La falta de un conocimiento adecuado en ciencia e ingenieria de materiales, asi como priorizar otros intereses, ha contribuido a algunos de los mayores desastres tecnologicos de la historia. Son ejemplos iconicos la tragedia del transbordador espacial Challenger; los dramaticos accidentes del Havilland Comet, el Columbia y los buques Pendleton y Fort Mercer, ademas dela caida del puente Hasselt Road en Belgica. Sin olvidarnosdel desastre del Titanic.
Todas estas catastrofes se habrian evitado con los avances en materiales que conocemos hoy.
El 1 de septiembre de 1985,Robert Ballard encontro el Titanica 3.700 m en el fondo del oceano Atlantico. El barco se habia dividido en dos secciones principales, separadas por unos 600 m. La colision habia creado aberturas en el casco por un total de 1.115 m2.
Durante una expedicion a los restos del naufragio en el Atlantico Norte el 15 de agosto de 1996, los investigadores trajeron acero del casco del barco para realizaranalisis metalurgicos. El minucioso analisis desvelo que el acero tenia una alta temperatura de transicion ductil-fragil, lo que le hacia inadecuado para el servicio a bajas temperaturas. En el momento de la colision, la temperatura del agua era -2deg C.
Hoy, la calidad de estos aceros se ha multiplicado exponencialmente.
Durante la Segunda Guerra Mundial, Estados Unidos construyo mas de 6.000 buquesLiberty shipspara apoyar a Gran Bretana. Una de las peculiaridades en su fabricacion fue que la planchas de acero del casco estaban soldadas y no unidas por remaches. Cuando tres de estos buques se partieron literalmente por la mitad, la razon parecio estar clara en un primer momento y se responsabilizo a la soldadura de las planchas. Sin embargo,la verdadera causa estaba relacionada con la fragilidad del acero a bajas temperaturas.
Estos buques, junto con el SS Schenectady y los Pendleton y Fort Mercer, soportaron temperaturas proximas a -20 C ,como las que sufrio el Titanic al hundirse en el Atlantico Norte en 1912
A esas temperaturas, el acero utilizado en los cascos se volvia fragil, rompiendose con facilidad. La clave del problema radica en la temperatura que determina cuando un material pasa de ser ductil a fragil (DBTT). Este cambio de comportamiento no se descubrio hasta anos despues y ha supuesto un reto para la investigacion metalurgica en la ultima mitad de siglo.
Los avances en metalurgia del siglo XX han permitido modificar la composicion del acero para que no ocurra una transicion tan brusca y poder reducir este riesgo. Hoy en dia sabemos que la relacion entre los elementos que forman el acero es clave para optimizar su comportamiento, y tambien que esto influye en su sensibilidad a las bajas temperaturas y su susceptibilidad a la formacion de grietas.
Con algunos cambios en la composicion del acero, muchos desastres se habrian evitado. Y no solo el hundimiento de barcos.
Latragedia del Challenger en 1986fue uno de los desastres mas impactantes del siglo XX. Este vuelo de la NASA tenia una relevancia especial, ya que a bordo ibaChrista McAuliffe, una profesora seleccionada para el programaTeachers in Space, promovido por el gobierno de Ronald Reagan.
Se esperaba que el lanzamiento reavivara el interes en los viajes espaciales, mostrando su creciente seguridad. Sin embargo, 73 segundos despues del despegue el Challenger se desintegro a 14,6 kilometros de altura, causando la muerte de los siete tripulantes.
La investigacion revelo que el accidente fue causado por un fallo en las juntas toricas de los propulsores de combustible solido. Estas juntas, fabricadas con fluoroelastomeros (FKM), tenian perdida de elasticidad a bajas temperaturas.
La manana del lanzamiento, la temperatura era de -30 C, lo que impidio que las juntas se sellaran adecuadamente. Esto permitio la fuga de gases calientes que provocaron la ruptura del propulsor derecho, desatando el desastre.
En 1986 ya sabia que las juntas toricas eran vulnerables a bajas temperaturas, y varios expertos sugirieron posponer el despegue. Pero la presion por el exito de la mision prevalecio, ignorando las advertencias sobre el comportamiento del material en condiciones adversas.
El Havilland DH.106 Comet fue el primer avion comercial a reaccion y marco un hito en la aviacion cuando comenzo a operar en 1949. Propulsado por turbinas, volaba a mayor altitud y con menos turbulencias, lo que mejoraba la comodidad para los pasajeros. Su diseno aerodinamico, con alas en flecha y motores empotrados, lo hacia mas eficiente.
Sin embargo,entre 1953 y 1954 el Comet sufrio una serie de accidentes, incluido el vuelo G-ALYV, que se desintegro sobre Calcuta.
Inicialmente, se penso que las causas eran climaticas. Perola investigacion revelo un problema en el diseno estructural del avion: las ventanas cuadradas.
Estas ventanas actuaban como concentradores de tensiones, lo que generaba grietas debido a los ciclos de presion durante los vuelos. Con cada ciclo, las fisuras aumentaban hasta provocar una descompresion explosiva, causando la desintegracion del avion.
Este descubrimiento resulto clave para la industria de la aviacion, que adopto las ventanas ovaladas que ahora vemos en los aviones para evitar la concentracion de tensiones y reducir el riesgo de fatiga del metal.
El 1 de febrero de 2003, el transbordador espacialColumbia se desintegro durante su reingreso a la atmosfera, causando la muerte de sus siete tripulantes.
El desastre se debio a un dano en el ala izquierda, causado por una pieza de espuma aislante que se desprendio durante el lanzamiento, afectando las planchas de proteccion termica. Este dano expuso la estructura interna del transbordador a los gases calientes de la atmosfera, lo que debilito la nave y causo su desintegracion.
Uno de los factores fue la corrosion de los materiales metalicos, que se agrava en el espacio debido a la exposicion al oxigeno elemental altamente reactivoen las capas superiores de la atmosfera. Desde entonces, las inspecciones de seguridad han prestado mayor atencion a la corrosion de los materiales, que ya no se pasa por alto, lo que evita futuros accidentes.
Los desastres mencionados resaltan la importancia de la ciencia e ingenieria de materiales en la seguridad y el exito de las tecnologias modernas.
Entender como se comportan los materiales en diferentes condiciones es fundamental para prevenir fallos catastroficos.Figuras como Elon Musk han destacado la importancia de esta disciplina, alentando a estudiar carreras en ciencia e ingenieria, cruciales para el desarrollo de la industria espacial y otros campos. Y, como hemos visto, para evitar terribles accidentes en la historia futura.
Paula Alvaredo Olmos, Profesora Titular en Ciencia e Ingenieria de Materiales,Universidad Carlos III
Este articulo fue publicado originalmente enThe Conversation. Lea eloriginal.
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