'Fail safe', 'Safe life' y estructuras tolerantes al daño

No creo que haya mucha gente que lea con asiduidad este blog que tenga la duda de en qué se diferencian los conceptos de 'Fail Safe', 'Safe Life' y 'Tolerancia al daño', pero como resulta que son las tres filosofías de diseño de estructuras aeronáuticas y me puede caer en un examen, hablaré de ello, que me sirve para repasar.

Cuando los aviones empezaron a despegar, en sentido figurado, a partir de la Segunda Guerra Mundial, los proyectistas comenzaron a pensar que algo había que hacer para prevenir a la gente de muertes causadas por accidentes aéreos ocasionados por fallos estructurales (cargas cíclicas, luego fatiga, luego incubamiento e iniciación de grietas y, finalmente, progresión de la grieta hasta que todo se va al garete). Entonces surgieron dos tipos de filosofías de diseño para los siguientes aviones: 'Fail Safe' y 'Safe Life'.

El estilo 'Fail Safe' es el más antiguo, y consiste en garantizar la seguridad frente a un fallo. No importa que una parte de la estructura falle, aunque ocurra en pleno vuelo, ya que habrá una estructura redundante que evite que se desplome el aparato. Las fuerzas que el avión debe soportar encontrarán un "camino alternativo", gracias a una serie de elementos estructurales que permanecían inactivos, o era un mero ayudante de otro elemento estructural, cuando el avión estaba en plenas facultades. Eso sí, se admite el hecho de que las actuaciones del avión se vean condicionadas por el fallo, aunque no produzca un accidente. Sólo cuando un elemento estructural fallaba se cambiaba.

El estilo 'Safe Life' llegó después, y, pese a que su objetivo último es el mismo, evitar el fallo final de la estructura, los métodos para conseguirlo difieren. Consiste en estudiar la estructura y definir las cargas a las que va a estar sometida durante su vida de servicio. Comparando esas cargas con las propiedades del material, obtendremos un punto crítico a partir del cual sería un poco suicida permitir volar a ese avión, ya que sería probable que ocurriera un fallo. Ni que decir tiene que ese punto crítico da lugar mucho antes del punto crítico "real", ya que siempre hay que dejar espacio para los just in case. Cuando se llega a ese punto crítico, se procede a cambiar el componente estructural.

Y, para terminar, tenemos el concepto de 'tolerancia al daño', que viene a ser una mezcla de los dos anteriores. Permitimos el daño en un elemento, pero gracias a las revisiones periódicas somos totalmente conscientes de cuando ese daño, esa grieta, va a llegar a límites que pondrían en peligro la integridad estructural del avión. Se evita que los materiales posean velocidades altas de propagación de grietas y que las que se creen puedan tener un camino común. Igual que un afluente desemboca en un río, que una grieta desemboque en otra es algo muy chungo para un avión, por lo que se evita desde la fase de diseño que algo así pueda ocurrir. La firme Autoridad Aeronáutica (que es algo así como un Dios de los aviones) y los dichosos programas de mantenimiento hacen que se tenga perfecta constancia del devenir de una grieta, del propio componente estructural, y de la integridad del avión. El componente se cambiará cuando el tamaño del fallo haya superado un estándar. Estándar alejado, por cierto, del tamaño que ocasionaría el fallo estructural.