El autor agradece la asistencia del Sr. E. Messer y el Prof. W. Laurig por su contribución a los aspectos biomecánicos y de diseño, y al Prof. H. Stein y al Dr. R. Langer por su ayuda con los aspectos fisiológicos del pulido. proceso. La investigación fue apoyada por una subvención del Comité de Investigación y Prevención en Seguridad y Salud Ocupacional, Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales, Israel.

El diseño de los bancos de trabajo manuales y los métodos de trabajo en la industria del pulido de diamantes no ha cambiado durante cientos de años. Los estudios de salud ocupacional de los pulidores de diamantes han identificado altas tasas de trastornos musculoesqueléticos de las manos y los brazos, específicamente, neuropatía cubital en el codo. Estos se deben a las altas exigencias musculoesqueléticas que se imponen a la parte superior del cuerpo en la práctica de esta profesión manual intensiva. Un estudio realizado en el Technion Israel Institute of Technology se dirigió a la investigación de los aspectos ergonómicos y las enfermedades profesionales relacionadas con cuestiones de seguridad entre los artesanos de la industria del pulido de diamantes. Las tareas en esta industria, con sus altas demandas de movimientos manipulativos, incluyen movimientos que requieren esfuerzos manuales rápidos y frecuentes. Una revisión epidemiológica realizada durante los años 1989-1992 en la industria del diamante israelí ha señalado que los movimientos manipulativos experimentados en el pulido de diamantes muy a menudo causan graves problemas de salud al trabajador en las extremidades superiores y en la parte superior e inferior de la espalda. Cuando tales riesgos laborales afectan a los trabajadores, se produce una reacción en cadena que eventualmente también afecta la economía de la industria.

Durante miles de años, los diamantes han sido objetos de fascinación, belleza, riqueza y valor capital. Hábiles artesanos y artistas han intentado, a lo largo de los siglos, crear belleza realzando la forma y los valores de esta forma única de formación de cristales de carbono duro. En contraste con los continuos logros de la creación artística con la piedra nativa y el surgimiento de una gran industria internacional, muy poco se ha hecho para mejorar algunas condiciones laborales cuestionables. Una encuesta de los museos de diamantes en Inglaterra, Sudáfrica e Israel permite sacar la conclusión histórica de que el lugar de trabajo tradicional de pulido no ha cambiado durante cientos de años. Vleeschdrager (1986) describe las herramientas típicas de pulido de diamantes, el banco de trabajo y los procesos de trabajo, y se ha descubierto que son universalmente comunes a todas las configuraciones de pulido.

La evaluación ergonómica realizada en las instalaciones de fabricación de diamantes apunta a una gran falta de diseño de ingeniería de la estación de trabajo de pulido, lo que provoca dolor de espalda y estrés en el cuello y los brazos debido a la postura de trabajo. Un estudio de micromovimientos y un análisis biomecánico de los patrones de movimiento involucrados en la profesión de pulido de diamantes indican movimientos de manos y brazos extremadamente intensos que involucran alta aceleración, movimiento rápido y un alto grado de repetitividad en ciclos de períodos cortos. Una encuesta de síntomas de pulidores de diamantes indicó que el 45% de los pulidores eran menores de 40 años y, aunque representan una población joven y saludable, el 64% informó dolor en los hombros, el 36% dolor en la parte superior del brazo y el 27% dolor en el antebrazo. El acto de pulir se realiza bajo una gran cantidad de presión de "mano sobre herramienta" que se aplica a un disco de pulido vibratorio.

La primera descripción conocida de una estación de trabajo de pulido de diamantes fue dada en 1568 por el orfebre italiano Benvenuto Cellini, quien escribió: “Un diamante se frota contra otro hasta que por abrasión mutua, ambos toman la forma que el hábil pulidor desea lograr”. La descripción de Cellini podría haberse escrito hoy: el papel del operador humano no ha cambiado en estos 400 años. Si uno examina las rutinas de trabajo, las herramientas manuales y la naturaleza de las decisiones involucradas en el proceso, puede ver que la relación usuario-máquina apenas ha cambiado. Esta situación es única entre la mayoría de las industrias donde se han producido enormes cambios con la entrada de la automatización, la robótica y los sistemas informáticos; estos han cambiado por completo el papel del trabajador en el mundo de hoy. Sin embargo, se ha descubierto que el ciclo de trabajo de pulido es muy similar, no solo en Europa, donde comenzó el oficio de pulido, sino en la mayoría de las industrias de todo el mundo, ya sea en instalaciones avanzadas en los Estados Unidos, Bélgica o Israel, que se especializan en geometría elegante. y productos de diamantes de mayor valor, o las instalaciones en India, China y Tailandia, que generalmente producen formas populares y productos de valor medio.

El proceso de pulido se basa en moler el diamante en bruto fijo sobre polvo de diamante adherido a la superficie del disco de pulido. Debido a su dureza, solo el pulido por fricción contra un material de carbono similar es efectivo para manipular la forma del diamante hasta lograr su acabado geométrico y brillante. El hardware del puesto de trabajo se compone de dos grupos básicos de elementos: los mecanismos del puesto de trabajo y las herramientas manuales. El primer grupo incluye un motor eléctrico, que hace girar un disco de pulido sobre un eje cilíndrico vertical, quizás mediante un solo accionamiento directo; una mesa sólida y plana que rodea el disco de pulido; un banco y una fuente de luz. Las herramientas de operación manuales consisten en un soporte de diamante (o lengüeta) que alberga la piedra en bruto durante todas las fases de pulido y generalmente se sostiene en la palma de la mano izquierda. La obra se amplía con una lente convexa que se sujeta entre los dedos índice, medio y anular de la mano derecha y se observa con el ojo izquierdo. Este método de operación viene impuesto por un estricto proceso de entrenamiento que en la mayoría de los casos no tiene en cuenta la lateralidad. Durante el trabajo, la pulidora adopta una postura reclinada, presionando el soporte contra el disco abrasivo. Esta postura requiere el apoyo de los brazos sobre la mesa de trabajo para estabilizar las manos. Como resultado, el nervio cubital es vulnerable a lesiones externas debido a su posición anatómica. Tal lesión es común entre los pulidores de diamantes y se ha aceptado como una enfermedad profesional desde la década de 1950. Actualmente, el número de pulidores en todo el mundo es de alrededor de 450,000 75, de los cuales aproximadamente el 80 % se encuentran en el Lejano Oriente, principalmente India, que ha expandido drásticamente su industria del diamante en las últimas dos décadas. El acto de pulir se realiza manualmente, y cada una de las facetas del diamante es producida por pulidores que están capacitados y capacitados con respecto a una determinada parte de la geometría de la piedra. Los pulidores son una clara mayoría de la fuerza artesanal del diamante, y componen aproximadamente el XNUMX% de la fuerza laboral total de la industria. Por lo tanto, la mayoría de los riesgos laborales de esta industria pueden abordarse mejorando el funcionamiento de la estación de trabajo de pulido de diamantes.

El análisis de los patrones de movimiento involucrados en el pulido muestra que la rutina de pulido consta de dos subrutinas: una rutina más simple llamada ciclo de pulido, que representa la operación básica de pulido con diamante, y otra más importante llamada ciclo de facetas, que involucra una inspección final y un cambio de posición de la piedra en el soporte. El procedimiento general incluye cuatro elementos básicos de trabajo:

1. Pulido. Esta es simplemente la operación de pulido real.
2. Inspección. Cada pocos segundos, el operador, utilizando una lupa, inspecciona visualmente el progreso realizado en la faceta pulida.
3. Ajuste Dopt. Se realiza un ajuste angular en la cabeza del portadiamantes (dop).
4. cambio de piedra. El acto de cambiar las facetas, que se realiza girando el diamante en un ángulo predeterminado. Se necesitan alrededor de 25 repeticiones de estos cuatro elementos para pulir la faceta de un diamante. El número de tales repeticiones depende de aspectos tales como la edad del operador, la dureza y las características de la piedra, la hora del día (debido a la fatiga del operador), etc. En promedio, cada repetición toma alrededor de cuatro segundos. Gilad (1993) proporciona un estudio de micromovimiento realizado en el proceso de pulido y la metodología utilizada.

Dos de los elementos, el pulido y la inspección, se realizan en posturas de trabajo relativamente estáticas, mientras que las llamadas acciones de "mano para pulir" (H a P) y "mano para inspeccionar" (H a I) requieren movimientos cortos y rápidos del hombro. , codo y muñeca. La mayoría de los movimientos reales de ambas manos se realizan mediante flexión y extensión del codo y pronación y supinación del codo. La postura del cuerpo (espalda y cuello) y todos los demás movimientos, excepto la desviación de la muñeca, permanecen relativamente sin cambios durante el trabajo normal. El portapiedras, que está construido con una barra de acero de sección transversal cuadrada, se sostiene de manera que presiona los vasos sanguíneos y el hueso, lo que puede provocar una reducción del flujo sanguíneo a los dedos anular y meñique. La mano derecha sostiene la lupa durante todo el ciclo de pulido, ejerciendo una presión isométrica sobre los tres primeros dedos. La mayor parte del tiempo, las manos derecha e izquierda siguen patrones de movimiento paralelos, mientras que en el movimiento de "mano para moler" la mano izquierda conduce y la mano derecha comienza a moverse después de un breve retraso, y en el movimiento de "mano para inspeccionar" la orden está alreves. Las tareas de la mano derecha implican sostener la lupa en el ojo izquierdo mientras se sostiene la mano izquierda (flexión del codo) o presionar la cabeza del soporte de diamante para un mejor pulido (extensión del codo). Estos movimientos rápidos dan como resultado aceleraciones y desaceleraciones rápidas que terminan en una colocación muy precisa de la piedra en el disco abrasivo, lo que requiere un alto nivel de destreza manual. Cabe señalar que se necesitan muchos años para volverse competente hasta el punto en que los movimientos de trabajo son casi reflejos incrustados que se ejecutan automáticamente.

A primera vista, el pulido de diamantes es una tarea sencilla y directa, y en cierto modo lo es, pero requiere mucha habilidad y experiencia. A diferencia de todas las demás industrias, donde la materia prima y procesada se controla y fabrica de acuerdo con especificaciones exactas, el diamante en bruto no es homogéneo y cada cristal de diamante, grande o pequeño, debe verificarse, categorizarse y tratarse individualmente. Aparte de la habilidad manual necesaria, el pulidor tiene que tomar decisiones operativas en cada fase de pulido. Como resultado de la inspección visual, se deben tomar decisiones sobre factores tales como la corrección espacial angular, un juicio tridimensional, la cantidad y duración de la presión a aplicar, el posicionamiento angular de la piedra, el punto de contacto en el disco abrasivo, entre otros. . Se deben considerar muchos puntos importantes, todos en un tiempo promedio de cuatro segundos. es importante comprender este proceso de toma de decisiones cuando se diseñan las mejoras.

Antes de poder avanzar a la etapa en la que se puede utilizar el análisis de movimiento para establecer un mejor diseño ergonómico y criterios de ingeniería para una estación de trabajo de pulido, uno debe ser consciente de otros aspectos involucrados en este exclusivo sistema usuario-máquina. En esta era posterior a la automatización, aún encontramos la parte de producción de la exitosa y creciente industria del diamante casi intacta por los enormes avances tecnológicos realizados en las últimas décadas. Si bien casi todos los demás sectores de la industria han experimentado cambios tecnológicos continuos que definieron no solo los métodos de producción sino también los productos en sí, la industria del diamante se ha mantenido prácticamente estática. Una razón plausible de esta estabilidad puede ser el hecho de que ni el producto ni el mercado han cambiado a lo largo del tiempo. En la práctica, el diseño y las formas de los diamantes se han mantenido casi sin cambios. Desde el punto de vista comercial, no había razón para cambiar el producto o los métodos. Además, dado que la mayor parte del trabajo de pulido se realiza mediante la subcontratación de trabajadores individuales, la industria no tuvo problemas para regular la mano de obra, ajustando el flujo de trabajo y la oferta de diamantes en bruto de acuerdo con las fluctuaciones del mercado. Mientras los métodos de producción no cambien, el producto tampoco cambiará. Una vez que la industria del diamante adopte el uso de tecnología y automatización más avanzadas, el producto cambiará, con una mayor variedad de formas disponibles en el mercado. Pero un diamante todavía tiene una cualidad mística que lo distingue de otros productos, un valor que bien puede disminuir cuando se lo considera simplemente como otro artículo producido en masa. Sin embargo, recientemente, las presiones del mercado y la llegada de nuevos centros de producción, principalmente en el Lejano Oriente, están desafiando a los antiguos centros europeos establecidos. Estos están obligando a la industria a examinar nuevos métodos y sistemas de producción y el papel del operador humano.

Al considerar la mejora de la estación de trabajo de pulido, hay que considerarla como parte de un sistema usuario-máquina que se rige por tres factores principales: el factor humano, el factor tecnológico y el factor empresarial. Un nuevo diseño que tenga en cuenta los principios ergonómicos proporcionará un trampolín hacia una mejor celda de producción en el sentido amplio del término, lo que significa comodidad durante largas horas de trabajo, un producto de mejor calidad y tasas de producción más altas. Se han considerado dos enfoques de diseño diferentes. Uno implica un rediseño de la estación de trabajo existente, con el trabajador dando las mismas tareas para realizar. El segundo enfoque es observar la tarea de pulido de manera imparcial, con el objetivo de lograr un diseño óptimo de la estación total y la tarea. Un diseño total no debe basarse en el puesto de trabajo presente como insumo sino en la futura tarea de pulir, generando soluciones de diseño que integren y optimicen las necesidades de los tres factores del sistema antes mencionados.

En la actualidad, el operador humano realiza la mayor parte de las tareas involucradas en el acto de pulido. Estas tareas realizadas por humanos se basan en el "relleno" y la experiencia laboral. Este es un proceso psicofisiológico complejo, solo parcialmente consciente, basado en la entrada de prueba y error que permite a un operador ejecutar operaciones complejas con una buena predicción del resultado. Durante ciclos periódicos de trabajo diario de miles de movimientos idénticos, el “llenado” se manifiesta en la operación humano-automática de la memoria motora ejecutada con gran precisión. Para cada uno de estos movimientos automáticos, se realizan pequeñas correcciones en respuesta a la retroalimentación recibida de los sensores humanos, como los ojos y los sensores de presión. En cualquier futura estación de trabajo de pulido de diamantes, estas tareas se seguirán realizando de forma diferente. En cuanto al material en sí, en la industria del diamante, a diferencia de la mayoría de las demás industrias, el valor relativo de la materia prima es muy alto. Este hecho explica la importancia de aprovechar al máximo el volumen del diamante en bruto (o el peso de la piedra) para obtener la mayor cantidad posible de piedra neta después del pulido. Este énfasis es primordial en todas las etapas del procesamiento de diamantes. La productividad y la eficiencia no se miden solo por referencia al tiempo, sino también por el tamaño y la precisión lograda.

Los cuatro elementos de trabajo repetitivos—“pulir”, “mano para inspeccionar”, “inspeccionar” y “mano para pulir”—como se realizan en el acto de pulido, se pueden clasificar en tres categorías principales de tareas: tareas motoras para elementos de movimiento, tareas visuales las tareas como elementos sensibles, y el control y la gestión como elementos de decisión-contenido. Gilad y Messer (1992) analizan las consideraciones de diseño para una estación de trabajo ergonómica. La figura 1 presenta un esquema de una celda de pulido avanzada. Solo se indica la construcción general, ya que los detalles de tal diseño se guardan como un "saber hacer" profesionalmente restringido. Se utiliza el término celda de pulido porque este sistema usuario-máquina incluye un enfoque totalmente diferente para pulir diamantes. Además de las mejoras ergonómicas, el sistema consta de dispositivos mecánicos y optoelectrónicos que permiten fabricar de tres a cinco piedras al mismo tiempo. Partes de las tareas visuales y de control se han transferido a los operadores técnicos y la gestión de la celda de producción se realiza a través de una unidad de visualización que proporciona información momentánea sobre la geometría, el peso y los movimientos de operación opcionales para respaldar los actos operativos óptimos. Tal diseño lleva la estación de trabajo de pulido unos pasos adelante hacia la modernización, incorporando un sistema experto y un sistema de control visual para reemplazar el ojo humano en todo el trabajo de rutina. Los operadores aún podrán intervenir en cualquier momento, configurar datos y emitir juicios humanos sobre el rendimiento de la máquina. El manipulador mecánico y el sistema experto formarán un sistema de circuito cerrado capaz de realizar todas las tareas de pulido. El manejo de materiales, el control de calidad y la aprobación final seguirán recayendo en el operador. En esta etapa de un sistema avanzado, sería apropiado considerar el empleo de tecnología superior, como un pulidor láser. En la actualidad, los láseres se utilizan ampliamente para aserrar y cortar diamantes. El uso de un sistema tecnológicamente avanzado cambiará radicalmente la descripción de la tarea humana. La necesidad de pulidores expertos disminuirá hasta que solo se ocupen de pulir diamantes más grandes y valiosos, probablemente con supervisión.

Figura 1. Presentación esquemática de una celda de pulido

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Las causas del desastre de Chernobyl de 1986 se han atribuido de diversas formas al personal operativo, la gestión de la planta, el diseño del reactor y la falta de información de seguridad adecuada en la industria nuclear soviética. Este artículo considera una serie de fallas de diseño, deficiencias operativas y errores humanos que se combinaron en el accidente. Examina la secuencia de eventos que condujeron al accidente, los problemas de diseño en el reactor y las barras de enfriamiento, y el curso del accidente mismo. Considera los aspectos ergonómicos y expresa la opinión de que la causa principal del accidente fue una interacción inadecuada entre el usuario y la máquina. Finalmente, enfatiza las insuficiencias continuas y enfatiza que, a menos que se aprendan completamente las lecciones de ergonomía, aún podría ocurrir un desastre similar.

La historia completa del desastre de Chernobyl aún no se ha revelado. Hablando con franqueza, la verdad todavía está velada por la reticencia interesada, las verdades a medias, el secreto e incluso la falsedad. Un estudio completo de las causas del accidente parece ser una tarea muy difícil. El principal problema al que se enfrenta el investigador es la necesidad de reconstruir el accidente y el papel de los factores humanos en él sobre la base de los pequeños fragmentos de información que se han puesto a disposición para el estudio. El desastre de Chernobyl es más que un grave accidente tecnológico, parte de las razones del desastre también se encuentran en la administración y la burocracia. Sin embargo, el objetivo principal de este artículo es considerar las fallas de diseño, las deficiencias operativas y los errores humanos que se combinaron en el accidente de Chernobyl.

¿A quién culpar?

El diseñador jefe de los reactores de agua en ebullición de gran potencia (RBMK) de tubos de presión utilizados en la central nuclear de Chernobyl (NPP), en 1989, presentó su punto de vista sobre las causas del accidente de Chernobyl. Atribuyó el desastre al hecho de que el personal no cumplió con los procedimientos correctos, o "disciplina de producción". Señaló que los abogados que investigan el accidente habían llegado a la misma conclusión. Según su punto de vista, “la culpa es del personal y no de algún fallo de diseño o fabricación”. El supervisor de investigación para el desarrollo de RBMK apoyó esta opinión. No se consideró la posibilidad de inadecuación ergonómica como factor causal.

Los propios operadores expresaron una opinión diferente. El supervisor de turno de la cuarta unidad, AF Akimov, al fallecer en un hospital a consecuencia de recibir una dosis de radiación de más de 1,500 rads (R) en un breve lapso de tiempo durante el accidente, no dejaba de decirles a sus padres que sus acciones había sido correcto y no podía entender qué había ido mal. Su persistencia reflejaba una confianza absoluta en un reactor que supuestamente era completamente seguro. Akimov también dijo que no tenía nada de qué culpar a su tripulación. Los operadores estaban seguros de que sus acciones estaban de acuerdo con las normas, y estos últimos no mencionaron en absoluto la eventualidad de una explosión. (Sorprendentemente, la posibilidad de que el reactor se volviera peligroso bajo ciertas condiciones se introdujo en las normas de seguridad solo después del accidente de Chernobyl). Sin embargo, a la luz de los problemas de diseño revelados posteriormente, es significativo que los operadores no pudieran entender por qué insertar varillas núcleo causó una explosión tan terrible en lugar de detener instantáneamente la reacción nuclear como se diseñó. Es decir, en este caso actuaron correctamente de acuerdo con las instrucciones de mantenimiento y con su modelo mental del sistema del reactor, pero el diseño del sistema no se correspondió con ese modelo.

Seis personas, que representan únicamente a la dirección de la planta, fueron condenadas, en vista de las pérdidas humanas, por haber infringido las normas de seguridad para instalaciones potencialmente explosivas. El presidente del tribunal pronunció unas palabras en el sentido de proceder con las investigaciones respecto de “los que no tomaron medidas para mejorar el diseño de la planta”. También mencionó la responsabilidad de los funcionarios del departamento, las autoridades locales y los servicios médicos. Pero, de hecho, estaba claro que el caso estaba cerrado. Nadie más fue considerado responsable del mayor desastre en la historia de la tecnología nuclear.

Sin embargo, es necesario investigar todos los factores causales que se combinaron en el desastre para aprender lecciones importantes para la operación futura segura de las centrales nucleares.

Secreto: el monopolio de la información en la investigación y la industria

El fracaso de la relación usuario-máquina que resultó en "Chernobyl-86" se puede atribuir en cierta medida a la política de secreto —la aplicación de un monopolio de la información— que rigió la comunicación tecnológica en el establecimiento de la energía nuclear soviética. Se otorgó a un pequeño grupo de científicos e investigadores el derecho exhaustivo de definir los principios y procedimientos básicos de la energía nuclear, un monopolio confiablemente protegido por la política de secreto. Como resultado, las garantías de los científicos soviéticos con respecto a la seguridad absoluta de las centrales nucleares no fueron cuestionadas durante 35 años, y el secreto ocultó la incompetencia de los líderes nucleares civiles. Por cierto, recientemente se supo que este secreto también se extendió a la información relacionada con el accidente de Three Mile Island; el personal operativo de las centrales nucleares soviéticas no estaba completamente informado sobre este accidente; solo se dieron a conocer elementos seleccionados de información que no contradecían la opinión oficial sobre la seguridad de las centrales nucleares. Un informe sobre los aspectos de ingeniería humana del accidente de Three Mile Island, presentado por el autor de este artículo en 1985, no se distribuyó a los involucrados en la seguridad y confiabilidad de las centrales nucleares.

Nunca se hizo público ningún accidente nuclear soviético, excepto los accidentes en las plantas de energía nuclear de Armenia y Chernobyl (1982), que se mencionaron casualmente en el periódico. Pravda. Al ocultar el verdadero estado de las cosas (sin hacer uso de las lecciones basadas en los análisis de accidentes), los líderes de la industria de la energía nuclear encaminaban directamente el camino hacia Chernobyl-86, un camino que se allanó aún más por el hecho de que se implantó una idea simplificada de las actividades del operador y se subestimó el riesgo de operar centrales nucleares.

Como declaró en 1990 un miembro del Comité Estatal de Expertos sobre las Consecuencias del accidente de Chernóbil: “Para no errar más, tenemos que admitir todos nuestros errores y analizarlos. Es fundamental determinar qué errores se debieron a nuestra inexperiencia y cuáles fueron en realidad un intento deliberado de ocultar la verdad”.

El accidente de Chernóbil de 1986

Mala planificación de la prueba.

El 25 de abril de 1986, la cuarta unidad de la central nuclear de Chernobyl (Chernobyl 4) se estaba preparando para el mantenimiento de rutina. El plan era apagar la unidad y realizar un experimento con sistemas de seguridad inoperativos totalmente privados de energía de fuentes normales. Esta prueba debería haberse realizado antes la puesta en marcha inicial de Chernobyl 4. Sin embargo, el Comité Estatal tenía tanta prisa por poner en marcha la unidad que decidió posponer indefinidamente algunas pruebas “insignificantes”. El Acta de Aceptación se firmó a fines de 1982. Por lo tanto, el ingeniero jefe adjunto estaba actuando de acuerdo con el plan anterior, que suponía una unidad totalmente inactiva; su planificación y el momento de la prueba procedieron de acuerdo con esta suposición implícita. Esta prueba no se llevó a cabo de ninguna manera por su propia iniciativa.

El programa de la prueba fue aprobado por el ingeniero jefe. Se suponía que la potencia durante la prueba se generaba a partir de la energía de reducción del rotor de la turbina (durante su rotación inducida por la inercia). Cuando aún gira, el rotor proporciona generación de energía eléctrica que podría usarse en caso de emergencia. La pérdida total de energía en una planta nuclear hace que todos los mecanismos se detengan, incluidas las bombas que hacen circular el refrigerante en el núcleo, lo que a su vez provoca la fusión del núcleo, un accidente grave. El experimento anterior tenía como objetivo probar la posibilidad de utilizar algún otro medio disponible, la rotación inercial de la turbina, para producir energía. No está prohibido realizar dichas pruebas en las plantas en funcionamiento, siempre que se haya desarrollado un procedimiento adecuado y se hayan elaborado precauciones de seguridad adicionales. El programa debe garantizar que se proporcione una fuente de alimentación de respaldo durante todo el período de prueba. En otras palabras, la pérdida de poder solo está implícita pero nunca se actualiza. La prueba se puede realizar solo después de que se apaga el reactor, es decir, cuando se presiona el botón de "parada" y las varillas absorbentes se insertan en el núcleo. Previo a esto, el reactor debe estar en una condición controlada estable con el margen de reactividad especificado en el procedimiento de operación, con al menos 28 a 30 varillas absorbentes insertadas en el núcleo.

El programa aprobado por el ingeniero jefe de la planta de Chernobyl no cumplía ninguno de los requisitos anteriores. Además, exigió el cierre del sistema de enfriamiento de emergencia del núcleo (ECCS), poniendo en peligro la seguridad de la planta durante todo el período de prueba (unas cuatro horas). Al desarrollar el programa, los iniciadores tuvieron en cuenta la posibilidad de activar el ECCS, una eventualidad que les habría impedido completar la prueba de resumen. El método de purga no se especificó en el programa ya que la turbina ya no necesitaba vapor. Claramente, las personas involucradas ignoraban por completo la física del reactor. Los líderes de la energía nuclear obviamente también incluyeron personas igualmente no calificadas, lo que explicaría el hecho de que cuando el programa anterior se presentó para su aprobación a las autoridades responsables en enero de 1986, nunca fue comentado por ellas de ninguna manera. La embotada sensación de peligro también contribuyó. Debido a la política de secreto que rodea a la tecnología nuclear, se ha formado la opinión de que las centrales nucleares son seguras y fiables, y que su funcionamiento está libre de accidentes. Sin embargo, la falta de respuesta oficial al programa no alertó al director de la planta de Chernobyl sobre la posibilidad de peligro. Decidió continuar con la prueba utilizando el programa no certificado, aunque no estaba permitido.

Cambio en el programa de prueba

Mientras realizaba la prueba, el personal violó el programa mismo, creando así más posibilidades de un accidente. El personal de Chernobyl cometió seis graves errores y violaciones. Según el programa el ECCS quedó inoperativo, siendo este uno de los errores más graves y fatales. Las válvulas de control del agua de alimentación habían sido cortadas y bloqueadas de antemano, por lo que sería imposible abrirlas incluso manualmente. El enfriamiento de emergencia se puso fuera de servicio deliberadamente para evitar un posible choque térmico resultante de la entrada de agua fría en el núcleo caliente. Esta decisión se basó en la firme creencia de que el reactor resistiría. La “fe” en el reactor se vio fortalecida por los diez años de operación comparativamente libres de problemas de la planta. Incluso una advertencia seria, la fusión parcial del núcleo en la primera unidad de Chernobyl en septiembre de 1982, fue ignorada.

De acuerdo con el programa de prueba, la puesta a punto del rotor debía realizarse a un nivel de potencia de 700 a 1000 MW._th (megavatios de energía térmica). Tal resumen debería haberse realizado cuando el reactor estaba siendo apagado, pero se eligió el otro camino, desastroso: continuar con la prueba con el reactor aún en funcionamiento. Esto se hizo para asegurar la “pureza” del experimento.

En ciertas condiciones de operación, se hace necesario cambiar o apagar un control local para grupos de varillas absorbentes. Al apagar uno de estos sistemas locales (los medios para hacerlo se especifican en el procedimiento para la operación de baja potencia), el ingeniero superior de control del reactor tardó en corregir el desequilibrio en el sistema de control. Como resultado, la potencia cayó por debajo de los 30 MW._th lo que condujo al envenenamiento del reactor de productos de fisión (con xenón y yodo). En tal caso, es casi imposible restaurar las condiciones normales sin interrumpir la prueba y esperar un día hasta que se supere el envenenamiento. El ingeniero jefe adjunto de operaciones no quiso interrumpir la prueba y, a gritos, obligó a los operadores de la sala de control a comenzar a subir el nivel de potencia (que se había estabilizado en 200 MW)._th). El envenenamiento del reactor continuó, pero no se permitió un mayor aumento de potencia debido al pequeño margen de reactividad operativa de solo 30 varillas para un reactor de tubo a presión de gran potencia (RBMK). El reactor se volvió prácticamente incontrolable y potencialmente explosivo porque, al tratar de superar el envenenamiento, los operadores retiraron varias varillas necesarias para mantener el margen de seguridad de la reactividad, haciendo ineficaz el sistema de parada. Sin embargo, se decidió proceder con la prueba. Evidentemente, el comportamiento del operador estuvo motivado principalmente por el deseo de completar la prueba lo antes posible.

Problemas por el inadecuado diseño del reactor y varillas absorbentes

Para dar una mejor comprensión de las causas del accidente, es necesario señalar las principales deficiencias de diseño de las varillas absorbentes del sistema de control y parada. La altura del núcleo es de 7 m, mientras que la longitud de absorción de las varillas asciende a 5 m con partes huecas de 1 m por encima y por debajo. Los extremos inferiores de las varillas absorbentes, que van por debajo del núcleo cuando se insertan por completo, están rellenos de grafito. Dado tal diseño, las barras de control entran en el núcleo seguidas de piezas huecas de un metro y, finalmente, vienen las piezas absorbentes.

En Chernobyl 4 había un total de 211 varillas absorbentes, 205 de las cuales se retiraron por completo. La reinserción simultánea de tantas varillas inicialmente da como resultado un exceso de reactividad (un pico en la actividad de fisión), ya que al principio los extremos de grafito y las partes huecas ingresan al núcleo. En un reactor controlado estable, tal explosión no es motivo de preocupación, pero en el caso de una combinación de condiciones adversas, dicha adición puede resultar fatal, ya que conduce a un rápido desbocamiento del reactor de neutrones. La causa inmediata del crecimiento de la reactividad inicial fue el inicio de la ebullición del agua en el núcleo. Este crecimiento de reactividad inicial reflejó un inconveniente particular: un coeficiente de vacío de vapor positivo, que resultó del diseño del núcleo. Esta deficiencia de diseño es una de las fallas que causaron errores del operador.

Graves fallas de diseño en el reactor y las varillas absorbentes en realidad predeterminaron el accidente de Chernobyl. En 1975, luego del accidente en la planta de Leningrado, y posteriormente, los especialistas alertaron sobre la posibilidad de otro accidente ante las deficiencias en el diseño del núcleo. Seis meses antes del desastre de Chernobyl, un inspector de seguridad de la planta de Kursk envió una carta a Moscú en la que señalaba al investigador jefe y al diseñador jefe ciertas insuficiencias de diseño del reactor y de las barras del sistema de control y protección. Sin embargo, el Comité Estatal de Supervisión de la Energía Nuclear calificó su argumento de infundado.

El curso del accidente en sí

El curso de los hechos fue el siguiente. Con el inicio de la cavitación de la bomba de refrigerante del reactor, que condujo a una velocidad de flujo reducida en el núcleo, el refrigerante hirvió en los tubos de presión. En ese momento, el supervisor de turno presionó el botón del sistema de paro. En respuesta, todas las barras de control (que habían sido retiradas) y las barras de parada cayeron en el núcleo. Sin embargo, los primeros en entrar en el núcleo fueron el grafito y los extremos huecos de las varillas, que provocan un aumento de la reactividad; y entraron al núcleo justo al comienzo de la generación intensiva de vapor. El aumento de la temperatura central también produjo el mismo efecto. Así se combinaron tres condiciones desfavorables para el núcleo. Comenzó la fuga inmediata del reactor. Esto se debió principalmente a graves deficiencias de diseño del RBMK. Cabe recordar aquí que el ECCS había sido inoperativo, bloqueado y sellado.

Los hechos posteriores son bien conocidos. El reactor resultó dañado. La mayor parte del combustible, el grafito y otros componentes del núcleo fueron expulsados. Los niveles de radiación en las cercanías de la unidad dañada ascendieron a 1,000 a 15,000 R/h, aunque hubo algunas áreas más distantes o protegidas donde los niveles de radiación fueron considerablemente más bajos.

Al principio, el personal no se dio cuenta de lo que había sucedido y siguió diciendo: “¡Es imposible! Todo se hizo correctamente.”

Consideraciones ergonómicas en relación con el informe soviético sobre el accidente

El informe presentado por la delegación soviética en la reunión de la Asociación Internacional de Energía Atómica (OIEA) en el verano de 1986 evidentemente dio información veraz sobre la explosión de Chernobyl, pero sigue volviendo la duda sobre si el énfasis se puso en los lugares correctos y si el diseño las deficiencias no se trataban con demasiada delicadeza. El informe indicó que el comportamiento del personal fue causado por el deseo de completar la prueba lo antes posible. A juzgar por los hechos de que el personal violó el procedimiento para preparar y realizar las pruebas, violó el programa de pruebas en sí mismo y fue negligente al realizar el control del reactor, parecería que los operadores no estaban completamente al tanto de los procesos que tenían lugar en el reactor. y había perdido toda sensación de peligro. Según el informe:

Los diseñadores del reactor no proporcionaron sistemas de seguridad diseñados para prevenir un accidente en caso de cierre deliberado de los medios de seguridad diseñados combinados con violaciones de los procedimientos operativos, ya que consideraban improbable tal combinación. Por lo tanto, la causa inicial del accidente fue una violación muy poco probable del procedimiento y las condiciones de operación por parte del personal de la planta.

Se ha sabido que en el texto inicial del informe a las palabras “personal de planta” le siguió la frase “que mostraba las fallas de diseño del reactor y de las barras del sistema de control y protección”.

Los diseñadores consideraron improbable la interferencia de "tontos inteligentes" en el control de la planta y, por lo tanto, no desarrollaron los mecanismos de seguridad de ingeniería correspondientes. Dada la frase en el informe que indica que los diseñadores consideraron improbable la combinación real de eventos, surgen algunas preguntas: ¿Habían considerado los diseñadores todas las situaciones posibles asociadas con la actividad humana en la planta? Si la respuesta es positiva, ¿cómo se tuvieron en cuenta en el diseño de la planta? Desafortunadamente, la respuesta a la primera pregunta es negativa, dejando áreas de interacción usuario-máquina sin determinar. Como resultado, el entrenamiento de emergencia en el sitio y el entrenamiento teórico y práctico se llevaron a cabo principalmente dentro de un algoritmo de control primitivo.

La ergonomía no se utilizó al diseñar sistemas de control asistidos por computadora y salas de control para plantas nucleares. Como ejemplo particularmente grave, un parámetro esencial indicativo del estado del núcleo, es decir, el número de varillas del sistema de control y protección en el núcleo, se mostró en el tablero de control de Chernobyl 4 de manera inadecuada para la percepción y comprensión. Esta insuficiencia fue superada solo por la experiencia del operador en la interpretación de las pantallas.

Los errores de cálculo del proyecto y el hecho de ignorar los factores humanos habían creado una bomba de acción retardada. Cabe recalcar que la falla de diseño del núcleo y del sistema de control sirvió como base fatal para posteriores acciones erróneas de los operadores, por lo que la principal causa del accidente fue el diseño inadecuado de la interacción usuario-máquina. Los investigadores del desastre pidieron "respeto a la ingeniería humana y la interacción hombre-máquina, siendo esa la lección que nos enseñó Chernobyl". Desafortunadamente, es difícil abandonar viejos enfoques y pensamientos estereotipados.

Ya en 1976, el académico PL Kapitza parecía prever un desastre por razones que podrían haber sido relevantes para prevenir un Chernobyl, pero sus preocupaciones no se dieron a conocer hasta 1989. En febrero de 1976, US News y World Report, una revista de noticias semanal, publicó un informe sobre el incendio en la instalación nuclear de Browns Ferry en California. Kapitza estaba tan preocupado por este accidente que lo mencionó en su propio informe, “Problemas globales y energía”, entregado en Estocolmo en mayo de 1976. Kapitza dijo en particular:

El accidente puso de manifiesto la insuficiencia de los métodos matemáticos utilizados para calcular la probabilidad de tales eventos, ya que estos métodos no tienen en cuenta la probabilidad debida a errores humanos. Para solucionar este problema, es necesario tomar medidas para evitar que cualquier accidente nuclear tome un curso desastroso.

Kapitza intentó publicar su trabajo en la revista Nauka y Zhizn (Ciencia y Vida), pero el artículo fue rechazado por considerar que no era aconsejable “asustar al público”. la revista sueca ambiente le había pedido a Kapitza su trabajo pero a la larga tampoco lo publicó.

La Academia de Ciencias aseguró a Kapitza que no podría haber tales accidentes en la URSS y como última "prueba" le dio las Reglas de seguridad para centrales nucleares recién publicadas. Estas reglas contenían, por ejemplo, artículos como “8.1. La actuación del personal en caso de accidente nuclear viene determinada por el procedimiento para hacer frente a las consecuencias del accidente”!

Después de Chernóbil

Como consecuencia directa o indirecta del accidente de Chernóbil, se están desarrollando y poniendo en marcha medidas para garantizar el funcionamiento seguro de las actuales centrales nucleares y mejorar el diseño y construcción de las futuras. En particular, se han tomado medidas para hacer que el sistema de parada de emergencia sea más rápido y para excluir cualquier posibilidad de que el personal lo desconecte deliberadamente. Se ha modificado el diseño de las varillas absorbentes y se han hecho más numerosas.

Además, el procedimiento anterior a Chernobyl para condiciones anormales instruía a los operadores a mantener el reactor en funcionamiento, mientras que según el actual, el reactor debe ser apagado. Se están desarrollando nuevos reactores que, básicamente, son inherentemente seguros. Han aparecido nuevas áreas de investigación que eran ignoradas o no existían antes de Chernobyl, incluido el análisis de seguridad probabilística y las pruebas de banco de seguridad experimental.

Sin embargo, según el ex Ministro de Industria y Energía Nuclear de la URSS, V. Konovalov, el número de fallas, paradas e incidentes en las centrales nucleares sigue siendo alto. Los estudios muestran que esto se debe principalmente a la mala calidad de los componentes entregados, al error humano y a las soluciones inadecuadas por parte de los organismos de diseño e ingeniería. La calidad del trabajo de construcción e instalación también deja mucho que desear.

Varias modificaciones y cambios de diseño se han convertido en una práctica común. Como resultado, y en combinación con una formación inadecuada, las cualificaciones del personal operativo son bajas. El personal tiene que mejorar sus conocimientos y habilidades en el curso de su trabajo, en base a su experiencia en la operación de la planta.

Aún quedan lecciones de ergonomía por aprender

Incluso el sistema de control de seguridad más eficaz y sofisticado no podrá garantizar la fiabilidad de la planta si no se tienen en cuenta los factores humanos. Se está preparando el trabajo para la formación profesional del personal en el Instituto de Investigación y Ciencia de las centrales nucleares de toda la Unión, y hay planes para ampliar considerablemente este esfuerzo. Debe admitirse, sin embargo, que la ingeniería humana todavía no es una parte integral del diseño, construcción, prueba y operación de la planta.

El antiguo Ministerio de Energía Nuclear de la URSS respondió en 1988 a una consulta oficial que en el período 1990-2000 no había necesidad de especialistas en ingeniería humana con educación secundaria y superior, ya que no había solicitudes correspondientes de dicho personal de plantas y empresas nucleares.

Para resolver muchos de los problemas mencionados en este artículo es necesario llevar a cabo investigación y desarrollo combinados que involucren a físicos, diseñadores, ingenieros industriales, personal operativo, especialistas en ingeniería humana, psicología y otros campos. Organizar tal trabajo conjunto entraña grandes dificultades, siendo una dificultad particular el monopolio que aún tienen algunos científicos y grupos de científicos sobre la “verdad” en el campo de la energía nuclear y el monopolio del personal operativo sobre la información relativa al funcionamiento de las centrales nucleares. Sin información completa disponible, es imposible dar un diagnóstico de ingeniería humana de una central nuclear y, si es necesario, proponer formas de eliminar sus deficiencias, así como desarrollar un sistema de medidas para prevenir accidentes.

En las centrales nucleares de la ex Unión Soviética los medios actuales de diagnóstico, control e informatización distan mucho de los estándares internacionales aceptados; los métodos de control de plantas son innecesariamente complicados y confusos; no existen programas avanzados de formación de personal; existe un apoyo deficiente de la operación de la planta por parte de los diseñadores y formatos muy desactualizados para los manuales de operación.

Conclusiones

En septiembre de 1990, después de más investigaciones, dos ex empleados de Chernobyl fueron liberados de prisión antes del final de sus mandatos. Tiempo después todo el personal operativo preso fue liberado antes de la hora señalada. Muchas personas involucradas en la confiabilidad y seguridad de las centrales nucleares ahora creen que el personal actuó correctamente, a pesar de que estas acciones correctas resultaron en la explosión. El personal de Chernóbil no se hace responsable de la inesperada magnitud del accidente.

En un intento por identificar a los responsables del desastre, el tribunal se basó principalmente en la opinión de especialistas técnicos que, en este caso, fueron los diseñadores de la central nuclear de Chernóbil. Como resultado de esto, se aprende una lección más importante de Chernobyl: siempre que el principal documento legal que se utiliza para identificar la responsabilidad por desastres en establecimientos tan complicados como la central nuclear sea algo así como instrucciones de mantenimiento producidas y modificadas exclusivamente por los diseñadores de estos establecimientos, Es demasiado difícil técnicamente encontrar las verdaderas razones de los desastres, así como tomar todas las precauciones necesarias para evitarlos.

Además, aún queda la cuestión de si el personal operativo debe seguir estrictamente las instrucciones de mantenimiento en caso de desastre o si debe actuar de acuerdo con su conocimiento, experiencia o intuición, lo que puede incluso contradecir las instrucciones o asociarse inconscientemente con la amenaza de castigo severo.

Debemos afirmar, lamentablemente, que la pregunta “¿Quién es culpable del accidente de Chernobyl?” no se ha aclarado. Los responsables deben buscarse entre los políticos, físicos, administradores y operadores, así como entre los ingenieros de desarrollo. Condenar a simples "guardabosques" como en el caso de Chernobyl, o hacer que los clérigos santifiquen las centrales nucleares con agua bendita, como se hizo con la unidad plagada de incidentes en Smolensk en 1991, no pueden ser las medidas correctas para garantizar el funcionamiento seguro y fiable de las centrales nucleares.

Quienes consideren el desastre de Chernobyl simplemente como una molestia desafortunada que nunca volverá a ocurrir, deben darse cuenta de que una característica humana básica es que las personas cometen errores, no solo el personal operativo sino también los científicos e ingenieros. Ignorar los principios ergonómicos sobre las interacciones usuario-máquina en cualquier campo técnico o industrial dará como resultado errores más frecuentes y más graves.

Por tanto, es necesario diseñar instalaciones técnicas como las centrales nucleares de forma que se descubran los posibles errores antes de que se produzca un accidente grave. Se han derivado muchos principios ergonómicos tratando de prevenir errores en primer lugar, por ejemplo, en el diseño de indicadores y controles. Sin embargo, todavía hoy estos principios se violan en muchas instalaciones técnicas en todo el mundo.

El personal operativo de instalaciones complejas debe estar altamente calificado, no solo para las operaciones de rutina sino también en los procedimientos necesarios en caso de desviación del estado normal. Una sólida comprensión de la física y las tecnologías involucradas ayudará al personal a reaccionar mejor en condiciones críticas. Estas cualificaciones sólo pueden obtenerse mediante una formación intensiva.

Las constantes mejoras de las interfaces usuario-máquina en todo tipo de aplicaciones técnicas, a menudo como resultado de accidentes menores o mayores, muestran que el problema de los errores humanos y, por tanto, de la interacción usuario-máquina está lejos de resolverse. Es necesaria una investigación ergonómica continua y la consiguiente aplicación de los resultados obtenidos encaminados a hacer más fiable la interacción usuario-máquina, especialmente con tecnologías que tienen un poder altamente destructivo, como la energía nuclear. Chernobyl es una severa advertencia de lo que puede suceder si las personas, tanto científicos e ingenieros como administradores y políticos, ignoran la necesidad de incluir la ergonomía en el proceso de diseño y operación de instalaciones técnicas complejas.

Hans Blix, Director General del OIEA, ha subrayado este problema con una importante comparación. Se ha dicho que el problema de la guerra es demasiado serio para dejarlo únicamente en manos de los generales. Blix agregó “que los problemas de la energía nuclear son demasiado serios para dejarlos únicamente en manos de expertos nucleares”.

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