Historia del muelle

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La historia del muelle contempla la evolución humana desde la prehistoria hasta nuestros días siendo junto con la palanca y la rueda uno de los elementos mecánicos más antiguos. La idea de acumular energía mediante la compresión y extensión de determinados materiales vegetales se remonta al hombre primitivo quien observó la elasticidad presente en la naturaleza y al reparar en la flexión que la fuerza del viento ocasionaba a los árboles y la energía de recuperación en éstos cuando cesa, le llevó a pensar que sustituyendo el viento por el brazo, y cortando adecuadamente una varilla, tendría un elemento para impulsar y mejorar su sistema de caza. La aparición del arco y la flecha constituye un primitivo generador de energía, cuyo primer componente el arco es por definición un sistema de resorte que con los tiempos nos traerá la ballesta como elemento de suspensión, que en definitiva actúa como un muelle cerrado.

La permanente observación de la naturaleza por nuestros antepasados, varios miles de años antes de Cristo, y la utilización de los diversos materiales incluidos los flexibles y elásticos en un proceso de aprendizaje continuo, dio paso a la creación de las primeras herramientas y elementos mecánicos que afloraron a través y mediante la edad de Bronce y de Hierro. Produciéndose en la Edad de los Metales un gran avance tecnológico en la metalurgia. En sepulcros de estas épocas se encontraron fíbulas muy diversas diseñadas para la vestimenta, las cuales se hacían con cobre o latón martilleando y doblando después convenientemente un trozo de alambre.

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En la antigua Grecia, en el periodo helenístico y en la antigua Mesopotamia, se empiezan a realizar prácticas con máquinas simples y rudimentarias, como el gastraphetes considerado la primera ballesta occidental, lo que instaura las nociones y conocimientos de la dinámica y la estática, que desarrolló ampliamente el matemático y filósofo Arquímedes. Quien en su tratado "De las espirales" define lo que se conoce como la espiral de Arquímedes y realizó armas de asedio, el tornillo de Arquímedes, entre otros. El modelo original de balista grecorromano disparaba grandes piedras esféricas en lugar de dardos, que comenzaron a adaptarse más tarde.

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La efectividad a distancia de la ballesta como el anticipo más equivalente al arma de fuego, sólo fue superada por la pólvora que la introdujeron en Europa los bizantinos y los árabes con su refinada cultura alrededor del 1200 de nuestra era. Supuso el desarrollo de nuevos armamentos y mecanismos más complejos conduciendo a la fabricación de resortes forjados o conformados que todavía hoy siguen en uso. Buen exponente de ello son las numerosas forjas de hierro que se establecieron al este de la península ibérica. En el siglo XV aparece Leonardo Da Vinci (1452-1519) que fue probablemente uno de los primeros ingenieros de su época que se interesó por el trabajo mecánico de los metales utilizando objetos matrices en sus diseños. Desarrolló ideas muy adelantadas a su tiempo como el vehículo de tracción a motor (el automóvil) siendo un gran innovador. Muy pocos de sus proyectos llegaron a construirse (entre ellos la máquina para medir el límite elástico de un cable) puesto que la mayoría no eran realizables aún en esa época. Algunos expertos le atribuyen también el mecanismo de llave de rueda que funciona haciendo girar una rueda de acero con un muelle y supone un avance significativo en las armas de fuego. En los cerrojos de las pistolas antiguas o en los trabucos se incorporan por primera vez primitivos resortes. En la pistola alemana de 1632 al girar la rueda se tensa el muelle plano en forma de "V" transmitiéndose el movimiento por medio de una cadeneta de acero.

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En la década del 1660, el inglés Robert Hooke hizo unas aportaciones relevantes: inventó el volante con resorte espiral y se le considera el inventor del muelle helicoidal. Este resorte regula la oscilación rotatoria de una rueda volante en los relojes constituyendo su elemento motor que en los años posteriores reemplazará el péndulo y sus correspondientes pesas, gracias a lo cual los relojes se pudieron convertir en portátiles: aparecerán los relojes de pulsera. En definitiva, relojes precisos e insensibles al balanceo de un barco, siendo la clave para determinar la longitud geográfica. El estudio de este elemento elástico, sus periodos y sus movimientos con acumulación de energía, le lleva a publicar la hoy conocida como ley de Hooke. En ella expone “que la deformación de un material es proporcional a la fuerza que se ejerce en él" dándose cuenta que esta proporcionalidad depende del tipo de material y la constante recuperadora de los muelles: "la fuerza que devuelve un muelle a su posición de equilibrio es proporcional al valor de la distancia que se desplaza de su posición y a la fuerza ejercida inicialmente sobre él”, estableciéndose el límite elástico. En el siglo XVII se empieza a utilizar el muelle plano de resorte, como elemento motriz para algunos juguetes o para incipientes autómatas.

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En 1790 se produce el redescubrimiento del antiguo método indio para fabricar acero mediante el calentamiento del hierro en un recipiente o crisol. Éste fue el nacimiento y la cuna de la acería moderna, que impulsada por la Revolución Industrial permitió la fabricación de hilo de acero, el cual inicialmente solo se utilizaba para la fabricación de instrumentos musicales como el cavicornio, la arpa, mandolinas, etc., pero la consiguiente aplicación de posteriores estudios prácticos permitieron las diversas aplicaciones del muelle, tales como la cerradura de palanca de Robert Barron en 1778, la cerradura de cilindro de Joseph Bramah en 1784, el embrague de John Rennie en 1786 y como colofón James Watt, en el 1786 mejora la máquina de vapor de Thomas Newcomen mediante muelles de recuperación dando lugar a la máquina estática vertical de vapor, y en 1800 Richard Trevithick construye la primera locomotriz de vapor, para finalmente George Stephenson en el 1804 construye la primera y definitiva locomotora de vapor, la célebre Roket, con la que se dio un paso de gigante en el desarrollo industrial y la aplicación del muelle en el mismo.

Y siguieron otras aplicaciones como la persiana con su muelle de recuperación de James Barron (1809), el termostato de Andrew Ure (1830), el timbre eléctrico de Joseph Henry (1831), el barómetro aneroide de muelle espiral de Lucien Vidie (1843), etc., y todos ellos en las décadas de 1830 a 1840, y continuaron la grapadora de Herbert Haddan (1879), la suspensión para carruajes y vehículos sobre carriles de ballestas o mixta de muelles que inventó y patentó en 1885 Kart Bernz, dando inicio a la era de la aplicación de una gran gama de vehículos, tales como diligencias, ferrocarriles, iniciando la fabricación de las nuevas suspensiones de muelles y ballestas superpuestas, el velocímetro de Edward Prew (1898) y una larga lista de los objetos que componen nuestra vida cotidiana.

Los muelles acumulan la fuerza en forma de energía, y al liberarla, realizan el trabajo mecánico para el que están diseñados. De ellos se puede decir que son la perfecta aplicación del principio fundamental de la física moderna que expone: “La energía, no se crea ni se destruye, solo se transforma”. Representan para una máquina el equivalente a un músculo para el hombre, generando flexibilidad, tensión, velocidad o potencia, y contribuyendo, en definitiva, a la armonía de los movimientos. A pesar de su aspecto tan simple, se han convertido en un elemento indispensable en cualquier artefacto de la era moderna.

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