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COEFICIENTE DE SEGURIDAD

Nos indica el grado de seguridad que utilizamos en nuestros cálculos. Es un coeficiente que nos aumenta el esfuerzo calculado, para asegurarnos que la pieza no falle. Este coeficiente magnifica la carga o reduce la resistencia, según donde lo apliquemos (siempre creará un caso más desfavorable).

factor de seguridad

Es importante escoger un coeficiente de seguridad adecuado, ya que un coeficiente de seguridad innecesariamente grande implica un coste innecesariamente elevado.

Aun y cuando apliquemos correctamente todos los principios de cálculo, el resultado no es un número simple y preciso. Ya que todos los valores (como por ejemplo la resistencia) son valores característicos o mínimos. Por lo tanto resulta muy importante tener esto en cuenta para decidir el coeficiente de seguridad. Si los valores que tenemos en las tablas son los mínimos, el coeficiente de seguridad puede ser más pequeño que si los valores son los medios. Es por este motivo que resulta muy conveniente conocer los valores con los que estamos trabajando.

Todas las propiedades mecánicas de un material determinado varían siguiendo una distribución normal (conseguida a base de estudios y estadística).

Por norma general, cuando mayores sean las incertidumbres, mayor deberá ser el coeficiente de seguridad. Si la situación está muy controlada (esfuerzos, materiales, estudios, etc …) podemos coger un valor incluso de 1.2, a partir de ahí tenemos que ir aumentándolo en función de estos factores:

  1. Material: la ignorancia de los limites de las propiedades conduce a adoptar CdS moderado. La posibilidad de imperfecciones internas y más probablemente procedimientos de colada inadecuadamente controlados conducen a adoptar CdS elevados. Si el material responde a las especificaciones y está adecuadamente inspeccionado, sus propiedades se pueden considerar conocidas con confianza.
  2. Efectos de tamaño: las tablas que especifican los valores de resistencia están basadas generalmente en probetas de dimensiones “normalizadas” (piezas de diámetro normalmente entre 6 y 25 mm). Sin embargo, se sabe que el fallo de elementos grandes se produce con esfuerzos más bajos que en piezas pequeñas. Por lo que deberemos aumentar el CdS.
  3. Cargas: la decisión exacta de todas las cargas de servicio para una máquina suele ser prácticamente imposible. Es por esto que creamos estimaciones de cálculo (pero no siempre son demasiado precisas). De hecho para muchos elementos en que es asequible la información experimental, el proyecto se basa únicamente en la experiencia. Cuando la naturaleza de la carga es conocida con cierto detalle y se tiene en cuenta en el proyecto, se puede escoger un CdS más bajo.
  4. Esfuerzo calculado: el esfuerzo medio para un elemento sometido a tracción simple es relativamente sencillo de calcular, sin embargo a medida que la forma de la pieza se complica la incertidumbre aumenta. En algunos proyectos (debido a la complejidad) es imposible obtener ecuaciones teóricas adecuadas. Es por esto que se crean los prototipos, para comprobar si los cálculos son apropiados. Otro factor que también puede afectar a los cálculos son las tensiones residuales de la pieza.
  5. Medio ambiente: algunos ambientes de trabajo introducen una considerable incertidumbre (corrosión, ambiente, temperaturas, etc…).
  6. Inspección: una inspección concienzuda y el rigor de las especificaciones hacen que podamos escoger un CdS más bajo. Resulta conveniente utilizar un procedimiento estadístico racional para conocer el producto final.
  7. Riesgo de carga accidental: una pieza debe ser suficientemente fuerte para soportar un golpe accidental (por ejemplo al transportarla). Esta debe ser capaz de soportar, sin serio deterioro, cualquier sobrecarga que provenga de causas inesperadas.
  8. Peligro de daños materiales o personales: se deben adoptar CdS más altos de seguridad si puede haber peligro para la vida de las personas o de daños materiales apreciables en caso de rotura. El CdS del eje es mayor que el de la chaveta ya que si este se rompe causa más pérdidas.
  9. Clasificación de precios remunerativos de venta de la máquina: a veces las máquinas más baratas tienen un CdS más bajo, a fin de reducir costes de materiales y fabricación.

Una vez tenido en cuenta estos factores, la elección del CdS depende del proyectista, el cual debe basarse en su experiencia. Y en muchas ocasiones la forma de calcularlo es experimentalmente, a base de prototipos. Aunque debemos ser conscientes que hoy en día podemos reducir mucho el gasto en prototipo si utilizamos simulación por elementos finitos.

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