Mientras el reloj avanza en el Titan Sub, un experto explica qué características de seguridad debe tener un sumergible

Mientras el reloj avanza en el Titan Sub un

Se espera que el suministro de oxígeno del sumergible Titán desaparecido se agote hoy alrededor de las 10 a. m. GMT o las 8 p. m. AEST.

Continúa una búsqueda frenética del Titán y sus cinco ocupantes, con boyas de sonar que registraron ruidos de "golpes" en el área de búsqueda el martes y el miércoles.

Con el destino del barco aún por determinar, el público en general está haciendo preguntas sobre la seguridad de tales actividades turísticas.

El contexto
El contexto en el que ha desaparecido el Titán es inquietante. Han aparecido informes que detallan documentos judiciales de un caso de 2018 que muestran que OceanGate, la compañía responsable del Titán, despidió al empleado David Lochridge después de que expresó su preocupación por la seguridad del sumergible.

Lochridge no estuvo de acuerdo con OceanGate sobre la mejor manera de demostrar la navegabilidad del activo y se opuso a la decisión de OceanGate de realizar inmersiones sin "pruebas no destructivas" previas al casco de la embarcación para probar su integridad.

También en 2018, una carta enviada a OceanGate por el Comité de Vehículos Submarinos Tripulados de la Sociedad de Tecnología Marina, firmada por 38 expertos, expresó reservas sobre la seguridad del sumergible. Dijeron el “[…] El enfoque experimental adoptado por OceanGate podría tener resultados negativos (desde menores hasta catastróficos) que tendrían graves consecuencias para todos en la industria”.

Como podemos ver en estos intercambios, la ingeniería y la regulación de los sumergibles de aguas profundas sigue siendo un territorio desconocido. Y dado que el Titán opera en aguas internacionales, técnicamente está libre del control de las regulaciones de cualquier nación en particular.

En este caso, la mayoría de los diseñadores de sumergibles elegirían que una sociedad de clasificación certificara el diseño de la embarcación. OceanGate tomó la decisión consciente de negarse a hacer esto por el Titán.

Navegabilidad de los sumergibles
Cuando hablamos de la "navegabilidad" de una embarcación marina, esencialmente nos preguntamos si es adecuada para su propósito, segura para operar y cumple con la protección del medio ambiente.

Para el Titán, la idoneidad para el propósito podría resumirse en la capacidad de lanzarse de forma segura desde una nave nodriza en la superficie del agua, operar de forma autónoma hasta 4000 m (la profundidad aproximada del naufragio del Titanic) y resurgir para que la nave nodriza lo recupere después de una inmersión. de unas pocas horas.

La seguridad para operar significaría que ningún equipo se daña y ningún pasajero es propenso a lesionarse (o algo peor) mientras está a bordo. Y la protección del medio ambiente significa que el sumergible no tendría ningún impacto significativo en su entorno, como la contaminación o la perturbación del ecosistema.

Sin embargo, este es el escenario del cielo azul. Los sumergibles de aguas profundas operan en un entorno hostil y las cosas pueden salir mal.

Resistencia a la presión
Los sumergibles y los submarinos tienen la forma que tienen porque las esferas y los cilindros son geométricamente más resistentes a las presiones aplastantes.

En lugar de operar en una atmósfera respirable de 1 bar, el Titán tendría que soportar 370 bares de presión en el agua de mar en la profundidad del Titanic. Cualquier defecto en el casco podría resultar en una implosión instantánea.

Entonces, ¿cuál es el umbral por debajo del cual una geometría “fuera de la circularidad” se convierte en un defecto?

Las industrias que utilizan embarcaciones submarinas a profundidades de unos pocos cientos de metros suelen utilizar cascos de acero, que suelen tener un umbral de circularidad inferior al 0,5 % del diámetro de la embarcación. ¿Sería ese criterio lo suficientemente seguro para el casco de presión del Titán a 4000 m?

El Titan está hecho de un casco compuesto de fibra de carbono y titanio. Es extremadamente complicado diseñar y evaluar estructuralmente estos materiales, en comparación con el material metálico únicamente. Se puede suponer que esta es la razón por la que OceanGate equipó al Titán con un "sistema de monitoreo de la salud del casco en tiempo real".

No está claro si el sistema realmente mide las tensiones con medidores de tensión en el casco, o si es (como advirtió Lochridge) un análisis acústico que solo alertaría a las personas sobre problemas inminentes "a menudo milisegundos antes de una implosión".

La seguridad para la integridad del casco presurizado requiere analizar varios modos de falla, antes de determinar un coeficiente de seguridad para cada modo, dependiendo de la profundidad de inmersión a la que se aspira.

Después de verificar el diseño (a través de cálculos), la validación en el mundo real debe ocurrir en dos pasos.

Deben realizarse ensayos no destructivos en el casco presurizado fabricado, para comprobar la precisión de su geometría y cualquier aspecto fuera de la circularidad.

Luego, las inmersiones reales (idealmente sin tripulación) deben llevarse a cabo a profundidades cada vez mayores, con medidores de tensión utilizados para medir los valores reales frente a las predicciones. No sabemos si el Titán se sometió a tales pruebas.

Copias de seguridad y redundancia
Al diseñar la arquitectura funcional y seleccionar el equipo, un diseñador consideraría una serie de escenarios hipotéticos para recuperarse de:

  • ¿Qué sucede si fallan las fuentes de alimentación principales?
  • ¿Qué pasa si mi computadora falla y el piloto pierde el control?
  • ¿Qué pasa si mi sistema de comunicación principal falla?
  • ¿Cómo puede el sumergible indicarle a la nave nodriza que hay un problema?

Estos escenarios comprometen a los arquitectos navales a garantizar lo que se denomina un SFAIRP de seguridad (en la medida en que sea razonablemente factible). Esto implica no solo mitigar las consecuencias de un accidente, sino también evitar que suceda.

En términos prácticos, significa tener:

  • una reserva de oxígeno (como mientras se espera un grupo de rescate)
  • Fuentes de energía principales confiables y sistemas de respaldo.
  • otra fuente de energía (como la hidráulica) en caso de pérdida de energía; esto ayudaría, por ejemplo, a liberar los cables de seguridad para obtener una flotabilidad positiva y volver a subir a la superficie.

Cada uno de estos sistemas necesitaría una verificación específica (teórica) y una validación (pruebas) para el entorno específico.

El equipo comercial listo para usar puede caber potencialmente a bordo, si se hace una demostración de aptitud para el propósito para varios escenarios. Sin embargo, la mayoría de los componentes externos (debido a la presión de aplastamiento) y los sistemas de seguridad requerirían un diseño personalizado.

Según los informes, el Titán estaba usando cierto equipo "listo para usar", pero es difícil decir si estaba certificado para su uso previsto a estas profundidades.

Sistemas de seguridad
En el caso del Titán, una conexión con la nave nodriza habría asegurado una comunicación bidireccional instantánea y una mayor tasa de intercambio de datos. Pero estos cables pueden enredarse con peligros potenciales en el sitio de un naufragio.

Como tal, las correas se utilizan principalmente para vehículos no tripulados; Los sumergibles tripulados prefieren confiar en el piloto. Además, el GPS, los teléfonos satelitales portátiles y los sistemas de identificación automática no se pueden usar bajo el agua. Estas herramientas usan ondas electromagnéticas que no se propagan a gran profundidad bajo el agua (aunque podrían usarse en la superficie).

Algunos submarinos están equipados con una baliza de socorro, el equivalente a una radiobaliza indicadora de posición de emergencia (EPIRB). Este puede ser liberado por orden del capitán, o mediante un interruptor de “hombre muerto”; si el piloto responde a una prueba a intervalos regulares, una repentina falta de respuesta hace que el sistema asuma que la tripulación está incapacitada.

Con suerte, los sonidos de "golpes" que se han reportado son la tripulación y los pasajeros del Titán golpeando contra el casco de presión cada 30 minutos. Esta es una técnica que se enseña a la tripulación de submarinos militares cuando encallan en el fondo del mar.

Un pinger acústico de alta frecuencia sería aún más eficiente, ya que proporcionaría precisión direccional para ubicar un sumergible en problemas.

Hay una serie de situaciones que también pueden desarrollarse en la superficie, en el caso de que el Titán haya flotado hacia arriba. Incluso si lo ha hecho (o lo hará), la tripulación y los pasajeros no pueden abrir la escotilla cerrada con cerrojo de la embarcación. Probablemente tendrían que seguir lidiando con la atmósfera potencialmente viciada del interior.

Para complicar aún más las cosas, el color blanco del Titán, lo haría más difícil de detectar en el mar espumoso. Esta es la razón por la que los activos flotantes detectados desde arriba suelen estar en tonos naranja o amarillo, lo que permite una mayor visibilidad.

El futuro de los sumergibles de aguas profundas
Con suerte, la tripulación y los pasajeros del Titán serán rescatados. Pero si sucede lo peor, el examen forense inevitablemente investigará si el Titán cumplió con los umbrales básicos para demostrar la navegabilidad.

Aunque varias sociedades de clasificación proponen un conjunto de reglas para submarinos comerciales y sumergibles, optar por seguir estas reglas sigue siendo un proceso voluntario (que suele impulsar el asegurador del activo).

Es hora de reconocer que profundizar es tan complejo, si no más, que ir al espacio, y que garantizar la seguridad de los sumergibles debería ser más que una cuestión de elección.

El autor
Eric Fusil, Profesor Asociado, Escuela de Ingeniería Eléctrica y Mecánica, Universidad de Adelaide

(Fuente: La conversación)

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