Los buenos ingenieros de diseño deben tener en cuenta muchos factores cuando diseñan una pieza o un componente. El diseño para el ensamblaje, el coste, la logística, la fabricabilidad, la fiabilidad y otras cualidades requieren previsión y creatividad. Quizá una de las cualidades más importantes que hay que tener en cuenta a la hora de crear piezas o productos es la seguridad… y, naturalmente, ha surgido toda una industria en torno a la necesidad de fabricar productos y estructuras seguras para el uso de los consumidores. Lo más habitual es escuchar los términos «Factor de Seguridad» (FoS) o «Factor de Seguridad (SF), pero hay varias definiciones y cálculos a los que se puede hacer referencia. Veamos los fundamentos del FoS para el diseño y la ingeniería.
¿Cuál es el panorama general cuando se trata del Factor de Seguridad (FoS)?
El «Factor de Seguridad» generalmente se refiere a una de dos cosas: 1) la capacidad de carga real de una estructura o componente, o 2) el margen de seguridad requerido para una estructura o componente según el código, la ley o los requisitos de diseño. Una ecuación muy básica para calcular el FoS es dividir la tensión última (o máxima) por la tensión típica (o de trabajo). Un FoS de 1 significa que una estructura o componente fallará exactamente cuando alcance la carga de diseño, y no podrá soportar ninguna carga adicional. Las estructuras o componentes con FoS < 1 no son viables; básicamente, 1 es el mínimo. Con la ecuación anterior, un FoS de 2 significa que un componente fallará al doble de la carga de diseño, y así sucesivamente.
Diferentes industrias tienen diferentes ideas sobre lo que debe ser un margen de seguridad requerido; una de las dificultades asociadas con el uso de un FoS o SF es cierta medida de ambigüedad. Pero hay algunas reglas generales que se aplican a múltiples sectores. Obviamente, si las consecuencias de un fallo son significativas, como la pérdida de vidas, daños personales o pérdidas materiales, se requerirá un FoS más alto por diseño o por ley. Otra consideración es el coste: ¿cuánto cuesta de más por pieza para conseguir una determinada FoS, y es ese un modelo de negocio viable?
Otros factores a tener en cuenta cuando se diseñan piezas con la seguridad en mente
Dependiendo del uso previsto para un producto, tanto el diseño global como los componentes individuales deben ser evaluados con la mayor precisión posible para las condiciones previstas. Las siguientes consideraciones pueden ayudar a los ingenieros de diseño a tener en cuenta las condiciones del mundo real y a crear un mejor producto.
- Intensidad de las concentraciones de tensión; ¿qué componentes estarán sometidos a una tensión más intensa, más a menudo?
- ¿Son los ciclos térmicos o la exposición a temperaturas extremas un problema? Cómo afecta esto a la función, o a los materiales que se van a utilizar?
- ¿Es probable que se produzca un mantenimiento programado? ¿Se realizará con regularidad y será de calidad similar cada vez?
- ¿La combinación de materiales utilizada debilita o refuerza el diseño general?
- ¿Es probable que el desgaste se acelere debido al uso por parte del consumidor (por ejemplo, superando regularmente la capacidad nominal, etc.)? Existen controles que ayuden a evitarlo?
- ¿Está la estructura o el componente sujeto a deterioro por corrosión?
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Cuando se acerque a nosotros con una idea, nuestro equipo va a considerar el concepto desde todos los ángulos: cómo lograr un determinado FoS, cómo diseñar para la excelencia y cómo lograr el equilibrio adecuado para la función, la seguridad, el coste de fabricación y la satisfacción del consumidor. Tenemos una experiencia considerable en múltiples sectores, y podríamos ser una buena opción para su próxima idea. No dude en consultarnos si tiene preguntas o comentarios, y gracias por leer nuestro blog
