EL COMETA QUE SE ESTRELLÓ

Hoy, chorlitos, hablaremos sobre una de las cosas que más dolores de cabeza dan a los ingenieros en general, y a los ingenieros aeronáuticos en particular: la fatiga de materiales. Los que no hayáis escuchado nunca hablar de ella os estaréis preguntando, lógicamente extrañados, si los materiales pueden cansarse. Pues sí que se cansan, y es un problema muy serio y que por desgracia no se soluciona con unas buenas vacaciones.

Hablando con algo más de propiedad, la fatiga es un fenómeno asociado al crecimiento de grietas que al principio son de poca importancia, pero que con el paso del tiempo pueden llevar a un fallo catastrófico. Seguro que todos habéis escuchado alguna vez hablar de lo preocupantes que son las grietas en los aviones (cito como ejemplo la noticia referente al Concorde de hace unos cuantos años).

La fatiga se produce cuando un material está sometido a fuerzas cíclicas (es decir, que se repiten). Imaginad que cogemos a un humano y lo colgamos de un gancho metálico, por ejemplo, de aluminio (supongamos como hipótesis que el humano se deja colgar y que no se mueve mientras está colgado). El gancho no tiene ningún problema para soportar el peso del humano, puesto que su resistencia máxima le permite aguantar cargas mucho mayores. Pero si descolgamos al humano y lo volvemos a colgar unas cuantas veces (pongamos 3000), es posible que aparezca una microgrieta (no visible a simple vista) en algún punto del material. Una vez que esto ocurra, si continuamos colgando y descolgando al humano, con cada uno de los ciclos de carga la grieta crecerá un poco más, hasta hacerse visible y, por último, causar la rotura del gancho (con lo que el humano caerá estrepitosamente al suelo).

La fatiga implica siempre una deformación elástica del material; es decir, tras liberar la carga, la pieza volverá a su posición original. Cuando rompemos la anilla de una lata de refresco doblándola repetidas veces (que es quizá un ejemplo más cercano que el anterior, ya que normalmente es muy difícil encontrar a un humano que deje que lo cuelguen de un gancho), la deformación a la que la estamos sometiendo es plástica (una vez doblada, la anilla se queda así). Aunque tras varios ciclos de carga la anilla terminará rompiéndose, en este caso se trata de una sobrecarga cíclica y no de fatiga. No sólo se producirá una grieta en la zona de rotura; además habrá una deformación permanente del material en los alrededores.

Los metales, y el aluminio en particular, son especialmente propensos a sufrir fatiga. En algunos materiales compuestos, como los de fibra de carbono, sin embargo, las fibras frenan el crecimiento de las grietas, por lo que son inmunes a este problema. La campana de la foto es la famosa Liberty Bell americana, hecha en bronce. La aparición de grietas de fatiga en las campanas es muy común.

Un caso de fallo por fatiga tristemente famoso en aeronáutica es el del De Havilland Comet. Todos los aviones presurizados están sometidos a ciclos de carga y descarga entre los despegues y los aterrizajes, al aumentar y disminuir la diferencia de presiones entre el exterior y el interior del avión con las variaciones de altitud. Las esquinas, en cualquier estructura, siempre son lugares de concentración de esfuerzos, así que unas ventanas muy cuadradas en el fuselaje se convertirán en puntos críticos sometidos a un estrés mucho mayor que el resto de la estructura. El Comet tenía este defecto. En un solo año, tres de estos aviones estallaron en pleno vuelo, sin que al principio nadie supiera la razón (los humanos, allá por el año 1954, eran todavía muy novatos en eso de presurizar los aviones). Finalmente llegaron a la conclusión de que la causa había sido la fatiga y que las grietas se habían iniciado en las ventanas, por lo que rediseñaron el avión con ventanas redondeadas y lo llamaron Comet-2, para que la gente supiera que ya habían solucionado el problema (aunque aquello tampoco disparó demasiado las ventas del avión, y sólo lo compró la compañía de bandera británica, BOAC, porque era un avión inglés) (los ingleses son los más chovinistas de los humanos).

Aunque el Comet es un ejemplo clásico cuando se habla de fatiga, no es el único. Trenes, puentes, motores, barcos e incluso tanques de melaza terminaron por sucumbir a sus efectos. Son famosos los barcos Liberty de la Segunda Guerra Mundial.

Y el hundimiento del Prestige, que tanto traumatizó a la población de aves marinas española, pudo estar causado también por una grieta de fatiga.

La fatiga es un enemigo implacable y silencioso, que muchas veces aprovecha el despiste humano para actuar subrepticiamente hasta que ya es demasiado tarde. Por ello, los humanos han inventado un montón de sistemas para ir a la caza de la grieta en estructuras susceptibles de sufrir este tipo de fallo: ultrasonidos, magnetismo, pintura, microscopios… No se debe confiar en las estructuras diseñadas por humanos sin antes haberlas inspeccionado cuidadosamente (al menos ellos mismos son conscientes de eso). Nunca se sabe cuándo un humano especialmente torpe puede haber estado a cargo del diseño de una pieza crítica, así que toda precaución es poca.

NOTA: Anteriormente había puesto a la lata de refresco como ejemplo de rotura por fatiga, pero no lo es. Es un caso de rotura por sobrecarga cíclica. Ya está corregido.