Por qué funciona una réplica de airsoft: física, matemáticas y ajustes de una AEG

Cuando hablamos de relación de engranajes, short stroke o sincronización de alimentación, en el fondo estamos hablando de matemáticas aplicadas: proporciones, repartos de energía y ventanas de tiempo que se miden en milisegundos. En este artículo revisamos cada cálculo con detalle, diferenciando siempre entre lo que dice el modelo ideal y lo que ocurre realmente dentro de una gearbox.

El mismo cambio, dos porcentajes distintos: la trampa de la relación de engranajes

La relación de engranajes reparte, en un modelo cinemático ideal, la velocidad angular y el par entre el motor y el sector gear de forma inversamente proporcional. Si el motor gira a una velocidad ω y multiplicamos por una relación i, la salida gira a ω/i pero con un par multiplicado por i·η, donde η es la eficiencia mecánica del tren (pérdidas por rozamiento, engrane, rodamientos, shimming…). Esa relación inversa es la que genera una trampa habitual a la hora de leer porcentajes: la misma comparación, mirada desde un lado o desde el otro, da cifras distintas.

Hasta aquí todo parece intuitivo. El problema aparece cuando se hace la misma tabla mirando desde el otro extremo, tomando el 12:1 como referencia en vez del 18:1: Fíjate en el detalle: el 18:1 tiene un 50% más de par que el 12:1, pero el 12:1 NO tiene un 50% menos de par que el 18:1 — tiene un 33,3% menos. Las dos frases describen la misma diferencia física, pero cada una usa una base de cálculo distinta. Es el mismo motivo por el que una rebaja del 50% no se deshace subiendo el precio un 50%: hay que subirlo un 100% para volver al valor original. Una precisión importante: estos porcentajes describen la relación ideal de velocidad angular y par en el tren de engranajes, con las mismas RPM de motor en ambos casos. En una réplica real, el motor no gira igual de rápido bajo cargas distintas —con un 12:1 encuentra más resistencia equivalente, consume más corriente y puede perder más revoluciones bajo carga—, así que la ganancia real de cadencia suele quedar por debajo del 50% teórico, y la denominación comercial de la relación no siempre coincide de forma exacta con el cociente real entre dientes.

Engranajes Tactical Cave

Cojinetes de acero CNC

Motor Black Engine

Cuántos dientes puedes quitar (y qué te dice realmente ese número)

El short stroke se suele describir en dientes eliminados, pero conviene traducir esa cifra a algo más útil: qué porcentaje del recorrido geométrico del pistón estás recortando. Partiendo de un sector de arrastre habitual de 15 dientes igualmente espaciados, la aritmética es simple: dientes eliminados dividido entre dientes totales. Este porcentaje de recorrido es real y medible: con una sección de cilindro constante, el volumen barrido teórico es área por recorrido (V = A × L), así que recortar el recorrido un 20% recorta también, de forma directa, cerca de un 20% ese volumen teórico. Decimos «teórico» a propósito: el volumen neumático realmente aprovechable depende también del puerto del cilindro, el volumen muerto en cabeza y nozzle, y el sellado del conjunto. Lo que este porcentaje NO representa es una ganancia directa de cadencia: el sector gear sigue completando una vuelta entera por disparo, tenga los dientes que tenga, así que no existe una equivalencia fija tipo «un diente menos son 6,7% más disparos por segundo». La ganancia de cadencia, cuando la hay, llega por otra vía —menos carga media sobre el motor, menos caída de revoluciones, menos tiempo de compresión, menor riesgo de premature engagement— y por eso no es una cifra que se pueda calcular con una simple regla de tres.

Pistón reforzado

Antireversal Tactical Cave

Rodamientos Japoneses

Milisegundos: la variable que decide si tu réplica alimenta bien a alta cadencia

Cada ciclo de disparo dura 1 dividido entre los disparos por segundo (t = 1/RPS). Es una cuenta sencilla, pero da una idea muy clara de por qué la sincronización de alimentación se vuelve crítica cuanto más rápida es la réplica: el tiempo disponible para que el tappet retroceda, suba la bola, el nozzle cierre y selle, se reduce a toda velocidad. La columna de la derecha ya deja claro que el margen de maniobra se estrecha con la cadencia, pero conviene un matiz más: esos porcentajes están calculados sobre la duración total del ciclo, no sobre la ventana útil de alimentación real —el tiempo en que el nozzle está realmente retrasado y la bola puede subir—, que siempre es más corta que el ciclo completo. Por ejemplo, a 30 RPS el ciclo dura 33,3 ms, pero si la ventana útil real fuese de solo 10 ms, un desfase de 5 ms representaría un 15% del ciclo completo… y un 50% de la ventana que de verdad importa. Por eso un ajuste de leva, delayer chip o pestaña del tappet que «funcionaba bien» en una réplica de cadencia moderada puede fallar de forma sistemática en cuanto se sube la cadencia.

Nozzle de alta velocidad

Cabeza de cilindro

Motor BASE

Julios, FPS y peso de bola: la energía que de verdad sale por el cañón

La energía cinética de una bola es E = ½ · m · v², así que, para una energía fija, la velocidad depende exclusivamente de la masa: v = √(2E/m). Esto permite construir una tabla de equivalencias entre julios y FPS para distintos pesos de bola, algo muy útil para entender por qué la misma réplica «pega» distinto según la munición que le pongas. Fíjate en que doblar el peso de la bola no divide el FPS entre dos: la relación va con la raíz cuadrada de la masa, no con la masa directamente. Por eso pasar de 0,20 g a 0,32 g «solo» baja la velocidad un 21% aproximadamente, mientras que la energía se mantiene constante en toda la fila. Una precisión importante antes de usar esta tabla como receta: los julios citados (1,88 J, 2,32 J, 3,50 J) son simplemente niveles de energía habituales para establecer categorías de potencia en distintos campos y modalidades, no un estándar único ni universal —cada reglamento fija los suyos—. Además, la tabla asume energía constante entre pesos, y en una réplica real puede aparecer joule creep: al montar una bola más pesada, esta permanece más tiempo dentro del cañón acelerándose, y la energía medida en el crono puede subir ligeramente en vez de mantenerse igual. Por eso no es correcto asumir que una réplica que da 1,88 J con bola de 0,20 g dará exactamente 1,88 J con 0,32 g sin volver a cronometrar.

Cañón de precisión 6,03

Muelle de potencia

Muelle de alta velocidad

Ley de Ohm en el cableado: por qué unos milivoltios importan a 30 amperios

La Ley de Ohm de toda la vida (V = I·R) explica algo muy práctico en una AEG: la caída de tensión en el cableado es ΔV = I·R_cable, y la potencia que ese cable disipa en forma de calor es P = I²·R. Con motores que pueden pedir picos de 20-50 A, una resistencia de cable que parece insignificante en reposo deja de serlo en cuanto la réplica dispara en automático. El 16 AWG de este ejemplo tiene aproximadamente una cuarta parte de la resistencia por metro del 22 AWG, es decir, cerca de un 75% menos. Para calcular la caída real hay que usar la longitud eléctrica total del circuito (positivo + retorno, no solo la distancia física), y sobre un recorrido total de 1 metro las diferencias a distintos amperajes quedan así:

Sobre una batería de 11,1 V, con 30 A y 1 metro de recorrido total, el motor recibiría unos 9,50 V con 22 AWG frente a unos 10,70 V con 16 AWG: aproximadamente 1,2 V más, en este ejemplo simplificado. Un matiz que conviene aclarar: la silicona en sí no reduce la resistencia, es solo el aislamiento (aporta flexibilidad y resistencia térmica); lo que baja la resistencia es la mayor sección de cobre del conductor. Y esta caída de tensión no es el único factor: también suman su resistencia la batería, los conectores, el MOSFET, las soldaduras y el propio motor.

Gatillo electrónico Gate Titan V2, cableado trasero

Ley de Boyle, volumen muerto y por qué la compresión ideal no es la real

La Ley de Boyle describe, para una masa de gas a temperatura constante, que P₁·V₁ = P₂·V₂: al reducirse el volumen, la presión sube de forma inversamente proporcional. En una gearbox, el pistón nunca reduce el volumen encerrado a cero: siempre queda un volumen muerto (cabeza de cilindro, conducto de salida, interior del nozzle, holguras) que no contribuye a empujar la bola. Si V_s es el volumen barrido por el pistón y V_d el volumen muerto, la relación de compresión geométrica ideal es RC = (V_s + V_d) / V_d. Fíjate en el impacto de algo que parece pequeño: duplicar el volumen muerto de 2 a 4 cm³ no reduce la relación de compresión a la mitad, la reduce un 46,3% (de 13,5:1 a 7,25:1). Por eso el sellado y el volumen residual de cabeza de cilindro, nozzle y cámara importan tanto como la carrera del pistón. Ahora bien, hay que ser honestos con el modelo: la Ley de Boyle asume temperatura constante y sistema cerrado, y un disparo de AEG es rápido, calienta el aire y empieza a escapar por el nozzle mientras el pistón todavía avanza, con la bola moviéndose y cambiando el volumen del sistema al mismo tiempo. Por eso esta ley nos sirve para visualizar por qué el volumen muerto reduce la compresión disponible, pero no permite por sí sola calcular la presión real de disparo de una réplica concreta.

Cabeza de pistón

Cilindro térmico

Un supuesto para visualizar por dónde se escapa el aire, del cilindro a la bola

Todo lo anterior explica la compresión dentro del cilindro, pero el aire todavía tiene que recorrer el nozzle, sellar contra la goma de hop-up y empujar una bola dentro de un cañón que nunca es exactamente de su mismo diámetro. Para visualizar tres puntos concretos -la holgura entre bola y cañón, el retraso de sellado del nozzle contra la goma, y las pérdidas del arranque- construimos un supuesto ilustrativo, no una medición: los números que siguen son un ejercicio didáctico, no la caracterización de ninguna gearbox concreta. Primero, un dato puramente geométrico. Una bola de calibre real (normalmente entre 5,95 y 5,99 mm, aunque se venda como «bola de 6 mm») nunca ocupa el 100% de la sección de un cañón de precisión. La fracción de sección anular libre alrededor de la bola es G = (D_cañón² − D_bola²) / D_cañón² × 100: Importante: G es exclusivamente geométrico. NO representa un porcentaje de aire fugado, ni de presión perdida, ni de energía perdida -el caudal real que escapa por esa holgura depende de muchas más variables (grosor real del hueco, longitud del paso, diferencia de presión, si la bola va centrada o no, rugosidad…), y no es simplemente proporcional a esa área-. Lo que sí muestra con claridad es que unas pocas centésimas de milímetro cambian bastante la sección teóricamente libre alrededor de la bola, que es la razón por la que los cañones «tight bore» se fabrican con tolerancias tan ajustadas. Segundo, un modelo de eficiencia completamente hipotético, separado del dato geométrico anterior (no se pueden sumar entre sí: son magnitudes de distinta naturaleza). Asignamos, solo como ejercicio numérico y sin base de medición real, dos pérdidas energéticas ilustrativas: un 1,5% por el retraso hasta que el nozzle sella completamente contra la goma de hop-up, y un 1% por pérdidas mecánicas y neumáticas al inicio del movimiento (rozamiento estático, deformación de la goma, establecimiento del flujo de aire). Esta segunda cifra NO representa «vencer la inercia de la bola»: la energía empleada en acelerar la bola es precisamente la que termina como energía cinética de la propia bola, no una pérdida. Estas dos pérdidas hipotéticas se combinan de forma multiplicativa, como corresponde a eficiencias sucesivas (no sumándolas): η = (1 − 0,015) × (1 − 0,01) = 0,97515, es decir, una pérdida conjunta asumida del 2,485%. Aplicando esto a tu dato real de referencia -una réplica que da 350 FPS con bola de 0,20 g (1,14 J) y, de forma consistente, 285 FPS con 0,30 g (también ~1,13 J)-, y tratando 1,14 J como el resultado final que ya incluye estas pérdidas hipotéticas, la energía equivalente aguas arriba bajo este modelo ficticio sería: E_equivalente = 1,14 / 0,97515 ≈ 1,17 J. Insistimos: ese 1,17 J no es «la energía real dentro del cilindro» de ninguna réplica, es una reconstrucción matemática bajo un supuesto de eficiencia inventado para ilustrar el concepto y el orden de magnitud del efecto combinado, no un dato de ingeniería verificado.

Cuántos disparos por segundo puede dar tu motor: el techo cinemático del ROF

Combinando las RPM del motor con la relación de engranajes se obtiene un techo teórico de cadencia: RPS = RPM_motor / (relación_engranajes × 60), asumiendo un sector gear estándar (SSG) que completa un disparo por cada vuelta. Con un motor girando a 30.000 RPM, un 18:1 da 27,78 RPS ideales y un 12:1 da 41,67 RPS ideales. En un DSG, que dispara dos veces por cada vuelta del sector gear, la fórmula se multiplica por dos (RPS = RPM_motor / (relación × 60) × 2); el short stroke, en cambio, no cambia este factor, porque sigue habiendo un disparo por vuelta completa del sector. El matiz que no puede faltar: llamar a esto «ROF real» sería un error. Las RPM que anuncia un motor son casi siempre una cifra nominal en vacío, y dentro de una gearbox el motor pierde revoluciones al comprimir el muelle, sufre caída de tensión y trabaja con pérdidas eléctricas y mecánicas. Esta tabla es, por tanto, un techo cinemático ideal —el ROF máximo que la geometría permitiría—, no una promesa de lo que marcará el crono con la réplica montada y bajo carga real.

Motor Brushless Warhead N52H 37K RPM

Rodamientos RS

La idea de fondo

A estos siete bloques se aplica la misma norma: son proporciones y leyes físicas correctas dentro de su modelo, pero ninguno sustituye al banco de pruebas. Duplicar la energía no duplica el FPS (la relación va con la raíz cuadrada); un cable más grueso no convierte un motor flojo en uno potente, solo deja pasar mejor la corriente que ese motor pide; la Ley de Boyle explica por qué el volumen muerto penaliza la compresión, pero no calcula la presión real de disparo; y el ROF calculado a partir de RPM y relación de engranajes es un techo cinemático ideal, no el ROF que marcará el crono. Las matemáticas ponen el límite superior teórico; la práctica, el banco de pruebas y la sincronización real de cada pieza deciden cuánto de ese límite se aprovecha de verdad. Ninguno de estos tres cálculos es opinión: son proporciones fijas que se cumplen siempre que el resto de variables no cambien. Pero todos describen relaciones geométricas o mecánicas ideales dentro de la gearbox, no el resultado final garantizado de una réplica concreta. Ese resultado depende también de la eficiencia real del tren, la curva de par y RPM del motor bajo carga, la batería, el muelle, las masas móviles, el rozamiento, la neumática y la sincronización de todo el conjunto. Por eso frases como «12:1 son un 50% más de cadencia real» o «un diente menos son 6,7% más disparos por segundo» no son correctas tal cual, aunque las cifras de partida sí lo sean: son el punto de arranque teórico sobre el que actúan después todas esas variables. Hacer números antes de comprar la pieza no sustituye al banco de pruebas, pero sí evita perseguir un porcentaje que la física no va a entregar tal cual. Una última puntualización sobre el bloque de holgura bola-cañón: la fracción de sección anular libre (G) es un dato puramente geométrico, no un porcentaje de aire, presión o energía perdida, y no debe sumarse con las pérdidas de sellado o arranque, que son un modelo de eficiencia hipotético completamente aparte, con cifras asumidas (1,5% y 1%) solo para ilustrar el orden de magnitud del efecto combinado, nunca como dato medido de una réplica concreta.

Más allá de los siete bloques: baterías, muelles, aerodinámica y hop-up

Además de la relación de engranajes, el short stroke, la ventana de alimentación, la energía y el FPS, la ley de Ohm en el cableado y la ley de Boyle, hay más matemáticas que afectan directamente al rendimiento de una réplica: las baterías y su C-rating, la energía real que almacena el muelle, la eficiencia global del sistema, la resistencia aerodinámica y la densidad seccional de la bola, y el comportamiento del hop-up. También resolvemos una pregunta muy habitual: qué gramaje de bola se ve menos afectado por la gravedad, el rozamiento del aire y el efecto Magnus (comúnmente llamado, de forma coloquial, «efecto Bernoulli» en airsoft, aunque el fenómeno físico correcto es el Magnus, como explicamos más abajo). Cada bloque incluye la parte técnica, una explicación sencilla para no perderse entre símbolos, el porqué práctico de cada elección, y al final una caja con las fórmulas sueltas para guardar o copiar.

Baterías: C-rating y corriente teórica disponible

El C-rating de una batería LiPo indica, en teoría, cuántas veces su capacidad nominal puede entregar en corriente continua. La corriente teórica máxima es I = C × Q, donde Q es la capacidad en amperios-hora. Por ejemplo, una batería de 1300 mAh (Q = 1,3 Ah) con un C-rating de 25C puede entregar, en teoría, I = 25 × 1,3 = 32,5 A de forma continua. Ese número es un techo teórico, no una promesa. La resistencia interna de la batería (R_interna) hace que, cuanto más amperaje pidamos, más caiga el voltaje real en el conector: ΔV = I × R_interna, y esa caída se disipa como calor según P = I² × R_interna. Con una resistencia interna típica de 18 mΩ y un pico de 40 A, la caída es ΔV = 40 × 0,018 = 0,72 V, y el calor disipado en ese instante es P = 40² × 0,018 = 28,8 W, una cifra nada despreciable para una batería del tamaño de un mechero.

Gatillo electrónico Gate Titan V2, cableado trasero

Energía almacenada en el muelle y el efecto real de recortar el recorrido

Un muelle se comporta, dentro de su rango elástico, según la ley de Hooke: F = k × x. La energía que almacena al comprimirlo no es proporcional a x, sino a x al cuadrado: E = ½ × k × x². Con un muelle de k = 800 N/m comprimido x = 0,06 m, la energía almacenada es E = 0,5 × 800 × 0,06² = 1,44 J. Esto tiene una consecuencia poco intuitiva: si reducimos la compresión un 10%, no perdemos un 10% de energía, sino cerca de un 19%, precisamente porque la energía depende del cuadrado del recorrido. Si además el muelle parte con una precarga x₀ (la compresión que ya tiene el pistón en reposo antes de empezar el recorrido útil L), la energía añadida durante ese recorrido es ΔE = ½ × k × [(x₀+L)² − x₀²]. Con k = 800 N/m, x₀ = 0,02 m y L = 0,06 m, ΔE = 0,5 × 800 × [(0,08)² − (0,02)²] = 0,5 × 800 × (0,0064 − 0,0004) = 2,40 J.

Muelle de alta velocidad TacticalCave

Muelle de potencia Tactical Cave

Eficiencia energética global: del muelle a la bola

Con los datos anteriores podemos calcular una eficiencia global real de la réplica: η = E_bola / E_muelle. Si el muelle aporta E_muelle = 2,40 J y la bola sale con E_bola = 1,14 J, la eficiencia es η = 1,14 / 2,40 ≈ 47,5%. Menos de la mitad de la energía del muelle termina como energía cinética de la bola. El resto no desaparece, se reparte según la conservación de la energía: E_muelle = E_bola + E_pistón + E_aire + E_calor + E_sonido + E_deformaciones + E_fugas. No damos un porcentaje fijo para cada término porque depende muchísimo de cada gearbox concreta (sellado, holguras, rozamiento de las piezas, fugas de aire); lo importante es entender que existen y que compiten entre sí por la misma energía de partida.

Extreme Lapping Tactical Cave (mejora el sellado y la eficiencia)

Resistencia aerodinámica y densidad seccional: por qué la bola pesada «aguanta» más la velocidad

La fuerza de resistencia del aire sobre una bola en vuelo sigue FD = ½ × ρ × Cd × A × v², donde A es el área frontal de la bola, A = π × D² / 4. Con D = 5,95 mm, A ≈ 2,78 × 10⁻⁵ m². Como la fuerza depende de v al cuadrado, doblar la velocidad no dobla la resistencia del aire, la multiplica por cuatro. La densidad seccional, SD = m / A, compara la masa de la bola con el área que el aire tiene que empujar. Entre una bola de 0,20 g y una de 0,32 g, la relación de densidad seccional es 1,6: la bola de 0,32 g tiene un 60% más de masa por unidad de área frontal. Eso se traduce directamente en la deceleración que sufre cada una ante la misma fuerza de rozamiento: la bola de 0,32 g decelera un 37,5% menos que la de 0,20 g en el mismo instante de vuelo.

Cañón de precisión 6,03 TacticalCave

Hop-up: spin ratio y energía rotacional de la bola

El «spin ratio» compara la velocidad periférica de giro de la bola con su velocidad de avance: S = ω × r / v. Con v = 100 m/s y 100.000 RPM de giro (ω ≈ 10.472 rad/s), S ≈ 0,312: la bola gira a poco menos de un tercio de su velocidad de avance en la periferia. Ese giro consume una parte de la energía del disparo en forma de energía rotacional: E_rot = ½ × I × ω², y para una esfera maciza I = (2/5) × m × r², así que E_rot = (1/5) × m × r² × ω². Con m = 0,30 g, r = 2,975 mm y 100.000 RPM, E_rot ≈ 0,058 J, frente a una energía de traslación de 1,50 J a 100 m/s: el giro se lleva en torno a un 3,9% de la energía total del disparo.

Comparativa de superficie de contacto: goma convencional, flat hop y R-hop

El spin ratio que acabamos de calcular depende de cuánto y cómo la goma de hop-up frena la parte inferior de la bola durante su paso por el cañón, y eso cambia mucho según el sistema de hop-up montado. Sin inventar cifras de milímetros cuadrados que nadie ha medido públicamente, sí podemos comparar cualitativamente cómo reparten esa presión de contacto los tres sistemas más habituales: Goma convencional con nub/pepita: la pepita interior concentra el contacto en una zona pequeña y bastante localizada. Esa concentración aumenta la presión local en un punto muy concreto, lo que favorece más desgaste en esa misma zona con el tiempo, y puede dar un backspin algo menos uniforme si el nub, la ventana o la bola no quedan perfectamente centrados entre sí. Flat hop (bucket plano, sin pepita interior): reparte la presión en una superficie de apoyo más ancha y plana que un nub convencional, lo que suele traducirse en un contacto más uniforme y menos desgaste concentrado en un solo punto. Sigue sin ser una superficie curva adaptada a la bola, así que el resultado depende mucho de que ese parche plano quede bien alineado y presionado de forma homogénea contra la bola. R-hop (ventana curvada, ajustada al radio de la bola): busca ampliar y adaptar la zona de contacto al radio real de la bola en vez de concentrarlo en un punto, lo que en un montaje bien ejecutado puede dar el backspin más progresivo y consistente de los tres. A cambio, exige bastante más precisión de fabricación, alineación de cañón y cámara, y es más sensible a pequeños errores de montaje: un R-hop mal ajustado puede rendir peor que un flat hop bien hecho, así que no es una mejora automática por el simple hecho de montarlo. Esta comparación cualitativa tiene también una lectura energética que conecta directamente con el spin ratio del apartado anterior y con la elección de muelle. Para generar el giro objetivo, la goma debe aplicar sobre la bola un impulso angular ΔL = I × Δω = ∫ τ dt, donde τ es el par tangencial aproximado que ejerce la fricción entre goma y bola, τ ≈ F_t × r_bola, y F_t se relaciona con la presión de hop mediante un modelo de fricción muy simplificado, F_f = μ × N. Ese mismo impulso angular puede lograrse con una presión de contacto alta durante un recorrido muy corto (goma convencional, contacto casi puntual) o con una presión más moderada y mejor repartida a lo largo de un arco de contacto más amplio (flat hop y, sobre todo, R-hop bien ajustado). Es importante no confundir todo el trabajo de fricción con una «pérdida»: una parte se convierte en energía rotacional útil de la propia bola (el backspin que ya calculamos antes), y solo otra parte se disipa como calor, deformación o deslizamiento inútil, W_contacto = ΔE_rotacional + E_disipada. Por eso el balance energético de esta última fase del disparo se describe mejor como E_entrada = E_traslacional + E_rotacional + E_pérdidas, en lugar de restar directamente un porcentaje fijo por «pérdida de hop».

Comparación puramente cualitativa (sin cifras medidas): la altura de la barra solo indica una tendencia relativa, no un porcentaje real.

NUB VantaBlack Tactical Cave

Cámara Hop Up by RetroArms

R-Hop TacticalCave

¿Qué gramaje se ve menos afectado por la gravedad, el aire y el efecto Magnus, a 1,14 J?

Antes de nada, una aclaración de nombres: en airsoft es habitual llamar «efecto Bernoulli» a la sustentación que genera el hop-up, pero el fenómeno físico correcto es el efecto Magnus (la sustentación que aparece por el giro de un objeto en un fluido). El Bernoulli se usa solo como explicación coloquial simplificada; no describe del todo lo que ocurre con la circulación de aire alrededor de una bola girando. Partiendo de una energía constante de 1,14 J, la velocidad inicial de cada gramaje es v₀ = √(2E/m). Sin contar aire ni hop-up, y mirando solo la caída por gravedad en 30 m (h = ½ × g × t², con t = distancia/v₀), el resultado es contraintuitivo: la bola más ligera (0,20 g, v₀ ≈ 106,8 m/s) es la que MENOS cae en esos 30 m (387 mm), simplemente porque llega antes, no porque la gravedad le afecte menos —la gravedad es la misma para todas las masas—. La de 0,32 g (v₀ ≈ 84,4 m/s) cae 619 mm en el mismo modelo sin aire. Metiendo ahora el rozamiento del aire con un modelo de deceleración cuadrática (v(x) = v₀ × e^(−k×x), con k = ρ×Cd×A / (2m)), el resultado se invierte parcialmente: la bola de 0,20 g pierde cerca de un 70% de su velocidad en 30 m, mientras que la de 0,32 g pierde solo un 53%, porque su mayor densidad seccional la protege del frenado. Combinando ambos efectos (el tiempo de vuelo real ya frenado, y la caída por gravedad durante ese tiempo más largo), el mínimo de caída total en 30 m aparece en la zona de 0,28-0,30 g, con cifras muy parecidas entre sí y ligeramente peores tanto por debajo (0,20-0,25 g) como por encima (0,32 g) de esa franja.

Nota metodológica: este último bloque usa un coeficiente de resistencia Cd = 0,47 (esfera lisa de referencia) y ρ = 1,225 kg/m³ (aire a nivel del mar). El Cd real de una bola de airsoft puede variar según acabado, número de Reynolds y efecto del propio giro, así que estas cifras son un modelo orientativo, no una medición directa de cada bola.

Ampliación: relaciones comerciales, volumen neumático, respuesta de gatillo y muelles

Los bloques anteriores construyen el marco teórico de una AEG. Esta ampliación conecta ese marco con piezas y tablas reales de taller: relaciones de engranajes comerciales, el equilibrio de volumen entre cilindro y cañón, la respuesta de gatillo electrónica frente a la mecánica, y los muelles comerciales más habituales. Cada bloque separa qué parte es cálculo geométrico exacto y qué parte es orientación práctica de taller, no una ley física universal.

Relaciones de engranajes comerciales: 13:1, 16:1, 18:1, 22:1 y 25:1

La relación de engranajes indica cuántas vueltas debe dar idealmente el motor para que el sector gear complete una vuelta. En un tren ideal, la velocidad angular de salida es ω_s = ω_m / i, y el par disponible en la salida es T_s ≈ T_m · i · η, donde i es la relación total de reducción y η la eficiencia mecánica del tren (rozamiento, engrane, rodamientos, shimming).

Tomando 18:1 como referencia, la velocidad relativa de otra relación i es 18/i, y el par relativo es i/18. Estas son las cifras aplicadas a las relaciones comerciales más habituales:

Estos porcentajes son cálculo exacto si el motor mantiene las mismas RPM y el mismo par en todas las comparaciones, y la eficiencia mecánica es igual en todos los trenes. En la práctica, una gearbox real no mantiene RPM ni par constantes al cambiar la carga: la relación 13:1 no garantiza un 38,5% más de cadencia real que una 18:1, esa cifra es la diferencia cinemática ideal.

Volumen efectivo de cilindro frente al volumen de cañón (over-voluming y undervoluming)

El equilibrio entre el volumen de aire que desplaza el pistón y el volumen interno del cañón ayuda a entender por qué una misma combinación de piezas rinde de forma distinta. El volumen barrido por el cilindro es V_c = (πD_c²/4)·L_efectiva, usando la carrera efectiva de compresión (desde que el sello del pistón cierra realmente el puerto, no la longitud física de la ventana en un cilindro portado). El volumen interno del cañón es V_b = (πD_b²/4)·L_b. Con ambos definimos el índice R_V = V_c / V_b.

Ejemplo numérico: un cilindro de 24 mm de diámetro con 55 mm de carrera efectiva desplaza V_c ≈ 24,88 cm³; un cañón de 6,03 mm por 300 mm tiene V_b ≈ 8,57 cm³; por tanto R_V ≈ 2,90. Esto describe únicamente una relación geométrica: no significa que exista un 190% de aire sobrante ni que se desperdicie el 65,5% del volumen.

Existe over-voluming cuando el sistema dispone de más volumen útil del que la bola puede aprovechar durante su recorrido por el cañón (más presión residual en boca, más ruido, más turbulencia de salida). Existe undervoluming cuando la presión cae demasiado pronto y no se mantiene una fuerza útil sobre la bola durante todo el cañón (peor aprovechamiento de cañones largos, peor comportamiento con bolas pesadas, mayor sensibilidad a fugas). No existe un umbral universal de R_V que separe automáticamente ambos casos: el cilindro necesita más volumen que el cañón porque el aire es compresible, existe volumen muerto, hay fugas, y la bola empieza a moverse antes de que el pistón complete su carrera.

Nuestra tabla de taller relaciona la longitud de cañón con la carrera efectiva de compresión (posición del puerto en un cilindro corto):

El peso de bola también se conecta con este equilibrio: una bola pesada acelera más lentamente y permanece más tiempo dentro del cañón, lo que le permite aprovechar mejor un volumen de cilindro alto; una bola ligera abandona antes el cañón y puede dejar presión residual sin aprovechar. A partir de tres puntos reales de taller (0,25 g = 1,3, 0,28 g = 1,6 y 0,30 g = 1,8 partes de cilindro por una de cañón), esos tres puntos siguen exactamente la recta R_V = 10·m − 1,2 (m en gramos), lo que permite completar la tabla:

Los tres valores intermedios (0,25/0,28/0,30 g) son datos de taller; el resto son cálculo exacto de esa misma recta, pero no una ley física: 0,20 g y 0,36 g son las extrapolaciones más alejadas y, por tanto, las que más prudencia exigen. Además, el short stroke afecta a R_V de forma directamente proporcional a la reducción de carrera efectiva (reducir la carrera un 20% reduce R_V exactamente un 20%), aunque eso no implica una pérdida del 20% en FPS o julios, porque la presión cambia de forma dinámica durante todo el disparo.

Respuesta de gatillo: electrónica, precocking y tiempo real hasta el disparo

«Respuesta de gatillo» puede describir tiempos distintos, y conviene no mezclarlos con el t_ciclo = 1/RPS ya usado en el bloque de ventana de alimentación. En una electrónica, la latencia inicial es t_detección + t_conmutación (tiempo del sensor más tiempo en energizar el motor). En un gatillo mecánico, el tramo equivalente es t_{recorrido del gatillo} + t_{cierre de contactos}. Estas dos magnitudes sí son comparables entre sí.

Pero el tiempo real hasta que la bola sale del cañón es mucho más largo: incluye además t_{giro hasta liberación} (cuánto debe girar aún el sector gear), t_{avance del pistón}, t_{presurización} y t_{aceleración en cañón}. Una electrónica que detecta y conmuta en menos de 10 ms no implica que la bola salga en menos de 10 ms: ese valor solo describe el tramo electrónico, salvo que el fabricante especifique otra cosa.

El precocking reduce específicamente el tramo mecánico: deja el pistón y el sector gear más cerca del punto de liberación, de forma que el ángulo restante que debe girar el motor es mucho menor. De forma cinemática, t = θ_restante / ω_sector, o de forma equivalente t = f × t_ciclo si f es la fracción de vuelta pendiente del sector (por ejemplo, si falta un 20% de la vuelta y el ciclo completo dura 40 ms, ese tramo son 8 ms).

Este cálculo cinemático es exacto si se conoce el ángulo real y la velocidad angular real bajo carga; en la práctica esa velocidad angular no es constante durante el ciclo (el motor acelera y desacelera según la compresión del muelle, la tensión disponible y la carga), por lo que usar una velocidad media es una aproximación.

Muelles comerciales M90 a M135 y energía esperada

Las denominaciones M90, M100, M110 o M120 suelen aproximar una velocidad nominal en metros por segundo con bola de 0,20 g, bajo unas condiciones de prueba de cada fabricante. La conversión de esa velocidad nominal a energía es exacta mediante E = ½mv²: por ejemplo, 120 m/s con 0,20 g equivalen a 1,44 J (y a unos 393,7 FPS, multiplicando por 3,28084).

El punto más útil de este bloque es que la energía crece con el cuadrado de la velocidad, no de forma lineal: comparando 90 y 120 m/s, la velocidad aumenta un 33,3%, pero la energía aumenta un 77,8%. La siguiente gráfica muestra este mismo contraste porcentual para la gama comercial habitual, tomando M90 como referencia:

Esta conversión es cálculo exacto siempre que se conozca la velocidad nominal real y el peso real de bola usados en la prueba. Lo que no es universal es la equivalencia entre la cifra del muelle y esa velocidad: depende del fabricante, la constante elástica real, la longitud libre, el diámetro de alambre, la precarga, la carrera, el sellado, el volumen de cilindro, la masa del pistón, los rodamientos, la temperatura y las tolerancias de fabricación. Dos muelles etiquetados igual pueden dar resultados distintos en dos gearbox distintas.

Cómo usar estas tablas sin convertirlas en leyes universales

Las tablas de relaciones, ventanas de cilindro, volúmenes y muelles de esta ampliación son útiles porque permiten comparar configuraciones y partir de un punto de referencia, pero conviene distinguir siempre tres niveles de certeza distintos. Primero, la geometría y las fórmulas exactas: V = A·L, R_V = V_c/V_b, E = ½mv² y ω_s = ω_m/i son exactas una vez medidas correctamente las variables que intervienen. Segundo, los modelos físicos simplificados, que describen tendencias reales pero necesitan supuestos como RPM o eficiencia constantes, ausencia de fugas, o aire como gas ideal. Tercero, las orientaciones de taller, como la posición de puerto para una longitud de cañón o la relación de volumen recomendada por gramaje, que proceden de experiencia y validación práctica, no de una ley física universal, y que deben confirmarse siempre con datos reales: julios y FPS medidos, desviación entre disparos, cadencia, consumo y comportamiento real con el gramaje elegido.