Resortes de gas

¿Alguna vez ha intentado levantar la tapa del maletero (a veces llamada puerta trasera, escotilla o cajuela) de su automóvil con un solo dedo? ¿Cómo es posible que pueda levantar una pieza pesada de metal y vidrio con tan poca fuerza? La respuesta, si aún no lo sabía, radica en esas inteligentes bisagras con forma de pistón que sostienen la tapa a ambos lados. Se llaman resortes de gas (o amortiguadores de gas) y nos hacen la vida mucho más fácil de muchas formas.

Si está sentado en una silla de oficina en este momento, probablemente haya un resorte de gas debajo de su cuerpo. Suelte la palanca de altura y sentirá (y probablemente escuchará) que el gas del resorte se comprime a medida que el asiento cae suavemente. Los resortes de gas también tienen muchos otros usos. ¡Echemos un vistazo más de cerca a estos prácticos dispositivos y descubramos cómo funcionan!

Suponga que no hubiera resortes en el hatchback de su automóvil. Sería muy pesado de levantar, por un lado. Incómodo también, dada su longitud. No habría nada que lo sostuviera en el aire cuando quisiera cargar sus compras, lo que sería una verdadera molestia. Tendría que abrirlo con un alfiler con un soporte de metal tosco, como lo hace con el capó (capó), que probablemente estaría todo sucio y aceitoso. Si suelta la tapa, se estrellará contra la carrocería de su automóvil, probablemente causando mucho daño en el proceso.

Los autos de salón con tapas de maletero pequeñas a menudo usan resortes metálicos normales , pero estos no son una gran solución para los hatchbacks, los liftbacks y autos similares. Un simple resorte de “tensión” (uno que tiene que trabajar para separarlo) tendría que ser muy rígido y pesado, por lo que se necesitaría una gran cantidad de esfuerzo para levantar la escotilla en el aire. Cuanto más alto lo levantara, más difícil sería levantarlo más. Con la tapa completamente abierta, el resorte se estiraría tanto que volvería a tirar hacia abajo. En su lugar, podría usar un resorte de “compresión” (uno que tiene que trabajar para empujar juntos), pero a menudo es mejor usar un tipo de resorte completamente diferente: uno que no dependa de estirar o apretar el metal para absorber energía.

Cómo funciona un resorte de gas

La idea basica

Un resorte de gas es un poco como una versión súper resistente de una bomba de bicicleta, solo que está lleno de gas nitrógeno presurizado (el componente principal del aire que nos rodea) y aceite y completamente sellado para que no puedan escapar. El gas permite que el resorte almacene energía, mientras que el aceite amortigua (ralentiza y suaviza) el movimiento del pistón y también proporciona lubricación. Al igual que en una bomba de bicicleta, hay un pistón ajustado montado en una varilla que puede deslizarse hacia adelante y hacia atrás dentro de un cilindro (hecho de acero de gran calibre , no de plástico liviano como en una bomba de bicicleta).

Empuje un resorte de gas y fuerza el vástago del pistón y el pistón dentro del cilindro y esto comprime el gas. Deje de presionar y suelte y la presión del gas empuja el pistón hacia afuera nuevamente. Hasta ahora, eso suena como una bomba de bicicleta, pero está funcionando de una manera diferente. A diferencia de una bomba de bicicleta, el gas dentro del cilindro en realidad puede fluir a través o alrededor del pistón de un lado al otro mientras se mueve hacia adelante y hacia atrás. Exactamente cómo sucede esto varía de un diseño de resorte de gas a otro; por lo general, el pistón tiene uno o más orificios o válvulas. Ahora bien, si el pistón se puede mover a través del gas, podría pensar que no está comprimiendo el gas en absoluto. Pero no olvide que todo el cilindro está completamente sellado. Cuando el vástago del pistón está dentro del cilindro, está ocupando el espacio que ocupaba el gas anteriormente. En otras palabras, cuando un resorte de gas se empuja completamente, ha comprimido el gas en el interior en una cantidad igual al volumen del vástago del pistón. Si el vástago del pistón ocupa prácticamente todo el cilindro, puede ver que el gas se comprime considerablemente. La presión del gas puede ser muy alta, típicamente hasta aproximadamente 170 veces la presión atmosférica normal.

Cómo un resorte de gas genera una fuerza

Hay una diferencia particularmente importante entre una bomba de bicicleta y un resorte de gas, y esa es la forma en que se genera la fuerza cuando se empuja el pistón. Suponga que cubre el extremo de una bomba de bicicleta y empuja el pistón. Inmediatamente encontrará que hay una fuerza presionando hacia afuera contra su mano, porque la presión del gas en un lado del pistón es más alta que la presión del aire en el otro lado. En otras palabras, la fuerza se produce por una diferencia de presión en los dos lados del pistón.

En un resorte de gas, las cosas son diferentes. El fluido puede fluir alrededor o a través del pistón de un lado al otro, por lo que la presión es la misma en ambos lados. Sin embargo, la presión actúa sobre un área mayor en la superficie interior del pistón que en el exterior (porque el vástago del pistón ocupa algo de espacio). Eso significa que hay más fuerza en la cara interior que en la exterior, y así es como un resorte de gas produce una fuerza cuando lo empuja hacia adentro. En otras palabras, la fuerza es producida por una diferencia de área .

El tamaño de la fuerza que produce un resorte de gas (a veces llamado “fuerza de salida”) es igual al área del pistón multiplicada por la presión interna. La fuerza de salida se reduce por la fricción entre el pistón y el cilindro (que es una de las razones por las que la lubricación es importante) y aumenta con la temperatura (porque, de acuerdo con las leyes básicas de los gases, las temperaturas más altas aumentan la presión del gas dentro del cilindro).

Al igual que los resortes de metal, los resortes de gas vienen en todos los tamaños diferentes. Puede elegir uno con el tamaño correcto de cilindro y pistón y la cantidad correcta de presión de gas para dar exactamente tanta fuerza en el resorte como necesita para hacer un trabajo en particular. Para sostener la tapa del maletero de un automóvil, necesita los dos resortes de gas a cada lado para proporcionar aproximadamente tanta fuerza cuando están comprimidos como el peso de la tapa. Para una silla de oficina con elevación de gas, necesita que el resorte proporcione un poco más de fuerza que el peso del asiento. En la mayoría de las sillas, el resorte no soporta el peso de la persona. En cambio, generalmente tiene una palanca adjunta que se agarra y se bloquea a una cierta altura, lo que evita que el asiento se mueva hacia arriba o hacia abajo más.

Resortes de gas como amortiguadores

Una cosa que notará acerca de los resortes de gas es que funcionan lenta y suavemente. El extremo del pistón está diseñado para que el fluido dentro del cilindro (gas y líquido) pueda fluir a través o alrededor de él muy lentamente. Los diferentes resortes están diseñados de varias maneras diferentes y algunos pistones están dispuestos de manera que el fluido fluya más rápidamente cuando el resorte se mueve en una dirección que cuando se mueve en la dirección opuesta. Por ejemplo, cuando el pistón se comprime en el cilindro, el extremo del pistón puede diseñarse para cerrar una válvula. por lo que el fluido puede fluir a través de él solo muy lentamente, reduciendo la velocidad a la que se puede mover el pistón. Cuando el pistón se mueve hacia el otro lado, la válvula se puede diseñar para que se abra, de modo que el fluido pase más rápidamente, permitiendo que el pistón se mueva mucho más rápido. Los resortes de gas generalmente se diseñan con un tamaño particular de carga en mente, por lo que se expanden muy suavemente a una velocidad particular (tantos centímetros o pulgadas por segundo).

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