Factor de seguridad

Factor de Seguridad
Diseño de Prótesis y Ortesis

Por Juan José Pavón Palacio

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FACTOR DE SEGURIDAD
DEFINICIÓN

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En el cálculo de los elementos mecánicos y estructurales se utiliza un nivel de tensiones inferior al valor límite de la resistencia del material (límite elástico óresistencia mecánica): Tensión ó Esfuerzo Admisible. En la determinación de la magnitud de las cargas que actúan sobre un componente mecánico ó estructural existe, generalmente, una gran incertidumbre. Ejemplo de reacción en la cadera:

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FACTOR DE SEGURIDAD
DEFINICIÓN

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A pesar que endeterminadas aplicaciones es posible estimar las cargas con suficiente precisión, los elementos mecánicos y estructurales pueden, eventualmente, ser sometidos a sobrecargas imprevistas debido a efectos accidentales o al desconocimiento del usuario. El cálculo exacto de las tensiones a las que está sometido un sólido es factible en muy pocos casos: siempre se tiene un carácter aproximado. Los valoresque se tienen para las propiedades mecánicas del material con el cual será diseñado y construido un determinado componente no siempre reflejan la realidad.

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DEFINICIÓN

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Por tanto, se define la Tensión ó Esfuerzo Admisible como:

 adm

 fallo  FS

 fallo   y  0
ResistenciaSignificativaMaterial FS

TensiónSignificativaCorrespondiente 

Carga Normal 

Sobrecarga de Diseño FS

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DEFINICIÓN

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La tensión de Diseño (Tensión ó Esfuerzo Admisible) se usaba antes en cálculos muy simplificados que no consideraban aspectos comoconcentración de tensiones, impacto, fatiga, diferencias entre propiedades de material y propiedades de componente, etc.: todavía se encuentran FS de 20 y 30!!!!!!!!!!!!!!!!!. La ingeniería de diseño moderna ofrece un marco racional para todos los factores posibles, dejando pocos aspectos como incertidumbre que no puedan ser cubiertos por el FS: generalmente en el rango entre 1.25 y 4.

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FACTOR DE SEGURIDAD
DEFINICIÓN

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La práctica de la ingeniería de diseño moderna basa el cálculo del FS en la Resistencia Significativa del Material (no necesariamente en la resistencia estática).  Si el fallo implica fluencia estática, el FS relaciona (usando la teoría de fallo apropiada) la tensiónestática causada por la carga anticipada (Tensión Significativa) con la resistencia a la fluencia estática (Resistencia Significativa).  Si el fallo implica fatiga, el FS se basa en la resistencia a fatiga y si se espera fractura frágil, el FS en la resistencia a la tracción.

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FACTOR DE SEGURIDADDEFINICIÓN

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El FS también depende de las posibles consecuencias del fallo: si puede ocasionar la perdida de vidas humanas, generalmente existe una reglamentación que el ingeniero debe cumplir (cargas a considerar, como se deben estimar y los FS a utilizar en el diseño). Edificaciones civiles: FS entre 1.5 y 2.5 (existen otras sobre-estimaciones implícitas). Equipos deinstalaciones industriales: FS entre 1.5 y 3 (menor grado de incertidumbre en la estimación de las cargas, pero una mayor probabilidad de sobrecargas accidentales). Componentes a impacto: FS entre 10 y 12.

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FACTOR DE SEGURIDAD
Selección de un Valor Numérico

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El componente debe diseñarse para...