Ingeniería: Análisis del fallo en el Boeing 737 Max

El Boeing 737 Max es la cuarta generación de una serie de exitosos aviones de un solo pasillo, diseñados para vuelos de corta y media distancia, con una fiabilidad y robustez fuera de toda duda. Los 737 han sido desde hace 40 años un éxito de la empresa Boeing, que ha tenido en este avión una fuente de ingresos inagotable. La primera serie, los 100-200, dieron paso a la serie 300-400-500, y luego a la muy exitosa serie 600-700-800-900 (NG), con cabina de “cristal” (digital con pantallas), cuyos ejemplares se han vendido en todo el mundo.

Sin embargo, esta nueva serie, la “Max”, ha producido dos accidentes en poco tiempo. Y la causa ha sido la misma: un fallo de software. Es cierto, aunque veremos a continuación que con matices.

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Boeing 737 Max en tierra mientras se revisa la seguridad del avión

Actualmente los aviones se encuentran en tierra sin poder volar, y cuando escribo estas líneas se dice que seguirán así al menos hasta diciembre de 2019. Mucho tiempo para las compañías aéreas, que pierden mucho dinero, y para Boeing, que se ve implicada en un asunto grave, con acusaciones incluso, delicado como pocas veces se ha visto en la historia de la aviación.

Seguridad, por encima de cualquier otra idea.

La historia de la aviación comercial es la historia de la seguridad aérea. Ese debe ser, sin duda, el punto de partida para explicar cómo ha evolucionado el mundo de la aeronáutica civil en los últimos ciento diez años. Desde aquellos aviones sencillos y toscos, a esas maravillas de la tecnología actual, se ha recorrido un camino impresionante, de una evolución continua, en la mejora de todos y cada uno de los elementos que hacen de los aviones el sistema de transporte más seguro.

Y aquí no hay motivo para la discusión. Un pasajero corre más riesgos yendo de su casa al aeropuerto o volviendo desde el aeropuerto que en el mismo avión. La obsesión por la seguridad ha sido siempre el parámetro fundamental en el diseño de los aviones. Y los números y las estadísticas lo dicen: divida el número de pasajeros al año transportados por el número de fallecidos por accidente, y verá usted que la cifra habla sola.
Entonces, ¿qué ha pasado con el Boeing 737 Max y esos dos accidentes que han ocurrido, debidos a un problema de software?

En realidad, el problema ha sido de software, pero el origen del problema no es software.

Motores turbofan.

Los orígenes de la aviación comercial en reactores tienen su base en un tipo de motor: los turbojets. Eran motores donde todo el empuje se conseguía en base al combustible quemado, sin otro tipo de ayuda para el empuje. La palabra “jet” viene precisamente de aquellos motores, que eran ruidosos, y consumían enormes cantidades de combustible de manera muy poco eficiente.

Tiempo después los ingenieros descubrieron que se podía colocar una zona externa, un anillo exterior, alrededor del motor, por donde pasara el aire. Este anillo de aire exterior tenía tres efectos: producía más empuje, reducía el ruido, y reducía el consumo de combustible. A este tipo de motor se le llamó turbofan, por “fan” (ventilador) ya que el efecto era parecido a un enorme ventilador.

¿Qué proporción del aire que entra pasa por el motor, y qué parte pasa por el ventilador, por el fan? A eso se le llama factor de derivación, un porcentaje que, cuando mayor, más efectivo hace el motor.

Pero esa masa de aire es más efectiva cuanto mayor es el diámetro del motor. En un motor más grande pasará más aire, produciendo más empuje y una mayor eficiencia en el ahorro de combustible.

El nuevo turbofán del 737 Max, con alto índice de derivación, es decir, con una gran porcentaje del aire destinado a recorrer el anillo externo del motor, tiene una eficiencia impresionante, y un bajo consumo de combustible, con respecto a diseños anteriores. El problema, por decirlo de alguna manera, de este motor, es que para conseguir eso su diámetro es bastante mayor que el de anteriores motores. También el peso se ha incrementado.

Un pequeño truco de ingeniería.

Cuando Boeing diseñaba el Max, para competir con la versión del Airbus A320 Neo, su gran competidor, tenía dos opciones: diseñar una nueva célula (la estructura principal del avión, donde va el pasaje), adaptada a esos motores, o hacer un truco de ingeniería con el diseño actual. El truco consistió en recolocar la posición de los motores, para conseguir, con la misma célula, que el avión se encontrase en equilibrio. Recordemos que un avión en vacío debe estar perfectamente equilibrado, porque de lo contrario “bailará” en el aire. Los ingenieros de Boeing se ahorraron una gran cantidad de dinero reaprovechando la célula del Boeing 737, en lugar de crear una nueva, adaptada a los nuevos motores.

Consecuencias: desequilibrio y sistema MCAS.

¿Qué consecuencias tuvo esto? El avión no es totalmente estable. En ciertas circunstancias puede perder el equilibro, y el morro se puede ir arriba, o abajo. Para solucionar ese problema, que es diseño, repito, de diseño, y esto es importante, los ingenieros decidieron meter un parche. ¿Qué parche es ese? el sistema MCAS.

El MCAS no es más que un truco. Lo que hace es controlar en todo momento si el morro del avión se va arriba o abajo, o sea, si pierde el equilibrio. Si ocurre esto, enciende una alarma y obliga al morro a situarse en la posición correcta. De esta forma, el avión recupera el equilibrio.

¿Qué pasó durante los dos accidentes? Que el sistema de software no interpretó bien los datos, que venían de dos fuentes con informaciones contradictorias sobre la posición del morro, y el MCAS obligó al avión a bajar el morro. Pero el morro estaba correctamente posicionado. Luego, la consecuencia directa fue que el MCAS obligó al avión a “mirar abajo”, es decir, sobreactuó, e hizo que el avión se estrellara, en ambos casos de la misma forma: creyendo que el morro estaba levantado, cuando estaba correctamente posicionado. Los dos aviones, además, carecían de la alarma que indica que el MCAS está actuando, porque era opcional, y esos aviones no lo tenían incorporado. Algo que debía ser obligatorio se vendía como un complemento.

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Esquema de funcionamiento del MCAS en una situación estándar

Conclusión: no es un fallo de software.

Todo ello permite obtener una conclusión: no es un fallo de software, efectivamente. El software falló, pero el problema del avión es más grave, mucho más grave. Si fuese un fallo de software, se corrige el fallo y a volar. Eso pasa a menudo con todo tipo de sistemas. Los aviones también tienen bugs en su software. En este caso con consecuencias terribles, pero se puede arreglar un fallo de software.

Esto es un fallo de diseño. Para ahorrar costes, el avión ha sido reaprovechado en su diseño con el fin de instalarle los nuevos motores. Esos nuevos motores desequilibran el avión. Y ese desequilibrio es el que provocó poner el sistema MCAS, un “parche” para controlar el avión, si se descontrola y pierde el equilibrio.

Parece, por lo tanto, que las conclusiones son claras. El avión estará en tierra tiempo, y habrá que ver cuánto y cómo se arregla. Porque los aviones actuales seguirán siendo inherentemente inestables, y dependerán del MCAS para volar. Boeing debería solucionar el problema del software, es cierto, pero debería también solucionar el problema del diseño implícito del avión. Porque en la carrera por competir con Airbus han querido ir demasiado rápido y ahorrar costes, y eso ha provocado la pérdida de vidas humanas.

Este asunto seguirá estando de actualidad un tiempo, y habrá que ver con qué consecuencias, pero parece que las demandas y los problemas serán un elemento clave para Boeing.

La seguridad lo es todo: y esos aviones no pueden volar tal como están. Quizás no lo hagan en mucho tiempo. Quizás tengan que pasar por un rediseño completo. Ya veremos qué hace Boeing. Pero una cosa es cierta: la confianza de los usuarios en el avión tardará mucho, mucho tiempo en recuperarse. Si es que lo hace algún día.


Nota: como elemento adicional, dejo aquí un vídeo que grabé hace ya bastantes años, en casa de un amigo que posee una cabina de simulación de un Boeing 737-800. Yo grababa el vídeo mientras mi amigo explicaba las características de su simulador y del Boeing 737-800. Como pueden ver, a veces la pasión por la aviación lleva a algunos a crear cosas increíbles. Hay toda una legión de aficionados, y el 737 sin duda es la estrella de muchas casas de entusiastas.

Autor: Fenrir

Amateur writer, I like aviation, movies, beer, and a good talk about anything that concerns the human being.

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