Calculadora de Compresión de Resorte | Constante a partir de las dimensiones
Introduce el diámetro del alambre, el diámetro exterior de la espira, la longitud libre, las espiras activas y el material para calcular la constante del resorte, la fuerza máxima, la deflexión, la altura sólida, el diámetro medio y el índice de un resorte helicoidal de compresión.
💡 Sobre esta herramienta
A menudo tienes un resorte de compresión en la mano sin ficha técnica: en una reparación, en un prototipo o ajustando una máquina. Si mides con un calibre el diámetro del alambre, el diámetro exterior y la longitud libre, y cuentas las espiras activas, puedes estimar su constante.
La constante (N/mm) es la fuerza necesaria para comprimir el resorte un milímetro. La herramienta usa la relación estándar de resistencia de materiales k = G·d⁴ / (8·D³·n), donde d es el diámetro del alambre, D es el diámetro medio de la espira (diámetro exterior menos alambre), n son las espiras activas y G es el módulo de cortante del material. También muestra la altura sólida y el índice del resorte para comprobar si el diseño es viable.
🧐 Preguntas Frecuentes
Qué significa la constante del resorte? Es la fuerza, en newtons, necesaria para comprimir el resorte un milímetro (N/mm). Un valor más alto indica un resorte más rígido que se deforma menos con la misma carga.
En qué punto se toman la deflexión máxima y la fuerza máxima? Al 80 % de la deflexión total, que es la longitud libre menos la altura sólida. La norma JIS B 2704-1 indica que la longitud a la que se especifica la fuerza de un resorte debe quedar donde la deflexión es del 20 % al 80 % de la deflexión total, y la herramienta muestra el extremo superior de ese rango. No se calcula la tensión, así que hay que comprobar aparte si el material soporta esa deflexión.
Cuál es la diferencia entre espiras activas y totales? Las espiras activas son las que realmente se deforman. En un resorte de extremos cerrados, la espira de cada extremo no contribuye a la deflexión, por lo que la altura sólida toma las espiras totales como las activas más dos.
Apareció una advertencia sobre el índice del resorte. El índice del resorte es el diámetro medio dividido por el del alambre. Un índice muy bajo es difícil de enrollar y uno muy alto se enreda. La herramienta avisa fuera de un rango fabricable, considerando ideal de 4 a 12.
Qué material debo elegir? El alambre de piano (SWP) sirve para usos generales, el acero inoxidable (SUS304) aporta resistencia a la corrosión y el bronce fosforoso (C5191) se usa cuando importa la conductividad. Cada uno tiene un módulo de cortante distinto que afecta la constante.
📚 La física detrás de la fórmula
La fórmula k = G·d⁴ / (8·D³·n) revela algo útil para aprender: la constante depende del diámetro del alambre elevado a la cuarta potencia. Esto significa que un pequeño cambio en el alambre cambia mucho la rigidez. Pasar de 1,0 a 1,2 mm de alambre, manteniendo todo lo demás igual, multiplica la constante por más de dos. En cambio, la constante es inversamente proporcional al cubo del diámetro medio, así que ampliar la espira ablanda el resorte rápidamente. Entender estas dependencias ayuda a ajustar un diseño con intención en lugar de por ensayo y error. Recuerda que esta fórmula supone un resorte lineal e ideal y no calcula la tensión del material, por lo que el resultado es un punto de partida para el diseño.