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CAPITULO 7 

RESORTES 

DEFINICIÓN 

Un resorte es un elemento activo que se utiliza para ejercer una fuerza o un torque y, al mismo 

tiempo, almacenar energía. La fuerza puede ser de empuje o de tracción (jalar) lineal, o ser 

radial actuando en forma similar a una liga alrededor de un rollo de planos. El torque puede 

utilizar para generar un giro o rotación. 

TIPOS    DE   RESORTES 

Los  resortes son susceptibles de clasificarse conforme al sentido y  la naturaleza de  la  fuerza 

que ejercen, agrupados en resortes de empuje, tracción, radial y torsión. 

 

 

 

 

 

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Los resortes más comunes son los helicoidales, motivo por el cual servirá de parámetro para el 

análisis y diseño de los resortes. 

Los  resortes  helicoidales  de  compresión  se  fabrican,  por  lo  regular,  de  alambre  redondo, 

enrollado en forma cilíndrica recta con un espaciamiento constante entre bobinas adyacentes. 

Puede utilizarse también alambre cuadrado o rectangular. Sin una fuerza aplicada  la  longitud 

del  resorte  recibe  el  nombre  longitud  libre.  Cuando  se  aplica  una  fuerza,  las  bobinas  se 

comprimen  hasta  que  todas  están  en  contacto  entre  sí,  en  ese momento  la  longitud  es  la 

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mínima  y  se  denomina  longitud  comprimida.  Conforme  se  incrementa  su  deflexión,  para 

comprimir un resorte se requiere una cantidad de fuerza que se incrementa en forma lineal.  

La longitud comprimido, Ls, se encuentra cuando el resorte está colapsado hasta el punto en el 

que todas  las bobinas se encuentran en contacto entre sí. Como es obvio, esta es  la  longitud 

más  reducida que puede presentar el  resorte. Por  lo general, el resorte no está comprimido 

totalmente cuando está en operación. 

La longitud más corta del resorte durante su funcionamiento normal se denomina longitud de 

operación, Lo. A veces, los resortes se diseñan para que operen entre dos límites de deflexión. 

Considere  un  resorte  para  válvula  de motor,  cuando  la  válvula  abre,  el  resorte  adopta  su 

longitud más corta. Después, cuando  cierra, el  resorte  se alarga pero aún ejerce una  fuerza 

para mantener  la válvula segura en el  lugar en que asienta. La  longitud en esta condición se 

denomina longitud instalada, Li o La. En consecuencia la longitud del resorte de válvula cambia 

de  Lo  a  La  durante  la  operación  normal  conforme  la  propia  válvula  hace  un movimiento 

recíproco. 

 Se  utilizará  el  símbolo  F  para  indicar  las  fuerzas  que  ejerce  un  resorte  mediante  varios 

subíndices  para  especificar  qué  nivel  de  fuerza  se  está  considerando.  Los  subíndices 

corresponden a los que se utilizan para las longitudes. 

Fs » fuerza en longitud comprimido,  

Ls: la fuerza máxima que se observa en el resorte. 

Fo = fuerza en longitud de operación  

Lo: la fuerza máxima que observa el resorte en operación normal. 

Fi   = fuerza en longitud instalado, Li: longitud donde la fuerza varía entre Fo y Fi  

Ff m fuerza a longitud libre,  

Lf esta fuerza es cero. 

 

 

 

 

 

 

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RESISTENCIA DE LOS RESORTES 

Para el diseño de  los  resortes  se utiliza el esfuerzo  cortante máximo, debido a  su  forma de 

trabajo, teniendo para ello las relaciones siguientes: 

ESFUERZO ULTIMO  

ESFUERZO CORTANTE  

Los valores de “A” y “b”, se obtiene de la tabla siguiente de acuerdo al material del resorte: 

 

Además de acuerdo a la teoría de fatiga en los materiales, la tensión a fatiga estará en relación 

al  tamaño  del  elemento  diseñado,  tal  como  se  puede  apreciar  en  la  gráfica  siguiente  que 

relaciona diámetro de espira con resistencia última. 

 

 

σut A db⋅=

τus 0.67 σut⋅=

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INDICE  DEL RESORTE 

Es  la  razón entre el diámetro del  resorte y el diámetro de  la espira,  se  sugiere no pasar  los 

límites siguientes: 

 

DEFLEXION DEL RESORTE 

Estará dado por: 

 

 

Y: deflexión F: Fuerza axial aplicada D: diámetro medio de las espiras d: diámetro de la espira G: Constante a torsión Na: Numero de espiras 

 

TASA O CONSTANTE DEL RESORTE 

Esta  viene  de  la  relación  básica  de  fuerza  igual  a  desplazamiento  por  constante  elástica, 

entonces se obtiene: 

 

CDd

= 4 C< 12<

y8 F⋅ D3

⋅ Na⋅

d4 G⋅=

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La tasa del resorte tendrá que estar entre el 15% y el 85% de su deflexión total, caso contrario 

su comportamiento deja de ser lineal. 

ESFUERZOS EN LAS ESPIRAS A COMPRESIÓN 

Como se observa en  la grafica el resorte, está sometido a cortante directa y a 

cortante por torsión, deduciéndose las siguientes relaciones: 

 

 

Reagrupando en función del índice del resorte (por estrategia de diseño) 

 

Ks,  se  conoce  como  factor  de  cortante  directo,  sin  embargo  el  factor  de 

concentración de esfuerzos normalmente  (con carga dinámica) es el sugerido 

por Wahl, que se expresa de la siguiente manera: 

 

 

 

De acuerdo a la expresión anterior, se puede enunciar la tensión cortante por torsión máxima: 

τ

T r⋅Ip

FA

+=F

D2

⎛⎜⎝

⎞⎟⎠

⋅d2

⎛⎜⎝

⎞⎟⎠

⋅

π

d4

32⋅

F

π d2⋅

4

⎛⎜⎝

⎞⎟⎠

+=

τ

8 F⋅ D⋅

π d3⋅

4 F⋅

π d2⋅

+=

τ Ks8 F⋅ D⋅

π d3⋅

⋅= Ks 10.5C

+⎛⎜⎝

⎞⎟⎠

=

Kw4 C⋅ 1−

4 C⋅ 4−

0.615C

+=

kFy

=d4 G⋅

8 D3⋅ Na⋅

=

kFo Fi−

Li Lo−=

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FACTOR DE SEGURIDAD PARA CARGAS  ESTÁTICAS 

Se define como: 

 

DISEÑO DE RESORTES A COMPRESIÓN Y CARGA ESTÁTICA 

Para el diseño de estos se puede seguir los pasos sugeridos: 

1. Especificar características del material. 

2. Especificar las solicitaciones y dimensiones requeridas. 

3. Calcular la razón del resorte. 

4. Calculo de la longitud libre. 

5. Se calcula una tensión de diseño. 

6. Cálculo del diámetro medio entre espiras. 

7. Cálculo del diámetro de la espira. 

8. Selección de un alambre estándar. 

9. Verificar si los valores de C y Kw están dentro de rango. 

τmax Kw8 F⋅ D⋅

π d3⋅

⋅=

Nsσy

τmax=

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10. Calcular la tensión real. 

11. Cálculo del número de espiras. 

12. Cálculo de la longitud y fuerza en comprimido. 

13. Verificación de la tensión máxima en comprimido. 

14. Obtención del factor de seguridad. 

Tabla de Alambres normalizados para resortes. 

 

BIBLIOGRAFIA  

Norton, R. Diseño de Máquinas. Ed. Prentice Hall. 1999. 

Mott, R. Diseño de Elementos de Máquinas. Ed. Prentice Hall. 1995.