flexibilidad

La flexibilidad es el recíproco de la rigidez. Mientras que la rigidez indica la fuerza necesaria para mover algo una distancia determinada, la flexibilidad indica cuánto se mueve algo bajo una fuerza determinada. En una viga cargada, un resorte o una carcasa, la flexibilidad es el desplazamiento por unidad de carga, medido en metros por newton o pulgadas por libra. Un eje rígido tiene baja flexibilidad; uno flexible tiene alta flexibilidad. El concepto es importante porque las estructuras reales siempre se desvían un poco, y esa desviación afecta el rendimiento, la alineación y la vida útil.

En el diseño de rodamientos, la flexibilidad de la carcasa o del propio eje puede causar desalineación y acelerar el desgaste. Un husillo con 0.005 pulgadas de excentricidad debido a la flexibilidad del eje a la velocidad de operación degradará el acabado superficial y la vida útil de la herramienta. Las carcasas de engranajes deben resistir la flexibilidad bajo las fuerzas de engrane para mantener los patrones de contacto; la flexión excesiva de la carcasa provoca la carga del borde del diente. Las máquinas herramienta de precisión están diseñadas con baja flexibilidad: los husillos de rectificado, por ejemplo, a menudo utilizan rodamientos de elementos rodantes precargados y materiales rígidos específicamente para minimizar el desplazamiento elástico que se manifestaría como vibración o ondulación en la pieza de trabajo.

La flexibilidad también describe la respuesta dependiente del tiempo de los materiales bajo carga sostenida, a veces llamada flexibilidad de fluencia. Los polímeros y los compuestos exhiben una flexibilidad significativa que aumenta con la temperatura y el tiempo. Un inserto de plástico en una carcasa de aluminio se relajará gradualmente, afectando la fuerza de sujeción y las tolerancias de holgura durante meses o años. Los ingenieros tienen esto en cuenta especificando un esfuerzo operativo más bajo, secciones más gruesas o materiales con una flexibilidad inherentemente menor (metales, cerámicas).

Por qué es importante en el montaje y el servicio

La flexibilidad se vuelve crítica en los conjuntos atornillados. Una arandela blanda debajo de la cabeza de un perno aumenta la flexibilidad; distribuye la carga sobre un área más grande, pero también permite una mayor relajación de la unión, por lo que la precarga disminuye. Los diseñadores de equipos de alta vibración a menudo eligen arandelas de acero endurecido y arandelas de espesor específico para controlar la flexibilidad de la unión y preservar la carga de apriete. En los sistemas hidráulicos, la flexibilidad de la manguera y el accesorio (el volumen que absorben los recipientes elásticos) afecta directamente el tiempo de respuesta y la estabilidad del circuito; las líneas más rígidas proporcionan una actuación más rápida.

El término proviene del latín complere, que significa llenar o completar, pero en ingeniería se refiere al grado en que una estructura cede o se adapta a la carga. No es un defecto; es una propiedad inevitable que debe medirse, predecirse (utilizando análisis de elementos finitos) y gestionarse mediante la elección del material, la geometría y el método de montaje. No tener en cuenta la flexibilidad conduce a un desgaste prematuro, pérdida de precisión y una vida útil reducida.