Factores de seguridad II

Si usted vuela, quizás no le dará a usted mucha tranquilidad saber que los factores de seguridad aplicados en aeronaves comerciales están en el rango de 1.2 a 1.5. Las aeronaves militares pueden manejan un N < 1.1, pero sus tripulaciones llevan paracaídas. (Los pilotos de prueba merecen cabalmente sus elevados emolumentos.) Los misiles manejan un N = 1, pero no llevan tripulación y de ninguna manera se espera que regresen. Estos bajos factores de seguridad en aeronaves son necesarios para conservar reducido el peso y se justifican mediante complejos modelos analíticos (por lo general, mediante FEA), pruebas sobre los materiales usados, extensas pruebas de los diseños en prototipo y rigurosas inspecciones durante el servicio, en busca de fallas incipientes del equipo. La fotografía al inicio de este capitulo muestra un elaborado dispositivo de pruebas utilizado por Boeing Aircraft Co. para probar mecánicamente la cabina de un prototipo a escala natural, o una aeronave en producción, con la aplicación de fuerzas dinámicas y midiendo sus efectos.

Tal vez resulte difícil de prever los tipos de carga que un ensamble experimentara en servicio, en particular si esas cargas quedan bajo el control del usuario final, o de la madre naturaleza. Por ejemplo, ¿Cuales serán las cargas que tendrá que soportar la rueda y el bastidor de una bicicleta? Depende mucho de la edad, el peso y la audacia del usuario, de si transita con ella en la carretera o campo traviesa, etcétera. El mismo problema de incertidumbre de cargas subsiste en todo equipo de transporte, como barcos, aeronaves, etcétera. Los fabricantes de estos vehículos tienen que llevar a cabo extensos programas de prueba para medir cargas propias de servicio.

Es posible definir algunas guías de acción para la elección de un factor de seguridad en el diseño de maquinas, con base en la calidad y lo apropiado de los datos y propiedades de los materiales disponibles, en las condiciones de entorno esperadas en comparación con las existentes al obtenerse los datos de prueba de los materiales y en la precisión de los modelos de análisis, de cargas y de esfuerzos aplicados para los estudios. A continuación se escoge el factor general de seguridad, como el mayor de los tres factores seleccionados. Dada la incertidumbre implicada, por lo general un factor de seguridad no deberá ser seleccionado con mas de un punto decimal de precisión.

N dúctil = MAX( Fl, F2, F3).

La ductilidad o fragilidad del material también es motivo de preocupación. Los materiales frágiles se diseñan con base en la resistencia a la ruptura, por lo que una falla significa una fractura. Los materiales dúctiles bajo carga estática se diseñan contra su limite de cadencia y se espera den alguna advertencia visible de falla antes de la fractura, a menos de que la existencia de grietas indique la posibilidad de una falla mecánica por fractura. Por estas razones, el factor de seguridad para materiales frágiles es en una misma situación a menudo el doble del que se utilizaría para materiales dúctiles

N frágil = 2 * MAX( Fl, F2, F3)

Este método de determinar un factor de seguridad es sólo una guía para tener un punto de partida y obviamente queda sujeto al juicio del diseñador al seleccionar los factores en cada categoría. El diseñador asome responsabilidad total de proveer un diseño seguro. En ciertas circunstancias pudiera ser apropiado un factor de seguridad mayor.

Fabricación de biorreactores /fermentadores, tanques de acero para almacenamiento y procesos