Cuanto mayor sea el número de FoS, más seguro será el producto o estructura. Un FoS de 1 indica que una estructura o componente fallará inmediatamente cuando se alcance la carga de diseño y no será capaz de soportar ninguna carga adicional. No se aceptan estructuras o componentes con FoS inferior a uno. Si las consecuencias de la falla son graves, como la pérdida de vidas o lesiones físicas, se requerirá un FoS más alto, ya sea por diseño o por ley.
En pocas palabras, las estructuras o dispositivos deben poder soportar más peso del que soportarían en condiciones de uso normal para ser más seguros. FoS indica por qué factor el diseño es seguro.
Factores generales típicos de seguridad
A continuación se muestra una tabla de FoS típico de equipos, proporcionada por Engineering ToolBox:
Equipo | Factor de seguridad – FOS – |
Componentes de aeronaves | 1,5 – 2,5 |
Calderas | 3.5 – 6 |
Pernos | 8.5 |
Ruedas de hierro fundido | 20 |
Componentes del motor | 6 – 8 |
Ejes de servicio pesado | 10 – 12 |
Equipos de elevación – ganchos | 8 – 9 |
Recipientes a presión | 3.5 – 6 (especificado en el código de diseño) |
Componentes de la turbina: estáticos | 6 – 8 |
Componentes de la turbina: giratorios | 2 – 3 |
Muelle, grande y resistente | 4.5 |
Trabajos de acero estructural en edificios. | 4 – 6 |
Trabajos de acero estructural en puentes. | 5 – 7 |
Cuerdas de alambre | 8 – 9 |
Recomendaciones generales
Aplicaciones | Factor de seguridad – FOS – |
Para uso con materiales altamente confiables donde la carga y las condiciones ambientales no son severas y donde el peso es una consideración importante | 1,3 – 1,5 |
Para uso con materiales confiables donde la carga y las condiciones ambientales no son severas | 1.5 – 2 |
Para uso con materiales comunes donde la carga y las condiciones ambientales no son severas. | 2 – 2,5 |
Para uso con materiales menos probados y frágiles donde la carga y las condiciones ambientales no son severas. | 2.5 – 3 |
Para uso con materiales donde las propiedades no son confiables y donde las condiciones ambientales y de carga no son severas, o donde se usan materiales confiables en condiciones ambientales difíciles | 3 – 4 |
Cálculo
Básicamente, todos los cálculos miden lo mismo: cuánta tensión adicional más allá de la carga diseñada puede soportar una estructura. Un cálculo simple para el factor de seguridad es:
Muchas calculadoras de factor de seguridad están disponibles en línea para calcular los valores de FoS cuando se conocen los valores de tensión máxima y permitida.
Importancia del factor de seguridad
El factor de seguridad varía según la situación. Los sistemas están diseñados intencionalmente para ser mucho más fuertes de lo que necesitan para entornos normales. Esto aumenta la probabilidad de que sigan funcionando incluso en condiciones extremas, como situaciones de emergencia, cargas adicionales, uso excesivo o degradación causada por el uso y desgaste. Además, a continuación se presentan más razones por las que es importante utilizar FoS en el diseño:
- Mantiene la funcionalidad de la estructura para el futuro al tiempo que proporciona seguridad adicional para el uso actual.
- Previene daños a la propiedad, a los trabajadores y a las máquinas.
- Proporciona protección contra riesgos imprevisibles que pueden ocurrir durante el uso de un producto o servicio.
- Reduce las posibilidades de que un producto falle.
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Selección de factores de seguridad
Según A Textbook of Machine Design de RSKhurmi y JKGupta, la selección del factor de seguridad apropiado que se utilizará en el diseño de cualquier sistema mecánico se basa en una variedad de consideraciones, incluidas las siguientes:
- Material: dúctil o quebradizo; los materiales dúctiles utilizan el límite elástico; Los materiales frágiles utilizan la máxima resistencia.
- Límite elástico: determina el FoS hasta el comienzo de la deformación.
- Fuerza máxima: determina el FoS hasta el fallo.
- proceso de fabricacion
- tipo de estrés
- Condiciones generales de servicio
- Forma de las piezas
Ejemplos
Los siguientes son dos ejemplos de cómo se utiliza el factor de seguridad:
Recipientes a presión
Las calderas y recipientes a presión, así como los sistemas de plantas de energía nuclear, están sujetos a las pautas de seguridad del Código Internacional de Calderas y Recipientes a Presión de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME), que controlan el diseño, la fabricación y la inspección de calderas y recipientes a presión durante la proceso de construcción. Por su propia naturaleza, los recipientes a presión son potencialmente peligrosos. Requiere la adición de factores de seguridad para proteger contra fallas: incertidumbre en el diseño, materiales utilizados, fabricación, inspección y operación.
Sistemas personales de detención de caídas (PFAS)
Los sistemas personales de detención de caídas (PFAS) y otros equipos de protección contra caídas deben construirse con un alto factor de seguridad. La norma 1915.159 de la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) describe los criterios para que los conectores y anclajes sean capaces de soportar una carga de tracción mínima de 3000 a 5000 libras (22,24 Kn) por empleado, y el requisito de un sistema personal completo de detención de caídas que mantiene un factor de seguridad de al menos 2. Si el equipo se va a utilizar en circunstancias difíciles, puede requerir un factor de seguridad aún mayor.
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El factor de seguridad existe como una medida de seguridad diseñada para hacer que un producto, sistema o estructura sea seguro. IO Seguridad(anteriormente iAuditor) puede ayudar a los fabricantes, ingenieros e inspectores a realizar inspecciones externas e internas de equipos y evaluar su factor de seguridad para determinar su capacidad para soportar el estrés máximo permitido. Con SafetyCulture, usted puede:
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- Personalice las plantillas de listas de verificación de seguridad según los requisitos del sistema o equipo, como en recipientes a presión, y cumpla con los estándares especificados en los códigos de la industria.
- Proporcionar orientación y capacitación móvil a los trabajadores que puedan llevar a cualquier lugar como referencia para el uso, inspección y almacenamiento adecuados de los equipos. Audite fallas por incertidumbre y control de calidad del material durante la fabricación, construcción o ensamblaje.
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