El documento resume la investigación sobre el hundimiento del Titanic en 1912. Analiza la composición frágil del acero utilizado en su construcción, que lo hizo vulnerable al impacto con un iceberg. Las pruebas de impacto en muestras recuperadas del casco hundido mostraron que el acero se fracturaba fácilmente como vidrio. El choque causó grietas que permitieron la entrada de agua, haciendo que la proa se hundiera mientras la popa se elevaba, hasta que el barco se partió en dos.

1. 73ENERO • FEBRERO 1999
Nota
EL TITANIC, FALLA DEL ACERO
Y DE UNA ESTRUCTURA
GUILLERMO HERNANDEZ DUQUE,
NARCISO ACUÑA GONZALEZ Y MIGUEL SCHORR
Figura 1. El Titanic.
“...no comprendo...no conozco...
el camino del navío en alta mar”.
Proverbios 30:18

2. 74 CIENCIA Y DESARROLLO 144
INTRODUCCION
E
n abril de 1912, después de efectuarse trabajos exhaus-
tivos para construir la obra de ingeniería naval más
grande del siglo, zarpó el Titanic hacia el continente
americano. Su diseñador y constructor, el ingeniero inglés
Thomas Andrews y sus contemporáneos desconocían el con-
cepto de fractura frágil que determinaría el trágico destino del
buque. El Titanic fue el navío más avanzado y de mayor di-
mensión en su época, cuyo largo era de 265 m y el ancho de 28
m; tenía un desplazamiento de 45 mil toneladas (véase fig. 1).
Mientras en los buques trasatlánticos de pasajeros similares
al Titanic, el casco pesa alrededor de 32 mil toneladas, se esti-
ma que el peso total de este último era de 96 mil toneladas. En
su viaje inaugural, el Titanic se hundió rápidamente, luego
de haber chocado con un témpano de hielo en las aguas
frígidas del Océano Atlántico, cerca del norte del continente
americano, llevando a 2 320 pasajeros y a una tripulación de
860 personas.
El CASCO DE ACERO
L
os materiales de ingeniería presentan cierto compor-
tamiento en función de su temperatura de trabajo; un
acero, por ejemplo, se comporta con mayor ductilidad
conforme ésta aumenta y, por el contrario, a bajas temperatu-
ras lo hace de forma frágil. La temperatura en la cual el acero
cambia su comportamiento de dáctil a frágil se conoce como
temperatura de transición dáctil-frágil.
El concepto de fractura frágil fue desarrollado y publica-
do en 1920 por el ingeniero británico Alan Arnold Griffith.
Las fallas frágiles se presentan de modo repentino con pocas
o ninguna señal de deformación inminente, y a veces ocu-
rren bajo esfuerzos menores al punto de cedencia, por lo ge-
neral asociadas con grietas o defectos existentes en los mate-
riales (véase fig. 2).
El casco del Titanic fue construido de chapas de acero de
9 m de largo, 3 m de ancho y 25.4 mm de espesor. Los aceros
contienen de ordinario gases e inclusiones no metálicas, por
ejemplo MnS disueltas y combinadas, así como variaciones
en la composición química, que se conocen como segregacio-
nes. Estos defectos, en particular las segregaciones y las in-
clusiones, junto con los procesos de moldeado, como rolado
y forjado, producen en forma conjunta variaciones de las pro-
piedades mecánicas del acero. Las chapas de acero con las
que se fabricó el Titanic eran producidas en Inglaterra por
fundición y laminación al principio de este siglo, e incluían un
alto contenido de azufre (S). Las láminas de acero del casco
estaban unidas entre sí por remaches alojados en agujeros
hechos en los bordes de las láminas, y dichos remaches se
calentaban sobre brasas de carbón, se introducían en las per-
foraciones y se deformaban a martillazos. De esta manera en
una ardua y prolongada labor, se construyó todo el casco, uti-
lizando tres millones de remaches.
El IMPACTO CON EL TEMPANO
D
urante la fría noche del 14 de abril de 1912, los vi-
gías en sus elevados “nidos de cuervos” detectaban
los témpanos flotantes en el mar, en las cercanías
del buque. Por la oscuridad de esa noche sin luna y sin estre-
llas visibles no se pudo evitar la colisión con uno de esos
grandes témpanos, que se impactó sobre el costado del barco,
cerca de la proa y luego desapareció por la popa. En ese mo-
mento el Titanic navegaba velozmente a 44 km/h, con las cal-
Figura 2. Grieta en el acero que se inicia en una
inclusión no metálica y luego crece.

3. 75ENERO • FEBRERO 1999
deras operando a todo vapor, y la temperatura del aire y de
las aguas en la superficie era de 1°C. Así, el choque con el
témpano de hielo dio origen a un intercambio de la energía
cinética de la embarcación con el mismo. La energía (E) del
impacto se expresa por la ecuación:
E=1/2 mv2
donde m es la masa del barco y v su velocidad de navegación,
–a mayor masa y velocidad, mayor es la energía del impacto.
No se sabe a ciencia cierta cuál fue el efecto destructivo
del golpe en el casco, pero existen dos versiones:
A. El impacto de la parte del témpano debajo del agua frac-
turó el acero, debido a su fragilidad, formando una larga
rajadura horizontal por la que penetró el agua en los com-
partimientos del navío.
B. Por la fuerza del impacto se fracturaron las láminas cerca
de los agujeros de los remaches, las uniones de las lámi-
nas se aflojaron, estas últimas se deformaron, se separa-
ron, comenzó a entrar el agua y la proa se hundió lenta-
mente.
ACERO DUCTIL O FRAGIL
¿Cómo se sabe hoy que el acero del casco era frágil? Pasa-
ron 80 años desde el nefasto día del desastre, y el Titanic
estuvo sumergido en las negras tinieblas del océano a
una profundidad de 3.8 km, sin conocerse su ubicación exac-
ta. En 1985, un grupo de exploradores y científicos encontró
el lugar y descubrió que el buque yace divido en dos seccio-
nes, la proa y la popa completamente separadas por una dis-
tancia de 700 m. Los rastros del impacto no pudieron ser apre-
ciados ya que luego de caer con una velocidad promedio de
22 km/ hora, el casco quedó sumergido en el lodo del océano
a una profundidad de 25 m.
En 1991, otro grupo de científicos visitó el sitio con sub-
marinos especiales, y en él encontraron y recogieron un pe-
dazo de acero del casco; a partir de ese momento se iniciaría
un proceso detallado de análisis de su composición química,
microestructura, metalurgia, propiedades mecánicas y, en
particular, su resistencia al impacto. Así, descubrieron que el
acero contenía inclusiones de azufre, luego determinaron su
resistencia mecánica, utilizando una máquina Charpy (véase
fig. 3) para ensayos de tenacidad de materiales, a fin de com-
pararlo con un acero al carbono actual. Se trata de un ensayo
sencillo, en el cual un péndulo es elevado y al caerse impacta
sobre una probeta de acero con una muesca en su centro. El
acero al carbono común presentó gran deformación plástica
al recibir el golpe del péndulo, y con gran asombro se obser-
vó que la muestra de acero recuperada del Titanic se fracturó
fácilmente al recibir el golpe de dicho péndulo. El acero uti-
lizado en la construcción del Titanic se comportó como vi-
drio, es decir, presentó una conducta frágil al no poder absor-
ber la energía inducida por el impacto; las aristas, que parecían
ser de una pieza de porcelana rota, comprobaron la fragilidad
del acero, y de este modo el Titanic se hundió al abrirse el
casco por el impacto del témpano de hielo. Además la baja
temperatura del agua del mar contribuyó a esta condición de
fragilidad.
Otro científico tuvo una nueva duda. ¿Es probable que la
fragilidad del acero se debiera a los 80 años de inmersión en el
mar? Buscaron sin éxito un acero naval de dicha época en los
astilleros hasta que alguien supo del hijo de uno de los fun-
cionarios involucrados en la fabricación del barco, en cuya
casa existía, como reliquia del pasado, un trozo de acero del
barco. Con ansiedad y prontitud se fabricaron las probetas
que fueron sometidas al ensayo Charpy, y éstas se fracturaron
exactamente como las del acero extraído de la profundidad
del océano.
Figura 3. Máquina para pruebas de impacto Charpy.

4. 76 CIENCIA Y DESARROLLO 144
FRACTURA DEL NAVIO
E
l barco es una estructura enorme y compleja, formada
por un gran casco de acero, dentro del cual se cons-
truyen numerosos compartimientos para las calderas
y maquinaria, depósitos de carga, equipaje y abastecimiento
para pasajeros y tripulación, así como locales públicos, entre
otros. Encima de la cubierta operan cuatro chimeneas, varias
grúas de carga y descarga, el puente de comando, etc., y des-
de el punto de vista del comportamiento mecánico, el navío
se puede considerar como un cuerpo sólido, parcialmente hue-
co. Al impactarse un costado del Titanic con el témpano se
produjo una cantidad de energía que el acero del barco no
pudo absorber debido a sus condiciones estructurales, dando
origen al desarrollo de grietas. Al entrar el agua por la proa,
éste empezó a sumergirse, mientras la popa se levantaba len-
tamente al aire, formando ángulo con la línea horizontal del
agua (véase fig. 4). Al continuar este proceso, el barco siguió
hundiéndose por la proa y se izó más y más por la popa, des-
cubriendo las tres propelas, sus ejes y el timón. La primera
chimenea cercana a la proa se derrumbó; los pasajeros y miem-
bros de la tripulación observaron desde los botes salvavidas
que la mitad del barco quedaba expuesto al aire, y a causa de
su longitud éste pudo asociarse con una viga en cantiliver o
en voladizo. La longitud del brazo de palanca y el peso del
barco dieron origen a un momento aplicado con respecto a la
parte localizada en la interfase agua/aire.
Momento = fuerza x distancia
σ = Mc/I
donde:
σ: esfuerzo de reflexión; M: momento; c: distancia media desde
el eje neutro a la fibra exterior; I: momento de inercia.
Los cambios de sección en la geometría del barco pudie-
ron dar lugar a concentraciones de esfuerzos que, al incremen-
tarse, produjeron grietas y la fractura del navío en dos partes.
Es así como yace el Titanic en el suelo del océano, donde con
toda probabilidad permanecerá eternamente.
Un consorcio naviero internacional está construyendo la
réplica del Titanic, pero en esta ocasión se utilizan aceros
modernos previamente caracterizados. El nuevo Titanic rea-
lizará su viaje inaugural en el año 2002, cuando se cumpla el
90 aniversario del hundimiento de su precursor, llevando con-
sigo botes salvavidas para todos los pasajeros y tripulantes.
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan su reconocimiento al teniente de fraga-
ta Gildardo Alarcón Daowz, jefe de la Estación de Investiga-
ción Oceanográfica en Progreso, Yucatán, por las valiosas
explicaciones sobre aceros navales y navegación; al doctor
Vicente López, director de la Biblioteca de la Universidad
del Mayab, por el apoyo otorgado en la localización y adqui-
sición del material bibliográfico; a la L.I. Marta Alvarez por
su apoyo técnico, y a la señora Carmen Sandoval Vázquez,
quien llevó a cabo la eficaz labor secretarial. q
BIBLIOGRAFIA
ASM International. Fatigue and Fracture, Material Park, Vol.
19, OH, 1996, p. 9.
Biggs, W.D. The Brittle Fracture of Steel, Mc Donalds and
Evans, 1960.
Tresh, P. The Titanic, the Truth Behind the Disaster, New York,
1992, Crescent Books.
Figura 4. El Titanic se hunde y la popa se levanta sobre la superficie del
océano.