Los ingenieros aeroespaciales logran utilizar la fibra de carbono, súper liviana, para construir aeronaves comerciales y de combate. También usan el material compuesto los coches de F1 como McLaren y Ferrari. Por lo tanto, ¿qué pasó que a OceanGate le fue tan mal en 2023 cuando implosionó el sumergible Titán?
En Australia, unos investigadores parecen haber encontrado una nueva pista al probar bajo estrés el rendimiento de este durable material para aplicaciones de vuelo: el factor más crítico que causa la degradación de los materiales de la fibra de carbono con el tiempo es la absorción de humedad.
Los ingenieros mecánicos y aeroespaciales del Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) y la Universidad Monash comenzaron a investigar la degradación de los diversos diseños de fibra de carbono a la intemperie. Aunque los resultados de su trabajo no corresponden directamente al caso del sumergible Titán, sí encontraron algo que no solo les sorprendió sino que plantea preguntas importantes sobre la prudencia y la posibilidad futura de construir sumergibles marinos para la profundidad.
“Lo que encontramos es que lo que más importa no es la temperatura o humedad exactas para su deterioro, sino cuánta humedad absorbe en última instancia el material”, declaró la coautora del trabajo Katherine Grigoriou, investigadora de compuestos aeroespaciales de Monash.
“Eso significa que si entendemos cómo se acumula la humedad dentro de una estructura de fibra de carbono, podremos predecir de manera mucho más confiable cómo rendirá a lo largo de los años en servicio”.
Empapada
Grigoriou y sus colegas centraron la atención en cómo la orientación de las fibras de carbono entrelazadas interactúa con el condicionamiento higrotérmico (envejecimiento por exposición al calor y la humedad atmosférica) y su impacto en los materiales de fibra de carbono de grado aeroespacial.
Sometieron a tres versiones – el entretejido en ángulos de 90 grados, el de 45 grados, y un tercero que combina a estos dos – a condiciones de 60 °C y 80 °C, tanto a 90% como a 100% de humedad relativa.
Su análisis del “daño microestructural” analizado con rayos X, tomografía computarizada y microscopía de escaneo de electrones, reveló que los compuestos mixtos con entrelazado de fibras a 90 y 45 grados resistían mejor la degradación por absorción de agua (le fue mucho peor a la versión a 45 grados).
Sin embargo, la temperatura y humedad a las que estuvieron expuestas las fibras de carbono no tenían impacto en este proceso. La gravedad de sus defectos estructurales, según informaron en Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, dependía “únicamente del contenido final de humedad, y no de la temperatura o humedad del condicionamiento”.
Según Grigoriou, los hallazgos han cambiado la forma en que los ingenieros piensan en la simulación de la estabilidad a lo largo del ciclo útil de estos materiales, con pruebas de estrés por calor y humedad en el laboratorio. Se debe “entender y controlar adecuadamente” el contenido de humedad del material”, indicó.
Diseño submarino deficiente
En 2023, cuando los investigadores de la Guardia Costera de EE.UU. y la Junta Nacional de Seguridad en el Transporte buscaban determinar causas y culpabilidad en la fatal implosión a alta presión del sumergible Titán, hubo académicos que ya hablaban de este problema de la humedad acumulada.
Arun Bansil es físico en el campus de la Universidad Northeastern de Boston, y le dijo a una publicación universitaria que “los defectos de la absorción de agua en el epóxi que une las fibras de carbono en el compuesto” eran algo a lo que había que prestar atención al evaluar el fallo del Titán.
Dicho esto, la idea base de utilizar fibra de carbono para un sumergible tal vez funcione algún día, según especula Bansil. Un equipo más cauteloso que el de OceanGate, bajo un liderazgo menos dominante, “eventualmente podrá desarrollar fibra de carbono basada en materiales para aplicaciones marinas de profundidad, junto con los protocolos de ensayos para su segura operación”.
En verdad, los investigadores del NTSB encontraron graves fallos de seguridad en todo el proyecto del Titán de OceanGate, y describieron la implosión del sumergible en que murieron los cinco pasajeros como “una tragedia prevenible”.
Así como con la tragedia de Ícaro en la mitología griega – el emprendedor de la antigüedad que fabricó alas con plumas y cera y falló a causa del calor del sol – ahora parece que uno de esos descuidos tuvo que ver con fallos en la ciencia de los materiales, además de la evidente arrogancia.
