Fuerza alta
El muelle más grueso para un mismo diámetro exterior. Recorrido reducido. Ideal cuando el espacio axial es escaso y la fuerza requerida es elevada — embragues, válvulas de seguridad, precarga pesada.
Muelles de platillo
DIN 2093 / DIN EN 16983
Stock permanente
300+ referencias estándar
Entrega península
24 h · stock directo
Ø exterior
8 — 250 mm (estándar)
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¿Qué son los muelles de platillo?
Arandelas cónicas con propiedades elásticas, conocidas como muelles de platillo, muelles de disco o arandelas Belleville. La norma DIN 2093 / DIN EN 16983 establece todas las características dimensionales, mecánicas y de tratamiento térmico que deben cumplir estas piezas.
Su principal ventaja frente a los muelles helicoidales tradicionales es la capacidad de generar fuerzas elásticas muy elevadas en alojamientos comparativamente pequeños y con deflexiones reducidas.
Al apilarlos en serie o en paralelo es posible ajustar tanto la fuerza como el desplazamiento total del conjunto al valor exacto requerido por la aplicación. Sus propiedades elásticas permiten trabajar tanto en aplicaciones dinámicas (ciclos repetidos de carga y descarga) como estáticas (precarga permanente).
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Series A, B y C según DIN 2093 / DIN EN 16983
La norma DIN 2093 / DIN EN 16983 clasifica los muelles estándar en tres series según la relación entre el diámetro exterior (De) y el espesor del material (t). Para cada diámetro exterior definido por la norma existen tres versiones con diferente nivel de fuerza — habitualmente referidas mediante la letra de serie y el diámetro exterior (por ejemplo: A-50 o B-71).
NOTA
Además de las tres series estándar, es posible fabricar muelles con espesores intermedios que, cumpliendo igualmente la norma, no corresponden a ninguna de las tres series tabuladas.
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Superficies de apoyo · t vs. t′
La norma DIN 2093 / DIN EN 16983 recomienda que los discos con espesor superior a 6 mm se fabriquen con superficies de apoyo. Estas superficies aumentan la zona de contacto entre los platillos, mejorando la distribución de tensiones y reduciendo el desgaste.
En los muelles con superficies de apoyo hay que distinguir entre el espesor teórico del material (t) y el espesor reducido (t′) que es el espesor real en la zona de contacto. La diferencia entre t y t′ es relevante al diseñar un apilamiento en paralelo, ya que afecta directamente a la altura total del conjunto.
En catálogo
En el catálogo de Surisa es posible encontrar el mismo muelle con y sin superficies de apoyo; en muchos casos ambas versiones son intercambiables, pero dependiendo de la aplicación una puede ser más adecuada que la otra.
FIG · sección comparativa
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Definiciones y parámetros técnicos
Los siguientes parámetros aparecen en planos, hojas de cálculo y tablas de catálogo. Familiarizarse con la nomenclatura es esencial para solicitar correctamente una referencia o validar un apilamiento.
| Parámetro | Significado |
|---|---|
| De | Diámetro exterior del muelle |
| Di | Diámetro interior del muelle |
| t | Espesor teórico del material |
| t′ | Espesor reducido — sólo en muelles con superficies de apoyo |
| ho | Deflexión máxima · recorrido libre |
| lo | Altura total libre · lo = t + ho (sin sup. apoyo) · lo = t′ + ho (con sup. apoyo) |
| F(0,75 ho) | Fuerza en N al 75 % de la deflexión máxima — carga dinámica recomendada de trabajo |
Fórmula de altura total: lo = t + ho (sin sup. apoyo) — lo = t′ + ho (con sup. apoyo)
FIG · cotas técnicas
— Especificaciones de catálogo
- Norma de referencia DIN 2093 · DIN EN 16983 (sustituye a DIN 2093 desde 2017).
- Series estándar A (De/t ≈ 18) · B (De/t ≈ 28) · C (De/t ≈ 40). Fuerza alta, media y baja.
- Rango de Ø exterior (De) 8 – 250 mm en catálogo estándar. Fabricación a medida hasta 1.000 mm.
- Espesor del material (t) 0,2 – 14 mm. Superficies de apoyo recomendadas a partir de t > 6 mm.
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Apilamientos en serie y en paralelo
Los muelles de platillo pueden combinarse en apilamientos para obtener características de fuerza y desplazamiento a medida. La elección entre serie, paralelo o configuración mixta es una de las decisiones de diseño más importantes en un sistema de muelles de disco.
Misma orientación
Los muelles se apilan directamente. El desplazamiento total es igual al de una sola pieza; la fuerza aumenta proporcionalmente al número de unidades. Debe tenerse en cuenta la pérdida de fuerza por rozamiento entre piezas.
Contrapeados
Los muelles se colocan alternando la orientación. La fuerza resultante es igual a la de una sola pieza; el desplazamiento total se multiplica de forma directamente proporcional al número de unidades.
Combinación
Es posible combinar serie y paralelo, e incluso mezclar muelles de diferente espesor. Genera una curva F/s con tramos de rigidez progresiva: los más delgados se aplanan primero, incrementando progresivamente la fuerza necesaria para el desplazamiento.
FIG · configuraciones de apilamiento
FIG · aplicaciones reales
— Reglas prácticas para el dimensionado
- Pretensado mínimo recomendado
- ≥ 15 % del recorrido total
- Carga dinámica máxima recomendada
- ≤ 75 % del recorrido total — F(0,75 ho)
- Pérdida por relajación inicial
- ~ 5 % durante las dos primeras semanas de montaje
- Mezcla de espesores
- Permitida en serie — genera curva F/s con tramos de rigidez progresiva
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Guiado y lubricación del apilamiento
El correcto funcionamiento de un apilamiento de muelles de platillo depende en gran medida de su montaje. La histéresis producida por el rozamiento entre piezas y entre estas y los elementos de guiado puede alterar la curva fuerza-desplazamiento real respecto a la teórica.
— Guiado
El método más habitual es por diámetro interior mediante un eje. También es posible el guiado exterior mediante casquillo. En ambos casos deben respetarse las tolerancias de la norma DIN 2093 / DIN EN 16983.
Las superficies de guiado en contacto con las piezas deben estar pulidas y endurecidas a un mínimo de 55 HRC en una profundidad de 0,80 mm. En apilamientos largos pueden ser necesarios discos separadores para evitar el pandeo.
— Lubricación
Es imprescindible tanto entre las piezas como entre estas y el guiado. Según el entorno de trabajo pueden usarse aceites, grasas, pastas con bisulfuro de molibdeno (MoS₂) u otros lubricantes específicos. Para aplicaciones donde la fricción es crítica, existen soluciones de guiado especial con anillos o bolas entre las piezas que sustituyen el contacto deslizante por contacto rodante.
— Tolerancias de guiado · DIN 2093
| Diámetro · Di o De (mm) | Tolerancia (mm) |
|---|---|
| Hasta 16 | 0,2 |
| > 16 a 20 | 0,3 |
| > 20 a 26 | 0,4 |
| > 26 a 31,5 | 0,5 |
| > 31,5 a 50 | 0,6 |
| > 50 a 80 | 0,8 |
| > 80 a 140 | 1,0 |
| > 140 a 250 | 1,6 |
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Fatiga y relajación de los muelles de platillo
Al flexionarse, los muelles de platillo soportan tensiones que son más elevadas en ciertos puntos de su geometría. El nivel de esas tensiones y el número de ciclos de trabajo determinan la vida útil del apilamiento.
— Fatiga
Predicción de ciclos por desplazamiento
No es posible predecirla con exactitud, pero conociendo el desplazamiento inicial y final del recorrido dinámico es posible estimar el número de ciclos esperado. Este cálculo es especialmente útil para comparar configuraciones de apilamiento alternativas.
Tratamiento térmico
- Austenizado Mejores cualidades elásticas
- Templado + shot peening Excelente resistencia a fatiga
— Relajación
Pre-setting obligatorio por norma
Cualquier muelle de platillo sometido a carga de compresión constante durante un periodo prolongado experimentará una disminución gradual de fuerza. Para minimizarla, todos los muelles fabricados según DIN 2093 / DIN EN 16983 se someten a un proceso de pre-setting: se aplanan completamente y se descartan los que no recuperan su altura inicial.
~5%Pérdida estimada de fuerza durante las dos primeras semanas de montaje. A partir de entonces el apilamiento se estabiliza.
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Materiales, tratamientos y acabados
Los muelles de platillo Surisa se fabrican en una amplia gama de materiales, desde el acero al carbono estándar de catálogo hasta aleaciones especiales para servicio a alta temperatura o entornos corrosivos. El tratamiento térmico y el acabado superficial son determinantes para la vida útil del apilamiento.
— Materiales disponibles
Acero al carbono · muelle
Uso general industrial · estándar de catálogo
Acero inoxidable
Corrosión · alimentación · químico · farmacéutico
Aleaciones especiales
Alta temperatura · entornos extremos · aeroespacial
— Tratamientos y acabados
- Pre-setting Obligatorio según DIN 2093 · garantiza estabilidad dimensional bajo carga
- Austenizado Mejores cualidades elásticas · vida útil máxima en aplicaciones dinámicas
- Templado + revenido + shot peening Alternativa al austenizado · excelente resistencia a fatiga
- Fosfatado · pavonado Protección anticorrosión base · acabado estándar de catálogo
- Recubrimiento Delta·Tone / zinc-lamellar Resistencia avanzada a corrosión salina · automoción exterior
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Aplicaciones industriales de los muelles de platillo
Los muelles de platillo DIN 2093 / DIN EN 16983 se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones industriales donde se requiere una fuerza axial elevada en espacio reducido.
Automoción y maquinaria pesada
Precarga · embragues · válvulas
Precarga de rodamientos, sistemas de embrague, válvulas de seguridad y actuadores neumáticos / hidráulicos. La elevada fuerza por volumen permite integrar el muelle dentro de cuerpos de válvula y carcasas de transmisión.
Petróleo y gas
Juntas de bridas · cierre de válvulas AP
Apilamientos en serie largos en bridas de tuberías con presión variable y dilatación térmica. Mantienen la fuerza de cierre constante a lo largo del ciclo de servicio.
Energía · turbinas y generadores
De 150 — 400 mm · aceros HT
Compensación de dilataciones térmicas en estructuras de calderas, soportes de tuberías de vapor y sistemas de suspensión flexible. Aceros aleados para servicio a alta temperatura.
Ingeniería de precisión
Herramientas · prensas · amarres
Sistemas de sujeción de herramienta en husillos (broca, taladro, fresa), precarga de matrices, pinzas hidráulicas y prensas. El muelle aporta el cierre fail-safe ante pérdida de presión hidráulica.
Construcción e infraestructuras
Anclajes pretensados · amortiguación
Apoyos elastoméricos, amortiguadores de vibración, anclajes pretensados para estructuras metálicas y muelles compensadores en juntas de dilatación.
Industria química y farmacéutica
Bridas · juntas a presión constante
Bridas y juntas en tuberías con requisitos de presión constante. Versiones en acero inoxidable AISI 301 / 316 para entornos corrosivos y de limpieza CIP.
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Preguntas frecuentes
01 ¿Cuál es la diferencia entre un muelle de platillo Serie A, B y C según DIN 2093?
La diferencia está en la relación entre el diámetro exterior y el espesor del material (De/t). La Serie A (De/t ≈ 18) genera la fuerza más alta para un mismo diámetro; la Serie B (De/t ≈ 28) fuerza media; y la Serie C (De/t ≈ 40) la fuerza más baja. A mayor relación De/t, el muelle es más plano y flexible. La elección entre series depende de la fuerza requerida y del espacio axial disponible en el alojamiento.
02 ¿Cuándo es necesario usar un muelle de platillo con superficies de apoyo?
La norma DIN 2093 / DIN EN 16983 recomienda superficies de apoyo cuando el espesor del material supera los 6 mm. Las superficies de apoyo aumentan la zona de contacto entre piezas apiladas, mejorando la distribución de tensiones y reduciendo el desgaste en aplicaciones dinámicas. En apilamientos en paralelo es imprescindible considerar el espesor reducido t′ (en lugar de t) para calcular correctamente la altura total del conjunto.
03 ¿Cómo se calcula un apilamiento en serie y en paralelo de muelles de platillo?
En un apilamiento en serie (muelles contrapeados, alternando orientación) la fuerza es igual a la de un solo muelle y el desplazamiento total se multiplica por el número de piezas. En paralelo (misma orientación) el desplazamiento es el de un solo muelle y la fuerza se multiplica por el número de piezas, con una corrección por rozamiento entre piezas. Para apilamientos combinados, el programa de cálculo de Surisa obtiene la curva fuerza-desplazamiento completa con corrección de histéresis.
04 ¿Qué lubricante se recomienda para muelles de platillo DIN 2093?
Dependiendo del entorno de trabajo se pueden usar aceites, grasas o pastas con bisulfuro de molibdeno (MoS₂). Lo esencial es garantizar lubricación tanto entre las piezas del apilamiento como entre estas y el elemento de guiado. Para aplicaciones donde el control de la fricción es crítico, existen soluciones de guiado especial con anillos o bolas entre piezas que sustituyen el contacto deslizante por contacto rodante.
05 ¿Es posible fabricar muelles de platillo en materiales especiales o fuera de las medidas DIN 2093?
Sí. Además del catálogo estándar en acero al carbono para muelles (51CrV4, Ck67, C75S), Surisa fabrica muelles de platillo en acero inoxidable AISI 301, 302 y 316, así como en aleaciones especiales tipo Inconel, Hastelloy o Nimonic para servicio a alta temperatura. También se fabrican diámetros y espesores fuera de las series normalizadas, siempre respetando la geometría definida por la norma.
06 ¿Por qué un apilamiento de muelles pierde fuerza con el tiempo?
Cualquier muelle de platillo sometido a carga de compresión constante durante un periodo prolongado experimenta una disminución gradual de fuerza por relajación del material. Para minimizarla, todos los muelles fabricados según DIN 2093 / DIN EN 16983 se someten a un proceso de pre-setting: se aplanan completamente y se descartan los que no recuperan su altura inicial. Como referencia, un apilamiento tiende a perder aproximadamente un 5 % de fuerza en las dos primeras semanas de montaje, estabilizándose a partir de entonces.
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