Hasta hace algún tiempo los arquitectos aeronáuticos y navales diseñaban las naves aéreas y marítimas con formas lo más esbeltas posible, fabricando vehículos que cortaran el aire y el agua de la forma más eficiente, dando por resultado cascos de embarcaciones y fuselajes de aviones que se asemejaban a agujas marítimas o voladoras. Estos diseños obedecían a los más avanzados cálculos de la época.
Sin embargo, en los 1960s, buscando el matrimonio perfecto entre la función y la forma para lograr nuevas naves aéreas, los diseñadores tornaron su atención hacia esa gran maestra de todo, la naturaleza.
Los ingenieros de la empresa Boeing estaban siendo presionados por Juan Trippe, presidente de la línea aérea Pan American World Airways, para que crearan un avión de un tamaño sin precedentes, el que además de llevar un gran número de pasajeros, pudiera usarse para la carga de objetos de un tamaño no transportado anteriormente por vía aérea.
Para usar como carguero dicho avión había necesidad de abrir la nariz del mismo y tener una entrada lo suficientemente ancha y alta como para que cupieran las piezas de carga que se pretendían transportar. Esto era de vital importancia económica porque en los años 1960s se esperaba que la aviación de pasajeros por jets convencionales fuera suplantada en pocos años por los aviones supersónicos y estos grandes jets pasarían a dar servicio de carga exclusivamente.
No obstante, como sabemos los transportes supersónicos de pasajeros tuvieron una vida efímera y terminaron por el momento después del desastre del Concord en París.
Pero volvamos a nuestro avión grande y “narizón”. El que el fuselaje fuera mucho más voluminoso en la parte delantera atentaba contra la cultura aeronáutica del momento y el concepto de “aguja voladora” que les mencioné. Fue cuando el grupo de Boeing tornó su vista hacia la naturaleza y buscó la solución en el diseño que la evolución, poco a poco, había creado, el cachalote.
Este tipo de ballena tiene su parte delantera más voluminosa que el resto del cuerpo y sin embargo por su forma se mueve en el agua con máxima eficiencia y celeridad. Lo mismo podía hacer un avión en el aire y el grupo de Boeing, llamado “los increíbles” se dedicó a hacer el Boeing 747 con su fisonomía cabezona siguiendo el concepto del cachalote. Fue la primera aplicación de la Biomimética en gran escala.
La bulbosa proa de los navíos modernos sigue la misma filosofía de diseño biomimética cachalótica.
La biomimética (del original biomimetics) pudiéramos definirla como la aplicación de los diseños de la naturaleza para resolver problemas de ingeniería, la ciencia de los materiales, medicina y otros campos.
Siguiendo el mismo concepto biomimético, los diseñadores de aviones comenzaron a dotar las alas de los mismos con unas aletas adicionales en sus extremos siguiendo la forma de las alas de las grandes aves que suelen tener unas plumas largas y fuertes al extremo de las mismas. Dichas plumas le dan mayor estabilidad y maniobrabilidad en su vuelo. Lo mismo pasa con las naves aéreas y sus aletas.
El concepto de imitación al ala avícola dio otro paso en el diseño de uno de los últimos aeroplanos de Boeing, el Boeing 787 apodado el Dreamliner. En esta nueva nave las alas presentan una curvatura que amplía la forma y función de las aletas. Boeing entregó el primer Dreamliner a la empresa japonesa ANA (All Nipón Airlines). Desde entonces la mayoría de las líneas aéreas del mundo vuelan el Dreamliner.
La revista The Red Bulletin publicó un trabajo sobre biomimética y da varios ejemplos de reciente aplicación. Aquí reseñaremos algunos.
La empresa Mercedes-Benz estudió la forma y estructura del pez caja ó tamboril para diseñar un automóvil sumamente fuerte y aerodinámico que hasta este momento está en la fase conceptual.
Detrás de la forma cuadrada del pez caja hay una lección en diseño aerodinámico. El “drag” muy bajo de su forma permite al pez nadar una distancia igual a 6 veces su longitud en un segundo y las aristas afiladas de su contorno le permiten usarlas como quillas y obtener una gran estabilidad.
Mercedes-Benz copió la estructura hexagonal de su piel y logró un automóvil mucho más rígido que los modelos convencionales. El prototipo del carro probado en el túnel de viento mostró que puede alcanzar una eficiencia de 70 millas por galón. Todo imitando al humilde tamboril.
El ingeniero suizo George De Mestral después de una caminata por el campo en 1948 comenzó a quitarse los guisazos de los pantalones y con la curiosidad inherente a su profesión, se puso a examinar la estructura de las molestas semillas. Descubrió De Mestral que cada una de las espinas terminaba en un pequeño gancho que hacía que se fijaran en la tela pero que se soltaban cuando se tiraba de ellos. Esa fue la invención del velcro.
George De Mestral creyó que iba a revolucionar la moda pero al comienzo nadie se interesó por el velcro. Tuvo aplicaciones más importantes como en la primera cirugía de corazón artificial y fue a la luna en los trajes de los astronautas de Apollo en 1972. Hoy el velcro es tan común como el zipper.
Las aspas de las grandes turbinas de viento que generan energía eólica se diseñaban tratando de lograr que fueran lo mas aerodinámicas posible usando el concepto de cuanto más lisas y cortantes mejor, pero aquí entró de nuevo nuestro maestro el cachalote el cual tiene nódulos en su aletas principales. Esto despertó la curiosidad del ingeniero biomecánico Frank Fisher en cual comenzó a hacer pruebas en el túnel de viento del Instituto de Energía Eólica de Canadá comprobando que esos nódulos permiten al cachalote generar fuerza y velocidad cuando hace giros cerrados.
Hoy ya se están diseñando turbinas con aspas provistas de nódulos que permiten generar más energía que las aspas convencionales con menor velocidad del viento.
En 1982 el botánico Wilhelm Barthlott de la Universidad de Bonn en Alemania descubrió que la flor de loto tiene una superficie que se limpia a sí misma y es repelente al agua. El secreto consiste en microestructuras y nanoestructuras que por el ángulo de su contacto con el agua hace que ésta ruede sobre su encerada superficie y arrastre a su vez las partículas de suciedad que han caído sobre la flor.
Barthlott patentó su descubrimiento llamándole el “Efecto Loto”. Se encontró aplicación comercial en productos como la pintura biomimética Lotusan. La pintura tiene la reputación de ser repelente al agua y resistir manchas por décadas.
Quizás una de las aplicaciones más conocidas de la biomimética, aún sin conocerse el término, fue lo que llevó al diseño de los súper rápidos trajes de baño de competencia, la imitación de la piel de los tiburones.
La piel de los escualos está cubierta por pequeñas escamas dentadas llamadas dentículos dérmicos. El agua corre sobre esa superficie reduciendo la fricción. Se fabricó un tejido con características similares y con ese material se confeccionaron trajes de baño. La firma Speedo fue la pionera en la fabricación de esos trajes con los que los nadadores rompieron 22 récords mundiales en el Campeonato Mundial de Natación en el año 2009. Después de esa masacre de records dichos trajes fueron prohibidos.
Esos dentículos además hacen que sea difícil que los crustáceos y algas se adhieran a la piel del tiburón. Esa característica ha hecho que se estén haciendo recubrimientos sintéticos con esa estructura para aplicarlos a los cascos de las naves e impedir las incrustaciones que tanto dinero cuestan en mantenimiento de los barcos.
Usando la biomimética se está estudiando el mecanismo del movimiento en forma de U de las alas de la mosca tratando de conseguir un mecanismo lo suficientemente pequeño y eficiente como para usarlo en una diminuta nave voladora que pueda entrar en espacios angostos. Se piensa en su utilidad buscando víctimas en terremotos, edificios incendiados y otras catástrofes.
También está en estudio el lagarto del desierto australiano que tiene la habilidad de hacer que la escasa humedad del medio ambiente corra sobre las escamas de su piel hasta su boca y haga un uso óptimo de esa ínfima cantidad de agua. Se quiere aplicar esa tecnología “reptílica” [SIC] para capturar agua en regiones muy secas.
Cada día encontramos que usamos más la biomimetica en todos los campos del diseño y ya sabemos que si tenemos alguna duda podemos consultar a nuestro profesor, el cachalote.
