Encuentre el módulo de sección y el momento de inercia de una sección transversal de rectángulo, círculo, círculo hueco o viga en I, más el esfuerzo de flexión que produce bajo un momento aplicado.
Sección transversal
Cross-section ancho, en millimetres.
Cross-section altura (profundidad), en millimetres.
Diameter de el solid round section, en millimetres.
Outside diameter de el tube, en millimetres.
Inside diameter (bore) de el tube, en millimetres. Must ser smaller than el outer diameter.
Ancho de el top y bottom flanges, en millimetres.
Overall profundidad de el beam, en millimetres.
Espesor de each flange, en millimetres.
Espesor de el vertical web, en millimetres.
Applied bending moment. Leave blank un skip el bending-estrés calculation.
Resultado
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Encuentre el módulo de sección y el momento de inercia de una sección transversal de rectángulo, círculo, círculo hueco o viga en I, más la tensión de flexión que produce bajo un momento aplicado.
5 min de lectura3 pasos7 términos3 ejemplos6 preguntas frecuentesS = I / c
El módulo de sección indica qué tan eficientemente la sección transversal de una viga resiste la flexión, independientemente del material del que esté hecha.
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Paso a paso
Cómo usar esta calculadora
3 pasos▸
1
Elige una forma de sección transversal
Selecciona Rectángulo, Círculo, Círculo hueco o Viga I en el menú desplegable de forma. Cada forma cambia los campos de dimensión que necesita — ancho y altura para un rectángulo, un solo diámetro para un círculo sólido, diámetro interno y externo para un tubo, y dimensiones de ala/alma para una viga I.
2
Ingresa las dimensiones de la sección transversal
Completa cada campo de dimensión en milímetros. La calculadora se actualiza al instante y calcula el momento de inercia (I) y el módulo de sección (S = I/c) para la forma seleccionada.
3
Añade un momento flector para el esfuerzo (opcional)
Ingresa un momento flector aplicado en kN·m para ver el esfuerzo de flexión resultante (σ = M/S) en megapascales. Déjalo en blanco si solo necesitas las propiedades de la sección.
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Referencia
Fórmula y metodología
2 fórmulas▸
Módulo de sección
S = I / c
El módulo de sección S es el momento de inercia I dividido entre c, la distancia desde el eje neutro (centroidal) hasta la fibra extrema de la sección transversal. Tiene unidades de longitud al cubo (mm³) y mide qué tan eficientemente una sección transversal resiste la flexión — un S mayor significa un esfuerzo de flexión menor para el mismo momento aplicado.
Esfuerzo de flexión
σ = M / S
Para una viga en flexión pura, el esfuerzo de flexión máximo σ en la fibra extrema equivale al momento flector aplicado M dividido entre el módulo de sección S. Con M en kN·m y S en mm³, la calculadora convierte internamente para que σ resulte en megapascales (MPa = N/mm²).
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Glosario
Términos clave explicados
7 términos▸
Módulo de sección (S)Una propiedad geométrica de una sección transversal, S = I/c, que relaciona el momento flector aplicado con el esfuerzo de flexión máximo. Un módulo de sección mayor significa que la forma resiste el esfuerzo de flexión de manera más eficiente para su tamaño.
Momento de inercia (I)También llamado segundo momento de área. Una medida de cómo se distribuye el área de una sección transversal respecto a su eje neutro — un I mayor significa que la forma resiste más la deflexión por flexión, independientemente de la rigidez del material.
Eje neutroLa línea a través de la sección transversal de una viga donde el esfuerzo de flexión es cero — todo lo que está de un lado está en tensión, y el otro lado en compresión, para una viga flexionada por un momento respecto a ese eje.
Esfuerzo de flexiónEl esfuerzo interno producido por un momento flector, máximo en la fibra extrema (el punto más alejado del eje neutro) y cero en el propio eje neutro. Se calcula como σ = M/S.
Fibra extremaEl punto de una sección transversal más alejado del eje neutro — donde el esfuerzo de flexión alcanza su magnitud máxima. La distancia desde el eje neutro hasta la fibra extrema se denota c.
Viga IUna sección de acero estructural en forma de la letra I, con dos alas horizontales conectadas por un alma vertical. La mayor parte de su material se ubica lejos del eje neutro en las alas, lo que le da un módulo de sección alto respecto a su peso — una forma eficiente para resistir la flexión.
Elástico (flexión)Comportamiento de flexión donde el esfuerzo es proporcional a la deformación y la viga regresa a su forma original una vez que se retira la carga. Las fórmulas S = I/c y σ = M/S asumen flexión elástica con el esfuerzo permaneciendo por debajo del punto de fluencia del material.
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Escenarios
Ejemplos del mundo real
3 ejemplos▸
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Diseñador estructural
Viga de madera rectangular
Forma RectánguloAncho (b) 200 mmAltura (h) 400 mm
Para un rectángulo, S = b·h²/6 = 200 × 400² / 6 ≈ 5,333,333 mm³, e I = b·h³/12 ≈ 1,066,666,667 mm⁴. Duplicar la altura multiplicaría S por 4 (escala con h²) — la altura es, por mucho, la palanca más poderosa para la resistencia a la flexión de una sección rectangular.
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Diseñador de maquinaria
Eje redondo sólido
Forma Círculo (sólido)Diámetro (d) 150 mm
Para un círculo sólido, S = π·d³/32 = π × 150³ / 32 ≈ 331,340 mm³. Un eje redondo tiene un módulo de sección menor que un rectángulo de tamaño similar porque su material está distribuido más cerca del centro en lugar de estar empujado hacia los extremos.
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Detallista de acero
Viga I bajo un momento flector
Forma Viga IAncho de ala (B) 150 mmAltura total (H) 300 mmEspesor de ala (tf) 12 mmEspesor de alma (tw) 8 mmMomento flector (M) 50 kN·m
Con esas dimensiones, el módulo de sección de la viga resulta aproximadamente 940,000 mm³. El esfuerzo de flexión es σ = M/S = (50 kN·m × 1,000,000) / 940,000 mm³ ≈ 53 MPa — cómodamente por debajo de las resistencias de fluencia típicas del acero estructural de 250–350 MPa, así que la sección tiene margen antes de fluir.
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Referencia
Citar esta calculadora
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MLA
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Análisis a fondo
Entendiendo el Módulo de Sección y el Esfuerzo de Flexión
El módulo de sección indica qué tan eficientemente la sección transversal de una viga resiste la flexión, independientemente del material del que esté hecha. Ingenieros y aficionados por igual lo usan para comparar formas de sección transversal y verificar si una viga bajo una carga conocida se mantendrá dentro de un límite seguro de esfuerzo de flexión.
Cómo funciona la Calculadora de Módulo de Sección
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La calculadora primero calcula el momento de inercia (I) para la forma seleccionada respecto a su eje centroidal (neutro), y luego lo divide entre c — la distancia desde ese eje hasta la fibra extrema — para obtener el módulo de sección, S = I/c. Las fórmulas de rectángulo y círculo sólido son formas cerradas exactas (bh²/6 y πd³/32 respectivamente). El círculo hueco resta el momento de inercia del círculo interno del círculo externo antes de dividir entre c. La viga I trata la sección como un rectángulo completo B×H con dos rectángulos laterales removidos para dejar el alma y las alas, ignorando los pequeños radios de acuerdo que tienen las secciones laminadas reales en la unión alma-ala — una simplificación estándar que se mantiene precisa dentro de uno o dos puntos porcentuales para proporciones típicas.
Entradas y su significado
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Todas las dimensiones se ingresan en milímetros, coincidiendo con la práctica común del dibujo estructural. El módulo de sección (S) resulta en mm³ y el momento de inercia (I) en mm⁴ — ambos números grandes para tamaños de viga realistas, lo cual es esperado. El momento flector opcional se ingresa en kilonewton-metros (kN·m), una unidad estándar de la ingeniería estructural, y el esfuerzo de flexión resultante se reporta en megapascales (MPa = N/mm²) para poder compararlo directamente con la resistencia de fluencia publicada de un material. La altura es la entrada con el mayor efecto tanto en I como en S para secciones rectangulares y de viga I, ya que entra en las fórmulas elevada a la segunda o tercera potencia — pequeños aumentos en la altura producen ganancias desproporcionadas en la resistencia a la flexión.
Límites y casos especiales
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Esta calculadora maneja únicamente la flexión elástica pura respecto al eje centroidal horizontal — no considera el pandeo lateral-torsional, el esfuerzo cortante, la carga combinada axial-y-flexión, ni la flexión asimétrica respecto a un eje sesgado. La fórmula de la viga I ignora los radios de acuerdo y asume una sección doblemente simétrica (alas superior e inferior iguales), así que no coincidirá exactamente con el valor de catálogo publicado por cada fabricante para un perfil laminado específico — úsala para estimar y comparar secciones personalizadas o armadas, y verifica contra las tablas de un fabricante de acero para un perfil estándar específico. Para cualquier diseño que soporte carga, verifica los resultados contra tu código estructural local y, cuando se requiera, haz que un ingeniero con licencia revise el cálculo.
❓
Preguntas
Preguntas frecuentes
6 preguntas▸
¿Cuál es la fórmula del módulo de sección?+
El módulo de sección es S = I/c, donde I es el momento de inercia de la sección transversal respecto a su eje neutro (centroidal) y c es la distancia desde ese eje hasta la fibra extrema — el punto más alejado de la sección respecto al eje.
¿Cuál es la fórmula del módulo de sección para un rectángulo?+
Para un rectángulo con ancho b y altura h, S = b·h²/6. La altura importa mucho más que el ancho porque está elevada al cuadrado en la fórmula — duplicar la altura cuadruplica el módulo de sección, mientras que duplicar el ancho solo lo duplica.
¿Cómo calculo el esfuerzo de flexión a partir del módulo de sección?+
El esfuerzo de flexión es σ = M/S, donde M es el momento flector aplicado y S es el módulo de sección. Esto da el esfuerzo máximo en la fibra extrema de la sección transversal para una viga en flexión pura.
¿Por qué importa un módulo de sección mayor?+
Un módulo de sección mayor significa que una viga produce menos esfuerzo de flexión para el mismo momento aplicado, así que la viga puede soportar una carga mayor — o la misma carga con más seguridad — antes de alcanzar el esfuerzo de fluencia de su material. Aumentar S es una forma de hacer una viga más rígida frente a la falla por flexión sin necesariamente usar más material, moviendo el material más lejos del eje neutro.
¿Qué unidades usa esta calculadora?+
Las dimensiones de la sección transversal se ingresan en milímetros. La calculadora reporta el momento de inercia en mm⁴ y el módulo de sección en mm³. El momento flector opcional se ingresa en kilonewton-metros (kN·m), y el esfuerzo de flexión resultante se reporta en megapascales (MPa, equivalente a N/mm²).
¿Por qué es tan eficiente para la flexión la forma de viga I?+
Una viga I concentra la mayor parte de su área de sección transversal en las alas, lejos del eje neutro, donde el material contribuye más al momento de inercia y al módulo de sección. Esto le da a una viga I un módulo de sección mucho más alto por unidad de material que un rectángulo o círculo sólido de la misma área — por eso las vigas de acero estructural tienen esta forma en lugar de ser barras sólidas.
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