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Calculadora de rigidez de resorte equivalente
Calcule la rigidez equivalente de resortes conectados en serie o en paralelo. Introduzca hasta cinco valores de rigidez de resorte individuales y, opcionalmente, calcule la frecuencia natural.
Resultados
Conexión en paralelo
Los resortes comparten la misma deflexión; las fuerzas se suman:
Conexión en serie
Los resortes comparten la misma fuerza; las deflexiones se suman:
Simplificación de resortes idénticos
Para n resortes idénticos de rigidez k:
Frecuencia natural
Con una masa conocida montada en el sistema de resortes:
Dónde keq está en N/m (multiplique N/mm por 1000) y m está en kg.
Ejemplo práctico
Dada: Masa m = 200 kg, 4 resortes idénticos en paralelo, cada k = 45 N/mm.
keq = 4 × 45 = 180 N/mm = 180.000 N/m
ωn = √(180.000 / 200) = √900 = 30 rad/s
Fn = 30 / (2π) = 4,77 Hz
💡 Consejo: Los resortes paralelos aumentan la rigidez (sistema más rígido, mayor frecuencia natural). Los resortes en serie la reducen (sistema más blando, menor frecuencia natural).
Utilice resortes en paralelo cuando necesite aumentar la rigidez total — por ejemplo, montando varios resortes uno al lado del otro bajo una máquina. La rigidez equivalente es la suma de todas las rigideces individuales.
Utilice resortes en serie cuando necesite reducir la rigidez total o aumentar la flexibilidad — por ejemplo, apilando resortes extremo con extremo. La rigidez equivalente es siempre menor que la del resorte individual más débil.
En una disposición en paralelo, todos los resortes comparten la misma deflexión, pero cada uno soporta una parte de la carga. La fuerza total es la suma de las fuerzas en cada resorte, por lo que la rigidez efectiva es keq = k₁ + k₂ + … + kₙ.
Para n resortes idénticos de rigidez k, la rigidez equivalente es simplemente n × k.
Las configuraciones de resortes en serie aparecen en muchos sistemas de ingeniería:
- Amortiguadores multietapa con resortes apilados
- Resortes de válvulas de automoción en algunas configuraciones
- Almohadillas de aislamiento de caucho apiladas verticalmente
- Sistemas de ballestas multicapa
- Conjuntos de sartas de perforación
Sí. La frecuencia natural depende tanto de la masa como de la rigidez: f = (1/2π)√(k/m). Añadir resortes en paralelo aumenta keq, elevando la frecuencia natural. Añadir resortes en serie disminuye keq, reduciéndola.
Duplicar resortes idénticos en paralelo duplica keq y aumenta la frecuencia en √2 ≈ 1.41.
La rigidez de un resorte puede medirse de varias formas:
- Ensayo estático: Aplicar una fuerza conocida y medir la deflexión. k = F/δ.
- Máquina de ensayo de compresión: Registrar la curva completa de fuerza-deflexión.
- Ensayo dinámico: Montar una masa conocida y medir la frecuencia de vibración libre. k = m × (2πf)².
- Hoja de datos del fabricante: La mayoría de los resortes comerciales tienen una constante elástica nominal especificada.
Los procedimientos descritos en esta página fueron desarrollados y probados en campo por el equipo de Vibromera utilizando el Balanset-1A, un equilibrador portátil de dos canales y analizador de vibraciones para el equilibrado de rotores in situ.
Balanceadores portátiles profesionales, analizadores de vibraciones y sistemas de monitorización de la condición. Optimice la selección de resortes y verifique el rendimiento del aislamiento in situ. Utilizados en más de 50 países.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko es ingeniero de análisis de vibraciones y fundador y director ejecutivo de Vibromera. Desde hace más de 15 años equilibra equipos rotativos en campo y no en un banco de pruebas: desbrozadoras, ventiladores industriales, trituradoras, centrifugadoras, ejes y husillos. De ese trabajo nacieron los instrumentos Balanset — se concibieron como una herramienta que el especialista puede llevar hasta la máquina y utilizar solo, in situ, y no como equipo de laboratorio. Vibromera se fundó en 2017 y desde 2023 tiene su sede en Oporto, Portugal. Aquí se realizan el desarrollo, el montaje y el soporte de la línea Balanset. El instrumento insignia es el Balanset-1A, un analizador portátil para el equilibrado en uno y dos planos y para el diagnóstico de vibraciones. Nikolai participa personalmente en la atención al cliente, en la resolución de casos de equilibrado difíciles y en el desarrollo del software. Trabaja con clientes de todo el mundo, en cualquier idioma.
