COEFICIENTE DE SEGURIDA

¿Qué es un coeficiente de seguridad?
El coeficiente de seguridad (también conocido como factor de seguridad) es el cociente entre el valor calculado de la capacidad máxima de un sistema y el valor del requerimiento esperado real a que se verá sometido. Por este motivo es un número mayor que uno, que indica la capacidad en exceso que tiene el sistema por sobre sus requerimientos.


Loscriterios fundamentales para determinar o escoger un factor de seguridad son:
(a)  incertidumbres (b)  tipo de material (dúctil o frágil) (c)  criterio de falla (fluencia o rotura) (d)  importancia del elemento y probabilidadde pérdida de vidas humanas
Incertidumbres
En general existen incertidumbres en casi todas las variables del diseño, algunas de ellas son:
 Cargas aplicadas: cuando se diseñan máquinas herramientas, puentes, estructuras, etc., es difícil predecir cuales serán la cargas máximas aplicadas, ya que existen factores inciertos tales como inexperiencia del operario de la máquina herramienta, quienpuede sobrecargar la máquina, fuerzas involucradas en el tránsito de vehículos, fuerzas de viento, sísmicas, etc..
 Tipo y carácter de las cargas: en ocasiones los tipos de carga (axial, flexión, etc.) y el carácter de ellas (estáticas, dinámicas: cíclicas o de impacto) no son conocidos con precisión.
 Cargas inesperadas: es muy probable que en funcionamiento ocurran cargas no previstas duranteel diseño tales como sobrecargas, cargas producidas por la naturaleza y cargas diferentes al del funcionamiento normal.
 Valores de resistencia de los materiales: los procesos de manufactura de materiales producen materiales con propiedades diferentes, tanto dentro del mismo lote como entre lotes. Entonces, la resistencia de un determinado material no se conoce con exactitud. En ocasiones sesuministran resistencias promedio y otras veces resistencias mínimas; sin embargo, al comprar un material no se puede garantizar completamente que su resistencia sea mayor o igual al valor mínimo especificado.
 Propiedades seccionales: al diseñar un elemento se especifican sus dimensiones nominales. Las dimensiones después de la fabricación son diferentes a las nominales (debido a la inexactitudde los procesos de manufactura), lo cual afecta las propiedades seccionales. Además, durante la operación pueden producirse abolladuras, desgastes y corrosión que tienden a reducir la resistencia del elemento.
-  Métodos de cálculo: normalmente hay que simplificar o idealizar los problemas de diseño con el fin de usar ecuaciones o herramientas computacionales. Esto conduce a resultadosinexactos.

Tipo de material
Un material dúctil sometido a una carga de impacto tiende a amortiguar dicha carga al deformarse plásticamente, mientras que uno frágil, que no tiene deformación ‘significativa’, se opondrá mucho más al impacto generando mayores cargas (debido a las mayores desaceleraciones) y mayores esfuerzos, tendiéndose a partir fácilmente. Un vaso de vidrio, una broca o un buril deacero duro y una caja de hierro fundido gris tienden a quebrarse al caer al piso desde cierta altura, mientras que una barra de acero suave, una olla de aluminio y un polímero dúctil probablemente se deformen plásticamente en las zonas donde reciben el impacto, pero no se fracturarán ni tendrán una deformación considerable.

Criterio de falla
En general, cuando el criterio de diseño es la fallapor rotura los factores de seguridad son mayores que aquellos para el diseño por fluencia. Las dos razones principales son:
(a)  La rotura de una pieza es normalmente más crítica que la deformación permanente. Una viga de un edificio que cede por fluencia puede soportar carga mientras es cambiada o reparada, mientras que una viga que se rompe no puede soportar carga y puede producir pérdidas...