversidad de formas y dimensiones utilizándose materiales muy diversos, tales como acero al carbono, acero inoxidable, acero al cromo-silicio, cromo-vanadio, bronces o plástico; materiales que presentan propiedades elásticas.
Tienen gran cantidad de aplicaciones en todo tipo de productos de uso cotidiano, en herramientas y máquinas, o en diversas clases de dispositivos mecánicos (como en las suspensiones de los vehículos). Su propósito, con frecuencia, se adapta a las situaciones en las que se requiere aplicar una fuerza y que esta sea retornada en forma de energía. Siempre están diseñados para ofrecer resistencia o amortiguar las solicitaciones externas.
Historia mini|Fíbula de Certosa, cultura de La Tène (arriba); y broche procedente de la antigua Roma (abajo)
El uso de materiales elásticos con formas simples, como los arcos de madera utilizados para disparar flechas, tiene su origen en tiempos prehistóricos, y se han hallado ejemplos de hace más de 60.000 años. En la Edad del Bronce ya existían tipos de muelles más complejos en muchas culturas, que formaban parte de utensilios sencillos como las fíbulas usadas para sujetar los vestidos, o las pinzas para manejar objetos pequeños. Ctesibio de Alejandría fabricó aleaciones de bronce con un mayor contenido de estaño para obtener muelles con propiedades elásticas especiales, endureciendo el material mediante martilleo después de ser moldeado.
Los resortes de tiras de chapa metálica enrollada se han utilizado como acumuladores de energía para accionar relojes desde principios del , apareciendo en los relojes de bolsillo a comienzos del . El resorte espiral que forma parte del volante regulador inventado por Christiaan Huygens sería introducido por primera vez en un reloj de bolsillo por Salomon Coster en 1673.
En 1676, el físico británico Robert Hooke formuló su conocida Ley de la elasticidad que modeliza el comportamiento de los resortes: la deformación de un muelle es proporcional a la fuerza aplicada sobre el mismo.
Con la aparición del ferrocarril en las primeras décadas del , y coincidiendo con los progresos de la metalurgia y el desarrollo de las primeras máquinas herramienta, la manufactura de los muelles pasó de ser un proceso artesanal (de forma que cada armero, cerrajero, relojero o herrero construía individualmente los muelles que necesitaba para los objetos que producía) a convertirse en un proceso industrial, produciéndose en serie miles de resortes estandarizados que formaban parte de todo tipo de máquinas fabricadas en masa (como relojes, máquinas de coser, telares, todo tipo de armas, motores de explosión, automóviles, motocicletas, muebles, colchones o electrodomésticos). A partir de entonces, los resortes han formando una parte fundamental de todo tipo de utensilios más o menos complejos (desde un simple imperdible, hasta la suspensión de una locomotora de más de cien toneladas de peso), y se ha ampliado la gama de tipos de muelles disponibles, fabricados en todo tipo de materiales (desde las clásicas aleaciones metálicas, hasta compuestos plásticos especiales).
Tipos
mini|Muelle de pandeo a compresión
mini|Resorte de torsión
Los resortes se pueden clasificar de diversas maneras, atendiendo a su forma, a la manera en que se les aplican las cargas, a cómo responden ante estas, a su proceso de fabricación o al uso al que se destinan:
Según su forma: Muelles planos: formados a partir de láminas metálicas planas; uno de los ejemplos más conocidos de este tipo de mueles son las ballestas utilizadas en las suspensiones de muchos vehículos. Muelles espirales: formados al enrollar sobre sí misma una larga cinta metálica, cuyo diámetro va creciendo a medida que aumenta su número de vueltas, pero cuya altura (coincidente con el ancho de la cinta) permanece constante. Son utilizados en los clásicos relojes mecánicos de cuerda. Combinan características otras clases de muelles, ya que aunque se tensan arrollándolos al hacerlos girar alrededor de un eje (como las barras de torsión), en realidad trabajan a flexión (como los muelles de tracción y compresión). Muelles helicoidales: son los muelles más habituales. Consisten en bobinas de alambre que forman una hélice arrollada alrededor de un cilindro (u otra forma de revolución). Trabajan al variar la separación entre sus espiras. Barras de torsión: son piezas prismáticas de algún material flexible, capaces de adquirir una torsión reversible cuando se les aplica un momento de giro. Utilizadas en muchos tipos de suspensión de vehículos. Clips: son piezas cuya forma no se corresponde con ninguno de los tres patrones anteriores, aunque pueden combinar los comportamientos elásticos de algunos de ellos. Un ejemplo clásico son los clips elásticos utilizados para sujetar los rieles del ferrocarril. También existe una gran cantidad de resortes que no tienen formas comunes; quizás la más conocida sea la arandela Grower.
Según cómo se les aplica la fuerza de carga: Resorte de flexión: una carga perpendicular a la mayor dimensión de un elemento elástico (generalmente plano), es absorbida al doblarse por el resorte, que recupera su forma original al cesar la fuerza aplicada. Es el modo característico de trabajar de las ballestas utilizadas en la suspensión de distintos vehículos. Resorte de tracción: está diseñado para funcionar con una carga de tracción, por lo que el resorte se estira a medida que se le aplica la carga. Estos resortes soportan exclusivamente fuerzas de tracción y se caracterizan por tener un gancho en cada uno de sus extremos, de diferentes estilos: inglés, alemán, catalán, giratorio, abierto, cerrado o de dobles espira. Estos ganchos permiten montar los resortes de tracción en diversas posiciones. Resorte de compresión: está diseñado para funcionar con una carga de compresión, por lo que el resorte se acorta a medida que se le aplica la carga. Pueden ser cilíndricos, cónicos, bicónicos, de paso fijo o variable. Resorte de torsión: a diferencia de los tipos anteriores, en los que la carga es una fuerza axial, la carga aplicada a un resorte de torsión es un par o fuerza de torsión, y el extremo del resorte gira a medida que la carga es aplicada. Otros: existen resortes que pueden operar tanto a tracción como a compresión, e incluso a torsión.
Según cómo responden a la carga: Muelle constante: ofrece una resistencia fija, deformándose uniformemente cuando se le aplica una fuerza constante. Combinan un muelle helicoidal curvado y un brazo de palanca cuya longitud varía a medida que se aplica la carga.Constant Springs Piping Technology and Products, (retrieved March 2012) Muelle variable: diseñados para soportar cargas y permitir desplazamientos, son muelles helicoidales cuya resistencia varía con el grado de compresión.Variable Spring Supports Piping Technology and Products, (retrieved March 2012) Muelle de rigidez ajustable: su resistencia a las cargas puede variarse dinámicamente mediante un sistema de control. Algunos tipos de estos muelles permiten ajustar su longitud, disponiendo de la capacidad de accionar otros mecanismos. Muelle de pandeo: un tipo especial de muelle de compresión utilizado en los teclados de ordenador, que se valen del "colapso" brusco de la alineación del muelle cuando se supera una cierta presión para enviar un único impulso eléctrico.
Según su fabricación: Muelle plano: fabricado a partir de láminas planas de acero elástico. Muelle bobinado: un alambre o barra metálica enrollado alrededor de una figura de revolución (cilindro, cono, hiperboloide...), formando una hélice. Muelle mecanizado: a base de trabajar barras de acero mediante torneado o fresado, en lugar de una operación de bobinado. Pueden incorporar configuraciones especiales además del elemento elástico, y son adecuados para los casos de compresión/extensión o de torsión. Muelle de serpentina: un zig-zag de alambre grueso, usado a menudo en tapicería y en muebles modernos. Muelle anular: un resorte de acero helicoidal, con sus dos extremos conectados formando un anillo.
Tipos más utilizados:: Muelle en voladizo: un resorte fijado solo en un extremo (como por ejemplo las palancas utilizadas en salto de trampolín). Muelle helicoidal: es un resorte (fabricado enrollando un alambre alrededor de un cilindro), normalmente de tres tipos: Resortes de extensión, diseñados para alargarse cuando se someten a una carga. Sus espiras normalmente se tocan en la posición descargada, y tienen un gancho, ojo u otro medio de fijación en cada extremo. Resortes de compresión, diseñados para acortarse cuando se cargan. Sus espiras no se tocan en la posición descargada y no necesitan puntos de fijación. Resortes de tubos huecos, pueden ser muelles de extensión o muelles de compresión. La tubería hueca se llena con aceite, cuya presión hidrostática se controla mediante una membrana o un pistón en miniatura, lo que permite endurecer o relajar el resorte, al igual que sucede con la presión del agua dentro de una manguera de jardín. Alternativamente, la sección transversal del tubo se elige de manera que cambia su área cuando el tubo se somete a deformación torsional. El cambio del área de la sección transversal se traduce en un cambio en el volumen interno del tubo y el flujo de aceite dentro/fuera del resorte puede ser controlado por una válvula, regulando así su rigidez. Existen muchos diseños de este tipo que pueden cambiar la rigidez con cualquier frecuencia deseada, permitiendo modificar las cualidades del muelle. Resorte de voluta: un resorte helicoidal de compresión en forma de cono para que bajo compresión las espiras no hagan tope entre sí, lo que permite una carrera más larga. Resorte regulador: un delicado resorte en espiral utilizado en relojes, galvanómetros y mecanismos donde la electricidad debe transportarse a dispositivos que giran parcialmente, como volante de dirección, sin dificultar la rotación. Suspensión de ballesta: un resorte plano que se usa en las suspensiones de vehículos, interruptores eléctricos y arcos. Muelle en V: utilizado en mecanismos de armas de fuego antiguas, como la llave de rueda. También utilizado en los pestillos de puerta tradicionales más simples.
Otros tipos: Muelle Belleville: un resorte en forma de disco que se usa comúnmente para aplicar tensión a un perno (y también en el disparador activado por presión de las minas antipersonal). Muelle de fuerza constante: una cinta elástica enrollada firmemente que ejerce una fuerza casi constante a medida que se desenrolla. Muelle de gas: un volumen de gas comprimido. Resorte motor: un resorte en forma de cinta en espiral que se utiliza como fuente de energía para accionar los mecanismos de relojería utilizados en relojes, cajas de música o juguetes de cuerda. Muelle con retención: formado por una delgada banda de metal ligeramente cóncava en sección transversal. Cuando se enrolla, adopta una sección transversal plana, pero cuando se desenrolla, vuelve a su curva anterior, produciendo así una fuerza constante durante todo el desplazamiento, bloqueando la tendencia a rebobinarse. La aplicación más común son las cintas métricas de acero.