INGENIERÍA FORENSE / CAUSAS DE FALLAS Y COLAPSOS DE ES

proyectos dotándolos de resistencia ante las fuerzas naturales para oponerse a ellas; este criterio tiene, generalmente, un costo alto y no siempre consigue su propósito. Es preciso modificar la forma de dotar de resiliencia a la infraestructura con medidas creativas que, aunque supongan un cierto nivel de daños, éstos sean reparables a un costo razonable y no causen daño a seres humanos. El criterio debe ser administrar un costo probabilístico (el de reparación) y evitar un costo determinístico (el de construir para resistir).

La resiliencia se debe considerar en los proyectos desde la fase de planeación, no sólo en sus elementos estructurales para resistir fuerzas naturales, sino también en sus atributos de mercado para adaptarse a cambios de la demanda, que por lo general ocurren debido a disrupciones del macroambiente económico o por decisiones políticas. La planeación debe contemplar dotar a la infraestructura de cierta capacidad para recuperarse, y en ciertos casos sobrevivir económicamente a las nuevas circunstancias que algunos eventos fortuitos le exigen.

Las decisiones para el largo plazo La dificultad para anticipar las condiciones en las que operará un proyecto, en un ambiente en permanente cambio, se incrementa por el largo ciclo de vida de la infraestructura. Ese ciclo de vida comprende no sólo la etapa operativa, sino también la de planeación, estudios, diseño y construcción, que, según el caso, puede comprender desde varios meses hasta varios años. Se necesita una cadena de toma de decisiones a lo largo del desarrollo de los proyectos, en los cuales se avanza generando más información y tomando decisiones de continuar o no, de modificar, reubicar o posponer el proyecto. Estas decisiones, de carácter técnico y económico, responden a necesidades de la sociedad, que establece su prioridad y jerarquía. Sin embargo, las decisiones tienen un ingrediente político, necesario para conciliar los distintos intereses de los grupos sociales involucrados, pues ningún proyecto de infraestructura es plenamente satisfaciente. El papel del profesional de la política es indispensable para la materialización de las decisiones técnicas y económicas, pero también es necesario que este profesional entienda que él tomará decisiones en una parte del ciclo de desarrollo del proyecto y que no se puede arrogar el derecho de propiedad; la planeación debe fijar con claridad los actos de toma de decisiones técnicas, económicas y políticas, evitar que se precipiten y creen escenarios de proyectos fallidos, inoperantes, ineficientes o con graves problemas de extensiones de plazos de desarrollo y de costos de construcción, en general atribuibles a impericia de los ingenieros. La visión de largo plazo y la planeación congruente con los ciclos de vida de la infraestructura debe establecer metas de desarrollo que trasciendan los ciclos políticos para asegurar, por una parte, tomar decisiones bien sustentadas en la mejor información disponible y, por otra, separar las decisiones de los intereses del poder político que, en ciertos casos, se sirven de los proyectos como instrumento de promoción de grupos y se alejan del interés público.

La planeación integral y la planeación por proyecto El proceso de planeación debe decidir entre la visión del proyecto de infraestructura como impulsor del desarrollo, concebido como centro de la decisión (una carretera como configuradora del entorno), o el proyecto como consecuencia de una visión de desarrollo integral, en el que la infraestructura es uno de los elementos necesarios para ello, articulándose con otros componentes del sistema, por ejemplo: actividades productivas, educación, servicios de salud, abasto y servicios urbanos, entre otros. Según el caso, será pertinente identificar proyectos que surgen de necesidades manifiestas, y en otros, éstos serán consecuencia de una planeación integral. En el primer caso, se deben considerar proyectos con el potencial de detonar el desarrollo regional en el largo plazo. El criterio economicista de sancionar la factibilidad de la inversión de las infraestructuras a partir de los beneficios inmediatos, directamente atribuibles a ellas y que descarta los efectos a largo plazo –necesariamente calculados a partir de hipótesis sustentadas en análisis prospectivos, y por ello inaceptables para los analistas encargados de autorizar las inversiones–, elimina la posibilidad de la infraestructura como promotora del desarrollo y la limita sólo a la atención de las necesidades vigentes en el momento de la autorización.

Participación social en la planeación

La infraestructura constituye el activo físico más importante de la sociedad; le ofrece los medios destinados a producir bienes y servicios y le aporta los satisfactores para una vida digna y confortable. Por tanto, no sólo es natural sino indispensable la participación de la sociedad en las etapas tempranas de la planeación, durante las cuales se definen la necesidad que se desea satisfacer, los objetivos a los que se aspira y los medios y criterios disponibles para alcanzarlos.

A pesar de estos argumentos, en apariencia contundentes, al planear y proyectar una obra de infraestructura surgen grupos de la sociedad para manifestar su oposición o su desacuerdo con la forma propuesta para resolver una necesidad social. Estas manifestaciones eran inusuales hace 20 o 25 años. La razón probable es que la sociedad vivía en un sistema democrático formal, pero en realidad bajo gobiernos autoritarios. Parece coincidir la práctica real de la democracia con el despertar de la sociedad para alzar la voz en aspectos que le interesan de la vida pública.

Los planificadores de proyectos de infraestructura han debido entender el tránsito de lo que en planeación se conoce como enfoque normativo a otro participativo. Hasta finales del siglo XX, los tecnócratas imponían la norma que, según su juicio experto, convenía a la sociedad, así que cualquier crítica a su plan o proyecto

u Será pertinente identificar proyectos que surgen de necesidades manifiestas, y en otros, éstos serán consecuencia de una planeación integral. En el primer caso, se deben considerar proyectos con el potencial de detonar el desarrollo regional en el largo plazo. El criterio economicista de sancionar la factibilidad de la inversión de las infraestructuras a partir de los beneficios inmediatos, directamente atribuibles a ellas y que descarta los efectos a largo plazo, elimina la posibilidad de la infraestructura como promotora del desarrollo y la limita sólo a la atención de las necesidades vigentes en el momento de la autorización.

se basaba en percepciones y no en conocimientos técnicos. Este enfoque dio resultado en un país cuyos ciudadanos, pobremente informados, entendían, por una parte, que se requerían esas obras y, por otra, que no había un espacio democrático para opinar, y menos aún para oponerse.

El enfoque participativo supone que los tecnócratas reconozcan que sólo pueden proponer opciones de solución a los problemas que la infraestructura pretende resolver, y que sus propuestas deberán someterse, en un ejercicio democrático, al escrutinio de los grupos sociales interesados en el plan o proyecto. También deben entender que las opiniones de estos grupos surgen no del conocimiento técnico necesariamente, sino del sentido común de los ciudadanos, que con frecuencia aportan ideas creativas y sorprendentes.

Atender la opinión de los ciudadanos constituye un reto para los promotores de los proyectos. Deben escuchar a una sociedad más informada que nunca en la historia, pero, al mismo tiempo, más influenciada por intereses no siempre legítimos. El uso manipulador de las redes sociales, por ejemplo, puede crear un ambiente de rechazo irracional a un proyecto útil. Es necesario, por ello, diseñar métodos de participación que procuren aislar a los ciudadanos de influencias interesadas, proveerle información relevante y objetiva del proyecto y crear los canales adecuados de diálogo con ellos.

Más compleja es la creación de los canales de diálogo con los ciudadanos. En muchas partes del mundo, incluido México, se recurre a las audiencias públicas. En varios municipios importantes del país existen Institutos Municipales de Planeación (Implan), que operan con cierta autonomía del Ejecutivo y conducen, en muchos casos con gran eficiencia, consultas ciudadanas. Como complemento de estas audiencias, a las que evidentemente no pueden acudir todos los ciudadanos interesados, es conveniente crear medios de comunicación electrónicos que no sólo reciban opiniones, sino también detonen un diálogo con el ciudadano, y así éste perciba que es escuchado.

En varios países del mundo, la participación ciudadana se ha encauzado mediante la creación de órganos o agencias para percibir las necesidades de la sociedad que los proyectos de infraestructura pueden satisfacer. A partir de ello, estos órganos semiautónomos de las instituciones de gobierno, e integrados por especialistas y representantes de diversos sectores de la sociedad, establecen líneas estratégicas, objetivos y prioridades de desarrollo de la infraestructura en un horizonte de largo plazo, más allá de los periodos de gobierno y de las jornadas electorales de corto y mediano plazo. Así se despolitizan las decisiones de proyectos que por su naturaleza e impacto social requieren largos periodos de análisis, estudios y construcción.

La promoción y el establecimiento de una organización con estas características, capaz de articular el potencial de la infraestructura, de definir mecanismos promotores de la acción, conducir a la identificación de proyectos, fortalecer la voluntad política de convertirlos en realidad –superando cualquier obstáculo que impida disponer de los proyectos indispensables para apoyar el desarrollo económico y social del país–, supone la concertación de los actores políticos, sociales, académicos y profesionales, como una forma de dar voz a una sociedad que se ha visto sometida a decisiones que no siempre responden a sus intereses y necesidades.

La participación de la sociedad a través de un eventual ente o instituto que establezca criterios, identifique necesidades y plantee prioridades no exime a las instituciones gubernamentales de su responsabilidad de planear, proyectar, financiar, construir, operar y mantener la infraestructura, pero ahora estaría sujeta al escrutinio de este instituto o ente de planeación para avalar la procedencia de los proyectos que emprenda o, en su caso, ejercer un derecho de objeción para, conjuntamente, buscar su realineamiento.

Conclusiones

No se puede planear y construir el futuro ahora, pero sí se debe planear y construir hoy lo que se desea para el futuro. Se aspira a un país menos desigual y con una vida más digna de la población. La infraestructura ofrece la posibilidad, si se planea adecuadamente, de contribuir a construir una sociedad más justa, pues ofrece oportunidades de trabajo, acerca los servicios indispensables para elevar el bienestar y activa el motor de la producción.

La tarea de los ingenieros civiles es incorporar en los proyectos de infraestructura los elementos que los hagan sostenibles, contribuyan de manera efectiva al bienestar colectivo, generen el mayor beneficio con los recursos empleados y constituyan un elemento catalizador del desarrollo. Los objetivos que se deben alcanzar simultáneamente son numerosos, pero para ello, con la necesaria visión sistémica, están formados los ingenieros

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Causas de fallas y colapsos de estructuras

La ingeniería estructural forense es una disciplina clave dentro de la ingeniería civil para la resolución de conflictos judiciales y extrajudiciales que se presentan en la ejecución de obras civiles. El análisis de las causas de fallas y colapsos de distintas estructuras a lo largo de la historia brinda enormes enseñanzas.

MARTÍN EDUARDO

POLIMENI

Ingeniero civil. Profesor de maestría en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires. La ingeniería forense es la aplicación del arte y la ciencia de la ingeniería en el sistema judicial, que requiere los servicios profesionales de ingenieros legalmente calificados. La ingeniería forense puede incluir la investigación de causas físicas de accidentes y otras fuentes de reclamos y litigios, preparación de informes de ingeniería, testimonios en audiencias y juicios en procedimientos administrativos o judiciales, así como la entrega de opiniones consultivas para ayudar a la resolución de disputas que afectan la vida o la propiedad (Lunch, cit. por Carper, 2001).

Según Specter (1987), presidente fundador de la Academia Estadounidense de Ingeniería Forense, es el arte y la ciencia de la práctica profesional de aquellos profesionales calificados para servir como expertos en ingeniería en asuntos ante tribunales o en procedimientos de arbitraje.

Carper (2001) califica al ingeniero forense como el profesional que se ocupa de la ingeniería asociada a problemas legales. Las actividades relacionadas con la ingeniería forense incluyen la determinación de las causas físicas o técnicas de accidentes o fallas, la preparación de informes y la presentación de testimonios o consejos y opiniones que ayudan a la resolución de disputas relacionadas. Al ingeniero forense también se le puede solicitar una opinión sobre la responsabilidad del accidente o la falla.

El objetivo primario de los ingenieros estructurales forenses es realizar un análisis (análogo a las autopsias en medicina forense) sobre elementos estructurales, materiales y estructuras, con el fin de determinar las causas y el grado de falla de éstos. Un objetivo secundario es determinar métodos de reparación, rehabilitación o reemplazo.

El ingeniero estructural forense debe poseer ciertas características, principalmente ser experto en análisis estructural y en el comportamiento de los materiales, en especial en su mecánica de falla; un comportamiento ético para desempeñarse con objetividad e imparcialidad, y un comportamiento de investigación, para recolectar todo tipo de información técnica y realizar un análisis crítico que conlleve al objetivo principal de su labor, que es determinar la causa de falla de una estructura.

Definición de falla

Se dice que una instalación, estructura o material falla cuando no cumple satisfactoriamente su función de la manera prevista –para la cual fue creado o ejecutado–. No se requiere el colapso parcial ni total, ni eventos catastróficos, para considerar que una estructura ha fallado.

Si bien la ingeniería estructural forense liga aspectos técnicos con aspectos legales, en este artículo nos limitaremos a realizar breves análisis de las causas de dos colapsos paradigmáticos ocurridos en puentes de acero, uno de los cuales llevó a cambios sustanciales de los criterios de diseño, construcción, inspección y mantenimiento de puentes de acero.

Finalmente, se concluirá sobre las principales lecciones aprendidas de estos y otros lamentables sucesos, en lo referente a aspectos ingenieriles.

Puente Point Pleasant, Ohio

El 15 de diciembre de 1967, el puente Point Pleasant en Ohio, Estados Unidos, colapsó mientras se encontraba en servicio (véase figura 1).

Se trató de un puente suspendido con cadenas de suspensión tipo barras de ojo; la cadena formaba parte del cordón superior del reticulado de rigidez longitudinal. La longitud total del puente era de 445 metros.

Las razones principales del colapso de la estructura fueron: • Elección inadecuada de las propiedades del material de las barras de ojo. Baja tenacidad a fractura. • 39 años de servicio previo al colapso originaron un proceso combinado de fatiga y corrosión que inició y propagó fisuras.

Figura 1. Estructura del puente Point Pleasant luego del colapso.

Figura 2. Nudo de unión entre barras de ojo donde se originó la falla.

WV NEWS

Barra 33 C15N

C11N Barra 330

Figura 3. Barra de ojo fracturada.

• Baja temperatura existente al momento del colapso. • El diseño de los nudos entre barras de ojo era de difícil inspección. • Falta de redundancia estructural. • Tareas de inspección y mantenimiento inadecuadas o deficientes.

Breve análisis de la falla Un proceso combinado de corrosión-fatiga se inició y propagó una fisura en el agujero de alojamiento del perno de la barra 330 en la junta C13 (véase figura 2). La falla de dicha unión produjo el colapso total de la estructura.

La tenacidad a fractura de un acero es una propiedad tan o más importante que la resistencia en estructuras sometidas a cargas cíclicas. La redundancia estructural es una característica esencial en el diseño de estructuras.

El acero del puente era tipo SAE 1060, de alto contenido de carbono, alta resistencia pero baja tenacidad a fractura; inapropiado para el uso estructural. La longitud de la fisura crítica fue ac < 20 mm, muy pequeña e indetectable (véase figura 3).

La consecuencia fueron 46 personas muertas. Este paradigmático colapso modificó, para siempre, la filosofía y criterios de diseño, construcción, inspección y mantenimiento de puentes de acero.

Lecciones aprendidas • Los códigos y reglamentos actuales (posteriores al decenio de 1970) especifican claramente las propiedades del acero estructural que debe utilizarse en la construcción de puentes. • Los elementos de fractura crítica deben estar claramente identificados en la documentación constructiva para facilitar los futuros trabajos de inspección y mantenimiento. • Las tareas de inspección y mantenimiento son fundamentales para asegurar la confiabilidad de una estructura durante su vida útil de servicio.

Puente de la Interestatal I-35W en Minneapolis

El 1º de agosto de 2007, el puente de la vía interestatal I-35W en Minneapolis, Minnesota, EUA, colapsó en servicio (véase figura 4). Se trata de un puente de vigas principales reticuladas de acero continuo de tres tramos con tablero de concreto armado de 325 m de longitud total (véase figura 5).