desastres de ingeniería

En el campo de la ingeniería, se enfatiza la importancia de la seguridad. Aprender de fallas de ingeniería pasadas y desastres tristemente célebres como la explosión del Challenger aporta una perspectiva realista sobre lo que puede suceder cuando no se toman las precauciones de seguridad adecuadas. Pruebas de seguridad como ensayos de tracción , análisis de elementos finitos (FEA) y teorías de fallas ayudan a proporcionar información a los ingenieros de diseño sobre las fuerzas y tensiones máximas que se pueden aplicar a una región determinada de un diseño. Estas medidas preventivas ayudan a evitar fallas por sobrecarga y deformación. ^{[ 3 ]}

La carga estática se produce cuando se aplica una fuerza lentamente a un objeto o estructura. Los ensayos de carga estática, como los de tracción, flexión y torsión, ayudan a determinar las cargas máximas que un diseño puede soportar sin deformación permanente ni fallo. Los ensayos de tracción son habituales para calcular la curva tensión-deformación, que permite determinar el límite elástico y la resistencia máxima de una muestra específica.

La muestra se estira lentamente a tensión hasta que se rompe, mientras se monitorean continuamente la carga y la distancia a lo largo de la longitud de referencia. Una muestra sometida a un ensayo de tracción generalmente puede soportar tensiones superiores a su límite elástico sin romperse. Sin embargo, en cierto punto, la muestra se romperá en dos. Esto sucede porque las microfisuras resultantes de la fluencia se propagan a gran escala. La tensión en el punto de rotura completa se denomina resistencia máxima a la tracción del material. ^{[ 4 ]} El resultado es una curva tensión-deformación del comportamiento del material bajo carga estática. Mediante este ensayo de tracción, se determina el límite elástico en el punto donde el material comienza a ceder más fácilmente ante la tensión aplicada y su tasa de deformación aumenta. ^{[ 5 ]}

Cuando un material sufre una deformación permanente debido a la exposición a temperaturas extremas o a cargas constantes, su funcionalidad puede verse afectada. ^{[ 6 ] [ 7 ]} Esta distorsión plástica del material, que depende del tiempo, se conoce como fluencia . Tanto la tensión como la temperatura son factores importantes que influyen en la velocidad de fluencia. Para que un diseño se considere seguro, la deformación debida a la fluencia debe ser mucho menor que la deformación en la que se produce la falla. Una vez que la carga estática hace que la muestra supere este punto, comenzará a sufrir una deformación permanente o plástica. ^{[ 7 ]}

En el diseño mecánico, la mayoría de las fallas se deben a cargas variables en el tiempo, o dinámicas, que se aplican a un sistema. Este fenómeno se conoce como falla por fatiga. La fatiga se define como la debilidad de un material debido a variaciones de tensión que se aplican repetidamente a dicho material. ^{[ 8 ]} Por ejemplo, al estirar una banda elástica hasta cierta longitud sin romperla (es decir, sin superar el límite elástico de la banda elástica), la banda elástica recuperará su forma original después de soltarla; sin embargo, estirar repetidamente la banda elástica con la misma fuerza miles de veces crearía microfisuras en la banda que provocarían su rotura. El mismo principio se aplica a materiales mecánicos como los metales. ^{[ 5 ]}

La falla por fatiga siempre comienza en una grieta que puede formarse con el tiempo o debido al proceso de fabricación utilizado. Las tres etapas de la falla por fatiga son:

1. Iniciación de grietas: cuando la tensión repetida crea una fractura en el material que se está utilizando.
2. Propagación de grietas: cuando la grieta iniciada se desarrolla en el material a mayor escala debido a la tensión de tracción.
3. Fallo por fractura repentina: causado por el crecimiento inestable de grietas hasta el punto en que el material fallará.

Cabe señalar que la fatiga no implica que la resistencia del material disminuya después de la falla. Esta noción se refería originalmente a un material que se "cansa" después de una carga cíclica. ^{[ 5 ]}

La ingeniería es una disciplina precisa que requiere comunicación entre los desarrolladores de proyectos. Diversas formas de falta de comunicación pueden conducir a un diseño defectuoso. Es fundamental la intercomunicación entre diferentes campos de la ingeniería, como la civil, eléctrica, mecánica, industrial, química, biológica y ambiental. Por ejemplo, el diseño de un automóvil moderno requiere que ingenieros eléctricos, mecánicos y ambientales trabajen juntos para producir un producto duradero y de bajo consumo de combustible para los consumidores. Si los ingenieros no se comunican adecuadamente entre sí, un diseño potencial podría presentar fallas y ser inseguro para el consumidor. Desastres de ingeniería pueden ser consecuencia de dicha falta de comunicación, como el colapso de los diques en el área metropolitana de Nueva Orleans , Luisiana, durante el huracán Katrina en 2005 , el desastre del transbordador espacial Columbia y el derrumbe de la pasarela del Hyatt Regency . ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

Un ejemplo excepcional de esto es el Mars Climate Orbiter . "La causa principal de la violenta destrucción del orbitador fue que un software terrestre suministrado por Lockheed Martin producía resultados en unidades del sistema estadounidense, en contra de su Especificación de Interfaz de Software (SIS), mientras que un segundo sistema, suministrado por la NASA , esperaba que esos resultados estuvieran en unidades del SI, de acuerdo con la SIS". Lockheed Martin y el contratista principal fallaron estrepitosamente en la comunicación.

El software ha desempeñado un papel en muchos desastres de gran repercusión:

• Vuelo V88 de Ariane
• Orbitador climático de Marte
• TAURUS — Sistema británico de liquidación de acciones y depositario central de acciones desmaterializadas
• Therac-25 : una máquina de radioterapia responsable de seis sobredosis debido a un software defectuoso.
• Fallo en Dharan : Problema con el reloj del misil Patriot

• Vuelo 610 de Lion Air y vuelo 302 de Ethiopian Airlines : sistema "MCAS" defectuoso en el Boeing 737 MAX ^{[ 12 ]}