Diagrama de temas
General
LA BIOMIMETICA, Soluciones prácticas inspiradas en la evolución de la Naturaleza.
Biomimética (de bios, vida, y mimesis, imitar) es una nueva ciencia que se basa en el estudio de los modelos, sistemas, procesos y elementos naturales con el propósito de imitarlos y así encontrar soluciones prácticas a necesidades humanas, con la condición de que éstas sean sustentables. Ha sido un método por medio del cual los diseñadores e ingenieros han realizado investigaciones biológicas con el propósito de determinar cómo los organismos resuelven problemas complejos para si copiarlos e implementarlo en la vida diaria.
Tema 1
LA BIOMIMETICA, Soluciones prácticas inspiradas en la evolución de la Naturaleza.
En palabras más simples, la Biomimética usa la información del desarrollo obtenido a través de millones de años de evolución para obtener un diseño. En años recientes, ese tipo de pensamiento aplicado en un contexto comercial ha producido una gran cantidad de nuevos productos, tales como pegamentos no tóxicos, medios de transporte empleando conceptos aerodinámicos, estructuras resistentes y ligeras, sensores, redes neuronales, etc.
La idea central de este concepto es que la naturaleza, innovadora por necesidad, ha resuelto ya muchos de los problemas que nosotros nos esforzamos en resolver actualmente. Los animales, las plantas y los microbios son organismos consumados. A través de su evolución han acertado en qué funciona, qué es apropiado y qué perdura en la tierra.
La emulación consciente de la genialidad de la naturaleza es una estrategia de supervivencia para la raza humana, un camino hacia el futuro sostenible. Es así como en la medida que nuestro mundo se parezca y funcione como el mundo natural, mayor es nuestra probabilidad de sobrevivir en él.
OBJETIVOS DEL CURSO
El objetivo general de este curso es acercar esta metodología, a las personas que no son especializadas en dicha área y lograr la valoración de la naturaleza como fuente de inspiración y de solución para diversos problemas cotidianos.
Se pretende lograr a través de las siguientes ideas:
1- Acercar el concepto de la Biomimética, a la población general a través de su divulgación, su historia y conocimiento específico.
2- Identificar métodos de producción de Biomimética.
3- Conocimiento del tema, analizando ejemplos clásicos.
4- Incentivar al compromiso con la ecología del planeta, desde los distintos niveles etarios.
MOTIVACION
Te invitamos a conocer esta área tan innovadora y creativa para sacar ideas y crear distintas soluciones a tus problemas, siempre teniendo en cuenta la importancia del cuidado de la naturaleza.
INDICE
TEMA 1: PRESENTACION DEL CURSO
TEMA 2: PERSONAJES RELEVANTES DE LA BIOMIMETICA
TEMA 3: METODOLOGIA PARA TRABAJAR EN BIOMIMETICA
TEMA 4: PROYECTOS INSPIRADOS EN LA NATURALEZA ANIMAL
TEMA 5: PROYECTOS INSPIRADOS EN LA NATURALEZA VEGETAL
Tema 2
PERSONAJES RELEVANTES EN LA HISTORIA DE LA BIOMIMETICA
Leonardo Da Vinci:
Fue un gran artista y científico, un importante pintor del Renacimiento italiano que incursionó de forma espectacular en otros campos como la anatomía, la arquitectura, la botánica, el dibujo, la escritura, la filosofía, la ingeniería, la música, la poesía y el urbanismo.
Sin embargo, la gran mayoría de sus invenciones, por diferentes razones, se mantuvieron en secreto durante años. En la pintura se destacó por trabajos como La Gioconda, La última cena o el Hombre de Vitruvio, mientras que entre sus invenciones podemos encontrar algunas que dieron lugar a la creación de cosas como el helicóptero, paracaídas,el carro de combate, el submarino o el automóvil.
Los artefactos voladores estuvieron inspirados en murciélagos y aves.
El tornillo aéreo, en el Manuscrito B, f. 83 v de 1489. A partir de este diseño más tarde se inventó el helicóptero moderno. Sistema de alas, en el Manuscrito B, f. 74 r de 1488. Esta estructura fue creada a partir de la observación del vuelo y la anatomía de las aves con la esperanza de recrear el vuelo de estas y hacerlo posible en los humanos imitando el esqueleto de un murciélago.
La máquina de vuelo, en el Manuscrito B, f. 74v – 75r. Consta de una máquina que mediante el pedaleo activaba el funcionamiento de un par de alas que le permitirían a un hombre volar. Se cree que fue la primer invención de vuelo de la historia.
El paracaídas, aunque no se conoce la fecha exacta, Leonardo detalla en uno de sus escritos que si un hombre se lanza al vacío sosteniéndose de una tienda de campaña hecha de lino con sus orificios tapados y con más de 6,30 metros de largo y de profundidad, ese hombre no sufrirá ningún daño al descender.
El reloj: ante todo, Leonardo da Vinci no inventó el reloj, pero si creó un nuevo diseño que mediante dos mecanismos separados marcaba las horas y los minutos, así como también las fases lunares. También utilizó materiales innovadores y complejos que hicieron de los relojes artefactos más sofisticados y duraderos.
Inspirado en la naturaleza, crea un Equipo de buceo el cual fue uno de los inventos más notables paras utilizar en el agua. Cerca del año 1500, mientras se encontraba viviendo en Venecia, da Vinci creÓ un traje de cuero con una máscara para la cabeza que con una serie de tubos le permitía a los hombres sumergirse debajo del agua por largos períodos de tiempo.
Otto Herbert Schmitt (6 abril 1913-6 enero 1998) fue un estadounidense inventor, ingeniero y biofísico conocido por sus contribuciones científicas a la biofísica y para establecer el campo de la ingeniería biomédica . Schmitt también acuñó el término biomimética e inventó el disparador de Schmitt , el seguidor de cátodo , el amplificador diferencial , y el amplificador de pulsos estabilizada .
Mick Pearce: arquitecto de origen zimbabuense, nacido el 2 de junio de 1938, en Harare . Recibió su diploma con distinción en la Architectural Association School of Architecture en Londres en 1962. Se ha llevado a cabo proyectos en el Reino Unido , Zambia , Zimbabwe , Australia y China, así como de África del Sur .
En los últimos 20 años se ha centrado en Pearce sostenible arquitectura y ha explorado los principios de la biomimética , que es la imitación de los procesos naturales y el uso de materiales naturales. Uno de los objetivos de su estilo de arquitectura es reducir al mínimo los daños al medio ambiente. Se prefiere el uso de materiales locales y tecnologías tradicionales, tales como molinos de viento . [1] [2]
Uno de sus edificios más conocidos es el centro comercial Eastgate en Harare. Para el sistema de control de la temperatura en el edificio, Pearce se inspiró en la construcción de termitas montículos. Mediante el uso de este sistema que combina el ahorro de energía y se utiliza la ventilación natural y aire acondicionado. El edificio utiliza alrededor de 10% de la energía utilizada para la ventilación de edificios de un tamaño comparable.
Janine Benyus es bióloga, consultora y autora de seis libros, entre ellos Biomimicry: Innovation Inspired by nature. Su compañía la Biomimicry Guild ayuda a sus clientes a utilizar la genialidad que se puede encontrar en todas las formas de vida para crear productos y procesos sostenibles. Es co-fundadora del Biomimicry Institute, del portal de Internet AskNature.org y del programa Innovation for Conservation para preservar el hábitat de los organismos que inspiran las soluciones biomiméticas.
Marco Dorigo : nacido el 26 de agosto de 1961, en Milán , Italia. Es un director de investigación de los fondos belgas para la Investigación Científica (FNRS) y un co-director de IRIDIA, el laboratorio de inteligencia artificial de la Universidad Libre de Bruselas .
Él es el autor de la técnica probabilística para solucionar problemas informáticos y así buscar las mejores rutas para llegar a la información, basada en como las hormigas buscan el camino entre su colonia y su alimento.
Además es uno de los fundadores de la inteligencia de enjambre como campo de investigación.
- https://www.ted.com/talks/janine_benyus_biomimicry_in_action?language=es
Tema 3
¿Qué puedes crear en base a la biomimetica, en donde además cuides al planeta?
¿Cómo puedes trabajar en base a la Biomimética?
Metodología Biomimética
Lo primero es recordar que la Biomimética consiste en aprender y luego adaptar las mejores ideas de la Naturaleza para resolver desafíos humanos, con el fin de crear una presencia humana más vibrante, saludable y sostenible en el planeta Tierra.
El pensamiento Biomimética es un proceso complejo que combina diseño y pensamiento sistemático, con los principios de la vida (sostenibilidad). Métodos de dibujo propios del diseño y la ingeniería, el pensamiento Biomimética fomenta la creatividad mientras combina ideas de las artes, la sociedad y el mundo empresarial. A través de la observación, la comprensión y la integración de las estrategias del mundo natural podemos construir una plataforma sólida para la innovación.
El proceso de pensamiento Biomimética consta de 4 pasos básicos:
1.- Determinación del alcance: pregúntese ¿Qué quieres que tu diseño haga?”
Cuando comenzamos retos que requieren un alto nivel de diseño, puede ser difícil de ver cómo introducir la naturaleza en el proceso. A través de una aclaración paso a paso podemos asegurarnos de alinear esta con problemas humanos y de negocios, postular problemas en términos de comercio y humanos e identificar las funciones en un lenguaje sencillo.
Una vez que entendemos cuál es la función que estamos tratando de lograr, podemos mirar hacia el mundo natural para las soluciones. No pregunte “¿Qué quieres diseñar?” Pero pregunte “¿Qué quieres que tu diseño haga?”
Mediante la integración de los principios de la vida en la fase de determinación del alcance, podemos traer conocimientos biológicos y ecológicos a la mesa de diseño.
2.- Descubrir que organismos naturales que realizan las funciones, que necesitamos!
Cuando sabemos qué funciones queremos llevar a cabo realizamos una investigación biológica sobre el reto, haciendo preguntas como: ¿De qué manera realiza la naturaleza esa función? ¿De qué manera la naturaleza no hace esa función? ¿De qué manera la naturaleza realiza esa función aquí, en estas condiciones únicas?
A continuación, identificamos y descubrimos organismos naturales que realizan esas funciones, por lo que podemos aprender de ellos.
Traduciendo soluciones creativas de la naturaleza en las estrategias de emular, damos rienda suelta a la creatividad biomimética.
3.- Crear tu proyecto
Lluvia de ideas de ideas bio-inspiradas y la conversión de principios biológicos a soluciones técnicas. Utilizando las mejores herramientas de intercambio de ideas.
4.- Evaluar si se está cumpliendo el objetivo de nuestro proyecto.
Algunos ejemplos de proyectos muy exitosos y validados son los vistos a continuación:
Tema 4
PROYECTOS INSPIRADOS EN LA NATURALEZA ANIMAL
1.- INSPIRACIONES EN ARAÑAS:
La foto de la izquierda son las glándulas secretoras de seda en el abdomen de una araña. Producen 6 tipos diferentes de seda, que se enrollan hasta formar una fibra, más dura que cualquier otra que el ser humano haya creado nunca. Lo más cercano a lo que hemos llegado nosotros es a la fibra de aramida, a la derecha. Y para hacerla, necesitamos temperaturas y presiones extremas y generamos grandes cargas de contaminación. Sin embargo, la araña se las arregla para hacerlo a temperatura y presión ambiente y con moscas muertas y agua como únicas materias primas.
Parece que nos queda mucho por aprender y por ello comienzo este blog. Te invito a acompañarme mientras descubro el mundo de la biomimesis, o cómo la naturaleza nos puede ayudar a resolver los problemas de hoy.2.- PROYECTOS BASADOS EN ALETAS DE BALLENAS
Al igual que un autobús haciendo piruetas bajo el agua, la ballena jorobada - de 10-15 metros de largo y un peso cercano a las 40 toneladas - nada en círculos suficiente pequeños como para producir redes de burbujas de menos de 2 metros de ancho mientras acorrala y captura al krill, su presa. Resulta que la sorprendente destreza de la ballena se debe principalmente a sus aletas, que tienen baches grandes e irregulares llamados tubérculos (nódulos) a lo largo de sus bordes exteriores.
3.- SENSORES DETECTA TSUNAMIS EN BASE A DELFINES
Las olas de tsunamis de decenas de metros de altura al llegar a la costa pueden ser solo unas decenas de centímetros de altas en su viaje a través de las profundidades del océano. Con el fin de detectarlas de manera fiable y de advertir a la gente antes de que lleguen a tierra, se deben colocar sensores de presión en aguas tan profundas como 6000 metros. Los datos luego deben ser transmitidos a una boya en la superficie del océano, donde son enviados a un satélite para su redirección a un centro de alerta temprana.
4.- ESCORPIONES QUE NO SUFREN POR EL VIENTO.
El escorpión del desierto del norte africano Androctonus australes es una criatura dura. Mientras la mayoría de los animales del desierto se entierran para protegerse de los fuertes vientos cargados de arena, este escorpión es capaz de escabullirse sin daño aparente.
5.- Chip que imita el cerebro humano
El cerebro humano tiene alrededor de 100 mil millones de neuronas que al recibir información nueva, la transmiten entre ellas mediante un proceso llamado sinapsis: la primera neurona, o presináptica, libera neurotransmisores que se adhieren a la membrana celular de la segunda o postsinápitca, activando el flujo de átomos cargados tales como sodio, potasio y calcio a través de distintos canales de iones.
6.- Colores radiantes y sin pigmentos, como mariposas
La mariposa Morfo luce un color azul vibrante a lo largo de toda su vida, sin necesidad de ninguna capa de pintura. Las escamas en sus alas están compuestas de varias capas de proteínas que refractan la luz de diferentes maneras, y el color que vemos a menudo se debe enteramente al juego de luz y estructura en lugar de la presencia de pigmentos.
La empresa japonesa Teijin Fibers Limited, inspirada por este insecto, ha creado la fibra Morphotex®, material cuyo color se debe también a la variación del espesor y la estructura de las fibras que lo componen. Además de ofrecer un resultado estéticamente agradable, al no usar colorantes ni pigmentos, el consumo de energía y los residuos industriales que supondrían los procesos de tintura se eliminan por completo.7.- Shrewbot: el robot con bigotes
Después de ver todo tipo de robots inspirados en animales como lagartos, estrellas de mar, arañas e incluso elefantes, llega el turno de los roedores, en concreto, la musaraña etrusca. Y qué podríamos aprender de ella? Pues con solo 4 centímetros de largo, este roedor es capaz de encontrar, rastrear y capturar a su presa en plena oscuridad utilizando únicamente sus bigotes, captando vibraciones y recibiendo información sobre el medio ambiente.8.- Edificios más sostenibles gracias a las termitas
En general, cuando pensamos en termitas, pensamos en bichos que destruyen edificios, no que los ayudan a diseñar. Pero el edificio Eastgate, un complejo de oficinas en Harare, Zimbabwe, tiene un sistema de aire acondicionado inspirado en los montículos de auto-enfriamiento de los Macrotermos michaelseni, un tipo de termita que mantiene la temperatura dentro de su nido entre un grado, día y noche (mientras la temperatura exterior oscila de los 42 a los 3°C).
El funcionamiento de los edificios representa el 40% de toda la energía utilizada por el hombre, así que aprender a diseñarlos para que sean más sostenibles es de vital importancia. El arquitecto Mick Pearce ha colaborado con los ingenieros de Arup Associates para diseñar Eastgate, que utiliza un 90% menos de energía para la ventilación que los edificios convencionales de su tamaño, y ya les ha ahorrado a sus propietarios más de 35 millones de dólares en costes de aire acondicionado. Además, gracias a estos ahorros, el alquiler en este edificio es un 20% más barato que los similares de su alrededor.9.- En qué se parecen un Kindle y un calamar?
Durante millones de años, los organismos biológicos - desde el camaleón hasta los pulpos y calamares - han desarrollado habilidades para cambiar de color para su camuflaje y comunicación.
En las últimas dos décadas, los seres humanos han comenzado a desarrollar sofisticadas tecnologías e-Paper en dispositivos electrónicos que reflejan y aprovechan la luz ambiente a su alrededor para crear múltiples colores, contrastes y difusiones para comunicar texto e imágenes.
Dada la ventaja de más de 100 millones de años que la evolución ha proporcionado a estos animales y a sus sistemas celulares, no es sorprendente que los dispositivos de papel electrónico se queden atrás en rendimiento óptico, sobre todo en generación de color.
En un esfuerzo por cerrar esa brecha, un equipo multidisciplinario liderado por investigadores de la Universidad de Cincinnati ha publicado Biological vs. Electronic Adaptive Coloration: How Can One Inform the Other? (Coloración adaptiva biológica vs. electrónica: Cómo puede una informar a la otra?)
NATURALEZA INSPIRADA EN MECANISMOS DE LOS MURCIELAGOS: EL ULTRA BASTON.
En la naturaleza, uno de los métodos utilizados por los murciélagos, así como por los delfines, los cachalotes y otros animales para orientarse, detectar obstáculos o localizar presas, es la utilización de ondas acústicas. Producen sonidos de distintas frecuencias, que son emitidos en todas direcciones, y cuando las ondas de sonido emitidas chocan con un objeto, rebotan y producen un sonido de vuelta (eco de retorno) que permite al animal conocer las características del objeto (tamaño, forma, distancia, posición, estado de reposo o movimiento, etc.). Este método recibe el nombre de ecolocalización, es decir localización por el eco.
La idea ha sido copiada por los humanos, concretamente por una pequeña empresa de Inglaterra, que creó el Ultra Bastón, que incorpora un “sónar” para ayuda a las personas de visión reducida, basándose en el procedimiento usado por los murciélagos para prevenir las colisiones al volar en la oscuridad.
La caña del bastón envía ondas sónicas por delante de la persona que lo maneja, recogiendo los ecos de retorno generados por los objetos próximos situados en la dirección y sentido del avance, proporcionando una advertencia táctil de los obstáculos, a través de un sensor-avisador integrado en la empuñadura del bastón.
EL RADAR:
El fundamento del radar, copiado por el hombre a partir del sonar de los animales, consiste en cambiar el sonido a emitir y recibir su eco, por una señal electromagnética de muy alta frecuencia, que viaja hasta encontrar un obstáculo, produciendo en él un eco que regresa hacia la antena emisora. Ambas señales, la emitida y la de retorno, viajan a la velocidad de la luz, de forma que todo el proceso tiene lugar en fracciones de segundo.
Este “radar copiado por los humanos” nació operativamente muy poco antes de la segunda guerra mundial, pero la idea había sido muy anterior, de hecho H.M.Maxim publicó ya en 1912, en la revista Scientific American, la idea de que, al igual que los murciélagos evitaban los obstáculos gracias a un procedimiento de eco, debía ser posible diseñar y construir un sistema artificial para detectar icebergs en el mar.
En aquellos primeros proyectos sobre el tema, subyacía la idea de resolver el problema que se planteaba, mediante la observación y estudio de lo que hacían las criaturas de la naturaleza, para tratar de imitar sus soluciones. Este enfoque de la búsqueda de soluciones es el fundamento de una vieja/nueva ciencia, conocida como la biomimética.
El primer artículo científico sobre el particular está datado en 1793, siendo su autor L.Spallanzani, profesor de la universidad de Padua, que estaba intrigado al observar cómo los murciélagos realizaban sus vuelos nocturnos con total seguridad, volando frecuentemente en formaciones de cientos o miles de individuos, sin colisionar ni entre sí, ni con ninguno de los obstáculos de su entorno. Tras un largo período de observaciones, llegó a la conclusión de que estos quirópteros, conocidos comúnmente como murciélagos, disponían de algún sentido, desconocido para nosotros.
Compartió sus dudas y experiencias con científicos de su época, llegando a la conclusión de que el secreto de la seguridad en el vuelo de los murciélagos estaba basado en sus oídos, en los que el animal recogía los ecos de los sonidos que emitía.
Inicialmente, en el siglo XVIII, se consideró una idea ridícula aquello de “ver por las orejas”, y esta postura negacionista se mantuvo durante más de cien años, lo que retrasó notablemente el descubrimiento del “radar sonoro”, es decir del sonar, que posteriormente prestó gran ayuda en la seguridad, sobre todo en la navegación marítima.
Hubo que esperar hasta la primera mitad del siglo XX, en la que se idearon y construyeron equipos emisores y receptores de ultrasonidos, que funcionaron de acuerdo con lo previsto y que fueron perfeccionándose hasta convertirse en una herramienta esencial en la seguridad naval, a la que siguió el radar, esencial en la seguridad aérea, al cambiar las ondas sónicas por las electromagnéticas.
El hecho de que muchos de los avances nacieran de la observación del vuelo de los murciélagos no significa que estos sean los únicos animales en utilizar este procedimiento; simplemente se debe a que no se observaron las conductas de otros animales que, una vez estudiados, nos han mostrado que hay bastantes más que utilizan el procedimiento del eco, para localizar a sus presas y atacarlas
ILUMINACION LED EN BASE A ANIMALES CON BIOLUMINISCENCIA
Introduccion proyectos vegetales:
PROYECTOS INSPIRADOS EN LA NATURALEZA VEGETAL
1.- Plantas solares inspiradas en girasoles
Cerca de Sevilla, en una región desértica de Andalucía al sur de España se encuentra la planta de concentración solar (CSP, por sus siglas en inglés) PS10. Allí, más de 600 espejos, cada uno del tamaño de la mitad de una cancha de tenis, siguen la luz del Sol y se disponen de forma radial alrededor de una torre central de 100 metros donde se concentran los rayos y el calor es transformado en electricidad para abastecer a 6000 hogares.
Al igual que muchas plantas solares de todo el mundo en las que los espejos se disponen en círculos concéntricos, hay momentos del día en los que aparecen sombras y unos espejos pueden bloquear la llegada de los rayos de Sol a otros.
Sin embargo, investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT) han descubierto que al distribuir estos paneles de manera análoga a las semillas de un girasol, cada uno formando un ángulo de 137º con el anterior (conocido como la espiral de Fermat), se reducen las sombras y el bloqueamiento del Sol entre paneles, por lo que aumenta notablemente el potencial de generación de energía, además de ocupar un espacio 16% menor en comparación con la clásica disposición radial.
El estudio completo fue publicado en la revista Solar Energy. Para entender mejor el origen de este ángulo "dorado" a partir de la conocida serie de Fibonnacci y su presencia en la naturaleza, concretamente en las semillas del girasol, búscalo en el precioso vídeo titulado Nature by Numbers del español Cristóbal Vila.De todas maneras, no es la primera vez que se hace uso de la serie de Fibonacci en el campo de la energía solar. Ya el treceañero Aidan Dwyer se había dado cuenta de que las hojas de los árboles se disponían según esta secuencia matemática y utilizó este descubrimiento para crear sus propios modelos de árboles con paneles solares. Está claro: todo apunta a que la biomímesis es sin duda, la ciencia del futuro.
2.- Captando más luz con secuencias matemáticas
Durante una caminata por el bosque, Aidan Dwyer, un chico neoyorkino de 13 años, alzó la vista y observó algo que para muchos puede pasar desapercibido: se dio cuenta de un patrón que se asemejaba a la sucesión de Fibonacci en las ramas de los árboles a su alrededor. Pensó: "Dado que el trabajo principal de las hojas es el procesamiento de la luz del sol para la fotosíntesis, entonces tendrá algo que ver con la recolección de la luz del sol."Acto seguido, construyó modelos de paneles solares siguiendo esta secuencia matematica que arrojaron resultados sorprendentes en comparación con los paneles solares planos: el diseño en espiral no solo captaba 2,5 horas más de luz solar durante el día incluso cuando el sol se encontraba bajo en el cielo, sino que ademas ocupaba menos espacio (muy importante para zonas urbanas donde el espacio es reducido), su eficacia no se veía reducida por sombras y no permitía la acumulacion de lluvia, suciedad o nieve.
En la actualidad, Aidan estudia cómo mejorar sus primeros modelos de árboles y colabora con organizaciones de investigación como el Centro de Investigación de Resiliencia de la Universidad de Madison.3.- Velcro: del cardo al espacio
Al examinar las bardanas - un tipo de cardo - pegadas a su perro tras una excursión, el ingeniero suizo George de Mestral descubrió que sus espinas estaban unidas por ganchos minúsculos, lo que llevó a inventar el velcro en 1948. La NASA fue pionera en su uso. Puso velcro en las botas y trajes espaciales (como el guante de John Young, del Apolo en 1972 que aparece en la foto superior) así como en los parches para sujetar objetos en gravedad cero. Y, más curioso aún, colocó velcro en el interior de cascos como dispositivo para rascarse la nariz.
PURIFICADORES DEL AIRE EN BASE A PLANTAS
Tema 5
EVALUACION FINAL DEL CURSO
Tema 6
Tema 7
Tema 8
Tema 9
Tema 10