La falta de un conocimiento profundo en ciencia e ingeniería de materiales, además de la priorización de otros intereses, ha sido un factor en algunos de los desastres tecnológicos más notables de la historia. Ejemplos emblemáticos incluyen la tragedia del transbordador espacial Challenger, los fatales accidentes del Havilland Comet, el Columbia y los buques Pendleton y Fort Mercer, junto a la caída del puente Hasselt Road en Bélgica. Sin olvidarnos, por supuesto, del desastre del Titanic.
Con los avances en materiales que hoy conocemos, todas estas tragedias podrían haberse evitado.
La fragilidad del acero en el Titanic
El 1 de septiembre de 1985, el explorador Robert Ballard halló el Titanic a 3.700 metros de profundidad en el Atlántico. El navío estaba partido en dos grandes secciones, separadas entre sí por unos 600 metros. La colisión había abierto grietas en el casco que sumaban 1 115 m².
Durante una expedición en el Atlántico Norte el 15 de agosto de 1996, investigadores recuperaron acero del casco del Titanic para llevar a cabo análisis metalúrgicos. Los resultados mostraron que el acero tenía una temperatura de transición dúctil-frágil alta, lo cual lo hacía inadecuado para soportar temperaturas frías. En el momento del impacto, el agua estaba a –2 °C.
Hoy en día, la calidad de estos aceros ha mejorado de forma exponencial.
El fallo en los Liberty Ships
Durante la Segunda Guerra Mundial, Estados Unidos fabricó más de 6 000 buques conocidos como Liberty Ships para dar apoyo a Gran Bretaña. Una particularidad en su construcción fue que las planchas de acero del casco se unían mediante soldaduras, en lugar de con remaches. Cuando tres de estos barcos se partieron en dos, inicialmente se culpó a la soldadura. Sin embargo, la causa real fue la fragilidad del acero a temperaturas bajas.
Estos buques, al igual que el SS Schenectady y los Pendleton y Fort Mercer, estuvieron expuestos a temperaturas cercanas a –2 °C, condiciones similares a las que enfrentó el Titanic al hundirse en 1912.
A estas temperaturas, el acero de los cascos se volvía quebradizo y se fracturaba fácilmente. El problema radicaba en la temperatura a la cual un material pasa de ser dúctil a volverse frágil (DBTT). Este comportamiento no se comprendió hasta muchos años después, representando un reto en la investigación metalúrgica de la segunda mitad del siglo XX.
Gracias a los avances en metalurgia, hoy se pueden modificar las composiciones del acero para reducir esta transición y minimizar el riesgo. Actualmente sabemos que la combinación de elementos en el acero es crucial para optimizar su resistencia y reducir su susceptibilidad al frío y a la formación de grietas.
Con una pequeña modificación en la composición del acero, muchos desastres habrían sido evitados. Y no solo en barcos.
Challenger: el impacto del frío
La tragedia del Challenger en 1986 fue uno de los desastres más estremecedores del siglo XX. Este lanzamiento de la NASA tenía una especial relevancia, ya que llevaba a bordo a Christa McAuliffe, una profesora seleccionada para el programa Teachers in Space, promovido por el gobierno de Ronald Reagan.
Se esperaba que este vuelo renovara el interés en la exploración espacial, demostrando su creciente seguridad. No obstante, 73 segundos después del despegue, el Challenger se desintegró a 14,6 kilómetros de altura, causando la muerte de sus siete tripulantes.
La investigación determinó que el accidente fue consecuencia de un fallo en las juntas tóricas de los propulsores de combustible sólido. Estas juntas, hechas de fluoroelastómeros (FKM), perdían elasticidad con el frío.
La mañana del lanzamiento, la temperatura era de –3 °C, lo que impidió que las juntas se sellaran correctamente. Esto permitió una fuga de gases calientes que provocó la ruptura del propulsor derecho, desencadenando el desastre.
Ya en 1986 se sabía que estas juntas eran vulnerables a bajas temperaturas, y varios expertos aconsejaron posponer el lanzamiento. Sin embargo, la presión por el éxito de la misión pesó más que las advertencias sobre los límites del material.
Havilland Comet y la fatiga estructural
El Havilland DH.106 Comet fue el primer avión comercial a reacción y representó un gran avance en la aviación al entrar en servicio en 1949. Con motores de turbina, volaba a mayor altura y con menor turbulencia, mejorando la experiencia de los pasajeros. Su diseño aerodinámico, con alas en flecha y motores empotrados, lo hacía más eficiente.
Sin embargo, entre 1953 y 1954, el Comet sufrió una serie de accidentes, incluido el vuelo G-ALYV, que se desintegró sobre Calcuta.
En un principio, se atribuyeron las causas a condiciones meteorológicas. Pero la investigación reveló un problema en la estructura del avión: las ventanas cuadradas.
Estas ventanas creaban puntos de concentración de tensiones, generando grietas a causa de los ciclos de presión durante los vuelos. Con cada ciclo, las fisuras aumentaban hasta causar una descompresión explosiva, provocando la desintegración del avión.
Este hallazgo fue determinante para la aviación, que comenzó a emplear ventanas ovaladas, como las que vemos hoy, para evitar la acumulación de tensiones y reducir la fatiga en el metal.
El transbordador Columbia y la corrosión
El 1 de febrero de 2003, el transbordador espacial Columbia se desintegró al reingresar en la atmósfera, causando la pérdida de sus siete tripulantes.
La causa fue un daño en el ala izquierda, originado por una pieza de espuma aislante que se desprendió durante el lanzamiento y golpeó las planchas de protección térmica. Este impacto dejó expuesta la estructura interna de la nave a los gases calientes de la atmósfera, debilitando la nave hasta provocar su desintegración.
Uno de los factores críticos fue la corrosión de los materiales metálicos, agravada en el espacio debido al oxígeno elemental altamente reactivo presente en las capas superiores de la atmósfera. Desde entonces, las revisiones de seguridad han puesto especial atención en la corrosión de los materiales para evitar futuros incidentes.
La importancia de la ciencia e ingeniería de materiales
Los desastres mencionados destacan la relevancia de la ciencia e ingeniería de materiales en la seguridad y éxito de las tecnologías modernas.
Comprender cómo responden los materiales en distintas condiciones es esencial para prevenir fallos catastróficos. Figuras como Elon Musk han subrayado la importancia de esta disciplina, animando a estudiar carreras en ciencia e ingeniería, fundamentales para el desarrollo de la industria espacial y otros sectores. Y, como se ha visto, para evitar tragedias en el futuro.
