La ingeniería forense se ha definido como "la investigación de fallas, que van desde las de funcionamiento hasta las catastróficas, que pueden dar lugar a una actividad legal, tanto civil como penal". [1] El campo de la ingeniería forense es muy amplio en términos de las muchas disciplinas que cubre, las investigaciones que utilizan la ingeniería forense son casos de daños ambientales a estructuras, fallas del sistema de máquinas, explosiones, electricidad, punto de origen del incendio, fallas de vehículos y muchos más. [2] [1]
Incluye la investigación de materiales , productos , estructuras o componentes que fallan o no funcionan como se espera, causando lesiones personales , daños a la propiedad o pérdidas económicas. Las consecuencias de la falla pueden dar lugar a acciones bajo la ley penal o civil, incluidas, entre otras, la legislación de salud y seguridad, las leyes de contrato y/o responsabilidad del producto y las leyes de agravio . El campo también se ocupa de rastrear procesos y procedimientos que conducen a accidentes en el funcionamiento de vehículos o maquinaria. Generalmente, el propósito de una investigación de ingeniería forense es localizar la causa o causas de falla con vistas a mejorar el rendimiento o la vida útil de un componente, o ayudar a un tribunal a determinar los hechos de un accidente . También puede implicar la investigación de reclamos de propiedad intelectual , especialmente patentes . En los EE. UU., los ingenieros forenses requieren una licencia de ingeniería profesional de cada estado.
A medida que el campo de la ingeniería ha evolucionado con el tiempo, también lo ha hecho el campo de la ingeniería forense. Los primeros ejemplos incluyen la investigación de fallas de puentes , como el desastre del puente ferroviario de Tay en 1879 y el desastre del puente Dee en 1847. Muchos de los primeros accidentes ferroviarios impulsaron la invención de las pruebas de tracción de muestras y la fractografía de componentes defectuosos. [3]
El proceso de investigación y recopilación de datos relacionados con los materiales, productos, estructuras o componentes que fallaron es vital para el campo de la ingeniería forense. [2] Esto implica: inspecciones, recopilación de evidencia, mediciones, desarrollo de modelos, obtención de productos ejemplares y realización de experimentos. A menudo, las pruebas y mediciones se realizan en un laboratorio de pruebas independiente u otro laboratorio imparcial y de buena reputación.
Al investigar un caso, un ingeniero forense seguirá una serie de pasos estándar en su proceso de investigación. Lo primero que debe hacer el ingeniero forense cuando llega al lugar de los hechos es establecer la seguridad, asegurarse de que se hayan abordado todos los peligros y de que sea seguro manipularlos y analizarlos. [4] El siguiente paso sería hacer una evaluación inicial del incidente, esto se hace antes de que se realice cualquier análisis y se hace una rápida observación de cuál es la solución disponible. [4] El tercer paso en el proceso de investigación es planificar cómo se llevará a cabo la investigación y qué recursos necesitarán obtener para realizar el análisis con precisión. [4] El siguiente paso sería establecer los términos de reverencia, aquí es cuando el ingeniero forense consultará con el cliente sobre lo que quieren que se haga en la investigación. [4] El siguiente paso es crear el equipo de investigación, una vez que haya un plan sobre cómo investigar, formarán un equipo de expertos en el campo dado necesario para realizar el análisis. [4] Por último, sería comenzar la investigación, y aquí es donde realizan su análisis.
Existen dos tipos principales de análisis que se realizan en la ingeniería forense: el análisis de causa raíz y el análisis de fallas. El análisis de causa raíz se define como el análisis del sistema en su totalidad y lo que provocó que el sistema fallara, y se realiza con objetos de gran escala, por ejemplo, el derrumbe de un edificio. [2] El análisis de fallas se define como el análisis de una parte del sistema que no funcionó; un ejemplo de esto sería una falla de un automóvil que causa un accidente. [2] Estos dos tipos de análisis son las evaluaciones iniciales que se realizan cuando los investigadores de ingeniería forense comienzan su investigación. [2]
Los métodos de análisis de modos de falla y efectos (FMEA) y de análisis de árboles de fallas también examinan las fallas de productos o procesos de manera estructurada y sistemática, en el contexto general de la ingeniería de seguridad . Sin embargo, todas estas técnicas se basan en informes precisos de tasas de fallas y en la identificación precisa de los modos de falla involucrados.
Existen algunos puntos en común entre la ciencia forense y la ingeniería forense, como el análisis de la escena del crimen y del accidente, la integridad de las pruebas y las comparecencias ante el tribunal. Ambas disciplinas hacen un uso extensivo de los microscopios ópticos y electrónicos de barrido , por ejemplo. También comparten el uso común de la espectroscopia ( infrarroja , ultravioleta y resonancia magnética nuclear ) para examinar pruebas críticas. La radiografía con rayos X (como la tomografía computarizada con rayos X ) o neutrones también es muy útil para examinar productos espesos en busca de sus defectos internos antes de intentar un examen destructivo. Sin embargo, a menudo, una simple lupa puede revelar la causa de un problema particular.
Las pruebas de trazas son a veces un factor importante para reconstruir la secuencia de eventos en un accidente. Por ejemplo, las marcas de quemaduras de neumáticos en una superficie de la carretera pueden permitir estimar la velocidad del vehículo, cuándo se aplicaron los frenos, etc. Las patas de la escalera a menudo dejan un rastro de movimiento de la escalera durante un resbalón y pueden mostrar cómo ocurrió el accidente. Cuando un producto falla sin una razón obvia, la SEM y la espectroscopia de rayos X por dispersión de energía (EDX) realizada en el microscopio pueden revelar la presencia de productos químicos agresivos que han dejado rastros en la fractura o superficies adyacentes. Por ejemplo, una junta de tubería de agua de resina de acetal falló repentinamente y causó daños sustanciales a un edificio en el que estaba situada. El análisis de la junta mostró rastros de cloro, lo que indica un modo de falla de agrietamiento por corrosión bajo tensión . La unión de la tubería de combustible fallida mencionada anteriormente mostró rastros de azufre en la superficie de la fractura del ácido sulfúrico , que había iniciado la grieta.
La extracción de evidencia física de la fotografía digital es una de las principales técnicas utilizadas en la reconstrucción forense de accidentes. Se utilizan técnicas de comparación de cámaras , fotogrametría y rectificación de fotografías para crear vistas tridimensionales y de arriba hacia abajo a partir de las fotos bidimensionales que se suelen tomar en la escena de un accidente. La evidencia que se ha pasado por alto o no está documentada para la reconstrucción de accidentes se puede recuperar y cuantificar siempre que se disponga de fotografías de dicha evidencia. Al utilizar fotografías de la escena del accidente, incluido el vehículo, se puede recuperar la evidencia "perdida" y determinarla con precisión. [5]
La ingeniería de materiales forenses implica métodos aplicados a materiales específicos, como metales , vidrios , cerámicas , compuestos y polímeros .
La Academia Nacional de Ingenieros Forenses (NAFE, por sus siglas en inglés) fue fundada en 1982 por Marvin M. Specter, PE, LS, Paul E. Pritzker, PE, y William A. Cox Jr., PE para identificar y reunir a ingenieros profesionales que tengan calificaciones y experiencia como ingenieros forenses en ejercicio para promover su educación continua y promover altos estándares de ética profesional y excelencia en la práctica. Busca mejorar la práctica, elevar los estándares y promover la causa de la ingeniería forense. La membresía completa en la academia está limitada a Ingenieros Profesionales Registrados que también sean miembros de la Sociedad Nacional de Ingenieros Profesionales (NSPE, por sus siglas en inglés). También deben ser miembros en un grado aceptable de una importante sociedad de ingeniería técnica reconocida. La NAFE también ofrece grados de membresía de Afiliado a aquellos que aún no califican para el grado de Miembro. [6] Los miembros plenos están certificados por la junta a través del Consejo de Juntas de Ingeniería y Especialidades Científicas [7] y obtienen el título de "Diplomado en Ingeniería Forense" o "DFE". Esto generalmente se usa después de su designación como Ingeniero Profesional.
El tubo de combustible roto que se muestra a la izquierda provocó un grave accidente cuando el combustible diésel se derramó desde una camioneta a la carretera. Un automóvil que iba detrás derrapó y la conductora resultó gravemente herida al chocar con un camión que venía en sentido contrario . La microscopía electrónica de barrido o SEM mostró que el conector de nailon se había fracturado por corrosión bajo tensión (SCC) debido a una pequeña fuga de ácido de la batería . El nailon es susceptible a la hidrólisis cuando está en contacto con ácido sulfúrico , y solo una pequeña fuga de ácido habría bastado para iniciar una grieta frágil en el conector de nailon 6,6 moldeado por inyección mediante SCC. La grieta tardó unos 7 días en crecer a lo largo del diámetro del tubo. La superficie de la fractura mostró una superficie principalmente frágil con estrías que indicaban un crecimiento progresivo de la grieta a lo largo del diámetro del tubo. Una vez que la grieta había penetrado en el orificio interior, el combustible comenzó a derramarse a la carretera.
El nailon 6,6 fue atacado por la siguiente reacción, catalizada por el ácido:
El combustible diésel es especialmente peligroso en las superficies de las carreteras porque forma una fina película aceitosa que los conductores no pueden ver fácilmente. Es muy resbaladiza y se parece mucho al hielo negro , por lo que los derrapes son habituales cuando se producen fugas de diésel. Las aseguradoras del conductor de la furgoneta admitieron la responsabilidad y el conductor herido recibió una indemnización.
La mayoría de los modelos de fabricación tendrán un componente forense que monitorea las fallas tempranas para mejorar la calidad o la eficiencia. Las compañías de seguros utilizan ingenieros forenses para demostrar la responsabilidad o no responsabilidad. La mayoría de los desastres de ingeniería ( fallas estructurales como derrumbes de puentes y edificios) están sujetos a investigación forense por ingenieros con experiencia en métodos forenses de investigación. Los accidentes ferroviarios , los accidentes de aviación y algunos accidentes automovilísticos son investigados por ingenieros forenses en particular cuando se sospecha una falla de un componente. Además, los electrodomésticos, los productos de consumo, los dispositivos médicos, las estructuras, la maquinaria industrial e incluso las herramientas manuales simples como martillos o cinceles pueden justificar investigaciones en caso de incidentes que causen lesiones o daños a la propiedad. El fallo de los dispositivos médicos a menudo es crítico para la seguridad del usuario, por lo que informar sobre los fallos y analizarlos es particularmente importante. El entorno del cuerpo es complejo y los implantes deben sobrevivir a este entorno y no filtrar impurezas potencialmente tóxicas. Se han informado problemas con implantes mamarios , válvulas cardíacas y catéteres , por ejemplo.
Los fallos que se producen al principio de la vida de un nuevo producto son información vital para que el fabricante mejore el producto. El desarrollo de un nuevo producto tiene como objetivo eliminar los defectos mediante pruebas en la fábrica antes del lanzamiento, pero algunos pueden ocurrir durante su vida temprana. Probar productos para simular su comportamiento en el entorno externo es una habilidad difícil y puede implicar, por ejemplo, pruebas de vida aceleradas . El peor tipo de defecto que puede ocurrir después del lanzamiento es un defecto crítico para la seguridad , un defecto que puede poner en peligro la vida o la integridad física. Su descubrimiento suele conducir a una retirada del producto del mercado o incluso a su retirada total del mercado. Los defectos del producto a menudo siguen la curva de la bañera , con un alto número de fallos iniciales, una tasa menor durante la vida normal, seguida de otro aumento debido al desgaste. Las normas nacionales, como las de ASTM y el Instituto Británico de Normas , y las normas internacionales pueden ayudar al diseñador a aumentar la integridad del producto.
Existen numerosos ejemplos de métodos forenses utilizados para investigar accidentes y desastres, uno de los primeros en el período moderno fue la caída del puente Dee en Chester , Inglaterra . Se construyó utilizando vigas de hierro fundido , cada una de las cuales estaba hecha de tres piezas fundidas muy grandes unidas entre sí. Cada viga estaba reforzada con barras de hierro forjado a lo largo de su longitud. Se terminó en septiembre de 1846 y se abrió al tráfico local después de la aprobación del primer inspector ferroviario, el general Charles Pasley. Sin embargo, el 24 de mayo de 1847, un tren local a Ruabon cayó a través del puente. El accidente provocó cinco muertes (tres pasajeros, el guarda del tren y el fogonero de la locomotora) y nueve heridos graves. El puente había sido diseñado por Robert Stephenson , y una investigación local lo acusó de negligencia .
Aunque es resistente a la compresión, se sabe que el hierro fundido es frágil a la tensión o la flexión. El día del accidente, el tablero del puente estaba cubierto con balasto de vía para evitar que las vigas de roble que sostenían la vía se incendiaran, imponiendo una carga extra pesada sobre las vigas que sostenían el puente y probablemente agravando el accidente. Stephenson tomó esta precaución debido a un reciente incendio en el Great Western Railway en Uxbridge, Londres, donde el puente de Isambard Kingdom Brunel se incendió y se derrumbó.
Una de las primeras investigaciones importantes llevadas a cabo por la recién formada Inspección de Ferrocarriles fue realizada por el capitán Simmons de los Ingenieros Reales , y su informe sugirió que la flexión repetida de la viga la debilitó sustancialmente. Examinó las partes rotas de la viga principal y confirmó que la viga se había roto en dos lugares, la primera rotura ocurría en el centro. Probó las vigas restantes conduciendo una locomotora a través de ellas y descubrió que se deformaban varios centímetros bajo la carga en movimiento. Concluyó que el diseño era defectuoso y que las cerchas de hierro forjado fijadas a las vigas no las reforzaban en absoluto, que fue una conclusión a la que también llegó el jurado en la investigación. El diseño de Stephenson había dependido de las cerchas de hierro forjado para reforzar las estructuras finales, pero estaban ancladas a las propias vigas de hierro fundido y, por lo tanto, se deformaban con cualquier carga sobre el puente. Otros (especialmente Stephenson) argumentaron que el tren se había descarrilado y golpeado la viga, y que la fuerza del impacto provocó su fractura . Sin embargo, testigos oculares sostuvieron que la viga se rompió primero y que el hecho de que la locomotora permaneciera sobre la vía demostraba lo contrario.
Los fallos de los productos no se publican ampliamente en la literatura académica o comercial, en parte porque las empresas no quieren publicitar sus problemas. Sin embargo, esto niega a otros la oportunidad de mejorar el diseño del producto para prevenir más accidentes. [ cita requerida ]
La revista Engineering Failure Analysis , [8] [ se necesita una fuente no primaria ] publicada en asociación con la European Structural Integrity Society , publica estudios de casos de una amplia gama de productos diferentes que fallan en diferentes circunstancias.
Una publicación que trata sobre fallas en edificios, puentes y otras estructuras es el Journal of Performance of Constructed Facilities , [9] [ se necesita una fuente no primaria ] que publica la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles , bajo el paraguas de su Consejo Técnico de Ingeniería Forense. [10] [ se necesita una fuente no primaria ]
La Revista de la Academia Nacional de Ingenieros Forenses es una revista de acceso abierto revisada por pares que ofrece un análisis multidisciplinario del campo de la ingeniería forense. La presentación está abierta a los miembros de la NAFE y el proceso de revisión por pares de la revista incluye una presentación en persona para recibir comentarios en vivo antes de una revisión técnica por pares a ciegas. [11] [ Se necesita una fuente no primaria ]
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