Biónica

De Casiopea
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Caso de Estudio
NombreBiónica
AutorJack Steele
Período1960-2016
Estudiado enPresentación del Diseño 3 2016
Estudiado porGabriela Diaz Naranjo

Biónica

¿Qué es?

La biónica es una ciencia relativamente reciente, definida en 1960 por Jack E. Steele de la fuerza aérea de los Estados Unidos, después del congreso de Dayton, Ohio:

"La biónica es la ciencia de los sistemas que tienen un funcionamiento copiado del de los sistemas naturales, o que presentan las características específicas de los sistemas naturales o hasta que son análogos a ellos" (citado en Gérardin, 1968).

En otras palabras, la biónica es la ciencia que busca entre los seres vivos, animales y vegetales, modelos de sistemas en vista a realizaciones técnicas. Esta vía está muy cercana a la del diseñador. La biónica, sin embargo, fue practicada mucho antes de su definición oficial. Se podrían sacar de la historia del arte y de las técnicas una serie de ejemplos que atestiguan el interés del hombre por los modelos naturales desde la más remota antigüedad.

Primer acercamiento

El testimonio más concreto es Leonardo da Vinci, quien contempla al mismo tiempo el marco estricto de la biónica y del diseño. El ejemplo de este genio del Renacimiento llevó la elaboración de su obra el ornitóptero desde la fuente de inspiración —la naturaleza— hasta su realización material definitiva. Se le puede ver, sucesiva y conjuntamente, como dibujante, pintor, ingeniero, arquitecto, escultor, anatomista y naturalista en el sentido amplio. Era «diseñador», eso es, «dibujante» en el sentido literal de la palabra, haciendo tanto los diseños de análisis como los dibujos de síntesis de sus proyectos. La biónica parece haber sido para Leonardo da Vinci una práctica creativa evidente. Con ojo de técnico, analizaba, observaba y diseccionaba las estructuras naturales, hizo de ellas innumerables diseños anatómicos, y se abocó a una transposición de principios a través de realizaciones a otra escala y en otros materiales. Sus obras atestiguan este paso natural entre comprensión y creación, entre análisis y síntesis, entre hipótesis y experimentación.

Ejemplos

Aleta caudal: propulsión por bayona

La naturaleza no conoce el movimiento de rotación alrededor de un eje. La propulsión por oscilación de una aleta, como la practican los peces y las ballenas, tiene el inconveniente de la parada de movimiento en cada batido. Pero la técnica retiene soluciones en el reino de la forma general de la aleta y de su flexibilidad, así como en el principio de propulsión por oscilaciones y el efecto de «bombeo». a)Radiografía de una aleta de trucha y, sobrepuesta sobre su modelo, una quilla flexible para la propulsión de un barco (Ingo Rechenberc y Werner Voss, 1982). b)Aleta de rorcual azul (vista escorzada) y el prototipo de un monopalma (FFNS, Francia, 1985). c)Bomba con superficie oscilatoria rígida (Klaus Affeld y Heinrich Hertel, 1973).



El pez rápido: fuselaje hidrodinámico

a) Los peces rápidos, como esta caballa Loo, presentan perfiles biconvexos característicos de una buena penetración dentro del agua. b) La misma forma puede ser aplicada igualmente a otro «fluido» como el aire. El avión Aérotorpille de los ingenieros V, Tatin y L. Paulhan, de 1911, posee un fuselaje que recuerda la forma de un pez y que tiene propulsión de hélice montada en la cola. c) Pez piloto mecánico para guiar barcos, patentado en 1905 por el noruego Cornelius Lie.



El delfín: un fuselaje hidrodinámico

a) Avión clásico con fuselaje cilíndrico, un DC8. b) Maqueta de silicona de un delfín para estudios hidrodinámicos. c) Proyecto de un avión con perfil llamado laminar, inspirado en el del delfín (H. Hertel, P. Thiède, K. Affeld, G. Clauss, del Instituto de Aeronáutica de Berlín, ILTUB, 1966-1969). d) Una depresión debajo de la cabina de pilotos de un avión puede corregir la perturbación del deslizamiento causada por el elemento saliente. Proyecto de Heinrich Hertel siguiendo sus observaciones sobre la forma de un melón y de la aereación del delfín (1969).



La trucha inmóvil en la corriente

El primer avión turbo-hélice de la historia de la aviación construido por Henri Coanda, expuesto en el Salón de la Aeronáutica en París, 1910. Según el amigo del ingeniero, el diseñador Jacques-Paul Grillo, éste sería un invento biónico. Coanda habría formulado la teoría del efecto que lleva su nombre observando peces rápidos en alta mar y truchas en los ríos y reflexionando sobre el papel hidrodinámico de las rendijas de las agallas.



La bardana: un sistema para enganchar

La bardana Arctium lappa, fotografiada en otoño (a). El suizo Georges de Mestral patentó en 1951 la cinta Velero (velours «terciopelo» + crochets «ganchillos»), inspirado en el sistema de enganchado de los frutos de esta planta. Una parte de la cinta lleva rizos seccionados que hacen de ganchillos, similares a los ganchillos flexibles de la planta; la otra parte lleva rizos finos parecidos a los rizos del pelaje de un animal, en los que los ganchillos se pueden enganchar. Adoptada inicialmente por la NASA, este invento biónico ha conquistado poco a poco todos los sectores de nuestra vida diaria: el sistema no necesita instalación especial (b).



Rémiges anguladas: un «reactor» en la punta del ala

Molino de viento «Berwian» de Ingo Rechenberg que explota el efecto del remolino compuesto. Las puntas de las alas activas están giradas hacia el centro, donde se pone la turbina. El molino de viento fue optimizado por el método de la «estrategia de la evolución» a muchos niveles (número y posición de las aspas, perfiles, etc.).




Ingo Rechenberg, del Instituto de Biónica de Berlín, demostró que las rémiges, las grandes plumas de las puntas de las alas de grandes aves como los rapaces, reducen las pérdidas de energía. Su disposición en cascada lleva a la formación de remolinos marginales que se autoorganizan en una trenza helicoide en el interior de la cual la columna de aire se acelera. Surge un efecto de reactor en la punta del ala.

a) Cóndor de los Andes. b) «La Cigüeña», planeador experimental de Otto Lilienthal (1894). c) Remolino marginal simple en la punta de un ala truncada, responsable de una gran pérdida de energía. d) Remolino compuesto, mostrando el efecto de las «aletas» múltiples, análogas a las rémiges de las aves.






La hoja del nenúfar gigante: arquitectura de nervadura

Vista interior del Crystal Palace (Palacio de Cristal) de Londres, construido por Paxton en 1851 para albergar la Exposición Universal. Notemos los apoyos múltiples que corresponden igualmente al principio estático de la hoja flotante de la Victoria amazónica, en cuya construcción se inspira: la hoja no es una estructura que vuela sobre su tallo, sino toda la superficie de nervadura la que se apoya sobre el agua.

a) La hoja flotante del nenúfar gigante Victoria amazónica puede alcanzar diámetros de 2 metros. Debe su rigidez a las nervaduras radiales y a las nervaduras concéntricas de la cara inferior, así como al reborde curvado hacia arriba. b) Nenúfar fotografiado en un invernadero del famoso Jardín Botánico de Kew, cerca de Londres. c) Invernadero de techo plisado, todo de vidrio, construido por el jardinero y arquitecto amateur Sir Joseph Paxton en Chatsworth, en 1849, Este invernadero, cuyos principios de construcción se inspiran en la hoja de Victoria amazónica, abrió el camino a la industrialización en materia de construcciones ligeras. Constituyó la prefiguración del Crystal Palace de Londres.




Nidos de abejas: mínimo de material, óptimo de resistencia mecánica

Prototipo de un fajo alveolar para el sistema de refrigeración de una central térmica (1989). El diseñador Norbert Linke, de General Electric Plastics, Holanda, acababa de seguir una conferencia en que uno de nosotros (B. Kresling) había hecho la demostración de la evolución en el arte de construir de las abejas, desde las celdas sobrepuestas de las abejas solitarias hasta las celdas en grupo de las abejas sociales.

a) Principio de agrupamiento de los alvéolos de las abejas sociales. El fondo común está realzado. Este arreglo garantiza una excelente relación «economía de material - estabilidad del conjunto». b) Técnica de estructura «sandwich» con adornos planos. c) Estructura «sandwich» de un esquí náutico con intercalado tipo nido de abeja (Reflex, Grupo Zodiac, Francia).



Art Nouveau

El «biodiseño» del Art Nouveau introdujo formas «vegetales» en la producción industrial por el anhelo de elegancia y de la apariencia de ligereza. Desde el punto de vista técnico, las construcciones como los edículos de las estaciones del metro de París (1900) o los muebles de Héctor Guimard son de tipo «barra y nudo». Gracias a las junturas cuidadas y a una triangulación sistemática de los elementos, estas estructuras son mecánicamente mejores que las trazadas con compás. Pero las formas no traducen realmente las de las plantas, que no conocen tal triangulación más que accidentalmente (la fotografía muestra la rama de un gran tilo en la avenida de Foch, París). El detalle de la palangana del emú se aproxima todavía más, sin duda, a las estructuras metálicas de Guimard. La imitación de estas formas biológicas no se justifica siempre, sólo en la medida en que se toma en cuenta el entorno mecánico de la estructura natural (músculos, puntos de apoyo...). La CAO puede intervenir en estas aproximaciones.

Videos

Avances de la Biónica para discapacitados


Salamancas y biónica

Conclusión

La biónica valida un acto de permanente presencia en la historia de la humanidad. El hombre se observa a sí mismo y observa el propio entorno para diseñar y producir sus artificios, de ahí que la biónica, junto con desvelar a la naturaleza como argumento válido para el diseño, valida, a la observación y no a la imitación absoluta, como vía para generar propuestas acertadas e innovativas.

Pregunta

¿Podemos fabricar una máquina que vea?

Ficha Presentación: