Calculadora de ingeniería mecánica
Cinco cálculos mecánicos habituales en un solo sitio: relación de transmisión de engranajes con velocidad, par y diámetros según el módulo; potencia, par y rpm a partir de dos de ellos; par de apriete de tornillos métricos y UNC según la clase y la lubricación; poleas y correas con longitud y ángulo de abrazamiento; y fuerza y velocidad de un cilindro hidráulico. Cada resultado muestra su fórmula, en unidades métricas o anglosajonas.
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Cómo usarla
- Elige el cálculo: engranajes, par y potencia, tornillos, correas o cilindro hidráulico.
- Elige unidades métricas o de EE. UU.
- Rellena los datos que conozcas; los campos opcionales añaden resultados.
- Lee el resultado, los detalles y la fórmula, y cópialos si los necesitas.
Por qué usar esta herramienta
Trenes de engranajes
Relación, velocidad y par de salida con rendimiento, y diámetros primitivos, exteriores y distancia entre centros según el módulo.
Par y potencia
Con dos de los tres valores (potencia, par y rpm) obtienes el tercero, en kW y N·m o en hp y lb·ft.
Par de apriete
De M5 a M36 y de 1/4 a 1 pulgada UNC, clases 8.8 a 12.9, inoxidable y grados SAE.
Poleas y correas
Velocidad conducida, velocidad de la correa, longitud y ángulo de abrazamiento con aviso de patinaje.
Cilindros hidráulicos
Fuerza de empuje y de tracción según émbolo, vástago y presión, y velocidad según el caudal.
Con la fórmula
Cada resultado muestra la fórmula aplicada para comprobarla o copiarla en un informe.
Relación de transmisión, velocidad y par
La relación de transmisión es el número de dientes de la rueda conducida dividido entre los del piñón. Un piñón de 20 dientes que mueve una rueda de 60 da una relación 3:1: la salida gira a un tercio de la velocidad con el triple de par, menos las pérdidas. Las etapas se multiplican: dos etapas 3:1 dan 9:1.
En engranajes métricos el módulo fija el tamaño: diámetro primitivo = módulo × número de dientes, y la distancia entre centros es módulo × (z₁ + z₂) ÷ 2. Un engranaje de módulo 2 y 20 dientes mide 40 mm en el círculo primitivo y 44 mm por fuera.
Par, potencia y CV
En unidades métricas, potencia (kW) = par (N·m) × rpm ÷ 9549. Un motor que da 300 N·m a 3000 rpm entrega 94 kW. En España las fichas técnicas suelen dar la potencia en CV (caballo de vapor métrico, 735,5 W), que no es exactamente el hp anglosajón (745,7 W): 1 CV son 0,986 hp y 100 kW son 136 CV.
Tabla de par de apriete (rosca seca, 75 % de la carga de prueba)
El par es solo el medio para conseguir la fuerza de apriete correcta. Cerca del 90 % se pierde por rozamiento en la cabeza y en la rosca, así que la lubricación cambia mucho el resultado: con la rosca aceitada se alcanza la misma precarga con un 25 % menos de par. Aplicar un par «en seco» a un tornillo engrasado puede estirarlo o romperlo.
| Tornillo | Clase 8.8 | Clase 10.9 | Clase 12.9 |
|---|---|---|---|
| M6 | 10 N·m | 15 N·m | 18 N·m |
| M8 | 25 N·m | 36 N·m | 43 N·m |
| M10 | 50 N·m | 72 N·m | 84 N·m |
| M12 | 88 N·m | 126 N·m | 147 N·m |
| M16 | 219 N·m | 313 N·m | 365 N·m |
| M20 | 441 N·m | 610 N·m | 713 N·m |
Fuerza de un cilindro hidráulico
Fuerza = presión × área del émbolo. Un cilindro de 80 mm a 160 bar empuja con unos 80 kN, unas 8 toneladas. Al retroceder, el vástago ocupa parte del área: con un vástago de 40 mm queda el 75 % del área, así que tira con el 75 % de la fuerza y vuelve un tercio más rápido.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se calcula la relación de transmisión?
Divide los dientes de la rueda conducida entre los del piñón: 60 ÷ 20 = 3, es decir, 3:1. La velocidad de salida es la de entrada dividida entre la relación, y el par se multiplica por ella.
¿Cómo paso de par a potencia?
kW = N·m × rpm ÷ 9549. Para obtener CV multiplica los kW por 1,36.
¿Qué par de apriete lleva un tornillo M10 8.8?
Unos 50 N·m en seco, o unos 38 N·m con la rosca aceitada, para una precarga del 75 % de la carga de prueba. Si el fabricante da un valor, usa el suyo.
¿Qué es el factor de tuerca K?
Un coeficiente experimental que agrupa el rozamiento en la rosca y bajo la cabeza: 0,20 para acero seco, 0,15 aceitado y 0,10 a 0,12 con pasta antigripante o de molibdeno.
¿Qué longitud de correa necesito?
L = 2C + π(D + d)/2 + (D − d)² / 4C, siendo C la distancia entre ejes y D y d los diámetros de las poleas. Elige la longitud normalizada más cercana y ajusta el tensor.
¿Cuánta fuerza hace un cilindro hidráulico?
Presión por área del émbolo. 100 bar sobre un émbolo de 63 mm dan unos 31 kN, algo más de 3 toneladas.
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