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| Ciencia forense |
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La ingeniería forense se ha definido como "la investigación de fallas, que van desde la capacidad de servicio hasta las catastróficas, que pueden dar lugar a actividades legales, tanto civiles como penales". [1] Incluye la investigación de materiales , productos , estructuras o componentes que fallan o no operan o funcionan según lo previsto, causando lesiones personales , daños a la propiedad o pérdidas económicas. Las consecuencias de la falla pueden dar lugar a acciones en virtud de la ley penal o civil, incluidas, entre otras, la legislación de salud y seguridad, las leyes de contratos y / o responsabilidad del producto y las leyes de agravio.. El campo también se ocupa de los procesos y procedimientos de rastreo que conducen a accidentes en la operación de vehículos o maquinaria. Generalmente, el propósito de una investigación de ingeniería forense es localizar la causa o las causas de la falla con el fin de mejorar el desempeño o la vida útil de un componente, o para ayudar a un tribunal a determinar los hechos de un accidente . También puede involucrar la investigación de reclamos de propiedad intelectual , especialmente patentes .
Historia [ editar ]
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 Tay de 1879 y el desastre del puente Dee de 1847. Muchos accidentes ferroviarios tempranos provocaron la invención de pruebas de tracción de muestras y fractografía de componentes defectuosos . [2]
Investigación [ editar ]
Vital para el campo de la ingeniería forense es el proceso de investigación y recopilación de datos relacionados con: materiales, productos, estructuras o componentes que fallaron. Esto implica: inspecciones, recopilación de pruebas, mediciones, desarrollo de modelos, obtención de productos ejemplares y realización de experimentos. A menudo, las pruebas y las mediciones se realizan en un laboratorio de pruebas independiente u otro laboratorio imparcial de buena reputación.
Análisis [ editar ]
El análisis de modos y efectos de falla (FMEA) y los métodos de análisis de árbol de fallas también examinan las fallas de productos o procesos de una manera estructurada y sistemática, en el contexto general de la ingeniería de seguridad . Sin embargo, todas estas técnicas se basan en informes precisos de las tasas de falla y en la identificación precisa de los modos de falla involucrados.
Hay algunos puntos en común entre la ciencia forense y la ingeniería forense, como el análisis de la escena del crimen y la escena del accidente, la integridad de las pruebas y las comparecencias ante el tribunal. Ambas disciplinas hacen un uso extensivo de microscopios ópticos y electrónicos de barrido , por ejemplo. También comparten el uso común de la espectroscopia ( infrarrojo , ultravioleta y resonancia magnética nuclear ) para examinar evidencia crítica. Radiografía con rayos X (como tomografía computarizada de rayos X ) o neutronesTambién es muy útil para examinar productos gruesos en busca de defectos internos antes de intentar un examen destructivo. A menudo, sin embargo, una simple lupa puede revelar la causa de un problema particular.
Las pruebas de rastreo son a veces un factor importante en la reconstrucción de la secuencia de eventos en un accidente. Por ejemplo, las marcas de quemaduras de neumáticos en la superficie de una carretera pueden permitir estimar la velocidad del vehículo, cuando se aplicaron los frenos, etc. Los pies de escalera a menudo dejan un rastro del 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 de dispersión de energía (EDX) realizadas en el microscopio pueden revelar la presencia de productos químicos agresivos que han dejado rastros en la fractura o superficies adyacentes. Por lo tanto, una resina de acetalLa junta de la tubería de agua falló repentinamente y causó daños sustanciales a un edificio en el que se encontraba. El análisis de la junta mostró trazas de cloro, lo que indica un modo de falla por agrietamiento por corrosión bajo tensión . La unión defectuosa de la tubería de combustible 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 técnica importante utilizada en la reconstrucción forense de accidentes. Se utilizan técnicas de emparejamiento de cámaras , fotogrametría y rectificación fotográfica para crear vistas tridimensionales y de arriba hacia abajo a partir de las fotos bidimensionales que se toman típicamente en la escena de un accidente. Las pruebas pasadas por alto o indocumentadas para la reconstrucción de accidentes pueden recuperarse y cuantificarse siempre que se disponga de fotografías de dichas pruebas. Mediante el uso de fotografías de la escena del accidente, incluido el vehículo, la evidencia "perdida" se puede recuperar y determinar con precisión. [3]
La ingeniería forense de materiales involucra métodos aplicados a materiales específicos, como metales , vidrios , cerámicas , compuestos y polímeros .
Organizaciones [ editar ]
La Academia Nacional de Ingenieros Forenses (NAFE) 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 con calificaciones y experiencia. como ingenieros forenses en ejercicio para ampliar 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 plena en la Academia está limitada a ingenieros profesionales registrados que también son miembros de la Sociedad Nacional de Ingenieros Profesionales (NSPE). También deben ser miembros de un grado aceptable de una importante sociedad de ingeniería técnica reconocida. NAFE también ofrece grados de afiliación a aquellos que aún no califican para el grado de miembro.[4]
Ejemplos [ editar ]
La tubería de combustible rota que se muestra a la izquierda causó un accidente grave cuando el combustible diesel salió de una camioneta a la carretera. Un automóvil que le seguía patinó y la conductora resultó gravemente herida cuando chocó con un camión que se aproximaba . La microscopía electrónica de barrido o SEM mostró que el conector de nailon se había fracturado por agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) debido a una pequeña fuga de ácido de la batería . El nailon es susceptible a la hidrólisis cuando entra en contacto con ácido sulfúrico , y solo una pequeña fuga de ácido habría sido suficiente para iniciar una grieta quebradiza en el nailon moldeado por inyección 6,6conector por 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 indican un crecimiento progresivo de la grieta a lo largo del diámetro de la tubería. Una vez que la grieta penetró en el orificio interior, el combustible comenzó a gotear en la carretera.
El nailon 6,6 había sido atacado por la siguiente reacción, que fue catalizada por el ácido:
El combustible diesel es especialmente peligroso en las superficies de las carreteras porque forma una película delgada y aceitosa que los conductores no pueden ver fácilmente. Es muy parecido al hielo negro en su deslizamiento, por lo que los derrapes son comunes cuando ocurren fugas de diesel. Las aseguradoras del conductor de la furgoneta admitieron su responsabilidad y el conductor lesionado fue indemnizado.
Aplicaciones [ editar ]
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 su responsabilidad o no. La mayoría de los desastres de ingeniería ( fallas estructurales como derrumbes de puentes y edificios) están sujetos a investigación forense por parte de ingenieros con experiencia en métodos forenses de investigación. Choques ferroviarios , accidentes de aviación y algunos accidentes automovilísticosson investigados por ingenieros forenses, en particular cuando se sospecha que hay fallas en un componente. Además, los electrodomésticos, productos de consumo, dispositivos médicos, estructuras, maquinaria industrial e incluso herramientas manuales simples como martillos o cinceles pueden justificar investigaciones sobre incidentes que causen lesiones o daños a la propiedad. El fallo de los dispositivos médicos suele ser crítico para la seguridad del usuario, por lo que informar de 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.
Las fallas que ocurren temprano en la vida de un nuevo producto son información vital para que el fabricante mejore el producto. El desarrollo de nuevos productos 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, por ejemplo , puede implicar una prueba de vida acelerada . 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 una extremidad. Su descubrimiento generalmente conduce a la retirada de un producto o incluso a la retirada completa del producto del mercado. Los defectos del producto a menudo siguen la curva de la bañera., con altos fallos iniciales, una tasa más baja durante la vida normal, seguida de otro aumento debido al desgaste. Los estándares nacionales, como los de ASTM y el Instituto Británico de Estándares , y los Estándares Internacionales pueden ayudar al diseñador a aumentar la integridad del producto.
Ejemplos históricos [ editar ]
Hay muchos ejemplos de métodos forenses utilizados para investigar accidentes y desastres, siendo uno de los primeros del período moderno la caída del puente Dee en Chester , Inglaterra . Se construyó con vigas de hierro fundido , cada una de las cuales se componía de tres piezas de fundición muy grandes encajadas entre sí. Cada viga estaba reforzada por barras de hierro forjado a lo largo. Se terminó en septiembre de 1846 y se abrió al tráfico local después de la aprobación del primer inspector de ferrocarriles, el general Charles Pasley. Sin embargo, el 24 de mayo de 1847, un tren local a Ruaboncayó a través del puente. El accidente provocó cinco muertos (tres pasajeros, el guarda del tren y el bombero de la locomotora) y nueve heridos graves. El puente había sido diseñado por Robert Stephenson , y una investigación local lo acusó de negligencia .
Aunque era fuerte en compresión, se sabía que el hierro fundido era frágil en tensión o flexión. El día del accidente, el tablero del puente se cubrió con lastre de vía para evitar que las vigas de roble que soportan la vía se incendiaran, imponiendo una carga extra pesada sobre las vigas que sostienen el puente y probablemente agravando el accidente. Stephenson tomó esta precaución debido a un incendio reciente en el Great Western Railway en Uxbridge, Londres, donde el puente de Isambard Kingdom Brunel se incendió y colapsó.
Una de las primeras investigaciones importantes realizadas por la Inspección de Ferrocarriles recién formada fue realizada por el Capitán Simmons de los Ingenieros Reales., y su informe sugirió que la flexión repetida de la viga la debilitaba sustancialmente. Examinó las partes rotas de la viga principal y confirmó que la viga se había roto en dos lugares, la primera ruptura ocurrió en el centro. Probó las vigas restantes conduciendo una locomotora a través de ellas y descubrió que se desvían varias pulgadas bajo la carga en movimiento. Concluyó que el diseño era defectuoso y que las cerchas de hierro forjado fijadas a las vigas no reforzaban las vigas en absoluto, lo que también fue una conclusión a la que llegó el jurado en la investigación. El diseño de Stephenson había dependido de las cerchas de hierro forjado para fortalecer las estructuras finales, pero estaban ancladas en las propias vigas de hierro fundido y, por lo tanto, se deformaban con cualquier carga en el puente.Otros (especialmente Stephenson) argumentaron que el tren se había descarrilado y golpeado la viga, elfuerza de impacto que hace que se fracture . Sin embargo, testigos presenciales sostuvieron que la viga se rompió primero y el hecho de que la locomotora permaneciera en la vía mostraba lo contrario.
Publicaciones [ editar ]
Las fallas de productos no se publican ampliamente en la literatura académica o comercial, en parte porque las empresas no quieren publicitar sus problemas. Sin embargo, luego niega a otros la oportunidad de mejorar el diseño del producto para evitar más accidentes. Sin embargo, una notable excepción a la renuencia a publicar es la revista Engineering Failure Analysis , que publica estudios de casos de una amplia gama de productos diferentes, que fallan en diferentes circunstancias. También hay un número creciente de libros de texto disponibles.
Otra publicación notable, que trata sobre fallas de edificios, puentes y otras estructuras, es el Journal of Performance of Constructed Facilities , [5] que es publicado por la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles , bajo el paraguas de su Consejo Técnico de Ingeniería Forense. [6]
Ver también [ editar ]
- Colisión de tráfico : cuando un vehículo choca con otro objeto
- Falla catastrófica: falla repentina y total de la cual la recuperación es imposible
- Embalaje de pruebas
- Analisis fallido
- Química forense - Aplicación forense del estudio de la química.
- Ingeniería eléctrica forense
- Identificación forense: identificación legal de objetos y materiales específicos
- Ingeniería de materiales forenses
- Fotografía forense
- Ingeniería forense de polímeros
- Ciencias forenses : aplicación de la ciencia a las leyes penales y civiles
- Fractografía
- Análisis de tensión-deformación
- Análisis estructural : determinación de los efectos de las cargas en las estructuras físicas y sus miembros.
- Integridad estructural y falla : evento de ingeniería en el que la integridad estructural de una construcción se ve comprometida debido a la falla de los componentes de la estructura.
- Prueba de rastreo : tipo de evidencia física
- Reconstrucción de colisiones de tráfico
Referencias [ editar ]
- ^ Neale (Ed), BS (1999). Ingeniería forense: un enfoque profesional de la investigación . Londres: Thomas Telford. págs. i.CS1 maint: texto adicional: lista de autores ( enlace )
- ^ Smith, Cyril Stanley (1988) [1960]. Una historia de la metalografía: el desarrollo de ideas sobre la estructura de los metales antes de 1890 . MIT Press. ISBN 9780262691208.
- ^ Extracción de evidencia física de fotografías digitales para su uso en la reconstrucción forense de accidentes , David Danaher, PE, Jeff Ball, Ph.D., PE y Mark Kittel, PE, 15/06/12.
- ^ [1] , sitio web de la Academia Nacional de Ingenieros Forenses.
- ^ Scitation.aip.org
- ^ tcfe.asce.org/
Otras lecturas
- Introducción a la ingeniería forense (La biblioteca forense) por Randall K. Noon, CRC Press (1992).
- Investigación de ingeniería forense por Randall K. Noon, CRC Press (2000).
- Ingeniería de materiales forenses: estudios de caso de Peter Rhys Lewis, Colin Gagg, Ken Reynolds, CRC Press (2004).
- Peter R Lewis y Sarah Hainsworth, Falla en la línea de combustible por agrietamiento por corrosión bajo tensión , Análisis de fallas de ingeniería, 13 (2006) 946–962 ...
- Academia Nacional de Ingenieros Forenses
- "Introducción a la Ingeniería Forense" . OpenLearn . Universidad Abierta .
- Ingeniería forense (estructural)
- Ingeniería forense por origen y causa
- Revistas
- El análisis de fallas de ingeniería de la revista
- "Ingeniería Forense" . Actas de la Institución de Ingenieros Civiles .
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