Teoria de fallas

Coeficiente de seguridad
El coeficiente de seguridad (también conocido como factor de seguridad) es el cociente entre un número que mide la capacidad máxima de un sistema dividido de los requerimientos teóricos o asumidos como usuales. En ingeniería, arquitectura y otras ciencias aplicadas es común que los cálculos de dimensionado de elementos o componentes de maquinaria, estructurasconstructivas, instalaciones o dispositivos en general, incluyan un coeficiente de seguridad que garantice que en bajo desviaciones aleatorias de lo previsto exista un margen extra de prestaciones por encima de las mínimas estrictamente necesarias.
Los coeficientes de seguridad se aplican en todos los campos de la ingeniería, tanto eléctrica, como mecánica o civil, etc.
Diseño mecánico
En los cálculos deresistencia mecánica, el factor de seguridad se aplica principalmente de dos maneras:
Multiplicando el valor de las solicitaciones o fuerzas que actúan sobre un elemento resistente por un coeficiente mayor a uno (coeficiente de mayoración).
Dividiendo las propiedades favorables del material que determinan el diseño por un número menor que uno (coeficiente de minoración).
En ambos casos lo queresulta en un sobredimensionamiento del componente. Este sobredimensionamiento se justifica por variadas causas, como por ejemplo: previsiones de desgaste o corrosión, posibles errores o desviaciones en las propiedades previstas de los materiales que se manejan, diferencias entre las propiedades tabuladas y las obtenibles en la realidad, tolerancias de fabricación o montaje, tolerancias porincertidumbre en las solicitaciones a que se someterá el elemento, la propia incertidumbre del método de cálculo, etc.
Estos factores de seguridad, por lo general, provienen de la experiencia empírica o práctica, por lo cual están tabulados y contemplados en las normas o la literatura, o bien se aplican según la experiencia personal del diseñador. En general, para el mismo tipo de elemento dependerándel tipo de uso o servicio que se le piense dar y de la posibilidad de riesgo derivada para usuarios y terceras personas. Por ejemplo, para una máquina de uso continuo se usará un factor de seguridad mayor que para una de uso esporádico.
En resistencia de materiales se aplica un coeficiente de seguridad superior o inferior dependiendo del uso del componente. Así, en el cálculo de dimensionamientode la sección de un cable para tender la ropa se utilizará un coeficiente de seguridad inferior al utilizado para ese mismo cable cuando se estudia su empleo para sustentar un ascensor. Fórmulas donde aparecen características de los materiales: (límite elástico, carga de rotura).
Recipientes a presión
En el diseño de aparatos a presión, en la norma AD-Merkblatter en el cálculo de espesores dechapas de aparatos a presión, se aplica un coeficiente de seguridad de 1,50 para presiones de diseño, y un coeficiente de seguridad de 1,10 para presiones de prueba. La tensión que toma la mencionada norma para los cálculos es la tensión de fluencia del material a la temperatura de trabajo. En este caso usamos el método 2, o sea, reducir la tensión a utilizar en los cálculos.
La norma ASME tienepublicadas tablas de las distintas tensiones admisibles para diseño en el ASME II, las que ya incorporan el coeficiente de seguridad, en este caso disminuyendo la tensión a utilizar en los cálculos. Como aproximación rápida se puede tomar un coeficiente de 4 dividiendo a la tensión de rotura del material.
En el caso del dimensionamiento de la pared de una tubería se suele aplicar, entre otros, uncoeficiente de seguridad por corrosión del orden de 1,2. Al resultado del cálculo del espesor se lo multiplica por 1,2, obteniéndose un espesor mayor.
Maquinaria
Otro ejemplo sería el caso de un ascensor, en el que se indique como carga de uso una carga máxima de 320 kg ó 4 personas. Normalmente se evitará cargarlo con 4 personas, pero en el hipotético caso de que se monten, si el coeficiente...