FACTOR DE SEGURIDAD

Concepto.-

Es la relación o cociente entre la carga de rotura del material de que está formada una pieza y

el coeficiente de trabajo de esta.

Por ejemplo, si una pieza que trabaja a 800 kg/cm2 está construida de un material cuya

resistencia a la rotura es de 6 400 kg/cm2, el coeficiente de seguridad de esta pieza se

calculara dividiendo 6 400 por 800, que nos dará como resultado 8 : es el coeficiente de

seguridad.

El coeficiente de seguridad, llamado a veces también factor de seguridad, expresa-como

puede usted ver – el número de veces que el coeficiente de trabajo es inferior a la resistencia

a la rotura del material.

El primer paso, pues; para calcular las dimensiones que habrá de tener una pieza será fijar el

coeficiente de trabajo que se aplicara a dicha pieza. Es lo que vamos a estudiar a

continuación.

Determinación del coeficiente de trabajo de una pieza.

Conocido el material del que ha de construirse la pieza – y, por lo tanto, la resistencia de ese

material- bastara dividir la resistencia por el coeficiente de seguridad y tendremos el

coeficiente de trabajo que debe aplicarse a la pieza para calcular sus dimensiones. Por

ejemplo, si se desea construir una pieza de acero de 8500 kg/cm2 de resistencia y con un

coeficiente de seguridad de 5 el coeficiente de trabajo que debe aplicarse para calcular las

dimensiones de la pieza será de 8500 dividido por 5; o sea: 1 700 kg/cm2.

A si pues, el problema queda reducido a escoger el coeficiente de seguridad; o sea ; a

cuantas veces el coeficiente de trabajo habrá de ser menor que el coeficiente de rotura.

Esta elección puede hacerse un poco a ojo, contando con la práctica del proyectista; tomando

coeficientes de seguridad bajos ( de 3 a 5 ) cuando los esfuerzos a que está sometida la pieza

son simples y bien conocidos y cuando los materiales tienen unas garantías de

homogeneidad en sus características, mecánicas; y tomando coeficientes de seguridad altos (

de 15 a 24 ) cuando los esfuerzos son complejos o inseguros, o los materiales no ofrezcan

una garantía en la homogeneidad en sus características mecánicas.

Para precisar algo más el coeficiente de seguridad, puede descomponerse en varios factores

y considerarlo como el producto de todos ellos:

S = a x b x c x d

En esta fórmula. S es el coeficiente de seguridad, y los cuatro factores que lo constituyen son,

respectivamente:

a) Representa la relación entre la resistencia a la rotura del material y su límite elástico.

Su valor varía desde 2, para los materiales corrientes, hasta 1 para los aceros forjados

y tratados térmicamente.

b) Depende del tipo de esfuerzo a que está sometida la pieza. Su valor puede ser 1, para

cargas estáticas y permanentes, y 2 para cargas variables entre cero y un máximo, y

de 3 para cargas variables alternativamente de tracción-compresión y de flexión

alternada.

c) Depende de la forma en que se aplica la carga a la pieza sometida al esfuerzo; para

cargas aplicadas gradualmente, puede aplicarse el factor 1. Para cargas aplicadas

bruscamente, el factor debe ser, por lo menos, 2. Habrá de ser aún más elevado

cuando se trate de piezas sometidas a choques repetidos.

d) Depende del conocimiento que se tenga de las condiciones de trabajo, y podría ser

denominado “factor de ignorancia “, puesto que su función es prevenir contra las

roturas o averías producidas por causas imprevisibles, tales como esfuerzos anormales

o fallos del material. El valor de este factor puede ser, por lo tanto, sumamente

variable: desde 1.5 a 3 en los casos corrientes, hasta 8 o 10 en determinadas

circunstancias.

Como ejemplos, vea en las tablas 1 y 2 los valores que, en principio, deben aplicarse a

cada uno de esos factores para calcular los coeficientes de seguridad de algunas

piezas y materiales.

Tabla 1.- VALORES DE LOS FACTORES Y COEFICIENTE DE SEGURIDAD DE

ALGUNAS PIEZAS.

Tabla 2 .- FACTORES Y COEFICIENTES DE SEGURIDAD DE ALGUNOS MATERIALES.

COEFICIENTES DE PONDERACION.

Generalidades COEFICIENTES DE PONDERACION Tabla # 3

CASO DE CARGA CLASE DE ACCION

Coeficiente de ponderación si el efecto de la acción es …

DesfavorableFavorable

CASO I Acciones constantes 1,33 1,33 1I a Sobre carga 1,33 1,6 0

Viento 1,5 1,33 0Acciones constantes y combinación de dos acciones variables independientes

Acciones constantes 1,33 1I b Sobre carga 1,5 0

Nieve 1,5 0

Acciones constantes 1,33 1I c Viento 1,5 0

Nieve 1,5 0CASO II Acciones constantes 1,33 1Acciones constantes y combinación de tres acciones variables independientes

Sobre cargas 1,33 0Viento 1,33 0

Nieve 1,33 0CASO III Acciones constantes 1 1Acciones constantes y combinación de cuatro acciones variables independientes, incluso las acciones sísmicas.

sobre cargas r (1) 0Viento 0,25 (2) 0Nieve 0,50 (3) 0

acciones sísmicas 1 0