Factor Of Safety: Factor de fórmula de segurança, definição & Exemplos [PDF]

p> Enquanto desenha um produto, um engenheiro de design tem de se ocupar do Design para montagem, do Design para fabrico, e mais importante, do Factor de Segurança. O factor de segurança é o aspecto mais importante do design do produto. Qualquer tolerância no factor de segurança pode causar consequências graves. Assim, neste artigo vamos falar sobre o que é um factor de segurança, qual é o factor da fórmula de segurança e alguns exemplos.

O que é o Factor de Segurança?

O factor de segurança é a capacidade estrutural de um sistema que determina a capacidade de transporte de carga para além da sua carga real. Por outras palavras, quão forte é o sistema então o que é realmente necessário chama-se Factor de Segurança (FOS)

O factor de segurança é crítico para as estruturas e muitas vezes denominado como a espinha dorsal do sistema. Mostra o quão forte é o sistema para suportar uma carga extra do que aquilo para que é realmente destinado. Isto ajuda o engenheiro a fornecer uma almofada extra de confiança de que o sistema não irá falhar mesmo que haja um pouco de sobrecarga.

Para compreender o factor de segurança, tomemos um exemplo de uma ponte rodoviária. Deve ter notado que, na entrada, normalmente haverá um painel de sinalização que mostra a carga máxima que a ponte pode suportar num dado momento. Sente realmente que a ponte irá cair se tivermos um pouco mais de carga na ponte?

Não, A ponte não irá cair, mas se a carga extra for muito superior ao limite mencionado, então há uma grande probabilidade de a ponte poder cair. Portanto, essa carga extra é o limite até ao qual a ponte é segura. Essa almofada extra é o limite de segurança

Factor de segurança é determinado pela seguinte fórmula

Factor de segurança = Carga real / Carga de trabalho

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Porquê o factor de segurança é importante?

O produto é para humanos. Se um produto é seguro, o humano é seguro. Esse é o conceito completo. Se um produto não for seguro, causará a falha do produto e talvez a perda de vidas humanas ( Um exemplo é uma Ponte de Auto-estrada). Assim, cada engenheiro concentra-se em tornar um produto melhor para que possa salvar o produto, bem como salvar vidas humanas.

p>Vejamos o exemplo da questão do acidente máximo do Boeing 737. Dois aviões despenharam-se num período de 6 meses. Os viajantes não se sentiam seguros e deixaram de embarcar em qualquer Boeing 737 Max. Por causa disso, o Boeing perdeu todas as encomendas do Boeing 737 Max, o que levou a uma grande perda financeira para a empresa. Isto também afecta a confiança do viajante na Boeing. Assim, só porque o 737 max não tinha almofada de segurança suficiente, a Boeing pagou um grande preço por isso.

O factor de segurança é agora um requisito regulamentar para obter a aprovação do seu produto para o mercado. A segurança é agora uma parte integrante da concepção do produto. Sem um factor de segurança adequado, há uma grande probabilidade de nunca conseguir trazer o seu produto para o mercado.

Aqui está uma provável lista de razões sobre a razão pela qual o factor de segurança é tão importante.

• Alta probabilidade de que o produto não falhe
• Haverá menos probabilidades de lesões humanas ou morte
• Produtos serão rapidamente aprovados por uma agência reguladora
• Fácil para lançamento de um produto no mercado
• Sem produto de recall edição
• Número de chamadas de serviço será menor
• Selhor satisfação do cliente

Como calcular o factor de segurança: Factor de fórmula de segurança

O factor de segurança pode ser calculado de diferentes maneiras. Mas em última análise todos esses métodos verificam apenas uma coisa, a quantidade de carga de segurança para além da sua carga de trabalho concebida. Há uma diferença nas formas como cada processo calcula e analisa os dados, mas o resultado é o mesmo.

Quando uma peça ou item fica sob carga, fica estressada dependendo do tipo de materiais. Os materiais dúcteis tendem a ter mais stress do que os materiais frágeis. A quantidade de tensão na carga de segurança é chamada tensão de segurança ou tensão de rendimento e a quantidade de tensão na carga de projecto designada é chamada tensão de trabalho. A relação entre esta tensão de segurança e a tensão de trabalho dá-nos um factor de segurança

Factor de Segurança = Tensão de Rendimento / Tensão de Trabalho

Se o factor de segurança for 1, então significa que a carga de projecto é igual à carga de segurança. Assim, para uma melhor concepção, o factor de segurança deve ser sempre superior a 1. Se a segurança do factor for inferior a 1, então o produto está na zona de perigo.

O que é o factor de concepção e o factor de segurança?

Factor de concepção é basicamente a quantidade de carga que uma peça é NECESSÁRIA para suportar e o factor de segurança é a quantidade de carga que uma peça poderia ACTUALMENTE ser capaz de suportar. Assim, o factor de concepção é o requisito mínimo e o factor de segurança é o limite para além do qual a peça irá falhar. No mínimo, o factor de segurança pode ser igual ao factor de concepção.

Para explicar, tomemos um exemplo de uma peça que tem um factor de concepção de 3 LB de carga. Mas a peça é de facto concebida para suportar uma carga de 30 LB. Assim, idealmente, a peça ainda tem um factor de concepção de 3 mas, na realidade, pode suportar até 30 LB que é o factor de segurança.

Factor de concepção é o requisito mínimo e normalmente estabelecido por regulamento. Se um engenheiro está a conceber uma peça com demasiado factor de segurança, chama-se “Overengineering”

Qual é a margem de segurança?

A margem de segurança é a medida do excesso de capacidade estrutural. É a carga adicional para além da carga de concepção, após a qual a peça falha. Se a margem de segurança for 0, então o produto irá falhar quando atingir a sua carga de projecto. Se a margem de segurança for 1, então a peça pode suportar mais carga do que a sua carga de projecto. E se a margem de segurança for -1, então a peça falhará mesmo antes de atingir a sua carga de projecto.

Margem de segurança = ( Carga de falha / Carga de projecto )-1 OU = Factor de segurança-1

O que é o factor de reserva?

Factor de reserva é utilizado nos países europeus onde a carga e o stress são expressos nas mesmas unidades. Aqui está uma fórmula para stress de reserva

Tensão de reserva= Stress de prova / Carga de prova=Força final / Carga final

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Factor determinante de segurança

Usualmente, os engenheiros de projecto fazem um teste de carga para verificar o stress de segurança e o stress de projecto. Para determinar o factor de segurança precisamos de compreender dois termos comuns utilizados na resistência dos materiais. Estes são Yield stress e Ultimate stress

Yield Stress

Yeild stress is the stress limit after which the materials start deforming

Ultimate Stress

Ultimate stress is the stress limit after which the part fails.

Para calcular o factor de segurança para materiais dúcteis, precisamos de considerar Yield stress como o stress de segurança e, para materiais frágeis, precisamos de considerar Ultimate stress como o stress de segurança.

Usualmente, para todos os materiais conhecidos, os valores de tensão de cedência e tensão final estão prontamente disponíveis. Se utilizar um material de composição, então é necessário realizar um teste de carga para determinar o valor da tensão de cedência e da tensão final. Uma vez conhecidos estes dois valores, é possível encontrar o factor de segurança baseado na carga de concepção.

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Factor de exemplos de segurança

Below é um factor típico de segurança de um par de grupos de produtos chave. Os valores são aproximados e as indústrias podem seguir um valor diferente com base na condição de carga.

Drawbacks da utilização de um elevado factor de segurança

Uma das principais considerações que muitos engenheiros têm é que escolhem um elevado factor de segurança. Eles pensam que se mantiverem o factor de segurança elevado, então o produto nunca irá falhar. Em contraste com isso, um elevado factor de segurança conduz a um desperdício desnecessário de esforço e dinheiro. O custo do produto é elevado para compensar esse elevado factor de segurança.

Devíamos concentrar-nos sempre em considerar um factor de segurança que mantenha o custo do produto baixo mas que, ao mesmo tempo, ofereça um nível máximo de segurança. A subengenharia é perigosa mas a sobreengenharia é um desperdício.

Conclusão

O factor de segurança é a chave para qualquer engenheiro de design. Ajuda a fazer um produto seguro. Todos os engenheiros devem considerar o factor de segurança logo desde o início do ciclo de vida do projecto. Cada componente tem de ser avaliado separadamente para determinar o factor de segurança. E, finalmente, o engenheiro precisa de avaliar o factor de segurança de montagem.

Como disse anteriormente, não podemos simplesmente comprometer o factor de segurança. Porque afecta o produto e os utilizadores que o utilizam. Dito isto, também não devemos fazer uma engenharia excessiva que acabe por aumentar o custo do produto. Precisamos de encontrar um valor óptimo do factor de segurança para conceber um grande produto.