En la especificación del factor de diseño, intervienen muchos aspectos distintos del problema de diseño. En algunos casos se desconocen las condiciones precisas de servicio. Deben entonces hacerse estimaciones conservadoras de las condiciones, es decir, estimaciones que hagan que el diseño resultante quede del lado seguro cuando se consideren todas las variaciones posibles. La elección final de un factor de diseño depende de algunas condiciones, como las siguientes:
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diseño o esfuerzo de diseño que satisfaga este código o norma. Algunos ejemplos de instituciones que editan normas son:
Aluminium Association(AA): edificios, puentes y estructuras similares que utilizan
aluminio.
American Society of Mechanical Engineers (ASME): calentadores, recipientes a
presión, flechas.
American National Standards Institute (ANSI): una gran variedad de productos.
3.9.2 Criterio de la resistencia del material. La mayoría de los diseños que utilizan metales o aleaciones, se basan en la resistencia a la cedencia, la resistencia última o ambas. Esto se debe a que la mayoría de las teorías de la fractura de los metales muestran una estrecha relación entre el esfuerzo durante la falla y las propiedades de estos materiales. Además, estas propiedades casi siempre se reportan para materiales que se utilizan en diseño de ingeniería. El valor del factor de diseño será distinto, según la resistencia del material que se utilice como criterio de diseño.
3.9.3 Tipo de material. Una consideración importante respecto al tipo de material es su ductilidad. Los modos de fractura de materiales quebradizos son muy distintos a los de materiales dúctiles. Puesto que los materiales quebradizos, como el hierro colado, no presentan cedencia, los diseños se basan siempre en la resistencia última. Por lo general se considera que un metal es quebradizo si su porcentaje de alargamiento, en una longitud de calibración de 2”, es menor al 5 %. El aluminio es dúctil, excepto en el caso de fundiciones como la aleación Al – Mg. Otros factores en relación con el material, que pueden afectar la resistencia de una pieza, son su uniformidad y la seguridad en las propiedades establecidas.
3.9.4 Forma de carga. Pueden identificarse tres tipos principales de carga. Una
carga estática es aquella que se aplica lenta y gradualmente a una pieza y que
permanece aplicada o, por lo menos, se aplica y se elimina con poca frecuencia durante la vida útil diseñada de la pieza. Las cargas repetidas son aquellas que se aplican y
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retiran varios miles de veces durante la vida útil diseñada de la pieza. Bajo cargas repetidas, una pieza se fractura por el mecanismo de fatiga a un nivel de esfuerzo mucho menor que el que podría causar fractura bajo una carga estática. Por esto, se requiere el uso de un factor de diseño más elevado para cargas repetidas que para cargas estáticas.
Las piezas sujetas a impacto o golpe, requieren el uso de un factor de diseño muy elevado por dos razones: Primero, una carga que se aplica de repente causa esfuerzos en la pieza que son varias veces mayores que aquellos que podrían calcularse mediante fórmulas convencionales. Segundo, bajo carga de impacto, se requiere que el material de la pieza absorba energía del cuerpo de impacto. También es importante conocer la certidumbre de las cargas esperadas al especificar el factor de diseño.
3.9.5 Posible mal uso de la pieza. En la mayoría de los casos, no se tiene control sobre las condiciones reales de uso del producto que se diseña. Debe considerarse la posibilidad de una sobrecarga accidental sobre cualquier producto.
3.9.6 Complejidad del análisis de esfuerzo. Conforme se hace más compleja la forma de carga o la geometría de una estructura o una pieza, se tienen menos posibilidades de realizar un análisis preciso de las condiciones de esfuerzo. Por consiguiente, la confianza en los resultados de los cálculos del análisis de esfuerzo afecta la elección del factor de diseño.
3.9.7 Medio ambiente. Los materiales se comportan de forma diferente en distintas condiciones del medio ambiente. Se deben considerar los efectos de la temperatura, humedad, radiación, clima y atmósferas corrosivas sobre el material durante la vida útil de diseño de la pieza.
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muestras estándar de aprox. 12.5 mm de diámetro. Las piezas con secciones más grandes tienen, por lo general, resistencias menores. Piezas de tamaños más reducidos, como por ejemplo el alambre estirado, tienen resistencia mucho más elevadas. Esto se explica por el acomodo de su estructura interna, debido al enfriamiento durante la manufactura de las piezas o productos.
3.9.9 Control de calidad. Cuanto más cuidadoso y complejo sea un programa de control de calidad, mejor se entiende la forma en que funcionará un producto al estar en servicio. Con un deficiente control de calidad, debe utilizarse un factor de diseño más elevado.
3.9.10 Riesgos que se presentan por una falla. Se deben considerar las consecuencias de una falla en una pieza en particular, los colapsos que podría ocasionar, el riesgo para las personas en las áreas cercanas, el deterioro a los equipos y otros daños adicionales. Consideraciones de este tipo justifican el uso de un factor de diseño más elevado de lo normal.
3.9.11 Costo. Muchas veces se deben hacer compromisos en el diseño con el interés de limitar el costo a un valor razonable, para poder competir en el mercado. Pero, si existe peligro de daños a vidas o propiedades, no deben hacerse compromisos que puedan afectar seriamente la seguridad del producto o la estructura.