Fallas: desafíos de la ingeniería frente al daño estructural

Fallas: desafíos de la ingeniería frente al daño estructural

Aprender de las fallas desde una perspectiva general y explorar cómo estos conocimientos pueden proporcionar orientación a la ingeniería.

La psicología, los negocios y la medicina abordan los desafíos involucrados en el aprendizaje efectivo del fracaso. Para la Ingeniería Estructural el estudio de daños es una tarea que requiere conocer las barreras para aprender del deterioro, los desafíos de identificar y analizar fallas y la importancia de anomalías para anticipar roturas. A ello se suma que los problemas pueden provenir de una combinación de factores.

Una definición de falla es la desviación de los resultados esperados y deseados. Esta definición no solo cubre roturas obvias, como el colapso catastrófico de un puente o la caída financiera de una compañía, sino que también incluye las fallas más rutinarias, que aunque menos dramáticas, ocurren más frecuentemente.

La sabiduría de aprender del fracaso es importante. Desde una perspectiva técnica, la intuición humana, a falta de un enfoque científico, tiene limitaciones a la hora de identificar y analizar el revés. Estas limitaciones pueden llevar a individuos y organizaciones a sacar conclusiones incorrectas sobre la causa de un fracaso,con el potencial de aprender lecciones correctas o incorrectas.

Desde una perspectiva social, existen barreras para el aprendizaje tanto a nivel individual como organizacional.

El método científico

A nivel individual la reacción humana natural es que el individuo se distancie de ese descalabro. Incluso con fallas pequeñas, en lugar de reconocerlas y abordarlas, los individuos tienden a negarlas, distorsionar la realidad del fracaso o encubrirlo, y los grupos y organizaciones tienen la tendencia a suprimir la existencia de los fracasos.

Esta reacción parece tener profundas raíces psicológicas, y está relacionada con la necesidad humana de ser considerado por los demás. En última instancia, las personas prefieren saltear el fracaso, en lugar de aprender sus lecciones, atribuyendo el problema a los demás o al "sistema". De aquí la importancia del método científico para proporcionar una base para el análisis riguroso para superar estas barreras y minimizar la dependencia de la intuición subjetiva. 

A nivel organizacional, las instituciones generalmente recompensan el éxito y desalientan o castigan las falencias, lo que desincentiva la identificación de yerros y mucho menos el análisis de los mismos porque los factores sociales inhiben la discusión constructiva y el análisis a través del cual ocurre el aprendizaje compartido.

Es posible aprender las lecciones del fracaso, pero es un proceso, más que un resultado, y es contraintuitivo y difícil de implementar en la práctica. Un aprendizaje proactivo de las fallas consta de tres fases distintas: identificación de fallas, análisis de fallas y experimentación deliberada:

Identificación de la falla:  primer paso en la respuesta ante una falla. Sin embargo, si bien la identificación de las fallas obvias o significativas puede ser sencilla, identificar las fallas 'más pequeñas' es más desafiante y de gran importancia, ya que el estado del arte concluye que los fallos y colapsos más reveladores generalmente van precedidos de pequeños fallos o cuasi-accidentesque pasaron desapercibidos. Por lo tanto, lo que se requiere es una combinación de sistemas y procedimientos para recopilar la información necesaria para identificar las fallas, junto con un enfoque de liderazgo que apunta a eliminar el estigma de reportarlas. 

Análisis de fallas: Determinar las causas de falla es un proceso complejo. Las barreras sociales tienden a generar heurísticas y sesgos que comprometen la objetividad de los análisis de fallas, lo que puede conducir a lecciones incorrectas de fallas.

Este problema se agrava por las barreras técnicas relacionadas con la falta de experiencia por parte de los investigadores de fallas. Este factor resulta en una comprensión inadecuada del método científico y una incapacidad para participar en los aspectos del análisis riguroso: diagnóstico de problemas, diseño experimental, análisis sistemático de datos cualitativos, controles de procesos estadísticos y análisis estadístico. En ausencia de rigor, la intuición subjetiva tiene el potencial de dominar y comprometer el análisis.

Experimentación deliberada: Es esencialmente una prueba-error de una manera controlada. Por ejemplo, algunas organizaciones reconocen la falla como un subproducto necesario de la verdadera experimentación, es decir, experimentos llevados a cabo con el propósito expreso de aprender e innovar. 

Los cuasi accidentes son a menudo los primeros signos de advertencia que, si se detectan y abordan, pueden ser la clave para evitar fallas catastróficas en el futuro.

El concepto de anomalía se puede explorar en el desastre del transbordador Columbia de la NASA en 2003 (foto) cuando se desintegró durante el reingreso (N. de la redacción: El  Columbia se desintegró en su reingreso a la atmósfera terrestre el 1 de febrero de 2003,  matando a los siete miembros de la tripulación).

La investigación posterior de los sucesos identificó que la causa probable del trágico episodio fue el desprendimiento de una pieza de espuma del tamaño de un maletín del tanque de combustible principal que impactó en el ala izquierda de la nave. Este impacto comprometió el sistema de protección térmica, permitió que el calor generado durante el reingreso penetrara en la estructura del transbordador, con la consiguiente falla del ala que culminó con la pérdida del transbordador.

Sin embargo, la investigación también encontró que el impacto de la espuma el día del incidente no fue un evento aislado. También se habían producido impactos de espuma durante el lanzamiento en vuelos previos, y su ocurrencia fue planteada como una preocupación de los ingenieros de la NASA: el diseño del transbordador suponía que el sistema de protección térmica no sufriría impactos, y los ingenieros eran muy conscientes de que cualquier golpe que pudiera dañarlo daría como resultado la pérdida del transbordador en el reingreso.

En los vuelos anteriores, el tamaño de la espuma y la ubicación de su impacto fueron tales que no hubo fallas catastróficas. En otras palabras, el azar jugó un papel en evitar estas fallas, aunque el potencial de rotura del sistema de protección térmica era bien conocido. La normalización de la desviación es la tendencia a lo largo del tiempo a aceptar anomalías, particularmente arriesgadas, como normales como este ejemplo. 

En otro caso,  el derrumbe del puente Morandi, en Génova (Italia), la pérdida de una suspensión puede haber sido la causa del colapso debido a un problema de fatiga en los arranques en la pila central.

En tanto, existe una rica historia en la profesión de Ingeniería Estructural aprendiendo del fracaso. Esto es particularmente cierto para fallas significativas, que típicamente han estado sujetas a investigaciones exhaustivas. Estas investigaciones son buenos ejemplos de la aplicación del método científico que sustenta el proceso forense de investigación de fallas, y típicamente consiste en recopilar evidencia, desarrollar hipótesis de falla, probar cada hipótesis contra la evidencia recolectada y determinar la causa de la falla.

Este proceso es bastante diferente al proceso convencional de diseño de ingeniería, que es un proceso de síntesis que utiliza suposiciones de comportamiento simplificadas relacionadas con cargas probables, comportamiento estructural y propiedades del material para crear un diseño estructural que cumpla con los requisitos del cliente. 

La capacidad de la profesión para aprender estas lecciones requerirá más que buenas intenciones sobre la sabiduría de aprender del fracaso.

Desde la gestión de riesgo se subraya la necesidad de cambios pragmáticos en los códigos, normas y prácticas después de fallas, actividad que en la ingeniería sismorresistente es ejemplo. Las lecciones aprendidas de los fracasos son interesantes pero inútiles, si no se toman en cuenta y no se actúa para evitar que vuelvan a ocurrir.

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