Factor de seguridad

1.6 FACTOR DE SEGURIDAD Y ESFEURZO DE DISEÑO PERMISIBLE
(ESFUERZO DE TRABAJO)
ESFUERZOS Y CARGAS ADMISIBLES
Se ha descrito en forma adecuada a la ingeniería como la aplicación de la ciencia
a las finalidades de la vida. Para cumplir esa misión, los ingenieros diseñan una
variedad de objetos aparentemente interminable, para satisfacer las necesidades
básicas de la sociedad. Entre esasnecesidades están vivienda, agricultura,
transporte, comunicaciones y muchos otros aspectos de la vida moderna. Los
factores a considerar en el diseño comprenden funcionalidad, resistencia,
apariencia, economía y efectos ambientales.
Sin embargo, cuando se estudia la mecánica de materiales, el interés principal
para el diseño es la resistencia, esto es, la capacidad del objeto para soportar otrasmitir cargas. Los objetos que deben resistir cargas son, entre otros,
construcciones, maquinas, recipientes, camiones, aviones, barcos y cosas
parecidas. Por simplicidad a esos objetos los llamaremos estructuras; así, una
estructura es cualquier objeto que debe soporta o transmitir cargas.
FACTORES DE SEGURIDAD
Si se tiene que evitar una falla estructural, las cargas que una estructura escapaz
de soportar deben ser mayores que las cargas a las que se va a someter cuando
este en servicio. Como la resistencia es la capacidad de una estructura para
resistir cargas, el criterio anterior se puede replantear como sigue: la resistencia
real de una estructura debe ser mayor que la resistencia requerida. La relación de
la resistencia real entre al resistencia requerida se llama factor deseguridad n :
Factor de seguridad n 

resistenci a real
resistenci a requerida

(1  20)

Naturalmente, el factor de seguridad debe ser mayor que 1.0 para evitar falla.
Dependiendo de las circunstancias, los factores de seguridad varian desde un
poco mas que 1.0 hasta 10.
La incorporación de factores de seguridad en el diseño no es asunto sencillo,
porque tanto la resistencia como lafalla tienen muchos significados distintos. La
resistencia se puede medir con la capacidad portante, o de carga, de una
estructura o bien se puede medir por el esfuerzo en el material. Falla puede
equivaler a la fractura y el completo colapso de la estructura o puede significar que
las deformaciones se han vuelto tan grandes que la estructura ya no puede
realizar sus funciones. Esta últimaclase de fala, puede presentarse con cargas
muchos menores que las que causan el colapso real.
La determinación de un factor de seguridad también debe tener en cuenta asuntos
tales como los siguientes: probabilidad de sobrecarga accidental de la estructura,

debido a cargas que excede las cargas de diseño; tipos de cargas (estáticas o
dinámica); si las cargas se aplican una vez o se repiten;la exactitud con que se
conozcan las cargas; posibilidad de falla por fatiga; inexactitudes de construcción:
variabilidad en la calidad de la mano de obra: variaciones en las propiedades de
los materiales: deterioro debido a corrosión u otros efectos ambientales; exactitud
de los materiales de los métodos de análisis; el que la falla sea gradual
(advertencia suficiente) o repentina (sinadvertencia): consecuencia de la falla
(daños menores o catástrofe mayor), y otras consideraciones parecidas. Si el
factor de seguridad es muy bajo, la probabilidad de falla será alta, y la estructura
será inaceptable; si el factor es muy grande, la estructura será muy costosa y
quizá no sea adecuada para su función (por ejemplo puede ser demasiado
pesada).
De acuerdo con estas complejidades eincertidumbres, los factores de seguridad
se deben determinara en forma pirobalística. En general, los establecen grupos de
ingenieros con experiencia, quienes escriben códigos y especificaciones que usan
otros ingenieros y a veces hasta se promulgan como leyes. Las disposiciones de
los códigos y reglamentos pretenden dar grados razonables de seguridad sin que
los costos aumenten demasiado....