Biomimesis. El camino hacia un diseño eficiente by Marcelo Fraile Narvaez

TRP 21

Marcelo Fraile Narvaez Editor

BIOMIMESIS El camino hacia un diseño eﬁciente

BIOMĂ?MESIS El camino hacia un diseĂąo eficiente

Marcelo Fraile Narvaez - Editor

BIOMIMESIS. EL CAMINO HACIA UN DISEÑO EFICIENTE Marcelo Alejandro Fraile ... [et al.]; compilado por Marcelo Fraile Narvaez; editado por Marcelo Fraile Narvaez. - 1a ed compendiada. - Ciudad Autónoma de Buenos Aires: Marcelo Alejandro Fraile, 2019. Libro digital, PDF Archivo Digital: descarga y online ISBN 978-987-86-2145-6 1. Diseño Arquitectónico. 2. Proyectos de Investigación. 3. Naturaleza. I. Fraile, Marcelo Alejandro. II. Fraile Narvaez, Marcelo, comp. CDD 729 Septiembre 2019. EDITOR GENERAL Dr. Marcelo Alejandro Fraile. DISEÑO GRÁFICO Arq. M. Sofía Piantanida. DIRECCIÓN DEL DERECHO DE AUTOR Esta publicación forma parte de un proyecto de investigación académica sin fines de lucro, tanto la bibliografía como las fotos utilizadas tienen su cita correspondiente al cierre de cada artículo o epígrafe. Cada uno es resultado de una investigación desarrollada en el ámbito académico y sólo manifiesta un punto de análisis que responde a determinado objetivo. Una vez publicados, los trabajos pasan a ser propiedad intelectual de la revista. Registro de propiedad intelectual Nª 5235508. PROPIETARIO Marcelo Alejandro Fraile DOMICILIO LEGAL Intendente Güiraldes 2160. Pabellón III - Capital Federal. Buenos Aires - Argentina - C1428EGA

EDITORIAL Proyecto SI TRP21 info@trp21.com.ar http:// www.trp21.com.ar TRP21 no se hace responsable, en ningún caso, de los daños y perjuicios de cualquier naturaleza que pudieran ocasionar, errores u omisiones en los contenidos. Esta publicación cuenta con el auspicio de la Facultad de Arquitectura, diseño y urbanismo de la Universidad de Buenos Aires y el Centro Cultural de España en Buenos Aires, CCEBA.

La imagen de tapa de esta sección pertenece al artista Angel Navarro. Agradecemos poder contar con sus geniales fotografias en nuestra publicación.

INDICE DE CONTENIDOS

PARTE I: LA BIOLOGÍA COMO FUENTE DE INSPIRACIÓN PRESENTACIÓN

Por Marcelo Alejandro Fraile

BIOMÍMESIS

Por Marcelo Alejandro Fraile

LA MORFOLOGÍA NATURAL Y SU POTENCIAL COMO REFERENTE PARA EL DISEÑO 19 Por Andrés Valencia - Escobar y Diana Urdinola

MICROFOTOGRAFÍA ARTÍSTICA Y GESTIÓN ECOLÓGICA DEL AGUA SUBTERRÁNEA 33 Por Anastasia Tyurina

PARTE II: CUANDO LA NATURALEZA DISEÑA COMPORTAMIENTOS, MECANISMOS Y PATRONES EN LA NATURALEZA HORMIGAS 39 Por Marcelo Alejandro Fraile

ABEJAS / ABEJORROS

3 41

Por Marcelo Alejandro Fraile

METAMORFOSIS

Por M. Sofía Piantanida

PATRONES: FRACTALES Y VORONOI

Por M. Sofía Piantanida

REDES Y TELARAÑAS

Por Marcelo Alejandro Fraile y M. Sofía Piantanida

GLOSARIO

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PARTE III: EXPERIMENTACIONES Y APLICACIONES: DE LA NATURALEZA AL DISEÑO BIODISEÑO: DEFINICIONES Y POSIBILIDADES

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Por Marcelo Alejandro Fraile y M. Sofía Piantanida

Contenedor isotérmico, desarrollado a partir de una estructura Weaire-Phelan 113 Por Isabel Nina Patricia Vaz Ferreira

Ciudad Submarina Bioluminiscente

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Por Macarena Dafne Bernal

Implementación de Algas Marinas en un Cartel Publicitario

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Por María Florencia Budman

Armadura Biomimetica para Salvaguardar la Diversidad Frente a la Desertificación 125 Por Sandra Jimenez

Desarrollo de un Exoesqueleto Aplicado al Diseño de Refugios en Zonas Árido-Rurales 131 Por Javiera Fernandini

Colonias en Marte: Habitáculos Inspirados en Plantas Xenófitas

135

Por María de los Angeles Gorostiaga

La aplicación del Micelio Premoldeado en el diseño de modelos geométricos 139 Por Ramiro Emmanuel Llano 4

Biorefrigeración

141

Por Luciana Bauchi & Maia De Lorenzi

Bioluminiscencia: La Luz que Produce la Naturaleza

145

Por Carla Silvana Riveros

El diablo espinoso

147

Por Ivana Nicole Leturia

Termoregulación: El Uso de Estrategias Naturales para el Acondicionamiento Térmico de Edificios 151 Por Alexis Micael Molina

Refugios Bioinspirados

155

Por Florencia Grassi

BioHouse: El Árbol como Hábitat Autosostenible

159

Por Paula Andrea Sanchez

La utilización del cactus en la construcción prefabricada Por Sofia Ioannou

165

AGRADECIMIENTOS Agradezco profundamente a Sofia Piantanida, Co-Directora de TRP21, colaboradora y diseñadora de este libro, una ayuda invalorable en cada nuevo proyecto de este colectivo. De igual forma, agradezco a los profesores Andrés Valencia - Escobar y Diana Urdinola, del Grupo de Investigación de Estudios en Diseño (GED), de la Universidad Pontificia Bolivariana, quienes desde que conocieron la temática de este libro, se mostraron profundamente dispuesto a colaborar en todo momento. Gracias a los fotógrafos Agustin Aguilera, Ángel Navarro, Bruno García Alvares, Jaume Bobet, Ricardo Menor, Tacio Philip y Theodoro Martínez, por ceder de un modo desinteresado sus fotografías para esta publicación. Asimismo, un especial agradecimiento a la investigadora Anastasia Tyurina, continua colaboradora de la revista TRP21. Un reconocimiento especial a los estudiantes Isabel Nina Patricia Vaz Ferreira, Macarena Dafne Bernal, María Florencia Budman, Sandra Jiménez, Javiera Fernandini, María de los Ángeles Gorostiaga, Ramiro Emmanuel Llano, Luciana Bauchi, Maia De Lorenzi, Ivana Nicole Leturia, Alexis Micael Molina, Florencia Grassi, Paula Andrea Sánchez y Sofía Ioannou. Un reconocimiento a la diseñadora industria Cecilia Lamanna, por sus recomendaciones y apoyo permanente. Gracias a mi querida amiga Begoña Fernández Bilbao, por su apoyo incondicional. Finalmente, un agradecimiento especial al equipo de TRP21, y a todos aquellos que, de una u otra manera, hicieron posible la culminación de mi trabajo. A todos, muchas gracias. Septiembre de 2019.

LA BIOLOGÍA COMO FUENTE DE INSPIRACIÓN

PRESENTACIÓN

Nuestros modelos deben provenir del mundo natural. Debemos respetar con la humildad de los sabios las ligaduras de ese mundo natural y el misterio que subyace tras ellas, admitiendo que hay algo en el orden del ser que evidentemente sobrepasa nuestra capacidad” Václav Havel, ex presidente de la República Checa” (Benyus, 2012).

Desde tiempos inmemoriales la naturaleza se ha constituido como una fuente inagotable de inspiración en el diseño. Comenzando con los estudios desarrollados por el italiano Leonardo da Vinci (1452-1519), el holandés Van Berkhey (1729-1812) o el alemán Frei Otto (1925-2015), hasta los últimos trabajos de la investigadora estadounidense Janine Benyus (1958), se ha creado una intersección entre naturaleza y diseño, como un modo de obtener una respuesta inocua, correcta, y que perdure en el tiempo.

Máquina voladora. Leonardo Da Vinci. Imagen extraida de: https://es.historia.com/magazine/3enero-1496-leonardo-da-vinci-pruebamaquina-voladora/

En la era de la biotecnología, con una creciente preocupación por el medio ambiente, la metáfora excesivamente mecanicista que había gobernado el planeta en los últimos tiempos, se encuentra imposibilitada de explicar la complejidad del mundo contemporáneo: desde los estudios de D’Arcy Thompson (1860-1948) sobre crecimiento y la forma (Thompson, 2012), hasta los enfoques morfogenéticos de Alan Turing (1912-1954), se ha producido una nueva visión de la ciencia, que parece querer integrar una amplia diversidad de perspectivas. Para el filósofo francés Michel Serres (1930-2019), “Estamos frente a una nueva humanidad”, que domina la tecnología de la creación, una tecnología que posibilita el nacimiento, la reproducción y la sexualidad, alejándonos cada día más de la muerte. Una tecnología que nos permite “… estar en contacto con la gente más alejada del planeta” (Corradini, 2005), pero que tristemente nos mantiene indiferente con aquel que se encuentra a nuestro lado. En una época rodeada de curiosidades efímeras, nos enfrentamos a una violenta transformación de la cultura, consecuencia de un sistema aún embrionario, confuso y hasta a veces caótico: una nueva rama del diseño, la biomímesis, nos permite hoy reflexionar críticamente sobre el vínculo entre la práctica proyectual y el mundo complejo de la ciencia. Una concepción fragmentada, que, como pequeños bits, corren en múltiples direcciones tejiendo una imbricada red de disquisiciones. La provocación, la polémica, la discusión, parece ser la esencia de esta nueva práctica, un diseño que nos invita a tomar la tecnología como nuestra, rompiendo las fronteras del tabú. Nada parece estar prohibido para el diseñador contemporáneo: a veces investigador, a veces alquimista, construye a través de un ensamblaje biológico-digital, una realidad que oscila entre la exaltación y el temor de sus propios logros.

Bajo una búsqueda de proyectos cada vez más eficientes, la biomímesis, se ha introducido en el campo del diseño, para la producción de una verdadera revolución en la disciplina, desarrollando nuevas posibilidades y a la vez nuevas soluciones. Desde este punto de vista, este libro propone, en base al corpus documental, detectar, interpretar y evaluar el papel de la biomímesis, como potenciadora del diseño. Para esto, se recurrirá a una serie de artículos que intentarán descifrar y reproducir la complejidad del tema, dentro de un marco limitado de posibilidades: un recorte simplificado y acotado, resultado de un nuevo método de pensamiento, dominado por continuas modificaciones ecotecnológicas, que han hecho su irrupción en el proceso proyectual. Un diseño de vanguardia, que se aparta de la geometría euclidiana y del espacio cartesiano de la máquina; para intentar experimentar con una geometría topológica, y convertir un modelo convencional en un “modelo inteligente”, que al igual que un organismo vivo sea capaz de reaccionar y relacionar variables, que permitan evaluar su impacto, dentro de un ambiente controlado de estudio.

Un diseño inspirado en las leyes de la naturaleza se abre ante nuestros ojos, un ensamblaje de funciones que hace uso de herramientas paramétricas de avanzada, para descubrir una familia de soluciones aptas para resolver un problema determinado. Nuevas herramientas y nuevos materiales, serán los encargados de materializar estos proyectos, donde el ser humano y el hábitat se interrelacionan en un sistema flexible y dinámico, un diseño biomimético que funciona y perdura en el tiempo.

Tigla Evolans. Van Berkhey. Imagen estraida de: https://www. accioncultural.es/media/Default%20 Files/files/galerias_de_imagenes/ La%20Naturaleza%20como%20 inspiracion/Trigla-evolans.jpg

Estructura ligera. Frey Otto. Imagen extraida de: https://www. metalocus.es/es/noticias/ii-frei-ottoprimer-premio-pritzker-postumo

Exposición “How to Entangle the Universe in the Spider Web”. 2017. Tomás Saraceno. Museo de Arte Moderno de Buenos Aires (MAMBA).

BIOMÍMESIS Marcelo Fraile Arquitecto (FAU.UNT). Master en Conservación y Rehabilitación del Patrimonio Arquitectónico (FAUD.UNC). Doctor en Arquitectura (FADU.UBA).

“Un creador no es un ser que trabaja por el placer. Un creador no hace más que aquello de lo que tiene absoluta necesidad” (Deleuze, 1987).

La palabra Biomímesis, está compuesta por dos vocablos de origen griego: “bios” que significa vida, y “mimesis”, que significa imitación. Conceptualmente, la idea de biomímesis ha estado subyacente en la mentalidad de los seres humanos desde tiempos inmemoriales. Sin embargo, de un modo consciente, el término biomímesis tuvo su primera aparición en el diseño contemporáneo a finales de la década del sesenta, en un artículo escrito por el ingeniero norteamericano Otto Herbert Schmitt (1913-1998) titulado “Some Interesting and Useful Biomimetic Transforms” (1969), y que fue presentado en la Tercera Conferencia Internacional de Biofísica de 1969. En su artículo, Schmitt, desarrollaba el concepto de biomímesis, como un “… proceso de transmisión de ideas de la naturaleza a la tecnología” (Royall, 2011). Cinco años después, en 1974, el término biomímesis fue introducido en el prestigioso diccionario americano Merriam Webster, donde se la definía como: el”… estudio de la formación, estructura o función de sustancias y materiales producidos biológicamente (como enzimas o seda) y mecanismos y procesos biológicos (como la síntesis de proteínas o la fotosíntesis) especialmente con el propósito de sintetizar productos similares mediante mecanismos artificiales que imitan a los Naturales” (1974).

Para la investigadora Emily Royall, esta definición se alejaba de la enunciación inicial de Schmitt, al plantear que el propósito de la biomímesis

Otto Herbert Schmitt (1913-1998) titulado “Some Interesting and Useful Biomimetic Transforms” (1969).

es generar productos similares en forma, estructura y funcionamiento, al de los organismos biológicos (Royall, 2011). En este sentido, la definición del diccionario Webster, consideraba que “…no sólo los productos de biomímesis deben imitar a la naturaleza, sino que el proceso por el cual se generan también debe ser copiado de ella”(Royall, 2011). Para el zoólogo Julian Vincent, de Centro de Biomimética de la Universidad de Reading, la biomímesis, debe ser entendida “…como ‘la abstracción del buen diseño que proviene de la naturaleza’”. En un sentido similar, el arquitecto británico Philip Steadman, considera a la biomímesis como el “análisis de la ingeniería de los organismos y su comportamiento con miras a aplicar los mismos principios en el diseño”. Una definición limitativa que restringía la biomímesis a un carácter estructural y a su función morfológica, pero que ignoraba los procesos y los sistemas (Royall, 2011). Con una visión más ortodoxa sobre el tema, para la naturalista estadounidense Janine Benyus (1958), la naturaleza ha investigado y desarrollado sus organismos por más de 3800 millones de años, sus fracasos “…han quedado fosilizados y lo que nos rodea es el secreto de la supervivencia” (2012). En consecuencia, Benyus considera que “…los modelos para el proceso biomimético deben ser tomados directamente del mundo natural, en lugar de ser diseñados artificialmente por métodos computacionales” (Royall, 2011), Finalmente, el físico israelí Yoseph Bar-Cohen, plantea una tercera postura, al considerar a la biomímesis como “…el estudio de los sistemas y procesos biológicos” (Royall, 2011), Para la naturalista estadounidense Janine Benyus (1958), la naturaleza ha investigado y desarrollado sus organismos por más de 3800 millones de años, sus fracasos “…han quedado fosilizados y lo que nos rodea es el secreto de la supervivencia” (2012).

Para Bar-Cohen, “… el simple acto de imitación es arcaico… los avances en la ciencia y la tecnología han llevado a los seres humanos a ‘actuar más allá de la simple mímesis de la naturaleza’”(Royall, 2011),. Una evolución que a partir del desarrollo de los sistemas digitales ha adquirido una forma radicalmente nueva de pensar el proceso de diseño y sus posibles resultados. Un cambio de paradigma que implica entender los sistemas biológicos a través de una jerarquía de abstracción.

Surge así un diseño de vanguardia, que se aparta de la geometría euclidiana, del espacio cartesiano, para intentar experimentar con una geometría topológica, de superficies curvas, que utiliza modelados NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines), bajo un evidente alejamiento de los volúmenes discretos. Una arquitectura de cuerpos complejos, de excentricidades metafóricas, una arquitectura de cuatro dimensiones que busca resultados cada vez más eficientes y funcionales a los estímulos del medio. Bajo una gestión efectiva de la energía y de los recursos naturales en el proceso proyectual, crea, por encima de su apariencia, una “arquitectura del rendimiento”.

Tres roles En una sociedad acostumbrada a dominar la naturaleza, la biomímesis constituye un enfoque radicalmente nuevo, donde los diseñadores están explorando “… eficiencia estructural, así como la simpleza geométrica y un consumo mínimo de materiales” (Agkathidis, 2017). Una redefinición del modo en que los diseñadores están respondiendo a la creación de nuevos proyectos sustentables. En este sentido el diseño reclama una reorientación rápida y profunda de los enfoques de pensamiento y teorías con respecto a la creación de un entorno construido. Para Benyus, el uso de la biomímesis en el diseño, puede adquirir tres roles: como mentora, “…basada no en lo que podemos extraer del mundo natural, sino en lo que este puede enseñarnos”; como medida, “…descu[briendo] lo que funciona, lo que es apropiado y lo que perdura”; y como modelo, “…para imitar o inspirarse en los diseños y procesos biológicos para resolver problemas humanos”(2012). Un desarrollo sustentable, que buscar revertir el consumo desmedido de las generaciones anteriores: “… sin devorar combustibles fósiles, contaminar el planeta, ni hipotecar el futuro”. Un mundo diseñado para producir como la naturaleza, empleando la energía solar a través de células fotovoltaicas que copian las hojas de las plantas, compuestos simples que imitan las telas de araña para fabricar fibras totalmente biodegradables, o materiales cerámicos irrompibles derivados de la madreperla. Un nuevo pensamiento inspirado en la ciencia del caos y la complejidad, que, a diferencia del paradigma mecanicista, “…inaugura una era basada no en lo que podemos extraer de la naturaleza, sino en lo que podemos aprender de ella” (Benyus, 2012).

13 Formas organicas. Imagen extraida de: https://normairiarte.files.wordpress. com/2014/10/formas-geometricasnaturaleza.jpg

La ayuda digital “Después de 3800 millones de años de investigación y desarrollo, los fracasos han quedado fosilizados y lo que nos rodea es el secreto de la supervivencia” (Benyus, 2012).

Mucho ha pasado desde la aparición de las primeras microcomputadoras apenas capaces de generar imprecisos gráficos bidimensionales. Hoy, gracias a los sistemas digitales de última generación, es posible desarrollar una “familia de algoritmos que… la computadora puede trasladar a [nuevas] formas y estructuras” (Spinadel, et al 2007). Poderosas “máquinas automáticas con un gran poder de cálculo”, que como las define Diego Levis (2001), son capaces de generar desde simples modelos conceptuales hasta la construcción de complejas y eficientes formas geométricas. Navegando en un mundo virtual de “0s” y “1s”, los objetos son descritos matemáticamente, bajo una representación codificada. En un estado inmaterial, sin existencia real, que posibilita trabajar con ello, pudiendo manipularse algorítmicamente en una búsqueda de resultados cada vez más satisfactorios (Fraile, 2015).

ADN digital. Imagen extraida de: https://videorista. com/rotating-digita-DNA-strand-onfuturistic-display-with-infographicscharts-and-graphs

En el campo proyectual, una nueva generación de diseñadores, adoptan estos sistemas informáticos, como herramientas legítimas para borrar las fronteras entre disciplinas, transformándose en diseñadores-programadores, que utilizan algoritmos matemáticos, para crear y experimentar con un nuevo tipo de producción: procesos posibles gracias a la utilización de lo que se conoce como “algoritmos genéticos”, un tipo específico de algoritmo establecido por el científico estadounidense John Holland en 1970, quien “ … usando operaciones modeladas de acuerdo con el principio …de reproducción y supervivencia del más apto” (Koza, 1962), postulado por Charles Darwin, generó un procedimiento matemático que imita los criterios de selección y supervivencia de las especies más fuertes que se encuentran en la naturaleza.

Estos conceptos, trasladados al campo del diseño, y utilizando sistemas informáticos de última generación, permite desarrollan modelos “evolutivos artificiales”, a partir de una serie de parámetros que ingresan al cerebro de la computadora, de acuerdo con criterios previamente establecidos, generando un sinnúmero de nuevos resultados (Fraile, 2015). Modelos digitales, capaces de descifrar y reproducir la complejidad del mundo real, a través del uso de herramientas de vanguardia, adaptables a todas las escalas factibles del problema, viabilizando la detección de anomalías, y sus posibles soluciones futuras. En el estado actual de la disciplina, es indudable que los avances tecnológicos de las últimas décadas han producido una verdadera revolución en la formación y la práctica del diseño contemporáneo: nuevos sistemas digitales se han introducido en el campo del proyecto, estableciendo lo que para el físico vienés Fritjof Capra, es un “punto crucial” (1982) que se caracteriza por el surgimiento de una nueva visión, desarrollando nuevas capacidades y a la vez nuevas soluciones. Una serie de nuevas herramientas, que Charles Jencks llama “las nuevas ciencias de la complejidad” (2006), con capacidad de reemplazar los modelos formalistas clásicos, de volúmenes puros, y geometrías fraccionables, en “modelos inteligentes”, preparados para reaccionar y relacionar un sinfín de variables, evaluando el impacto de cada diseño, dentro de un ambiente controlado. Diseñadores como Neri Oxman, Michael Pawlyn o Dennis Dollens, han introducido una transformación en el modo de diseñar, devenido en un proceso dinámico con capacidad de adaptación. Se trata de un proceso complejo que incorpora posibilidades de crecimiento y variaciones múltiples de la forma. Una matriz flotante de datos, un entrecruzamiento de la información, de su infraestructura, sus flujos y su contexto, para generar una adaptación programática con requisitos ajustables por sus creadores. Para Manuel De Landa es el nacimiento de un “nuevo materialismo” (Leach, 2003). Un nuevo proceso de fabricación que estimula el desarrollo de una revolución en el diseño, que a diferencia del proceso lineal, se redefine en un sistema hipertextual, hiperconectado y complejo. Un diseño emergente, que está abriendo nuevas posibilidades en la materialización. Espacios que son entendidos por Branco Kolarevic como “espacios geométricos no euclidiano, sistemas cinéticos y dinámicos” (2003). Una fabricación digital que reduce la brecha entre la representación y la construcción.

Página siguiente. Ernst Haeckel: Die Radiolarien. Imagen extraida de: http://caliban. mpiz-koeln.mpg.de/haeckel/radiolarien/ Tafel_32.jpg

Más que cerrar el tema se trata de abrirlo. Se denomina biomímesis a “…la emulación consciente del ingenio de la vida, o la innovación inspirada en la naturaleza” (Benyus, 2012).

Consecuencia de una crisis ambiental sin precedentes en la historia de la humanidad, conceptos como sustentabilidad, ecología, reciclado, verde, han adquirido un significado relevante. Desde esta perspectiva, el estudio de los procesos biológico aparece como elemento importante en la búsqueda de inspiración para la elaboración de nuevos procesos proyectuales, esto se debe a que la naturaleza opera mediante una lógica de eficiencia, rendimiento y optimización de recursos y medios.

Exposición de trabajos de Neri Oxman. Imagen extraida de: https://www.tctmagazine.com/ downloads/11421/download/ Installation_view_of_Neri_Oxman_ series_1_to_3%2C_masks_1_to_5_ on_display_in_NGV_Triennial_at_ NGV_International_2017_Photo_ Credit_Tom_Ross_%283%29.jpg?cb=c 658c14fed1b3ba26f91760e0c746cd6

Bajo un enfoque multidisciplinario, las estrategias seleccionadas pretenden desarrollar modelos conceptuales de interpretación y análisis, a fin de determinar aquellos aspectos más representativos relacionados con el uso y aplicación de las tecnologías digitales en el diseño contemporáneo. Un nuevo paradigma biológico-digital, donde las formas y los sistemas son copiados de la naturaleza bajo un proceso autogenerativo: un sistema optimizador de variables, capaces para desarrollar y testear hipótesis. Nos enfrentamos con una reinterpretación contemporánea del espacio concebido como “… manifestaciones geométricas de un esquema previamente articulado de vínculos entre variables dimensionales,

relacionales u operativas” (Kolarevic, 2003), un novedoso vocabulario donde el proceso y la generación formal, se encuentran teñidos por una búsqueda de optimización, de acuerdo con modelos de “perfomance”. Es por esto, que el uso de modelos digitales basados en algoritmos paramétricos, hacen posible un estudio biomimético más completo y preciso de los casos seleccionados. Un diseño calculado, pensado y desarrollado, bajo una preocupación medioambiental. Una mirada que transforma a los diseñadores en creadores de procesos, que al igual que un organismo vivo sea capaz de reaccionar y relacionar positivamente con el ambiente.

REFERENCIAS

AGKATHIDIS, A. (2017). Asterios, Arquitectura biomórfica. Diseño orgánico y construcción, Barcelona: Promopress. BENYUS, J. (2012), Biomímesis, Barcelona: TusQuets editores. CAPRA, F. (1982). The turning point, New York: Simon & Schuster. CORRADINI, L. (2005). “Estamos frente a una nueva humanidad”, en La Nación, 02/03/2005, consultada 02/03/2005. http://www.lanacion.com.ar/683921estamosfr enteaunanuevahumanidadaseguramichelserres DELEUZE, G. (1987), “¿Qué es el acto de creación?”, Conferencia dictada por Gilles Deleuze en la cátedra de los martes de la fundación FEMIS. (Escuela Superior de Oficios de Imagen y Sonido) el 15 de mayo de 1987 FRAILE. M. (2015). “El píxel, la red y el ADN. La nueva estética del siglo XXI, Revista TRP21. Arte Digital, nº2, Buenos Aires: FADU. UBA. JENCKS, C. (2006). “The Volcano and the Tablet”, en Jencks, Ch. y Kroft, K. (eds.), Theories and Manifestoes of Contemporary Architecture, Chichester, WileyAcademy. KOLAREVIC, B. (2003). Architecture in the Digital Age: Design and Manufacturing, New York: Ed. Branco Kolarevic. KOLAREVIC, B. (2003B). Digital Morphogenesis”, en Kolarevic, B. (ed.), Architecture in the Digital Age: Design and Manufacturing, New York y London: Spon Press, en www.i-m-a-d-e.org/fabrication/wp-content/uploads /2010/08/02. (consultado el 08/10/13). KOZA, J. (1962), Genetic Programming. On the Programming of Computers by Means of Natural Selection, Cambridge, The MIT Press. LEACH, N. (2003). Rethinking Architecture. A reader in cultural theory, LondonNew York, Routledge. LEVI. D. (2001). La Pantalla Ubicua. Comunicación en la sociedad digital, Buenos Aires, Ciccus/la crujía. MERRIAM WEBSTER DICTIONARY, en https://www.merriam-webster.com/ dictionary/biomimetic (consultado el 11/09/2017). ROYALL, E. (2011), Posessing the Urpflanze: an Examination of the Nature and Purpose of Biology-Design Analogy via Biomimetic Practice, Austin, The University of Texas at Austin, 2011. Cap. 2: What is biomimicry?. Disponible en https:// es.scribd.com/document/77151395/Possessing-the-Urpflanze (consultado el 11/09/2017). SCHMITT, O. (1969), “Some Interesting and Useful Biomimetic Transforms,” Proceeding, Third International Biophysics Congress, Boston: Mass., Aug. 29Sept. 3. SPINADEL, Vera, Perera, J. H. y Perera, J. G. (2007). Geometría Fractal, Buenos Aires: Nueva Librería. THOMPSON, D. (1917), On Growth and Form, Cambridge: University Press. TURING, Alan, The Chemical Basis of Morphogenesis, Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences, Vol. 237, No. 641. (Aug. 14, 1952).

LA MORFOLOGÍA NATURAL Y SU POTENCIAL COMO REFERENTE PARA EL DISEÑO Andrés Valencia - Escobar y Diana Urdinola Grupo de Investigación de Estudios en Diseño (GED) - Línea de Investigación en Morfología Experimental - Universidad Pontificia Bolivariana andres.valencia@upb.edu.co / diana.urdinola@upb.edu.co

Introducción

La biomimética se presenta como un espacio interdisciplinario de trabajo en el que actualmente confluyen múltiples disciplinas y se entiende como el proceso de observar la naturaleza con el fin de extraer de ella, mediante la abstracción, principios o patrones funcionales, formales, materiales, estratégicos o comportamentales, que puedan ser tomados como referencia para complementar el proceso de desarrollo de soluciones eficientes a las necesidades humanas (Valencia-Escobar, 2018). La biomimética ha demostrado ser una excelente aliada del diseño en la medida en que una gran cantidad de ejemplos, dan cuenta de que la naturaleza puede aportar al desarrollo de soluciones que se desempeñan eficientemente. Martillos para alpinismo inspirados en la biomecánica corporal del pájaro carpintero, trenes de alta velocidad cuya forma se inspira en el Martín pescador y aletas para nadadores inspiradas en las aletas de las ballenas jorobadas, son solo tres ejemplos que ilustran el impacto de esta herramienta (Figura 1). Una de las líneas de trabajo contemporáneas más representativas dentro del diseño biomimético está relacionada con la aplicación de principios funcionales estructurales abstraídos de los sistemas biológicos en el desarrollo de soluciones artificiales. Esta tendencia, implica el uso de una estrategia de análisis denominada biomecánica, que consiste, de manera general, en el estudio del comportamiento mecánico de los sistemas biológicos a partir de los planteamientos de la ingeniería. Los principios funcionales se entienden como aquellas combinaciones entre forma y materialidad que responden de una manera particular ante una solicitación funcional específica y que pueden ser reconocidas en varios siste-

19 b

c Figura 1. Aplicaciones biomiméticas. a: Martillo de alpinismo diseñado por Franco Lodato. b: Tren de alta velocidad diseñado por Eiji Nakatsu. c: Aletas para natación diseñadas por Speedo.

Figura 2. Silla Gradiente diseñada por Joris Laarman a partir de la impresión tridimensional de aleaciones de aluminio cuya configuración formal se inspira en los modelos morfológicos de la estructura interna de los huesos y de las plantas.

Figura 3. Edificio Crystal Palace.

mas naturales. Dentro del amplio espectro de la funcionalidad biológica, la respuesta mecánica de los sistemas ante solicitaciones estructurales ha sido uno de los campos de mayor trascendencia no solo por el número de proyectos que se identifican, sino también por la tradición que representa en el campo de la artificialidad, ya que, las necesidades estructurales han sido muy comunes ante la cotidianidad humana, porque la comprensión física del funcionamiento de este tipo de sistemas puede desarrollarse de manera más simple que el de otro tipo de funciones y finalmente, ya que en la actualidad, la fabricación digital ha permitido formalizaciones complejas que se acercan bastante a las que se identifican en la naturaleza (figura 2). Hace ya muchos años que el hombre se ha preocupado por la manera cómo la naturaleza ha solucionado sus problemas estructurales de manera estratégica y eficiente a partir de múltiples combinaciones entre forma y materiales. Esta mirada mecánica se ha enfocado desde un planteamiento general en tres aspectos. El primero, es la caracterización de la estructura y las propiedades mecánicas de los materiales biológicos, el segundo, es la descripción de la organización jerárquica en varios niveles de escalas dimensionales -macroscópico, microscópico y nanométrico- que se evidencia en los sistemas biológicos (Meyers et al, 2006); y el tercero, es la identificación y modelación de las relaciones entre las propiedades de los materiales, los atributos formales dados por los procesos de morfogénesis y el desempeño estructural de las soluciones naturales (Ashby & Bréchet, 2003; Weinstock, 2006). Este trabajo continuado ha tomado como referencia a muchos de los sistemas vivos conocidos sobre la tierra, sin embargo, el trabajo con las plantas se facilita comparativamente con los demás en la medida en que el acceso a las muestras de estudio es más viable e implica mucho menos procesos de colección y preparación de muestras. Como referencia de lo anterior puede identificarse, por ejemplo, el diseño del Crystal Palace en Londres que se muestra en la figura 3, para la exhibición mundial de 1851. Para el techo de este edificio, diseñado por Joseph Paxton, se tomó como referencia macroscópica el sistema estructural por medio del cual la Victoria regia, una planta acuática originaria de la amazonía, soportaba sus hojas sobre la superficie de los lagos y ríos (figura 2a) a partir de un conjunto de costillas ramificadas como se puede ver en la figura 2b (Vincent et al, 2006). A un nivel de escala microscópico, y como aporte pionero en el desarrollo de nuevos materiales bioinspirados, se puede reconocer el trabajo desarrollado por Gordon, Jeronimidis y Richardson (1980) por medio del cual se logró el diseño de un material compuesto cuya estructura interna estaba inspirada en la microestructura de la madera y con el cual se alcanzaron propiedades mecánicas muy superiores a las que se tenían en ese momento con ese tipo de materiales. Y como una muy buena compilación del estado del arte de los últimos 20 años de trabajo en el campo de la biomimética y la nanotecnología, el trabajo de Garg y otros (2017) puede tomase como referencia, para validar cómo en la actualidad, la capacidad tecnológica que existe permite que las complejidades que se identifican en los sistemas naturales, muchos de ellos de naturaleza vegetal, se pueda replicar con un nivel muy aceptable de precisión y funcionalidad.

Se cuenta con una suficiente base científica relacionada con el desarrollo de sistemas estructurales artificiales inspirados en los sistemas biológicos (Srinivasan, 1996; Dickinson, 1999; Vogel & Vogel, 2000; Vogel, 2000; Bar-Cohen, 2005; Beukers & Van Hinte, 2005, Vincent, 2006; Gruber et al, 2011; Cohen, Reich & Greenberg, 2014; Wegst et al, 2015, Libonati & Buehler, 2017; Yaraghi & Kisailus, 2018) y también con información que da cuenta de los mismos sistemas naturales, sus componentes y sus características estructurales más importantes (Pearce, 1990; Ashby et al, 1995; Gibson et al, 1995; Wergst & Ashby, 2004; Fraztl, 2007; Vincent, 2012; Naleway et al, 2015). Sin embargo, existen demasiadas fuentes en cada uno de los temas y por ello no es posible referenciar la totalidad de trabajos que dan cuenta de lo anterior. Las publicaciones mencionadas representan sobre todo, compendios que agrupan varios temas y que permiten tener una mirada general. Lo que se advierte en todos los textos es que los sistemas naturales tienen una gran cantidad de secretos que los diseñadores pueden llegar a implementar en sus proyectos con el fin de maximizar la eficiencia estructural. Dentro de todas las posibilidades que ofrece la naturaleza para tomar como referencia estructural, las plantas representan un campo fascinante en la medida en que su abundancia, biodiversidad y accesibilidad para la investigación permiten tener un inagotable conjunto de especímenes de estudio. Además, la manera como la evolución les ha permitido adaptarse a ambientes y condiciones muy complejas, representa un área de estudio con la cual los diseñadores pueden aumentar el conjunto de herramientas para la solución de problemas estructurales complejos a partir de patrones ingeniosamente especializados. Trabajos como los de Nilklas (1992) y Niklas y Spatz (2012) dan cuenta del grado de especialización con el cuál el funcionamiento mecánico de las plantas ha llegado a ser descrito y explicado tomando como base los principios que desde la ingeniería se han propuesto para los fenómenos asociados a estas funciones. Así mismo, dentro de las plantas, y con base a sus diversos órganos y partes, existen muchos puntos de referencia: la raíz, el tallo, los peciolos, las hojas, las flores, los frutos, las semillas, etc. cada uno de ellos cuenta con una gran cantidad de puntos de referencia que un diseñador podría llegar a abstraer como aportes para el desarrollo de proyectos. Dentro de todas las partes de una planta, los peciolos de las hojas, aquellos órganos destinados a unir las hojas al tallo o a las ramas (figura 5), y por lo tanto a servir de soporte estructural y medio de transporte de fluidos para las hojas, se presentan como un elemento de estudio en el cual es posible encontrar estrategias valiosas para el futuro diseño de sistemas estructurales, toda vez que su variedad es muy amplia. Formalmente el peciolo puede entenderse como un elemento prismático de sección transversal variable tanto en forma como en tamaño, con un eje longitudinal que puede ser recto o curvo y cuyas dimensiones varían según la especie, la posición en la planta, el estado de desarrollo y las condiciones medioambientales a las que se vea sometido. La responsabilidad estructural del peciolo en una planta es altísima, casi tanto como la del tallo o las ramas. Una falla en esta parte le representa a

Figura 4. a: hojas de Victoria regia soportadas sobre la superficie de un estanque. b: estructura inferior de una hoja de Victoria regia.

Figura 5. Lámina de una hoja siendo soportada por el peciolo.

la planta la pérdida de su unidad fundamental de producción de energía y de intercambio gaseoso. Por lo anterior, y teniendo en cuenta que mecánicamente se comportan como vigas en voladizo, sometidas a cargas dinámicas y estáticas completamente variables y que están conformados por una combinación de tejidos vivos y muertos que les aportan una combinación especial entre rigidez y elasticidad, los peciolos representan sistemas estructurales de alta eficiencia y confiabilidad. Especialmente en las plantas terrestres, los peciolos están sometidos a la acción del viento y la lluvia, además del peso de hoja conformada por la lámina y el ráquis o eje central y obviamente de su propio peso. Esta condición de carga variable, es decir que no tiene una magnitud constante a lo largo del tiempo, hace que el peciolo esté sometido a esfuerzos normales y cortantes generados por momentos flectores que generan deflexiones, cargas axiales de compresión y momentos torsores que generan rotaciones respectivamente.

Figura 6. Célula vegetal

Figura 7. Tejido vegetal configurado por la agrupación de células

Con base en lo anterior, se propone en este texto una descripción analítica que permitirá conocer cómo la configuración formal jerárquica del peciolo en varios niveles de escala se presenta como el resultado de la adaptación a las condiciones cambiantes del entorno para responder funcional y sistémicamente a las diferentes solicitaciones funcionales a las que se ve sometido. Se presentan también las principales características formales que se han evidenciado como patrones de convergencia en los peciolos de las plantas terrestres como un insumo que puede ser utilizado para el diseño de sistemas estructurales. La información presentada es tratada desde la teoría de la biomecánica vegetal que propone utilizar los modelos analíticos desarrollados por la ingeniería para analizar las estructuras vegetales, y mostrada a partir de una división formal propuesta por Valencia-Escobar (2007) en la cual se establecen tres niveles de observación para la configuración morfológica de un objeto estructural: la configuración macroscópica global -CMG-, la configuración macroscópica local -CMaLy la configuración microscópica local -CMiL-. Desde la CMG se analiza al peciolo como un todo, es decir, como un elemento sistémico completo que responde de una manera específica ante los cambios de las condiciones externas e internas. Desde la CMaL se estudia cada uno de los subsistemas estructurales que componen el sistema global. Y desde la CMiL se identifica cómo la configuración microestructural de los materiales se relaciona con el sistema global. Se presentarán primero las variables formales con respecto a las cuales se hará el análisis justificándolas desde el desempeño funcional del peciolo y de los criterios biomecánicos. Luego, se describirán y caracterizarán estas variables en función del conocimiento científico que se tiene sobre ellas haciendo referencia directa al impacto que, desde la forma, tienen en el desempeño estructural del sistema.

Variables de análisis

Antes de hablar de las variables propiamente dichas que rigen el análisis estructural de los peciolos, se hace necesario reconocer algunos aspectos básicos con respecto a la anatomía de las plantas y sus partes. Una planta, como todo ser vivo, se compone de células, las cuales son en sí mismas las unidades básicas de la vida y que, para efectos de este texto,

se entienden como elementos modulares que disponen de una membrana o pared celular que se estructura a partir de la laminación de diferentes capas (Figura 6). En todos los organismos multicelulares como las plantas, estas células se agrupan para formar unas estructuras denominadas tejidos (Figura 7), los cuales se entienden técnicamente como sólidos celulares, o estructuras cuya composición interna es porosa (Gibson & Ashby, 1999). Estos tejidos se representan en la planta bajo diferentes formas y condiciones. Existen en general tres tipos de tejidos en una planta: fundamentales, vasculares y dérmicos (Evert, 2006), que se diferencian unos de otros por la función que desempeñan -protección, transporte y crecimiento-, el tipo de células que los componen, la forma en la que se representan, su ubicación dentro de la parte u órgano y por el hecho de estar compuestos por células vivas o muertas. Esta organización interna en las plantas se identifica como jerárquica en la medida en que, para cada nivel de escala, la geometría de las partes constitutivas se altera y con ella las propiedades físicas del sistema, además, las propiedades de un nivel de escala dependen directamente de las del nivel inmediatamente inferior (Gibson, 2012). Para definir las variables de análisis formal para los peciolos es necesario primero establecer las condiciones funcionales de carga que se presentan bajo condiciones normales de vida de una planta y luego seleccionar cuáles son los criterios de falla estructurales que definirán el modelo de estudio, es decir, establecer cuál es el mecanismo o forma de falla que se evidencia como el más probable para estos sistemas estructurales. En general, se pueden decir que la presencia de una carga externa sobre un elemento implica la generación de dos respuestas simultáneas: el esfuerzo y la deformación. Estas respuestas no solo siempre están presentes de manera simultánea, sino que son proporcionales entre ellas. Con base en los esfuerzos y las deformaciones se pueden tener tres criterios de falla: la resistencia, la rigidez y la estabilidad. Una falla por resistencia hace referencia a una condición en la cual el valor de los esfuerzos que se generan en un elemento estructural supera el límite de resistencia a los esfuerzos propios del material. En este caso la falla se evidencia o por una deformación permanente o por una fractura. Una falla por rigidez se entiende como una condición en la cual el valor de las deformaciones generadas en un elemento estructural hace que la funcionalidad de éste se vea afectada de manera negativa. No siempre las deformaciones que inhabilitan un elemento funcional son permanentes, lo que implica que el valor de los esfuerzos que las generan no haya sobrepasado los límites del material, o lo que es lo mismo, se puede presentar una falla por rigidez sin que haya una falla por resistencia. Y una falla por estabilidad implica la aparición de una condición denominada pandeo. El pandeo se presenta en elementos esbeltos, es decir, elementos mucho más largos que anchos, debido a esfuerzos de compresión. Estos esfuerzos pueden generarse tanto por cargas axiales de compresión como por momentos flectores. El pandeo se puede presentar de dos maneras, una global y otra local. El pandeo global se presenta casi siempre en elementos esbeltos sometidos únicamente a cargas de compresión, que se conocen como columnas, y se evidencia a través de la aparición de una condición de curvatura en el eje longitudinal de elemento estructural. El pandeo local

Figura 8. Peciolo en estado de pandeo local.

a Figura 9. Rotación (a y b) y posterior flexión (c) de una hoja de palma por acción de una ráfaga de viento.

Figura 10. a: hoja con su peciolo. b: peciolo siendo sometido a un estado de deformación excesivo para su condición funcional natural, demostrando su amplio rango elástico. 24 a

sucede generalmente bajo condiciones de flexión en elementos esbeltos tubulares o con secciones transversales abiertas y se evidencia a partir de una deformación local muy marcada que distorsiona la geometría de la sección transversal del elemento que se evidencia también como una especie de arruga sobre la superficie (Figura 8). Entender la condición de operación y posible falla de un elemento se justifica ya que desde un punto de vista mecánico, el tipo de variables formales que se involucran en el análisis dependen de lo que con él se busque y del tipo de cargas a las que se someta el elemento estructural. Se sabe que el peciolo debe tener una relación diferencial entre su comportamiento ante las cargas de flexión y las cargas de torsión (Vogel, 2003). Las cargas de flexión son aquellas que generan sobre un elemento estructural una tendencia al doblez de su eje longitudinal, mientras que las cargas de torsión obligan al elemento a rotar sobre este eje. Las primeras se generan por la acción de momentos flectores que se dan tanto por las cargas distribuidas del peso del elemento, como por las fuerzas que se aplican por acción de la presión de velocidad del viento y de la lluvia actuando sobre el área proyectada de la lámina de la hoja. Las cargas de torsión se generan cuando hay presiones de viento no uniformes generadas por la turbulencia, que se aplican sobre la lámina de la hoja y propician los momentos torsores. El comportamiento diferencial se debe a que al generar una menor restricción a las deformaciones por la torsión generada por el viento, la lámina de la hoja rota sobre el eje del peciolo y disminuye el área proyectada, reduciendo con esto el valor del momento flector y permitiendo que, una vez el viento cese, el peciolo se recupere de manera elástica y haga que la hoja recupere su posición ideal para captar la luz solar (Vogel & Jakesevic, 1995; Ennos, Spatz & Speck, 2000; Valencia-Escobar, Fernández, & Celentano, 2013). Por ello se establece que el peciolo debe tener una mayor rigidez en flexión que rigidez en torsión. La figura 9 muestra una secuencia de fotos en la cual se evidencia como el peciolo de una palma rota y se flecta ante una ráfaga de viento. Ahora bien, como se dijo, la disfunción estructural de una viga se da ya sea porque los esfuerzos sobrepasen los límites de los materiales, porque las deformaciones eliminen la funcionalidad de la estructura o porque se presente una condición de pandeo local. Para los peciolos, se evidencia que sus límites de resistencia y rigidez no son un punto de referencia crítico de falla ya que estos órganos tienen límites funcionales muy altos para la deformación elástica y la utilizan como mecanismo para almacenar energía que luego usan para retornar a su posición inicial (Figura 10). Lo

que se puede evidenciar a través de la observación directa de los peciolos en condiciones normales de existencia en su ambiente natural, es que las fallas se dan por pandeo local (Figura 11), lo que indica que las condiciones estructurales de los peciolos se enfocan en parámetros de estabilidad que involucran una relación proporcional entre la geometría de su sección transversal y la longitud. Con base en lo anterior, para el análisis de la morfología estructural del peciolo se referencia desde la CMG a la sección transversal y al eje longitudinal como principales variables de análisis. Desde la CMaL a la ubicación de los tejidos con respecto al eje centroidal o al eje neutro de la sección transversal y a las características formales de cada uno de ellos. Y desde la CMiL a la configuración formal de las paredes celulares en el interior de cada uno de los tejidos. Estas variables permiten abarcar las diferentes escalas en las que se presenta el desempeño funcional de los peciolos.

Figura 11. Peciolo en condición de falla a causa de una situación de pandeo local.

Caracterización de variables Configuración Macroscópica Global En la sección transversal de un peciolo se evidencian dos componentes principales: una carcasa exterior relativamente rígida y un interior blando (figura 12). Ambas partes están constituidas por tejidos y sus características formales varían como se dijo, con respecto a la especie, la posición que ocupen en la planta, su estado de desarrollo y las condiciones que desde el medio ambiente lo rodeen. El exterior rígido es denominado epidermis o tejido epidérmico y en el interior se encuentran dos tipos de tejidos menos rígidos que la epidermis, el vascular y el fundamental (Taiz & Zeiger, 2015). El análisis de la configuración formal, tanto micro como macroscópica y de las características funcionales de los materiales de estos tejidos definen el primer paso en el estudio de morfología estructural de los peciolos. La sección transversal del peciolo presenta múltiples geometrías tanto en su perímetro externo como en la manera en que se distribuyen los tejidos en el interior. Existen peciolos con sección epidérmica circular, ovalada, en U, tipo gota, triangular y combinada de las anteriores que dan como resultado formas irregulares no simétricas (figura 13). Esta característica es importante en la medida en que esta zona del peciolo es la encargada de soportar los esfuerzos normales de tracción y compresión generados por la flexión y los esfuerzos cortantes generados por la torsión, y se sabe que no todas las geometrías se comportan de la misma manera ante estos esfuerzos. Hay dos propiedades formales estructurales cuantitativas que se evalúan en esta zona y definen el tipo de comportamiento que tendrá la sección: el segundo momento de área o momento de inercia, representado por la letra i mayúscula -I- y el momento polar de inercia representado por la letra jota mayúscula -J-. El momento de inercia da cuenta de la distancia que hay entre el punto central de la sección y las zonas más alejadas de éste, mientras que el momento polar da cuenta del nivel de simetría que existe en la distribución de la forma en las zonas que están alejadas del punto central de la sección. A mayor valor del momento de inercia se espera que la sección soporte de mejor manera las condiciones de flexión y a mayor valor del momento polar de inercia se espera que el comportamiento ante cargas de torsión se vea beneficiado.

Figura 12. a: sección transversal del peciolo de Ravenala madagascariensis. b: imagen microscópica que muestra los diferentes tejidos en la sección. 25 a

Figura 13. Secciones transversales de diversos peciolos. a: sección en medialuna con un relleno no simétrico. b: sección cerrada con alas que dan cuenta de un canal en el peciolo. c: sección cerrada con geometría irregular. Figura 14. Sección elíptica y abierta de un peciolo. Figura 15. a: sección transversal con relleno completo. b: sección transversal con relleno parcial

Desde la sección circular, en la cual la relación I/J es igual a 0.5, se evidencia que los peciolos buscan diferenciar su comportamiento en flexión de su comportamiento en torsión desde la forma. Además, secciones como las elípticas o las secciones abiertas presentan una mayor diferencia entre estas variables (Figura 14). En la elipse, por ejemplo, puede llegar a ser igual a 4.25 (Etnier, 2003). El interior de la sección también es fundamental para soportar este comportamiento, ya que de nada sirve la flexibilidad si se da una falla con ella. Por ello se deben vincular las propiedades del perímetro con la manera en que los tejidos internos se ubican en la sección. Hay dos patrones generales para esta ubicación: un relleno total o un relleno parcial (figura 15). En ambos es evidente que los tejidos se ubican de manera específica, que son porosos y que esta organización puede responder a la manera como las cargas externas se aplican sobre el peciolo. Se sabe que el relleno de la sección tiene como fin el disminuir la probabilidad de que el peciolo al flectarse se ovale o se pandee localmente (Karam & Gibson, 1994; Karam & Gibson, 1995a; Karam & Gibson, 1995b). En el eje longitudinal del peciolo se puede evidenciar generalmente una curvatura cóncava, lo que puede significar que con ella se da una curvatura a la lámina de la hoja que la rigidiza y evita que se flecte por acción de su propio peso (Enos, Spatz & Speck, 2000). Por otro lado, el peciolo no es una estructura prismática, es decir, su sección transversal cambia con respecto a su longitud, disminuyendo en tamaño y variando en forma desde la unión con el

Figura 16. Muestra de las diferentes secciones transversales del peciolo de la Ravenala madagascariensis evidenciando su cambio en forma y en tamaño a lo largo de su longitud. Figura 17. Corte de la epidermis de un peciolo en el que se evidencian las células que lo conforman. tronco hacia el extremo libre (Figura 16). Este aspecto se ha relacionado en algunos casos con una estrategia denominada resistencia constante, que implica que en una viga con sección transversal variable el valor de los esfuerzos sea siempre constante independientemente del punto en el que se mida, ya que se utiliza solo la cantidad de material necesario para soportar el momento flector (Niklas, 1993).

Configuración Macroscópica Local Con respecto a la CMaL se analiza la posición de los tejidos con respecto al eje centroidal o al eje neutro de la sección transversal y las características formales y funcionales de cada uno de ellos. Todos los tejidos vegetales están formados por agregados de células que difieren en propiedades y morfología. La epidermis, tejido externo que recubre el peciolo, se configura a partir de una capa continua de células que se organiza bidimensionalmente y que tiene muy poco espacio intersticial, lo que hace que el área de contacto entre las paredes celulares sea muy alta. La epidermis contribuye con cerca del 70% de la rigidez total a flexión mientras contribuye solo con entre un 5% y un 10% del peso total de la sección transversal (Niklas, 1992). Las células que componen la epidermis son generalmente de naturaleza parenquimática, lo que significa que almacenan protoplasma vivo presurizado en su interior, tienen paredes celulares delgadas, tienen sección circular o poliédrica y son isodiametrales. También se encuentran en esta zona de la sección ases vasculares que incluyen xilema que transporta de agua y iones minerales y fibras de esclerénquima lignificada es decir, fibras con células con paredes gruesas recubiertas con lignina (figura 17) (Enos, Spatz & Speck, 2000). En el interior de la sección del peciolo se encuentra generalmente tejido poroso de naturaleza parenquimática que como se dijo, puede ocupar todo el espacio o dejar una zona, generalmente la central, vacía. Sin embargo, este tejido puede también en ocasiones presentar un importante espacio intercelular en el que se almacena aire (Hejnowicz & Barthlott, 2005).

Figura 18. Sección transversal del peciolo de Strilitzia alba mostrando el tejido aerenquimático.

Cuando este espacio de aire ocupa cerca del 50% del volumen del tejido se dice que el tejido es aerenquimático. El tejido interno puede o no tener una configuración isodiametral en sus células lo que implica que el tamaño de cada una de ellas puede cambiar y depende de la especie y de la zona del peciolo que se analice (figura 18).

Figura 19. Tejido parenquimático ubicado en la periferia de la sección transversal de un peciolo

Figura 20. Tejido aerenquimático ubicado en la zona interna de la sección transversal de un peciolo.

Figura 21. Ubicación y morfología de los haces de fibras en la periferia de la sección transversal de un peciolo.

Mecánicamente el tejido parenquimático, cuando el espacio intercelular es muy poco, funciona como un hidróstato, en el cual la presión interna del fluido líquido, en este caso el protoplasma, ejerce una fuerza constante sobre las paredes de cada célula aumentando sistémicamente su rigidez. Por esta razón es que las propiedades mecánicas de este tejido dependen, entre otras variables, del contenido de agua y de la presión a la que se almacena el protoplasma, que se denomina, presión de turgencia. Este tejido se encuentra generalmente en las zonas donde los esfuerzos de compresión afectan la estructura, es decir la periferia ya que, por su funcionamiento interno, estos esfuerzos aumentan todavía más la presión de turgencia y potencializan la funcionalidad del tejido (figura 19). Si por el contrario, el tejido es aerenquimático, se dice que el aporte mecánico de éste se da desde la estabilización local del sistema y no desde la resistencia (Niklas, 1992). Por lo anterior es que este tejido se encuentra en el interior de la sección de los peciolos, donde los esfuerzos por flexión y torsión son bajos (Figura 20). Las fibras de tejido esclerenquimático funcionan muy bien en las zonas donde se presentan los esfuerzos de tracción generados por la flexión, o sea en la periferia de la sección transversal, ya que por su configuración alargada y la configuración interna de sus paredes celulares, en las cuales hay tanto paredes primarias como paredes secundarias lignificadas, lo que hace que sean más gruesas, funcionan muy bien ante estos esfuerzos. Se presentan generalmente como haces de fibras traslapadas lo que maximiza su desempeño mecánico y se comportan de manera elástica. Su distribución en la zona periférica -número de haces y distancia entre los haces- de la sección es variable y depende de las solicitaciones particulares del peciolo (Evert, 2006) (Figura 21).

Figura 22. Evidencia de la agrupación tridimensional de células en el interior de la sección transversal de un peciolo.

Configuración Microscópica Local Con respecto a las características formales de las células y su pared celular se puede decir que la forma y el tamaño de las células y la manera como se agrupan para configurar cada uno de los tejidos, definen el desempeño estructural de estos y de las estructuras que con ellos se forman. Además de este aspecto, la composición química, el espesor y la nanoestructura de las paredes celulares se presentan como elementos de análisis complementarios (Teeri, 2007). Las células pueden agruparse formalmente en patrones bidimensionales, similares a un panal de abejas o tridimensionales, similares a una espuma, que dependen de las características de los tejidos que conformarán (Figura 22). Además, estas agrupaciones pueden tener células del mismo o de diferente tamaño. La manera como se agrupen define el tipo de modelo que se use para su análisis mecánico (Teeri, 2007). Una célula vegetal tiene siempre una pared primaria depositada por el protoplasma y en ocasiones, dependiendo de su tipología, tendrá una pared secundaria que se deposita una vez el proceso de crecimiento haya terminado. Químicamente la pared celular primaria está conformada por celulosa, que es un compuesto polimérico, hemicelulosa, pectina y proteínas estructurales. La pared secundaria, además de los componentes mencionados, tiene lignina, que es un material rigidizante. Se dice entonces que una célula con pared primaria será de pared delgada, mientras que una con pared primaria y secundaria será de pared gruesa. En la primera el comportamiento mecánico depende de la presión interna de la célula, mientras que en la segunda depende de las propiedades de los materiales de la pared celular. La unión de las células se da en una zona denominada la laminilla central que está conformada por una sustancia adhesiva de pectina (Niklas, 1992). La pared celular es un material compuesto, definido por una matriz de hemicelulosa, pectina y lignina y un refuerzo fibroso de celulosa. La celulosa se presenta en forma de microfibras que se unen para formar hilos denominados macrofibras. Estas macrofibras se disponen sobre la pared celular de manera que el proceso de crecimiento de la célula las va

organizando y orientando de manera que cumplan con su función estructural definida por el soporte de los esfuerzos de tracción que se generan sobre la pared por acción de la presión de turgencia, de la manera más óptima posible. Esta organización, con orientaciones preferentes y el hecho de tener un modelo de material compuesto, le confiere a la pared celular una naturaleza anisotrópica con respecto a su comportamiento mecánico. Esto implica que las propiedades de esa pared dependen de la dirección en la cual se midan. La forma y propiedades de las células están definidas por el proceso de crecimiento y maduración de la planta, y se ha evidenciado que si durante su desarrollo, el peciolo está sometido a cargas mecánicas diferentes a las internamente generadas por la presión de turgencia, las células pueden cambiar sus patrones de crecimiento y agrupación para generar tejidos con zonas modificadas por los esfuerzos. Este proceso natural se denomina tigmomorfogénesis (Niklas, 1992) y siempre hay que tenerlo en cuenta a la hora de hacer un estudio biomecánico de las plantas.

CONCLUSIONES Como conclusión general de lo presentado se puede decir que los peciolos de las hojas son estructuras naturales que combinan una serie de estrategias mecánicas que podrían resumirse como una altísima especialización funcional en cada una de las partes de la estructura y una configuración jerárquica tanto desde la forma como desde los materiales que les permiten soportar su proceso biológico con éxito. Estas estrategias, basadas en el concepto de morfología estructural, pueden tomarse como referencia para el diseño de estructuras artificiales que optimicen su desempeño maximizando su capacidad portante y disminuyendo su peso.

El tipo de análisis presentado puede utilizarse también como referencia para apoyar el proceso de diseño. La metodología basada en la jerarquía morfológica a diferentes niveles de escala es una herramienta valiosa para soportar la abstracción de principios formales y materiales que puedan luego materializarse en una solución objetual. La jerarquía evidenciada en los peciolos da cuenta de que es posible pensar en materialidades no homogéneas como soporte funcional de los objetos, que si bien aumentan la complejidad en términos del número de partes, optimizan la funcionalidad. Para una misma intención funcional es posible identificar una amplia variedad de soluciones formales soportadas todas por una misma condición material en el nivel más pequeño de escala. Esto implica que, para el diseñador, la observación sistemática de la naturaleza y su análisis morfológico, invitan a una apertura mental hacia la divergencia en la respuesta formal que da a sus proyectos.

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MICROFOTOGRAFÍA ARTÍSTICA Y GESTIÓN ECOLÓGICA DEL AGUA SUBTERRÁNEA Anastasia Tyurina, PhD candidate, Queensland College of Art, Griffith University anastasia.tyurina@griffithuni.edu.au https://www.behance.net/brushover

En los últimos años, la gestión de las aguas subterráneas y de los recursos renovables, ha recibido una creciente atención en relación con las preocupaciones ecológicas; y la microfotografía, en particular, tiene un potencial para responder a estas cuestiones, tanto desde el punto de vista científico como así también cultural. Aunque la fotografía científica puede considerarse “no estética” ya que su objetivo principal no es transmitir belleza sino información, su capacidad para captar cada material, además de lo que es meramente informativo le permite servir también con fines expresivos y estéticos. Creo que las imágenes generadas por microscopio electrónico de barrido, que son aprehensible en las disciplinas científicas, pueden emigrar con éxito al dominio de las bellas artes, descubriendo nuevas estéticas y posibilidades perceptivas. Mis exploraciones científicas con imágenes a micro-escala de gotas de agua de diferentes sistemas acuáticos pueden mostrar las características morfológicas y los patrones relacionados con la contaminación del agua; y puede ser utilizado en un contexto artístico para comunicar cuestiones ecológicas relacionadas con la gestión de las aguas subterráneas. La composición del agua, incluso completamente libre de minerales y de impurezas orgánicas, es compleja y diversa. Una variedad de propiedades inusuales de agua y su apariencia se determinan por la naturaleza física de sus átomos, su asociación en las moléculas y el grupo de moléculas como se conforma. Al estar constantemente en contacto con todo tipo de sustancias, el agua es casi siempre una solución de variada composición, y a menudo muy compleja. Mi principal objetivo es descubrir las características invisibles inherentes al agua más allá de lo visto con el microscopio y llevar la microfotografía científica más allá de los aspectos técnicos. Mi enfoque es diferente en el sentido de que no busco producir registros científicos; en cambio me estoy adaptando al uso de métodos científicos en la fotografía para crear imágenes estéticas.

Los créditos de las imágenes pertenecen al artista y pueden visitarse en https://www.behance.net/brushover. Se publican bajo su autorización.

Brown Lake Foto: Anastasia Tyurina

Garden Pond Foto: Anastasia Tyurina

Cylinder Beach Foto: Anastasia Tyurina

Cleveland Point Foto: Anastasia Tyurina

Mount Gravatt Pond Foto: Anastasia Tyurina

South Bank Foto: Anastasia Tyurina

CUANDO LA NATURALEZA DISEÃ&#x2018;A

Hormiga Camponotus Herculaneus Foto: Ă ngel Navarro

COMPORTAMIENTOS, MECANISMOS Y PATRONES EN LA NATURALEZA

Pese a su diminuto cerebro, las hormigas, son capaces de desarrollar tareas colectivas de altísima complejidad, tales como la recolección de alimentos, la construcción de un hormiguero, etc. Para efectuar estas tareas, las hormigas utilizan lo que en matemática se denomina “caminos aleatorios reforzados”. Introducido en 1905 por el matemático británico Karl Pearson (1857-1936) el camino aleatorio, o Random Walks, es una formalización matemática de la trayectoria que resulta de efectuar sucesivos pasos de un modo aleatorio. En el caso de las hormigas, este camino aleatorio, es reforzado con la probabilidad de ir en una cierta dirección cuando el caminante aleatorio (la hormiga) percibe un aroma en esa dirección “…como, por ejemplo, el de las feromonas que las propias hormigas van secretando mientras caminan para que las compañeras puedan oler con sus antenas” .

HORMIGAS Marcelo Fraile Arquitecto (FAU.UNT). Master en Conservación y Rehabilitación del Patrimonio Arquitectónico (FAUD.UNC). Doctor en Arquitectura (FADU.UBA).

En 1999 el matemático estadounidense Thomas Callister Hales (1958) buscando comprender el mecanismo interno que gobernaba el comportamiento de las hormigas, llegó a establecer interesantes descubrimientos en torno a la teoría de la representación, la geometría discreta y la verificación formal. A partir de una simulación numérica es posible estudiar los mecanismos de exploración de las hormigas en búsqueda de alimento. Una distribución estadística de probabilidades continuas, de acuerdo con una dirección, llamada distribución Pareto, y que fuera formulada por el sociólogo francés Vilfredo Pareto (1848-1923). De este modo, mediante mecanismos simples, es posible obtener resultados de altísima complejidad: un patrón de búsqueda optimizado capaz de ser reproducido artificialmente mediante grafos y algoritmos matemáticos, para diseñar un sinnúmero de mecanismos: desde pequeños robots encargados de detectar y reparar escapes en centrales nucleares, hasta procesos para la evacuación de personas en situación de catástrofe. Un diseño optimo, eficiente y económico. Un trabajo descentralizado, que, en caso de desaparecer una parte, (como ocurre con las hormigas), de forma espontánea otras continuarán el camino y proseguirán la tarea. En la fotografia se aprecia la textura de la cutícula. En los artrópodos, la cutícula es la capa más exterior del tegumento, inmediatamente por encima de la epidermis y segregada por ésta. Conceptualmente, se trata de una formación rígida, acelular (sin células), de estructura compleja y compuesta por quitina, entre otras sustancias. Su función es doble; por un lado, es una capa rígida protectora e impermeable; por el otro, es el punto de anclaje de los músculos del animal, de manera que actúa como esqueleto externo (exoesqueleto).

Polistes gallicus. Avispa papelera Foto: Jaume Bobet

Eristalis tenax. Mosca abeja Foto: Jaume Bobet

41 Todos los organismos participan en la naturaleza. “El sistema mantiene una relación con la naturaleza en un modo elemental, pero artificial y útil” José Ballestero. [1]

ABEJAS / ABEJORROS

Las abejas se alojan en colmenas, con una estricta subdivisión del trabajo: desde las abejas obreras, los zánganos o la abeja reina, cada uno cumple una función dentro de este perfecto engranaje de la naturaleza. Cada colmena extiende sus dominios a través de un extenso territorio. A fin de optimizar su búsqueda de flores, las abejas exploradoras son las encargadas de buscar alimento, buscar la mayor concentración de flores de un área, tarea que desarrollan instintivamente, en un refinado comportamiento aleatorio desarrollado a través del paso de millones de generaciones. Al regresar al panal, las obreras exploradoras desarrollan un “baile” en una zona determinada de la colmena. Al finalizar este baile, las obreras salen en masa hacia la zona de mayor concentración de flores.

Marcelo Fraile Arquitecto (FAU.UNT). Master en Conservación y Rehabilitación del Patrimonio Arquitectónico (FAUD.UNC). Doctor en Arquitectura (FADU.UBA).

Foto: Jaume Bobet

Conceptualmente este baile configura un lenguaje corporal, denominado “lenguaje de las abejas”, el cual fue descubierto en 1919, por el profesor vienes Karl von Frisch. Mediante movimientos vibratorios del abdomen, las abejas exploradoras informan al resto de las abejas de la colmena, donde se encuentra la fuente de alimento: de acuerdo con su extensión expresa por ejemplo la distancia a la fuente de alimento, la orientación del baile indica la posición del sol respecto al área donde se concentran las flores, y la insistencia, la calidad del alimento encontrado. En esta danza, las abejas obreras son atraídas a observar el baile a través de un sonido emitido por las exploradoras mientras danzan. Finalizado el espectáculo las abejas obreras, actuaran de acuerdo con las exploradoras que más les impresionaron, que coincide con el mejor alimento encontrado. Su genialidad radica en seguir un complejo lenguaje pese a su reducida inteligencia, donde una gran cantidad de individuos con mínima capacidad cognitiva son capaces de resolver problemas complejos a través de seguir

43 un limitado número de simples reglas: cada abeja tiene solo noción de su posición y la de sus inmediatas compañeras, pero como parte del enjambre, cientos de abejas interactúan entre sí, pudiendo cambiar de actitud cuando la situación lo amerite de un modo uniforme, en cuestión de segundo. De esto se desprende, el concepto de “inteligencia de enjambre”, (del inglés Swarm Intelligence – SI), un término que procede originalmente de la biología y que ha sido adoptado por una rama de la investigación de la inteligencia para explicar el comportamiento colectivo de los sistemas descentralizados, exhibidos por animales de tamaño similar. Sistemas autoorganizados, inspirado “…en la forma colectiva de actuar de sociedades muy poco complejas, compuestas por individuos muy poco sofisticados”. [2] En la naturaleza, existen numerosos ejemplos de este tipo de sociedades: banco de peces, colonias de hormigas o bandadas de pájaros, comunidades que se comportan como si fueran un único individuo [3]. Una

Bombus terrestres. Abejorro común Foto: Jaume Bobet

Queluz Foto: Tacio Philip

inteligencia que emerge de entidades simples, con capacidad sensora, que, frente a los estímulos del medio, emerge una conducta colectiva que le permite resolver problemas con una gran creatividad. En la teoría de inteligencia de enjambre, lo individual es reemplazado por lo comunitario: “el comportamiento colectivo viene descripto por la interacción local entre agentes, de tal forma que se obtiene un funcionamiento global coherente” [4]. Una inteligencia colectiva superior a la suma de sus partes, su concepto se basa en el concepto de caos de la escalabilidad, un comportamiento no programado, sin una estructura de control centralizada que dirija su comportamiento, su interacción conduce hacia un comportamiento global complejo. En una colonia o enjambre, cada miembro posee una inteligencia reducida, pero en conjunto, como colonia, su conducta es mucho más inteligente; y a diferencia de la estructura jerárquica humana, con directores o supervisores, en un enjambre, no existe nadie que gobierne el sistema. Su resultado es la consecuencia de una propiedad emergente,

45 una correlación del funcionamiento individual e independiente de cada parte, que al no existir una estructura central de control que determine la estrategia a seguir, cada componente mantiene cierta independencia, salvo la cooperación entre componentes próximos: y “aunque los agentes sean simples, el resultado de su interacción global puede llegar a ser muy complejo (como la realización de movimientos prácticamente al unísono o estrategias de protección frente a depredadores)” [5].

REFERENCIAS [1] BALLESTERO, José, Ser Artificial. Glosario practico para verlo todo de otra manera, fundación caja de arquitectos, Barcelona, 2008, pág. 26. [2] DUARTE MUÑOZ, Abraham; PANTRIGO FERNÁNDEZ, Juan José, GALLEGO CARRILLO, Micael, MEtaheurísticas, Editorial DYKINSON, Madrid, 2007. [3] Ibíd. [4] Ibíd. [5] Ibíd.

Avispa-cuco(Chrysis Ignita) Foto: Agustin Aguilera

Texto extraido de: FRAILE, Marcelo, “Redes, parámetros y enjambres: una mirada digital sobre el urbanismo contemporáneo.”, en Revista TRP21, Ciudad Digital, Nº3, SI.FADU. UBA. Buenos Aires, 2016. Disponible en http://www.trp21.com.ar.

No point of support Foto: Ricardo Menor

La palabra metamorfosis proviene del griego metamórphosis, y quiere decir ‘transformación’. Su etimología se compone de dos vocablos: meta que significa más allá, morfe que significa forma o figura y osis que significa cambio de estado. Sería una transformación de un elemento a otro. En Biología se define como un proceso de cambios o transformaciones que experimentan los seres vivos y que se manifiesta no solo en la variación de forma, sino también en las funciones y en el género de vida (RAE). Estos cambios no tienen que ver con el crecimiento (aumento de tamaño y cantidad de células), sino con la diferenciación fisiológica de las células que componen a dicho organismo. La metamorfosis implica una transformación irreversible en la morfología, fisiología y comportamiento de los animales que la experimentan.

METAMORFOSIS Maria Sofía Piantanida Arquitecta. (FADU-UBA) Maestrando en Diseño Interactivo. (FADU-UBA)

En la naturaleza varias especies pasan por este proceso de transformación. Tal es el caso de insectos (libélulas, saltamontes, mariposas, abejas, avispas, moscas, escarabajos, entre otros), anfibios (sapos, ranas, salamandras, cecílidos), moluscos (caracoles, almejas), crustáceos, cnidarios (medusas), equinodermos (estrellas de mar) y tunicados (ascidias). Hay diferentes tipos de metamorfosis dependiendo las transformaciones que implica dicho proceso. Estos cambios surgen de una necesidad natural de optimizar los organismos para su adaptación al medio. En este sentido, la idea de cambio resulta una constante en la naturaleza. Se la entiende como un sistema dinámico que se transforma frente a modificaciones tanto internas como externas del medio en busca del equilibrio. Reacciones, transformaciones, crecimiento, metamorfosis, iteración, evolución, son varios de los conceptos que rigen las dinámicas naturales en la base del cambio como constante. Partiendo de esta premisa, el campo del diseño retoma este concepto para introducirlo dentro de la problemática del diseño. Desde los años 60, esta búsqueda de transformación, metamorfosis o evolución deviene en diferentes términos que comenzaron a acuñarse para hablar de cambio en el diseño: adaptativo, dinámico, responsivo, interactivo, etc. En esta línea, el cambio no solo se entiende como una condición contextual del diseño sino como una dimensión esencial de este, donde intervienen la interacción tanto de los usuarios como del entorno. En un contexto bio-digital, el concepto de cambio aplicado al diseño se encuentra relacionado directamente con el avance tecnocientífico. Descubrimientos en el campo de la cibernética, de la inteligencia artificial y de las ciencias de la información comienzan, lentamente, a ser incorporados en la arquitectura.

Gifts of Nature Foto: Ricardo Menor

Rhynchophorus ferrugineus. Picudo rojo Foto: Jaume Bobet

Coccinella septempunctata. Mariquita de 7 puntos Foto: Jaume Bobet

Rhizostoma Pulmo Foto: Agustin Aguilera

Tipula Maxima Foto: Agustin Aguilera

Foto: Ă ngel Navarro

Se observa un creciente interés sobre estas cuestiones a partir de la segunda mitad del siglo XX. Proyectos como “Waking City” (1964) de Ron Herron, del grupo Archigram, plantea unas grandes estructuras robóticas que conforman una ciudad que se desplaza según la necesidad de recursos, las cuales podían interconectarse entre sí formando grandes metrópolis o desconectarse de acuerdo con su conveniencia. Años más tarde, Gordon Pask establece los conceptos base de los entornos interactivos que tuvieron gran influencia en los trabajos de Cedric Price y Nicholas Negroponte. A partir de estas ideas, Price articuló el concepto de arquitectura anticipatoria, expuesto en su proyecto “Generator” (1976-79) : un sistema de piezas intercambiables integradas en un sistema informático que permitía rápidos cambios de organización y configuración. Por su parte, Negroponte propuso en 1975 que se debería incluir la informática en los edificios para transformarlos en “máquinas de arquitectura” , de esta manera los edificios podrían ser asistidos, aumentados y replicados mediante una computadora de acuerdo con las características del entorno. En esta misma línea, Charles Eastman desarrolló en 1972 el concepto de “arquitectura adaptativa-condicional” que proponía una arquitectura autoajustable en base a la retroalimentación los espacios y los usuarios. Esto sienta las bases para el desarrollo de la arquitectura responsiva, como es el caso del Instituto del Mundo Árabe (1989) de Jean Nouvel, donde se desarrolla una fachada automatizada que se adapta y responde a su entorno abriéndose o cerrándose según la necesidad interior. Posteriormente, la automatización de la arquitectura se enfocó en aumentar la eficiencia energética integral de los edificios, ya no solo en sus fachadas. A partir de los años 2000, emerge el interés en estructuras dinámicas que podrían permitir a los edificios cambiar tanto su forma general como su configuración interna, ya sea en respuesta a condiciones ambientales o diferentes usos. En este enfoque se destacan proyectos de OMA (Maison Bordeaux, 1998, o Edificio de Oficinas en Dubai, 2005), dRMM (The Sliding House, 2009), Formalhaut (The Living Room House, 2011), Greg Lynn (RV Room Vehicule, 2012), Alireza Taghaboni (The Sharifi-ha House, 2013). La inteligencia de los edificios radica en su capacidad para modificarse. En este sentido, Robert Kronenburg desarrolla “Flexible: Architecture that Responds to Change” , donde explica que un edificio “flexible” posee 4 características principales: adaptación, como una forma de responder mejor a varias funciones, usos y requisitos; transformación, definida como alteraciones de la forma, volumen, forma o apariencia; movilidad; y la interacción, que se aplica tanto al interior como al exterior de un edificio. La búsqueda de una arquitectura adaptativa y receptiva se enfoca en la capacidad de los edificios de interactuar con el entorno y los usuarios. Retomando las ideas de Negroponte, la máquina de arquitectura debería

Foto: Ă ngel Navarro

Mosquito Foto: Ă ngel Navarro

Gafas de marca. Brand glasses Foto: Ricardo Menor

Reposando Foto: Ricardo Menor

proboscide Foto: Agustin Aguilera

ser una máquina sensible: un conjunto sensorial, accionado y performativo de sistemas espaciales y técnicos que crea un entorno que estimula y, a su vez, es estimulado por las interacciones y comportamientos de los usuarios. Este tipo de sistema trabaja desde la indeterminación, lo que lo diferencia de los sistemas reactivos. La distinción entre interactivo y reactivo es lo que permite que la arquitectura adaptable y sensible se vea como un facilitador de nuevas relaciones entre personas y espacios. En este contexto, Michael Fox y Miles Kemp argumentan en “Arquitectura Interactiva” que la interacción es circular. La biomímesis observar, estudiar y analizar la naturaleza para poder aprender de ella. Sus estrategias de transformación son las premisas que permiten incorporar este concepto en el diseño, ya sea desde la forma como desde lo material. Partiendo de la base de la naturaleza como sistema dinámico, los diseños bio-inspirados necesitan volcarse hacia nuevas posibilidades formales y materiales que traduzcan esta complejidad de manera económica y eficiente en los resultados. El avance en el desarrollo de tecnologías digitales hacen posible el estudio de variaciones e iteraciones de los proyectos a partir de la modificación de las variables que los definen, en pos de resultados eficientes (situación comparable con las posibilidades evolución genética). Así como la naturaleza, el diseño deberá transformarse, evolucionar hacia procesos y resoluciones abiertas, flexibles, adaptables. Como señala el arquitecto Norman Foster, en el diseño “lo unico constante es el cambio. Lo nuevo es la velocidad del cambio, que ahora es mucho más rápido.” 63

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Ochlodes venata. Dorada orla ancha Foto: Jaume Bobet

Avispa cuco (Chrysis Ignita) Foto: Agustin Aguilera

Foto: Tacio Philip

Escamas de alas de mariposa Morpho Foto: Ă ngel Navarro

Alas de mariposa Foto: Agustin Aguilera

Escamas de alas de mariposa Bandera EspaĂąola Foto: Ă ngel Navarro

Escamas de alas de mariposa Foto: Ă ngel Navarro

Foto: Tacio Philip

Polen de la flor del Geranio Foto: Agustin Aguilera

Chlorophorus-trifasciatus Foto: Agustin Aguilera

Ojo de mariposa Foto: Agustin Aguilar

En la naturaleza abundan los patrones, las formas “ordenadas” bajo sus propias leyes dentro de un entorno natural. Frente a la geometría euclediana creada por el ser humano, en la que predominan las líneas rectas y curvas uniformes, las formas de la naturaleza nos sorprenden por su complejidad y su irregularidad.

PATRONES: VORONOI Y FRACTALES

Retomando la idea del biólogo Julian Vincent, quien plantea que “la naturaleza trata los materiales como costosos y los diseños con aparente cuidado y atención al detalle” (Vincent, 2003), parece lógico encontrar tanto desarrollo en sus formas. Resulta más costoso iterar en varias generaciones evolutivas para desarrollar nuevos materiales, cuando la variación de la configuración formal posibilita resultados más económicos en un plazo de tiempo más corto. En un contexto donde producir energía resulta costoso para la naturaleza, las configuraciones que impliquen el menor consumo de energía son las que van a sobrevivir.

Maria Sofía Piantanida Arquitecta. (FADU-UBA) Maestrando en Diseño Interactivo. (FADU-UBA)

Dentro de la variedad de patrones formales que se encuentran en el entorno natural, se destacan los fractales. Los fractales son estructuras geométricas iterativas que tienen la propiedad de que su aspecto y distribución estadística no cambia o se repite en todas las escalas en las que se observe. Este término queda establecido en matemática en 1975 el matemático francés Benoît Mandelbrot. Fractal deriva del latín fractus, que significa quebrado o fracturado. Las geometrías fractales se caracterizan estos principios: - son geometrías complejas e irregulares que no pueden ser descriptas o simuladas en los términos de la matemática clásica. - su forma es “autosimilar”, es decir, está compuesta por copias más pequeñas de la misma forma. En este sentido, cada parte es similar al todo, la composición formal no se modifica al variar la escala de observación. - Su dimensión es fraccionaria (no es entera). Partiendo de la base de que un punto tiene dimensión 0, una línea tiene dimensión 1, un plano tiene dimensión 2 y un volumen tiene dimensión 3, los objetos fractales tienen dimensiones que pueden escribirse en forma de fracción. - Se puede definir recursivamente, es decir, a partir de aplicar de nuevo sobre un resultado que surge de aplicar la secuencia previa. En otras palabras, puede contener como constituyente una forma del mismo tipo que la forma general.

Detalle del ala “mosca de la flor” (Diptera: Syrphidae) Foto: Agustin Aguilera

Tabanus occidentalis (Mutuca) Foto: Bruno GarcĂa

Retrato de un gorgojo Sciaphobus scitulus Foto: Agustin Aguilera

Systoechus solitus Foto: Agustin Aguilera

Mosca de Coloridos Ojos. Foto: Ángel Navarro

Pequeño insecto de apenas 3 mm Foto: Ángel Navarro

Primer plano de una mosca Foto: Agustin Aguilera

Mosquito Foto: Agustin Aguilera

Drosophila-tomas-apiladas Foto: Agustin Aguilera

Parque Nacional do Itatiaia - PNI Foto: Tacio Philip

Los fractales naturales se diferencian de los fractales matemáticos ya que su autosimilitud alcanza solo un rango determinado de escalas, dado que las estructuras atómicas difieren de las esturcutras macroscópicas. El estudio de las formas en la naturaleza devino en la generación de series o diagramas que, descriptos por su correspondencia en las matemáticas, permiten simular estructuras y comportamientos de origen natural. En esta línea, se destaca la secuencia de Fibonacci. La secuencia o serie de Fibonacci es una sucesión infinita de números naturales que comienza con los números 0 y 1, y a partir de estos, cada término es la suma de los dos anteriores. Nuevamente, la definicón de esta serie es recurrente, es decir, que el resultado se obtiene a partir de la aplicación de la secuencia previa. Esta lógica es la que se encuentra en la configuración biológica de la estructura espiral del caparazón de algunos moluscos (ej. nautilus), en el crecimiento de las ramas de los árboles, en la disposición de las hojas de algunas plantas, en varias flores y frutos, como ser el brécol romanesco, o la configuración de las piñas de las coníferas. También se observa este patrón en procesos de crecimiento como el del embrión en etapa de gestación o el desarrollo de una supernova. Otro patrón que solemos reconocer en el mundo natural es el diagrama de Voronoi. Esta teselación, definida en 1907 por el matemático ucraniano Gueorgui Voronói, plantea la forma de dividir un plano euclediano a partir de la interpolación de un conjunto de puntos conocidos. El diagrama que se genera surge del trazado de las mediatrices de los segmentos que unen los puntos analizados, resultando una serie de polígonos donde cada partición se encuentra equidistante a sus puntos vecinos. El concepto que da forma a la teselación de Voronoi es la cercanía, la menor distancia, o la zona de influencia de los puntos analizados. En esta confirguración los polígonos generados pueden ir variando de forma y tamaño, ya que se desprenden de la posición inicial de los puntos. Este diagrama es muy fácil encontrar en la naturaleza: las manchas de una jirafa, la forma en la que se agrita la superficie del suelo por falta de humedad, la distribución del creciemiento de las ramas en las copas de los árboles, la estructuras de las alas de las libélulas, entre otros numerosos casos.

Alas (wings) Foto: Teo MartĂnez

Black-Tailed Skimmer (hembra/ female) Foto: Teo MartĂnez

Foto: Tacio Philip

Common Bluet (macho/male) Foto: Teo MartĂnez

Libelula Foto: Tacio Philip

Foto: Tacio Philip

Odonata Corduliidae Foto: Bruno García

Mayfly Baetidae ♂ (Ephemeroptera) Foto: Bruno García

Ceraeochrysa claveri (Chrysopidae, Neuroptera) Foto: Bruno GarcĂa

La Naturaleza como modelo, inspiración y medida A pesar de que la naturaleza no trabaja con las mismas leyes que la matemática, las secuencias matemáticas nos permiten simular con bastante rigurosidad las geometrías de la naturaleza y, de esta manera, extrapolarlas al campo del diseño. Trasladar estos conceptos de economía de recursos, autosimilitud y operaciones recursivas, permite repensar el diseño desde sistemas materiales eficientes, que optimicen las resoluciones proyectuales pensando simultaneamenente el todo y sus partes. La biomímesis emerge en este contexto tecno-científico como una rama de la ciencia que reflexiona sobre cómo extraer las leyes de la naturaleza y aplicarlas en el contexto humano. Según la bióloga Janine Benyus, la biomímesis se funda en tres principios básicos: la naturaleza como modelo de estudio de diseños o procesos biológicos para resolver problemas humanos; la naturaleza como medida ecológica donde se puede verificar lo que funciona, lo que es apropiado y lo que perdura; la naturaleza como mentor donde se privilegia lo que el mundo natural puede enseñarnos (no lo que podemos extraer de él). (Benyus, 2012). En este sentido, la observación de la Naturaleza debe servir de base no solo de forma imitativa, sino integral a nuestra forma de pensamiento en la resolución de las problemáticas humanas. En el campo del diseño, resulta indispensable desechar los modelos derivados del paradigma industrial, segmentado y compartimentado, y plantear el abordaje desde una mirada biológica que integre el diseño formal (geometría) con el diseño material en un único proceso donde el todo es más que la suma de sus partes. Emergen así diseños complejos, donde la economía se basa en la eficiencia y la optimización de estos sistemas que, valiéndose de la tecnología de modelado y fabricación digital, buscan la sustentabilidad tanto formal como material del proceso y del objeto de diseño. Aprender de la naturaleza resulta la clave para el diseño de nuestro futuro. 91

REFERENCIAS BENYUS, J. (2012). Biomímesis. Cómo la ciencia innova inspirándose en la naturaleza. Barcelona, España. Tusquets editores. HERNANDO, C.H.S.; ZAMUDIO, H.B.; BARRENKUA, X.G.; HERNANDEZ, C.A.P. (2014). La Biomímesis como eje de la tecnociencia contemporánea: Claves desde la perspectiva epistemológica. En Olhares Amazônicos, Boa Vista, v.2, n. 01, jan/ jul 2014. pp 348-360. MANDELBROT, B. (1987). Los objetos fractales. Barcelona, España. Tusquets editores. QUERALTÓ ROS, P. (2010). La dimensión fraccionaria: cálculo del fractal de la ciudad de Barcelona. Barcelona, España. Universitat Politècnica de Catalunya. Centre de Política de Sòl i Valoracions. STEVENS, P. (1974). Patterns in Nature. Estados Unidos. Little, Brown and Company.

Skeleton. Esqueleto de un erizo de mar Foto: Teo MartĂnez

Foto: Agustin Aguilera

Dente de leão Foto: Tacio Philip

El desarrollo de instrumentos cada vez más potentes y provistos de una gran sensibilidad, han permitido captar y recopilar nuevas imágenes del asombroso universo que nos rodea.

REDES Y TELARAÑAS

Hoy gracias a la ayuda de telescopios como el FUSE, el Hubble y Keck I, es posible captar una inmensa y azulada malla de filamentos que parecen conectar las galaxias unas con otras. Una compleja investigación que, gracias al uso de sistemas de computación de última generación, ha permitido conectar investigaciones tan disímiles como el nacimiento de nuestro universo desde el Big Bang, y el comportamiento de las arañas Parawixia Bistriata, cuando tejen su red de filamentos cuasi caóticos interconectados. Una exploración que constantemente traspasa las barreras disciplinares, llegando a relacionar campos tan diferentes como la biología, la astronomía o el diseño.

Marcelo Fraile y M. Sofia Piantanida Proyecto SI PIA 12. Biomímesis: el uso de la biología en la ideación del proyecto contemporáneo. Instituto de Arte Americano, Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo, Universidad de Buenos Aires.

En arquitectura, el uso de modelos de otras disciplinas, ha permitido extender los límites del proyecto hasta insólitos territorios: una contaminación, que parece desdibujar constantemente las fronteras de su especificidad. Desde este punto de vista, y con un enfoque que hace centro en los pensamientos tecnológico-digitales, este trabajo tiene como objetivo, presentar las características de un nuevo diseño, bio-digital. Una tendencia para el desarrollo de una arquitectura de eficiencia, en sus diferentes escalas: una sintonía entre la tela de una araña, los finos hilos que conectan a las diferentes galaxias de este universo, y las respuestas hacia un diseño eco-sustentable en armonía con el ambiente. Para ello, este artículo propone una alternancia entre la macro y la micro escala, un estudio de casos: una serie de ejemplos en donde se exponen los resultados de estructuras complejas y variables. Modelos optimizados de un modo lógico, hacia una búsqueda de eficiencia eco-sustentable. Una arquitectura paradigmática, donde la tecnología parece extender los límites de nuestro conocimiento hasta insólitos lugares, desvaneciendo las fronteras: una propuesta de vanguardia que vincula, ciencia, arte y diseño, en armonía con el entorno.

Redes cósmicas: el universo y sus interconexiones. Utilizando la luz producida por un lejano quasar, el UM287, un equipo de astrónomos de la Universidad de California, ha descubierto a comienzos del 2014, una extensa red de filamentos, constituidos por polvo cósmico que enlazan las galaxias entre sí. Y aunque el modelo cosmológico actual, ya predecía el modo en que las galaxias están incrustadas en una especie de estructura cósmica de materia, esta malla no había podido ser observada hasta ahora. Para el doctor Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronómico Nacional de España, se trata de una especie de telaraña cósmica, una malla de filamentos que se interconectan de manera aparentemente caótica. Mediante la utilización del telescopio Keck I, un telescopio de diez metros de diámetro, ubicado en lo alto del volcán Mauna Kea en Hawái, y un espectrómetro LRIS, fue posible tomar imágenes de esta galaxia ubicada a más de diez mil millones de años luz.

Argiope bruennichi . AraĂąa tigre Foto: Jaume Bobet

Argiope Argentata Foto: Bruno GarcĂa

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Araneus diadematus. AraĂąa de la cruz Foto: Jaume Bobet

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Araneus angulatus. AraĂąa orbitela angulada Foto: Jaume Bobet

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Una respuesta que fue confirmada por el telescopio orbital FUSE (FarUltraviolet Spectroscopic Explorer) de la NASA: durante 20 días, el FUSE, acumuló en sus detecciones una luz ultravioleta, que venía del cuásar, idénticas a las detectadas por el telescopio Keck I. Estos avances en materia cosmológica han determinado la existencia de una red de filamentos que conectan las galaxias entre sí, conformando canales donde se distribuye la materia oscura y los gases. Para los astrónomos, estos filamentos están constituidos de gas proveniente del Big Bang: compuestos principalmente por átomos de helio, que al enfriarse fueron capturando electrones, para transformarse en átomos neutros, y condensarse finalmente en los filamentos de una compleja red cósmica que llena el espacio intergaláctico. Esta configuración da cuenta de que la mayor parte de la materia del universo no está en las concentraciones de galaxias y estrellas, sino en el espacio intergaláctico, en lo que aparenta ser la vacuidad del espacio. Sobre el aparente vacío se teje esta red cósmica que define nuestro Universo. Dentro de esta estructura, las galaxias funcionan como nodos de una extensa red, en tanto que los filamentos, las interconexiones que se desempeñan como canales de materia, actúan como los cordones umbilicales que proveen a las galaxias con el nutritivo gas que necesitan para crecer. De manera análoga, esta estructura de filamentos cósmicos, encuentra su replicación en diferentes situaciones dentro de la naturaleza: una configuración similar, aunque a menor escala, puede ser identificada en las terminales sinápticas presentes en el cerebro animal, al igual que en los hilos que tejen las arañas para atrapar a sus presas.

Las telarañas de Tomás Saraceno El arquitecto argentino Tomás Saraceno (1973), es un precursor en el modo de formular y explorar formas nuevas y sostenibles del habitar y el sentir el medioambiente, interactuando constantemente con otras disciplinas tales como el arte o la biología. Recientemente, Saraceno, ha centrado sus investigaciones artísticas multidisciplinarias en la complejidad de las redes que configuran nuestro universo: exploraciones que han quedado reflejadas en la exposición del 2017, realizada en el Museo de Arte Moderno de Buenos Aires (MAMBA), titulada “How to Entangle the Universe in the Spider Web”[1].

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En esta exposición, Saraceno, trabajó durante seis meses con ejemplares de la araña Parawixia Bistriata: una variedad autóctona del territorio argentino, más específicamente de la zona de Santiago del Estero y de Buenos Aires. De hábito nocturno, esta especie se caracteriza por su comportamiento social, que le permite desarrollar telarañas comunes y de grandes dimensiones, destacándose la longitud de los hilos que utilizan para tejer sus redes. Durante su vida adulta, las arañas se agrupan en un nido de aproximadamente 30 cm de diámetro: una masa compacta y esférica construida con hojas y ramas, que son reforzadas mediante largos hilos estructurales. En su trabajo con la Parawixia Bistriata, Saraceno buscaba representar el universo y su compleja red de interconexiones en la que cada elemento se expande y transforma, reconfigurando sus fronteras sociales: mediante filamentos suspendidos de telarañas y remolinos de formaciones de polvo, se proponía un viaje a través de la “red cósmica” donde se hacían tangibles las interconexiones del universo en una nueva escala. Un sistema complejo, de efímeras líneas tensadas que estrellas distantes iban tejiendo en su fondo. Una vinculación entre biología, física y geometría. La exposición de Saraceno, consistía en una sala oscura con una serie de cubos virtuales donde era posible percibir los delicados hilos tejidos por los insectos. Una constelación de telarañas construidas por miles de arañas que iban tejiendo una estructura espacial en común. Redes que crecían y

se transformaban con la participación del visitante, que con su deambular generaba vibraciones e interacciones de la red con el entorno: señales que se transformaban en un juego de luz y sonido, que modificaban el ambiente de la sala donde se desarrollaba la exposición. Los brillantes filamentos, formando cúmulos que remiten a nubes galácticas, revelaban la trayectoria de partículas de polvo, que reinterpretaban el polvo cósmico que conforma nuestro universo. En una segunda sala del museo, el artista exponía una telaraña, iluminada por un fuerte rayo de luz amplificado, cuyo reflejo se proyectaba en una pantalla colgada en una de las paredes de la habitación. Al ingresar en la sala, los visitantes se incorporaban dentro de un conjunto rítmico que configuraba la instalación: con sus desplazamientos, el público ocasiona el movimiento de las partículas de polvo que flotaban en el aire, partículas que eran rastreadas, sonorizadas, amplificadas, para ser reproducidas posteriormente a través de un conjunto de altavoces. A través de esta exposición, Saraceno pudo escanear, reconstruir y re imaginar los hábitats espaciales: una metodología para la captura de datos, que se manifestaban como un conjunto de líneas, puntos y nudos, pero que en su interior dejaban entrever una realidad más compleja y profunda. Una realidad que nos remite a las redes de las galaxias (la cosmic web) y a las trazas dejadas por los rayos cósmicos en una cámara de niebla. Una alusión a la semejanza en la naturaleza de este gesto artístico: una nube de polvo que hace 5 mil millones de años la gravedad convirtió en planetas, soles, asteroides y galaxias. Un entrelazamiento cuántico, entre diminutos y fluctuantes ladrillos que constituyen todas las cosas, unidos por una red de conexiones instantáneas, bajo una tenue red de filamentos galácticos conformando un sutil esqueleto de soporte al universo. De este modo, las telarañas de la Parawixia Bistriata, funcionan como una escala de interpretación, donde sus hilos pueden ser leídos como un mapa galáctico, un sistema extremadamente complejo, orquestados bajo un orden celestial que emerge espontáneamente del caos. Texto extraido de: FRAILE, Marcelo, PIANTANIDA, Sofia, “Telarañas Cósmicas: la contaminación tecnológica como herramienta de diseño en el siglo XXI”, en Jornadas SI+, FADU. UBA. Buenos Aires, 2018. Disponible en http://www.trp21.com.ar.

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GLOSARIO

Bacteria Del latin bacteria, y este del griego βακτηρία baktēría ‘bastón’. Microorganismo unicelular sin núcleo diferenciado, algunas de cuyas especies descomponen la materia orgánica, mientas que otras producen enfermedades. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es Microbio Del frances microbe, y este del griego μικρός mikrós ‘pequeño’ y βίος bíos ‘vida’. Organismo unicelular solo visible al microscopio Fuente: DRAE. http://dle.rae.es Virus Del latin virus ‘veneno’, ‘ponzoña’. Organismo de estructura muy sencilla, compuesto de proteínas y ácidos nucleicos, y capaz de reproducirse solo en el seno de células vivas específicas, utilizando su metabolismo. En informatica, se trata de un programa introducido subrepticiamente en la memoria de una computadora que, al activarse, afecta a su funcionamiento destruyendo total o parcialmente la información almacenada. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es

106 Parasitar De parásito. Dicho de un ser vivo que utiliza como alimento a otro ser vivo sin llegar a matarlo. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es Simbionte Individuo asociado en simbiosis. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es Simbiosis Del griego συμβίωσις symbíōsis ‘vida en común’, de συν- syn- ‘sin-’ y βίωσις bíōsis ‘modo de vivir’. Asociación de individuos animales o vegetales de diferentes especies, sobre todo si los simbiontes sacan provecho de la vida en común. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es

Rizoma Del griego ῥίζωμα rízōma ‘raíz’. Tallo horizontal y subterráneo, como el del lirio común. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es

GLOSARIO

Sensor Del ingles sensor, y este del latin sensus, participio pasado de sentīre ‘percibir, sentir’. Dispositivo que detecta una determinada acción externa, temperatura, presión, etc., y la transmite adecuadamente. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es Evolución Del latin evolutio, -ōnis. Serie de transformaciones continuas que va experimentando la naturaleza y los seres que la componen. Proceso de transformación de las especies a través de cambios producidos en sucesivas generaciones. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es Termodinámica De termo- y dinámica. Parte de la física en que se estudian las relaciones entre el calor y las restantes formas de energía. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es Termorregulación Regulación de la temperatura para mantenerla entre ciertos límites. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es Ambiente Del latin ambiens, -entis ‘que rodea o cerca’. Que rodea algo o a alguien como elemento de su entorno. Temperatura, sonido ambiente. Conjunto de condiciones o circunstancias físicas, sociales, económicas, etc., de un lugar, una colectividad o una época. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es Medio ambiente / Medioambiente Conjunto de circunstancias exteriores a un ser vivo. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es

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GLOSARIO

Bioluminiscencia De bio- y luminiscencia. Propiedad que tienen algunos seres vivos de emitir luz. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es Epidermis Del latin tardío epidermis, y este del griego ἐπιδερμίς epidermís. Epitelio ectodérmico que envuelve el cuerpo de los animales y puede estar formado por una sola capa de células, como en los invertebrados, o por numerosas capas celulares superpuestas que cubren la dermis, como en los vertebrados. En las plantas, se trata de una membrana formada por una sola capa de células que cubre el tallo y las hojas de las pteridofitas y de las fanerógamasherbáceas. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es Piel Del latin pellis. Tegumento extendido sobre todo el cuerpo del animal, que en los vertebrados está formado por una capa externa o epidermis y otra interna o dermis. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es

108 Dermis Capa conjuntiva que forma parte de la piel de los vertebrados, más gruesa que la epidermis y situada debajo de esta. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es Esqueleto Del latin cientifico sceleton, y este del griego σκελετόν skeletón ‘esqueleto’ y también ‘momia’, der. de σκέλλειν skéllein ‘desecar’. Conjunto de piezas duras y resistentes, por lo regular trabadas o articuladas entre sí, que da consistencia al cuerpo de los animales, sosteniendo o protegiendo sus partes blandas. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es

Exo Del griego ἐξω- exō-. Elemento compositivo que significa ‘fuera’, ‘en el exterior’. Exoesqueleto, exógena. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es

GLOSARIO

Dermatoesqueleto De dermato- y esqueleto. Piel o parte de ella engrosada y muy endurecida, ya por la acumulación de materias quitinosas ocalcáreas sobre la epidermis, frecuentemente en forma de conchas o caparazones, como en los celentéreos, moluscos y artrópodos, ya por haberse producido en la dermis piezas calcificadas u osificadas, como son lasescamas de los peces y las placas óseas cutáneas de muchos equinodermos, reptiles y mamíferos. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es Genética Del latin geneticus ‘relativo al origen’, genĕsis ‘génesis’; del griego γεννητικός gennētikós ‘que produce o genera’. Perteneciente o relativo a la génesis u origen de las cosas. Fuente: DRAE. http://dle.rae.es Rama de la biología que estudia la herencia y las leyes por las que se rige ésta. Fuente: http://www.doctissimo.com/ar/salud/diccionario-medico/genetica

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EXPERIMENTACIONES Y APLICACIONES: DE LA NATURALEZA AL DISEÃ&#x2018;O

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BIODISEÑO. DEFINICIONES Y POSIBILIDADES Marcelo Fraile y M. Sofia Piantanida Proyecto SI PIA 12. Biomímesis: el uso de la biología en la ideación del proyecto contemporáneo. Instituto de Arte Americano, Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo, Universidad de Buenos Aires.

Las referencias a la naturaleza en el diseño no es un fenómeno novedoso: como inspiración o imitación formal para el diseño de objetos y estructuras, esta ha ofrecido un sin números de casos; casos que solo ofrece una similitud superficial con el mundo natural. Sin embargo, a partir de la segunda mitad del siglo XX, este proceso de diseño evolucionaría hacia la búsqueda de una mayor complejidad y eficiencia, con una creciente preocupación por la sustentabilidad y la sostenibilidad de sus productos. Surgen así propuestas que intentan resignificar la concepción de la naturaleza como inspiración en el diseño. Una mirada que renueva la asociación con lo biológico y retoma la idea de lo orgánico, como un sistema en equilibrio que, frente a los estímulos externos, este responde, se transforma o se adapta a las condiciones del entorno. De un modo semejante, el Biodiseño surge como una rama del diseño que se refiere específicamente a la incorporación de conceptos biológicos como componentes esenciales del proyecto; una optimización de las funciones de los procesos de origen natural. En este sentido, la biología se involucra en todas las escalas del proceso proyectual, a través de conceptos que van más allá de la inspiración o imitación de la naturaleza: una integración que disuelve las fronteras disciplinarias para crear nuevas formas colaborativas; desde plantas hasta animales, insectos, bacterias o células, estamos accediendo a nuevas herramientas biotecnológicas, que están permitiendo a los diseñadores considerar a las formas de vida básicas como posibles mecanismos de fabricación y de generación de formas Myers, (2012).

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Se trata de un cambio de paradigma en el diseño contemporáneo, un alejamiento de los procesos industriales, que serán reemplazados por procesos biológicos: un proceso de diseño, donde sus implicaciones proyectuales van mucho más allá de la forma o de su función, se piensa el diseño como un sistema vivo y, como tal, se trabaja en conjunto con los procesos de la naturaleza. Una nueva generación de herramientas proyectuales, puestas al alcance de ingenieros y diseñadores, para la creación de formas de vida básicas como posibles mecanismos de fabricación y de generación de formas complejas. Partiendo de estas premisas, este artículo intenta desarrollar algunos resultados obtenidos en el marco del proyecto de investigación “Biomímesis: el uso de la biología en la ideación del proyecto contemporáneo”. Para esto, se plantea abordar esta problemática a través de una serie de ejercicios de diseño: un acercamiento proyectual, bajo una mirada biológico-digital.

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Un proceso cuyo foco se encuentra centrado en los conceptos y los procesos, dejando en un segundo lugar su resultado: una serie de pasos, donde se definen los elementos y las reglas de partida mediante una exploración intensiva. Posteriormente se abren las posibilidades a una multiplicidad de resultados con base en las relaciones con el contexto.

Acercamientos proyectuales y experimentaciones El ejercicio consistió en realizar una prueba piloto, bajo una mirada biológico-digital. Tomando como referente un organismo vivo, se propuso a un grupo de estudiantes de la carrera de Arquitectura, Diseño Gráfico, Diseño Industrial y Diseño de Indumentaria, la exploración de diferentes composiciones formales, estructurales y funcionales, para ser utilizadas posteriormente en un diseño determinado. Un proceso proyectual, desarrollado bajo una lógica biodigital: una serie de pasos experimentales, donde se definen los elementos y las reglas de partida mediante una exploración intensiva, dejando en segundo lugar los resultados.

CONTENEDOR ISOTÉRMICO, DESARROLLADO A PARTIR DE UNA ESTRUCTURA WEAIRE-PHELAN Isabel Nina Patricia Vaz Ferreira

Objetivo A partir de estructura Weaire-Phelan, elaborar un nuevo sistema de embalaje (packaging) para el transporte de vacunas. Un elemento flexible y eficiente que pudiera adaptarse tanto a los cambios en el ambiente, como así también a los diferentes recipientes para vacunas existentes en el mercado.

Consideraciones previas Primero. Las vacunas requieren de un ambiente controlado tanto de humedad como de temperatura (entre 2º y 8º C). Además, estas ampollas son frágiles, ya que los recipientes están fabricados en vidrio (para garantizar su esterilidad, siguiendo normas ISO 45:001). Durante su transporte, se utilizan neveras portátiles con pequeños paquetes plásticos de solución salina congelada en su interior, con el fin de garantizar las condiciones de humedad y temperatura. En esta etapa, es imprescindible evitar el contacto directo entre la solución salina congelada y las vacunas, ya que esto produciría la inutilización de la vacuna: para esto, se recurre de modo artesanal, a envolver la vacuna con papel o cartones gruesos, tarea que no resuelve el problema completamente, ya que, al mojarse la celulosa por la condensación de la humedad del aire, esta se degrada, dejando la vacuna expuesta. Segundo. En la naturaleza, la materia se asocia para conseguir la máxima capacidad con la mayor resistencia, con el mínimo material y la menor cantidad de energía posible.

Proceso Buscando un empaque eficiente, se desarrolló un estudio geométrico de la forma , específicamente a través de los poliedros, el número de oro, la triangulación de Delaunay, y los diagramas de Voronoi.

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Sobre la base de la biomímesis, y el enfoque especial que esta le confiere al proceso de diseño, se investigó la forma que crean las burbujas al conglomerarse en un fluido, y las estructuras hexagonales de los panales de abejas. Se optó por un prisma de base hexagonal, con una perforación cilíndrica, en el sentido de su eje mayor. Buscando una mejor conductividad térmica, se optó por modificar la relación original entre llenos y vacíos, para esto, la estructura maciza del prisma, fue reemplazada por una geometría Weaire Phelan: un proceso que ya había sido utilizado en el natatorio “cubo de agua” de las olimpiadas 2008 en Beijing, por PTW Architects. El modelo definitivo fue evaluado de acuerdo con un índice de eficiencia a través de la optimización de la relación entre superficie exterior y volumen interior (tener un mínimo de superficie exterior para un volumen fijo interior).

Conclusiones Finalmente, fue posible elaborar un modelo satisfactorio, una forma abstracta y eficiente que pudiera absorber los diferentes cambios de temperatura exterior, manteniéndose estable. Así mismo, dada su morfología, es posible garantizar una mejor seguridad entre los elementos que transporta. Como desventaja, el modelo no logra una óptima eficiencia en cuanto a su tamaño. La morfología ocupa un volumen mayor, con un peso ligeramente superior, para transportar la misma cantidad de vacunas, que el sistema tradicional. Otro de los problemas detectados fue que, al no existir un tamaño estándar de los recipientes (ampollas de vacunas) esto dificulta la fabricación de un único producto universalmente adaptable.

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CIUDAD SUBMARINA BIOLUMINISCENTE Macarena Dafne Bernal

Objetivos Inspirado en organismos marinos bioluminiscentes, desarrollar un refugio natural sumergido, que sirviera para concientizar a la humanidad del frágil equilibrio natural en el que vivimos.

Consideraciones previas Primero. De acuerdo con su definición, se entiende por bioluminiscencia, al proceso a través del cual algunos organismos vivos son capaces de producir luz: una consecuencia de una reacción bioquímica en la que comúnmente interviene una enzima llamada Luciferasa . En el proceso, la luciferasa, junto con el oxígeno, son los encargados de acelerar la oxidación de una proteína llamada luciferina, produciendo agua y luz. Segundo. La Aliivibrio fischeri, es una bacteria encontrada en los entornos marinos, en simbiosis con varios animales como el calamar hawaiano o la luciérnaga. Posee la capacidad de brillar en la oscuridad alimentándose de sustancias ricas en nutrientes.

Proceso Se establecieron tres conceptos principales: - Refugio. Se definió un proceso proyectual, pensando al océano como un entorno seguro para contener un refugio creado por el hombre. Un espacio capaz de albergar cientos de especies marinas que se encuentren en peligro de extinción. - Energía. Inicialmente se elaboró un estudio de las especies submarinas que habitan el océano, detectando aquellas capaces de producir energía lumínica dentro de su hábitat, y la posibilidad de ser incorporadas en el diseño, bajo la forma de iluminación biológica.

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- Acuario. El refugio natural, serviría como centro de educación bioambiental, donde se trataría temas como la protección del ecosistema y la sustentabilidad. Una ventana directa y viva a la naturaleza. Un acuario, en el que se invierte el orden, y donde los contenedores son habitados por los humanos.

Conclusiones El edificio quedó conformado a través de una estructura tronco hiperbólica, materializada mediante láminas de EFTE (Etileno-TetraFluoroEtileno); tres láminas conectadas al mismo marco de aluminio de manera similar a los sistemas combinados con base de cristal. En el proceso, una máquina introduce aire entre las láminas incrementando una presión variable entre 200 y 500 Pa, lo que garantiza un excelente aislamiento térmico: la piel de ETFE está dispuesta como inflables que disponen de cámaras de aire variables. Esto, no sólo mejora el aislamiento térmico, sino que también permite la creación de sombra a través de un sistema neumático, donde las láminas intermedias consiguen crear sombra.

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IMPLEMENTACIÓN DE ALGAS MARINAS EN UN CARTEL PUBLICITARIO María Florencia Budman

Objetivos Inspirado en el crecimiento de organismos biológicos, elaborar un cartel publicitario de carácter vivo, capaz de generar concientización sobre la polución existente en las grandes ciudades.

Consideraciones previas Primero. El 70% de la superficie de nuestro planeta, se encuentra cubierto por agua. En este contexto, las algas marinas son probablemente uno de los recursos más grandes sin explotar aún: con un crecimiento superior a cualquier otro vegetal, estas poseen un gran potencial. Las algas pueden ser cultivadas de manera controlada a gran escala, y a través del uso de la tecnología, es posible convertir su cultivo en una realidad comercial viable. 123 Segundo. Las algas marinas, son organismos autótrofos, de estructura sencilla, que realizan la fotosíntesis produciendo una gran cantidad de oxígeno que es liberado al medioambiente. Estos organismos capturan la energía de la luz solar, y a través de un proceso químico, generan energía eléctrica: una energía renovable y natural. Tercero. Dotadas de diferentes pigmentos, las algas marinas, pueden clasificarse en azules, verdes, amarillas, rojas o pardas, variando sus dimensiones desde tamaños microscópicos hasta llegar a medir más de 50 metros.

Proceso Tomando como referencia la lámpara Latro, diseñada por Mike Thompson, y el proyecto Urban Battery, creado por el estudio MOS , se ideó un cartel publicitario con un doble mensaje: el primero que sería visible durante el día, gracias al contraste entre el fondo y las algas; y el segundo, que se

activaría al llegar la noche, a través de una iluminación ecosustentable. Para esto, se imaginó un recipiente compartimentado, capaz de albergar en su interior un cultivo de algas marinas, que utilizarían la luz solar y el dióxido de carbono del ambiente para producir energía eléctrica. Esta energía seria almacenada en una serie de baterías en la base del cartel. Por la noche, un conjunto de luces led ubicados en la estructura del cartel, alimentadas por la energía de las baterías, se encendería revelando el segundo mensaje: un proceso limpio y sin perjuicio para el medio ambiente.

Conclusiones Se realizó una animación con la aplicación CAMONAPP, plataforma digital que permite crear contenido interactivo a partir de una imagen. Se acerca el dispositivo celular a la imagen presentada donde aparece solo una parte del cartel para que pueda visualizarse el mensaje completo.

ARMADURA BIOMÍMETICA PARA SALVAGUARDAR LA DIVERSIDAD FRENTE A LA DESERTIFICACIÓN Sandra Jiménez

Objetivos Inspirado en la vegetación autóctona, desarrollar una arquitectura biomímetica, capaz de actuar como una armadura protectora del ecosistema humano, frente a la existencia de agentes hostiles.

Consideraciones previas Primero. Conocido científicamente con el nombre de “Dasypus novemcinctus”, el armadillo es un mamífero acorazado de cuerpo pequeño que, a pesar de sus cortas patas, se mueve con gran rapidez. Posee una armadura superior compuesta de pequeñas láminas óseas, que le cubren la parte superior de su cabeza y su espalda, permitiéndole cerrarse para dormir o defenderse ante un peligro. Estas placas dérmicas son muy parecidas a las escamas de los reptiles, y están compuestas por cinco partes: escudo cefálico, escudo escapular, bandas móviles, escudo pélvico y estuche caudal. La estructura que sostiene este módulo de defensa son unas fuertes patas traseras y una médula vertebral en la cual la tercera, cuarta y quinta vértebra cervical están unidas. Las patas poseen garras semejantes a uñas que les permiten excavar la tierra para crear sus madrigueras. Segundo. Según un estudio de la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura), desde los años 90 se han perdido más de 129 millones de hectáreas de bosques, lo que hace que algunos de los daños que se han sufrido en las regiones boreales y subtropicales sean irremediables. Tercero. Los invernaderos son sitios donde se siembran plantas de todo tipo. Es un área de terreno preparada, acondicionada y protegida de las

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inclemencias del tiempo, mediante algún tipo de estructura con la finalidad de producir la germinación y o crecimiento de plantas. Los invernaderos permiten un mejor aprovechamiento y rendimiento del terreno; garantizan una mejor selección de las semillas y con esto aumenta considerablemente las posibilidades de tener una mejor productividad, permiten que ciertas especies muy pequeñas, puedan lograr un buen desarrollo en su primer periodo de vegetación.

Proceso La idea principal es la creación de un hábitat que promueva la reconstrucción de especies diezmadas o amenazadas, contribuyendo a combatir la desertificación, y promoviendo un espacio de desarrollo de las comunidades circundantes. Un proceso proyectual que busca la generación de un microclima, para el desarrollo de un entorno ecológico equilibrado, donde las condiciones sean óptimas para la regeneración del suelo, y la posterior siembra de las especies. Para esto, el proyecto prevé la captación de agua de lluvia a partir de la ejecución de dos anillos concéntricos. El exterior, recoge el agua de lluvia, y alimenta mediante un canal en su base al anillo interior, en este caso el más profundo, ya que nunca debe quedarse sin agua. Una técnica de riego que permite lograr un aprovechamiento óptimo del agua: un proceso que emplea la energía del sol como recurso para el destilado y movimiento del agua. Una vez que vuelvan las lluvias, la captación alimentara el primer anillo exterior y por principio de vasos comunicantes llenara el anillo interno. El agua excedente se ira por un canal de desborde exterior. Estos anillos no solo tienen la tarea de proveer de recursos hídricos sino también de albergar un ecosistema acuático, con especies que formen parte del plan de producción de alimentos. 126

Conclusiones Las especies a reinsertar en su mayoría serán locales, en mayor prioridad aquellas que estén en peligro y de ser posible aquellas que se declaren como últimos ejemplares. También existirán otras que no lo sean pero que por sus cualidades aporten beneficios al grupo. Al intervenir con una plantación de árboles para combatir la desertificación, es preciso estimar el balance hídrico presente y futuro para cada una de las fases de su evolución.

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DESARROLLO DE UN EXOESQUELETO APLICADO AL DISEÑO DE REFUGIOS EN ZONAS ÁRIDORURALES Javiera Fernandini

Objetivos Inspirado en el estudio del escarabajo Stenocara, o escarabajo de Namibia, elaborar una estructura exoesqueletica adaptable, que permita ser utilizada como refugio en zonas áridas o rurales.

Consideraciones previas El escarabajo Stenocara, habitante del desierto y familia de los tenebriónidos, tiene la capacidad de condensar agua sobre el dorso de su exoesqueleto. El esqueleto exterior o cutícula, está formada por dos capas, una externa y delgada llamada epicutícula, y otra interna y gruesa llamada procutícula. La epicutícula representa solo un 5% de la cutícula, está compuesta por ceras y lipoproteínas. Carece de quitina, y ya que esta es impermeable su función es evitar la pérdida de agua por transpiración. La segunda capa, la procuticula forma el 95% del espesor de la cutícula y es la responsable de su rigidez. Está compuesta por quitina y diversas proteínas. La quitina es un polisacárido fibrilar, flexible, elástico y permeable. Esta capa forma el exoesqueleto del insecto, entre esta capa, la más externa, y sus alas internas, queda un espacio de aire que es donde la Stenocara condensa la humedad.

Proceso El proyecto busca crear un espacio flexible, un refugio del clima, con capacidad para recoger el agua de lluvia y transformarla en agua potable. Tras un estudio de diversas morfologías se optó por la forma hexagonal, ya que esta posibilitaba la realización de un módulo repetible: una estructura capaz de extenderse sistemáticamente de acuerdo con las necesidades.

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Cada módulo, poseería una doble piel: la exterior, rígida y permeable, seria resistente a los agentes atmosféricos y mecánicos, en tanto que la interior, transparente, seria liviana e impermeable; entre ambas capas, una cámara de aire actuaría como conducto por donde se desplazaría el agua condensada.

Conclusiones El resultado es un sistema modular complejo, que se apropia del territorio, lo geometriza, a traves de una matriz matematica regular. Una teselación del territorio.

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COLONIAS EN MARTE: HABITÁCULOS INSPIRADOS EN PLANTAS XENÓFITAS María de los Ángeles Gorostiaga

Objetivos Este trabajo propone, a partir del uso de la biomímesis como herramienta de diseño, elaborar un modelo de sistema habitable para su uso en un habitáculo adecuado para el contexto marciano.

Consideraciones previas Primero. A partir del renovado interés puesto sobre el planeta rojo, confirmado por las nuevas iniciativas espaciales y el apoyo mediático; han proliferado los proyectos habitacionales de colonización, de transporte y de subsistencia, enfrentándose a los innumerables desafíos que esto conlleva. La exploración en marte nos propone como sociedad la oportunidad de encontrar soluciones conceptuales, técnicas y de diseño a los conflictos climáticos que hoy enfrentamos en nuestro propio planeta. Segundo. Se denominan xerófitas en botánica a las plantas, que, dada su estructura, son capaces de adaptarse a los diferentes ambientes hostiles del planeta: acondicionadas a la escasez de agua, como la estepa o el desierto. Las xerófitas presentan dos adaptaciones evolutivas, que le otorgan gran tolerancia a la falta de agua: la primera, la suculencia, es la capacidad que poseen para almacenar el agua en el interior de sus tejidos; y la segunda, es la sensibilidad estomática, una capacidad que le permite reducir el volumen de transpiración, a través de la forma aplanada y articulada de sus órganos.

Proceso Dada la morfología del sistema, es posible el ensamblaje de diferentes módulos, permitiendo maximizar el espacio, y generar diferentes funciones para cada habitáculo.

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Un dispositivo capaz de proteger a los exploradores del hostil espacio exterior, a través de una cubierta multilaminar provista de gran espesor preparada para aislar a los habitantes de las radiaciones solares, manteniendo estable la temperatura en el interior. Una cubierta sensible capaz de regular la entrada de luz en el interior, a través de unos fuelles que se abren o cierran paulatinamente. Un sistema en equilibrio de energía autosustentable, con cero desperdicios, capaz de aprovechar el calor residual, así como el agua de condensación y otros subproductos, permitiendo reducir el consumo de energía y de recursos.

Conclusiones

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LA APLICACIÓN DEL MICELIO PREMOLDEADO EN EL DISEÑO DE MODELOS GEOMÉTRICOS Ramiro Emmanuel Llano

Objetivos A partir del uso de Micelio, desarrollar modelos geométricos premoldeados capaces de ser utilizados en el diseño arquitectónico

Consideraciones previas Primero. La aparición de los biomateriales es una respuesta inevitable a los tiempos en que estamos viviendo, donde muchos de los sistemas constructivos que desarrollamos son responsables de la contaminación de nuestro planeta. En este sentido, los biomateriales representan por el contrario un nuevo paradigma, el cual tiene grandes implicancias para la sustentabilidad, el funcionamiento y la identidad de las ciudades del futuro. Segundo. El micelio, es un organismo biodegradable, de rápido crecimiento (entre 10 y 14 días), un material económico, y de fácil producción. 139 Con gran resistencia al fuego, es fácilmente moldeable, y dada su estructura porosa y su alta densidad puede flotar en el agua. Un material apto para trabajar a la compresión en todas sus direcciones, capaz de absorber las fuerzas recibidas sin romperse. A medida que el micelio crece, consume CO2, limpiando el medioambiente. Como propiedad adicional, el micelio, tiene la capacidad de descomponer las moléculas orgánicas de petróleo y de los pesticidas eliminándolos del suelo y el entorno. A través de un proceso de secado intencionado, es posible detener su crecimiento, permitiendo obtener un producto final, premoldeado geométricamente para su uso.

Proceso Conceptualmente, el micelio, es la parte vegetativa del hongo, creciendo en forma de red para generar una matriz que actúa como conglomerante

natural. Estos crecen sobre una mezcla de material denominado sustrato, el cual está conformado por desechos agrícolas, tales como paja, virutas de madera, aserrín, hojas, cáscaras, arroz, maíz o cáñamo. A medida que el hongo digiere estos productos, elabora una red de micelio, que une el sustrato, a un material compuesto estructuralmente activo. Con el paso del tiempo, los hongos digieren completamente el sustrato transformándolo en una sustancia densa y esponjosa de filamentos de micelio entrelazados.

Conclusiones A través del uso de sistemas digitales, es posible generar diferentes estructuras complejas, liberando la imaginación de los diseñadores.

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BIOREFRIGERACIÓN Luciana Bauchi & Maia De Lorenzi

Objetivos Inspirado en las colonias de termiteros, desarrollar un sistema de refrigeración natural, capaz de ser utilizado en edificios en altura.

Consideraciones previas Las termitas, requieren para sobrevivir de un habitáculo con una temperatura constante de 30ºC: un espacio con la capacidad de incorporar oxígeno del exterior, a la vez que libera el dióxido de carbono del interior. Para que esto suceda, el nido, se encuentra provisto de una serie de conductos de ventilación: el principal, de gran tamaño, denominado chimenea, corre en forma vertical por toda a la estructura, hasta la parte más alta del nido, en donde expulsa el aire caliente del interior; y los conductos de ventilación secundarios, de diversos tamaños que corren en sentido casi horizontal, distribuidos por todo el termitero, a diferentes alturas, permitiendo el movimiento del aire, y regulando la temperatura y humedad interior. Compositivamente, el termitero, debe tener una masa térmica, capaz de absorber y retener el calor, con el fin de liberarlo paulatinamente.

Proceso El proyecto prevé el diseño de un edificio sustentable, inspirado en el sistema de ventilación empleado en los termiteros. Una refrigeración pasiva que busca un ahorro considerable de energía. Un conducto vertical, conectado con una serie de conductos distribuidos en diferentes niveles del edificio, garantizarían el movimiento del aire interior, y una temperatura de confort uniforme en todos los espacios. Paralelamente, una sucesión de aberturas distribuidas en la fachada, buscan aprovechar el calor del sol para calefacción, y garantizando el

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movimiento de aire interior. Asimismo, estas aberturas, favorecerían la entrada de luz natural, permitiendo un ahorro de hasta un 50% en el consumo energético, en comparación a otros edificios tradicionales del mismo tamaño.

Conclusiones Una estructura de perímetro libre, con conductos de ventilación en cada planta, implantado estratégicamente en el sitio, permitiendo aprovechar el asoleamiento y los vientos predominantes. Se optó por no innovar en la morfología, aplicando estos conceptos en una forma convencional: un sistema compuesto de diagonales de acero, que permite un ahorro de casi un 20% de material estructural. De igual modo, se optó por evitar los ángulos agudos, con el fin de impedir los efectos de vórtice que podrían generarse.

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BIOLUMINISCENCIA: LA LUZ QUE PRODUCE LA NATURALEZA Carla Silvana Riveros

Objetivos A partir de la oxidación de sustratos de proteínas, desarrollar un sistema de iluminación ecofriendly

Consideraciones previas Conceptualmente la Bioluminiscencia es el proceso de formación y generación de iluminación natural. Extracelularmente, la bioluminiscencia se produce a partir de la reacción entre dos proteínas, la luciferina y la luciferasa, que se combinan fuera del organismo. Inicialmente, las proteínas son sintetizadas y almacenadas en glándulas diferentes del organismo. Posteriormente, el animal expulsa ambas sustancias, que se mezclan en el exterior, produciendo una nube luminosa.

Proceso Un dispositivo sin perjuicio para el medio ambiente, provisto de dos capsulas separadas que permite mantener aisladas las sustancias (luciferina y luciferasa) hasta el momento de su utilización. Entre ambas capsulas existe un compartimento denominado de mezcla que mantiene aislada mediante una membrana flexible, el contenido de cada envase. Para accionar el dispositivo, se requiere agitar enérgicamente a este, lo que produce que la membrana se rompa y posibilite la mezcla de ambas sustancias.

Conclusiones

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EL DIABLO ESPINOSO Ivana Nicole Leturia

Objetivos Inspirado en el estudio del Moloch Horridus (diablo espinoso), desarrollar un habitáculo de supervivencia, capaz de autoabastecerse.

Consideraciones previas El cuerpo del diablo espinoso está cubierto de una serie de espinas, y placas pentagonales o hexagonales con pequeñas protuberancias. Estas placas actúan a modo de disipadores térmicos, regulando la temperatura corporal del animal. Entre las placas, existe un sistema de ranuras diminutas y canales interconectados, que corren hasta la boca del lagarto, y le permiten absorber el agua de lluvia que cae sobre su cuerpo o bien el agua de condensación de la humedad ambiental. 147 Para que esto suceda, el animal aprovecha la diferencia de temperatura que se genera entre el exterior (temperaturas muy elevadas durante el día) y su cuerpo (menor temperatura).

Proceso Inspirado en la piel del diablo espinoso y su capacidad para condensar la humedad del ambiente, fue posible elaborar un habitáculo/refugio, una aplicación sistemática modular, con capacidad de encastre, que permite su crecimiento. La piel del refugio, se materializa a través de una serie de capas superpuestas, encapsuladas con el fin de impedir el ingreso de la humedad al interior de la estructura. El modelo queda conformado como una piel “escamosa”, que a modo de disipadores térmicos es capaz de mantener la piel del edificio a una

temperatura inferior que la temperatura del ambiente, propiciando la condensación del agua en su cara exterior. A continuación, una serie de conductos capilares son los encargados de conducir el agua condensada a unos tanques ubicados en el techo de la estructura.

Conclusiones En el futuro mediato, el mundo atravesará un proceso donde la escases de recursos naturales a causa del impacto negativo de las acciones del hombre sobre el medioambiente durante cientos de años, será irreparable. Inspirado en el diablo espinoso, el modelo busca lograr un proyecto capaz de desarrollarse en climas secos: a través de la creación de una piel, que, mediante una tecnología digital, sea capaz de generar energía propia, logrando un gran avance en el desarrollo de una arquitectura sustentable.

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TERMOREGULACIÓN: EL USO DE ESTRATEGIAS NATURALES PARA EL ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO DE EDIFICIOS Alexis Micael Molina

Objetivos Inspirado en el comportamiento de organismos biológicos, desarrollar estrategias capaces de ser utilizadas en proyectos arquitectónicos.

Consideraciones previas Mecanismos circulatorios. La superficie corporal es la principal vía de intercambio de calor entre los seres vivos y el ambiente. El control del flujo de sangre hacia la piel es una forma importante de controlar la velocidad con la que se pierde o se gana calor del entorno. Los mamíferos con pelaje suelen tener redes especiales de vasos sanguíneos para el intercambio de calor que se ubican en zonas de piel desnuda: por ejemplo, las liebres tienen esas enormes orejas con una extensa red de vasos sanguíneos para permitir una rápida pérdida de calor. Un caso similar lo podemos encontrar en las iguanas, que reducen el flujo de sangre hacia la piel cuando nadan en aguas frías; una estrategia para retener el calor que absorbieron en tierra. Vasoconstricción y vasodilatación. Son procesos fisiológicos encargados de disminuir o ampliar el diámetro interno de una arteria o arteriola con la finalidad de modificar el caudal de sangre que circula por este. En los organismos endotérmicos, la regulación de su temperatura corporal se realiza a través de la modificación del flujo de sangre caliente que atraviesan los vasos cercanos a la superficie de la piel. Cuando el organismo debe retener calor, se produce una reducción del diámetro de los vasos sanguíneos que irrigan la piel, lo que ocasiona una ralentización del flujo sanguíneo y por consiguiente la conservación de su energía térmica; a este proceso se lo denomina vasoconstricción. Por otro lado, cuando el organismo necesita liberar calor, como por ejemplo después de correr muy rápido para escapar de un depredador, estos

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vasos sanguíneos amplían su diámetro, ocasionando el aumento del flujo sanguíneo hacia la piel, causando que el animal pierda parte de su calor que es intercambiando con el ambiente; a este proceso se lo denomina vasodilatación. Intercambio de calor a contracorriente. Adaptaciones circulatorias que permiten que en los organismos vivos el calor se transfiera de los vasos sanguíneos con sangre caliente hacia los que contienen sangre más fría.

Proceso En la actualidad uno de los principales inconvenientes que debe resolver la humanidad es el elevado consumo de sus recursos no renovables. Desde la arquitectura, como disciplina se hace necesaria el planteo de estrategias que permitan el ahorro energético y producción de energías alternativas. Inspirado en los mecanismos circulatorios de los organismos vivos, se desarrolló un modelo dinámico de protección edilicia, un sistema capaz de interactuar con el exterior, mediante la capacidad de absorber o eliminar calor. Una serie de mecanismos flexibles, de sección variable, permiten adoptar diferentes conformaciones estructurales sobre la fachada del edificio. Un sistema capaz de adquirir una configuración plana y cerrada, permitiendo conservar el calor interior en días fríos sin sol, o extenderse y separarse del edificio, ampliando su superficie, para actuar como disipadores, durante los días calurosos.

Conclusiones Una fachada dinámica, que permite el aprovechamiento de sus superficies expuestas, filtrando la radiación solar, a la vez que una serie de paneles solares recolectan gran parte de la energía térmica, que será utilizada para la calefacción de sus ambientes. Una doble piel, de alto valor estético, transformada en filtro solar y de los vientos.

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REFUGIOS BIOINSPIRADOS Florencia Grassi

Objetivos Inspirado en el estudio del Cactus???, desarrollar un refugio de supervivencia, una membrana flexible capaz de plegarse, transportase y adaptarse fácilmente a diferentes usos.

Consideraciones previas Una estructura principal de fibra de carbono es la encargada de sostener la primera piel impermeable, un sistema plegable responsable de reducir la superficie expuesta a la incidencia solar directa; a continuación, una segunda piel o malla, actúa a modo de aislante térmico. Entre ambas epidermis, una cámara de aire, permite aumentar el aislamiento térmico entre el interior y el exterior. Con una estructura basada en módulos de 24X16, la superficie plegada, posee una serie de aberturas que se abrirían y cerrarían automáticamente, para permitir la ventilación y regular la temperatura interior.

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BIOHOUSE: EL ÁRBOL COMO HÁBITAT AUTOSOSTENIBLE Paula Andrea Sánchez

Objetivos Tomando como referencia las Xilema de los árboles, desarrollar estrategias proyectuales, capaces de ser utilizadas en el diseño de edificios en altura.

Consideraciones previas Conceptualmente, el árbol, tiene una cantidad de sistemas y estructuras que permiten ser asociadas de múltiples maneras con los sistemas de un edificio. A partir de esto, se elaboró un edificio en altura, una morfología resuelta a través de un volumen aplanado de 3 lados cóncavos y 3 convexos: 3 puntos están dirigidos a los 3 momentos del día en que se puede aprovechar la luz solar. Ahorrando material, y dando una forma más dinámica al espacio. Una serie de células solares de alto rendimiento, son las responsables de proveer la suficiente energía para alimentar los motores eléctricos y los servicios del edificio. Ubicados estratégicamente, el edificio posee una serie de receptáculos, que recogen el agua de lluvia y la redistribuyen por los pisos para ser utilizada en el edificio, aliviando la recolección de agua que se hace desde el nivel del suelo. Esto se debe a que, dada la altura del edificio, la ascensión del agua por capilaridad, requiere de su complementariedad con otros sistemas. Intercalado entre cada piso, una serie de áreas verdes proveen de oxígeno al entorno, a la vez que abastecen de corrientes de aire entre los ambientes.

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LA UTILIZACIÓN DEL CACTUS EN LA CONSTRUCCIÓN PREFABRICADA Sofia Ioannou

Objetivos Se propone crear un espacio arquitectónico que promueva el acercamiento y de reunión, un espacio para encontrarse, para crear y para experimentar.

Consideraciones previas Primero. Se elige como propuesta de la investigación la forma del cubo, al ser simple y fácil de manejar, esto permite poder realizar cualquier combinación que se quiera. Podría funcionar como un acceso, como una arquitectura parasitaria, como algo efímero, pero también como algo privado.

Segundo. Se elige como objeto de investigación el cactus ya que se trata de una planta de estructura resistente, con capacidad para aguantar los cambios climáticos. Sus capas estructurales combaten los problemas hídricos y de temperatura.

Proceso Al ser una instalación urbana la estructura invita a experimentar los espacios propuestos. Como propuesta existe la posibilidad que las personas al entrar a la estructura sean libres de componer y descomponer el cubo. No es imprescindible mantener ninguna parte en concreto salvo la imagen del cubo que es la que marca el espacio de la intervención y que funciona como el objeto representativo del proyecto. La estructura puede ser una instalación para situaciones de emergencia social. Puede ser una respuesta válida por tratarse de una estructura ligera, que no necesita mano de obra. Su proceso de montaje es rápido, permite adaptarse al terreno, provee de aislamiento térmico, dejando para la creatividad de los usuarios. Construcción del cubo mediante paneles encastrados. Estos paneles, vienen de tres diferentes formas: piezas adicionales que amplían el rango de la propuesta. Las piezas son modeladas buscando conseguir la máxima resistencia mecánica que ofrece el material.

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Dada su reducido peso, en comparación con otros sistemas, estos los paneles, permiten modificar la forma del cubo inicial, lo que posibilita crear ventanas, huecos, o salientes. Los paneles se vinculan entre si mediante encastres. El panel permite la incorporación de un aislamiento adicional de hongos de micelio: estas células segregan unas enzimas que ayudan a descomponer la materia de los residuos agrícolas creando una consistente red de filamentos microscópicos de múltiples cualidades. Dada la conformación leñosa del cactus, permite adaptarse a las variaciones del clima, estas otorgan una textura propia a la fachada de la estructura. Estas estrías ayudan a mantener la temperatura permitiendo la circulación del aire por el interior de la estructura.

Conclusiones La estructura del proyecto da la oportunidad de experimentar el espacio, tomar diferentes posiciones, cambiar de punto de vista y en general poder vivir la ciudad de otra forma. Los sujetos tienen la oportunidad de disfrutar el espacio urbano y explorar nuevas actividades. Se puede instalar en cualquier terreno ya que se eleva el nivel del piso del suelo. El proyecto consiste en puesta estratégica de paneles agujereados de tal forma para permitir un ´´juego´´ de composición que ofrece diferentes visiones. El panel puede formar parte de la estructura, pero también de la envolvente y los más pequeños matices de un proyecto. Además, siendo ligero, ayuda a crear arquitectura efímera o proyectos de emergencia que es el objeto de esta propuesta. Se busca la manera de generar bloques sencillos que se puedan combinar entre sí para facilitar la construcción y que se realice con rapidez y eficacia. Por esta misma razón los bloques son de diferentes tamaños, para poder combinar generando espacios dentro de espacios. Al final el proyecto se convierte en si en la solución que se está buscando.

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Contaminación disciplinar: la simbiosis entre la Biologia y el diseño en el proceso poryectual La incorporación de la Biología dentro del campo del diseño promueve una hibridación y una renovación lingüística en los proyectos, donde la complejidad inherente a la forma se diluye, desdibujando sus límites. La intervención de sistemas vivos (no humanos) en el diseño, abre posibilidades de una complejidad impensable, llevando la exploración a un nuevo nivel donde conviven lo orgánico y lo lógico, el azar y el orden. Diseñar a partir de organismos vivos implica que el diseñador desplace su autonomía como creador, subordinado en cierta medida sus deseos a las leyes de la naturaleza: un costo que se debe pagar en la búsqueda de resultados más eficientes, y de alta complejidad. Esta renovación atraviesa de un modo completo el trabajo del diseñador. Se abandona la concepción de profesional como único creador, emergiendo la creación colectiva y colaborativa. La biología comienza a contaminar los diferentes campos del arte y del diseño. El proceso proyectual se transforma en un sistema abierto, integrado e interdisciplinario, “un mecanismo para la vinculación de elementos variados que pueden pertenecer al propio campo disciplinar como también estar “por fuera” del mismo”. Valentino, (2012). De este modo, la biología es introducida dentro de los límites de un sistema artificial diseñado por el hombre, pero cuyas posibilidades exceden los logros que este puede abarcar, generando así una simbiosis entre el hombre y la ciencia. Pensar el diseño como un sistema vivo, introduce el concepto de cambio de variables en el resultado: alteraciones en los sistemas diseñados, cuyas características pueden ser definidas bajo el concepto de modernidad líquida o nueva modernidad acuñado por Bauman para definir el paradigma actual. (2000). Un nuevo lenguaje que también implica una renovación de los conceptos abordados desde el diseño. Como sintetiza la Dra. Marta Zátonyi “no se trata sólo de nuevos significados, sino también y al mismo tiempo, de una renovación lingüística” (2012). El contacto el diseño y la Biología aporta nuevas miradas, nuevas imágenes que inspiran y abren las posibilidades del diseño hacia nuevos horizontes. Los conocimientos que surgen de esta “contaminación” entre disciplinas nutre a ambos campos por igual, articulando estructuras, metodologías y procesos de pensamiento que los enriquecen. “Si bien este germen promueve inevitablemente desorden y roturas en las estructuras relacionales, cognitivas y valorativas (…) provocarán un alumbramiento de lo nuevo. Este eterno juego entre lo establecido y su descomposición garantiza la dinámica del avance de la condición humana”. Zátonyi (2011).

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REFERENCIAS BAUMAN, Z. (2000). Modernidad Líquida. Buenos Aires, Argentina. Fondo de Cultura Económica. GLAUSER, A. (2010). Formative Encounters: Laboratory Life and Artistic Practice. Artículo digital disponible en: https://www.researchgate.net/publication/251137369_ Formative_Encounters_Laboratory_Life_and_Artistic_Practice ORTIZ, S. (2005). Narrativa, vida, arte y código. Artnodes, nº 4. Disponible en línea en: http://dx.doi.org/10.7238/a.v0i4.730 VALENTINO, J. (2012) “Arquitectura+Analogía Biológica”. Ponencia presentada en las XXVI Jornadas de Investigación FADU-UBA. VIII Encuentro Regional. PROYECTO: INTEGRACIÓN. si+pi, Buenos Aires, Argentina. ZÁTONYI, M. (2011) Arte y creación. Los caminos de la estética. Buenos Aires, Argentina. Capital Intelectual. ZÁTONYI, M. (2012) Aportes a la estética desde el arte y la ciencia del siglo XX. Buenos Aires, Argentina. La marca editora.

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Biomimesis. El camino hacia un diseño eficiente

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