Disciplina que se inspira en los diseños, procesos y sistemas naturales para desarrollar soluciones innovadoras.
15/05/2012 Deja un comentario
Este viernes 18 de mayo participaremos en un encuentro organizado por ADN DESIGN con la biomimética como argumento. Será a las 17:00 horas en su Design Lab Bilbao. Si te interesa la biomimética y el diseño y quieres participar, puedes indicarlo enviando un mensaje a adn@adndesign.es.
01/01/2012 Deja un comentario
Bienvenid@ al blog de Biomimetiks, donde hablamos sobre biomimética y su aplicación en las diferentes disciplinas técnicas. En el menú superior encontrarás respuestas a las preguntas que suscita la biomimética, así como ejemplos y aplicaciones relacionadas con los campos del conocimiento técnico.
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14/05/2012 Deja un comentario
A pesar de que son más densas que el agua, las hormigas son capaces de caminar sobre el agua gracias a las fuerzas de tensión superficial. Esta tendencia natural que tiene el agua de minimizar la superficie expuesta al exterior, permitiría a una hormiga caminar sobre el agua y salvarse de la inundación. Pero entonces, ¿qué necesidad tienen las hormigas de formar esa balsa que hemos visto en el anterior post?
Si bien es cierto que estas hormigas podrían caminar sobre el agua, al colaborar, las hormigas dan lugar a una superficie superhidrofóbica, que les permite salvar a sus larvas y a su hormiga reina de morir ahogadas. Las superficies superhidrofóbicas, se caracterizan por su alta capacidad de repeler el agua. Este fenómeno también se conoce como el efecto flor de loto.
Se le llama efecto flor de loto, porque la superficie de las hojas de estas plantas, posee una microestrutura que da lugar a la formación de pequeñas burbujas de aire. Mediante esta estrategia, la flor de loto logra que solamente un 0,6% de la superficie de una gota de agua esté en contacto directo con la superficie de la hoja. Como resultado, la hoja no solo no se moja, sino que se autolimpia.
Al entrelazar sus cuerpos, las hormigas forman una superficie altamente rugosa con capacidad de atrapar pequeñas burbujas de aire. Estas pequeñas burbujas de aire, no solo rebajan la densidad de la balsa en un 75%, sino que además son las que permiten a las hormigas respirar bajo el agua. Las superficies superhidrofóbicas de la naturaleza ya han inspirado productos como pinturas autolimpiables, tejas autolimpiables o tejidos autolimpiables. ¿Veremos en el futuro barcos capaces de navegar sobre una fina capa de aire del mismo modo que hacen estas hormigas?
08/05/2012 Deja un comentario
¿Qué ocurriría si de repente se produjese un cambio radical en nuestro entorno? Imaginad que este nuevo entorno, hiciera inútiles las habilidades que nos convertían en entidades exitosas. Pues esto es exactamente, a lo que se enfrentan las hormigas rojas de fuego cada vez que una inundación barre su antiguo nido.
Estas hormigas viven bajo tierra, sus patas están diseñadas para caminar sobre la tierra y sus sistemas de comunicación están diseñados para marcar sendas en entornos terrestres. De hecho, si una hormiga se ve sepultada por una corriente de agua, lo más probable es que acabe ahogada. Sin embargo, estas hormigas se han adaptado las inundaciones que sufren sus hormigueros de manera periódica. Una vez la colonia se ve rodeada por agua, estas hormigas unen sus cuerpos para formar una balsa que garantiza la supervivencia de la mayor parte de sus miembros.
Pero, ¿Cómo logran unos insectos tan diminutos responder de manera rápida y eficaz a una perturbación de semejante envergadura? En un próximo post os contaremos cuáles son las estrategias empleadas por las hormigas rojas. Mientras tanto, os dejamos un vídeo que ilustra la situación descrita.
03/05/2012 Deja un comentario
Si hay algo que caracteriza el vuelo de las libélulas es su capacidad para mantener un vuelo estable. Esta capacidad las ha convertido habitualmente, en modelos de vuelo para pequeñas máquinas voladoras. Fue esto, precisamente, lo que llevó al profesor Obata de la Nippon Bunri University en Japón, a construir un tanque de agua en el que investigar los principios básicos que rigen el vuelo de las libélulas.
Como resultado del estudio, descubrió que las alas de las libélulas poseen unas pequeñas ondulaciones. Estas ondulaciones, generan una serie de pequeños vórtices en la superficie de las alas, que finalmente, dan lugar a la fuerza de sustentación necesaria para que la libélula pueda mantener un vuelo estable. La capacidad de las alas de la libélula de generar fuerzas de sustentación incluso con una suave brisa, le sirvió de inspiración al profesor Obata para desarrollar un micro molino de viento capaz de generar energía a partir de corrientes de aire de sólo 1 kilómetro por hora.
Ser capaz de generar energía con la mínima corriente de aire está muy bien, pero ¿qué ocurre cuando el viento sopla fuerte?. Las fuertes corrientes de aire, pueden hacer que el molino gire demasiado rápido, saturando el generador y provocando daños. El comportamiento aerodinámico de las alas de las libélulas, ofrece también una solución a este problema. Y es que, a medida que aumenta la velocidad del viento, la resistencia de las alas al flujo de aire aumenta también. Este incremento, causado por las pequeñas ondulaciones que he mencionado previamente, ha sido aprovechado por el profesor Obata para que las aspas del micro molino varíen su inclinación en respuesta a cambios en la velocidad del viento.
Al plegarse, las aspas adoptan una forma cónica que no solo permite evitar daños, sino que además, permite a las aspas continuar generando electricidad con vientos de hasta 145 km/h, sin saturar el generador. Todo esto, convierte a este micro molino inspirado en las alas de las libélulas en una tecnología altamente versátil, puesto que es capaz de mantener una producción mínima de electricidad constante, tanto cuando el viento sopla fuerte, como cuando corre una suave brisa.
24/04/2012 Deja un comentario
Como consecuencia de la evolución, han surgido seres vivos capaces de sobrevivir en las más extremas condiciones medioambientales. Entender cómo algunos microrganismos son capaces de vivir a temperaturas superiores a los 100oC, en ausencia total de agua o en medios extremadamente ácidos, puede ser la base para desarrollar potentes innovaciones tecnologícas. Sin embargo, esta extrema capacidad de supervivencia, puede resultar a veces, un auténtico quebradero de cabeza.
Este es el caso de los cascos de los barcos. Los barcos permanecen sumergidos en un medio acuoso durante la mayor parte de su vida útil. Allí, se ven sometidos a la acción de una gran variedad de plantas, algas, animales y pequeños microrganismos, que se adhieren a su superficie y la deterioran, modificando sus propiedades químicas y físicas. Se estima que este fenómeno, incrementa en un 60% el rozamiento de los cascos de los barcos, lo que a su vez provoca un aumento en el consumo de combustible del 40%.
Del mismo modo que en la naturaleza existen organismos capaces de adherirse a cualquier tipo de superficie y sobrevivir con un mínimo aporte de nutrientes, existen seres vivos, que han desarrollado estrategias destinadas a evitar la acción perniciosa de estos supervivientes extremos. Las semillas de multitud de plantas que aprovechan las corrientes marinas para dispersarse, bien podrían considerarse los barcos de la naturaleza.
Científicos alemanes del Biomimetics Innovation Centre, dejaron flotando en el Mar del Norte 50 especies distintas de estos “barcos naturales”. Tras 12 semanas, comprobaron que 12 de estas semillas no mostraban signos de deterioro alguno. Tras analizar las estrategias de cada una de las semillas que permanecían intactas, se decidieron por la semilla de Dypsis rivularis. Una especie de palmera, cuya capacidad de evitar la adhesión de otros seres vivos reside en su superficie.
El equipo de investigadores creó una superficie de silicona que emulaba la superficie de las semillas. Esta superficie artificial basada en semillas flotantes, podría sustituir a las pinturas tóxicas que se usan en la actualidad para evitar que los cascos de los barcos se deterioren. Al mismo tiempo, supondría un ahorro de combustible para los barcos y una reducción de las emisiones de CO2 a la atmósfera causadas por el transporte marítimo.
19/04/2012 Deja un comentario
Cuando el halcón peregrino vuela en picado, alcanza velocidades por encima de los 320 km/h. A estas velocidades es realmente difícil respirar: intentar introducir aire por un pequeño orificio, resulta altamente complicado. Lo normal es que, como resultado de las altas velocidades, se genere una lámina de aire que tapone el orificio nasal.
Esto mismo les pasaba a los primeros motores a reacción, a partir de ciertas velocidades, el flujo de aire se dividía en dos y dejaba de entrar en los motores. Esto sucedía, porque una lámina de aire, que se formaba en la entrada del motor no permitía que el aire entrara en el motor.
Sin embargo, los halcones peregrinos son capaces de respirar mientras vuelan a más de 320 km/h. Las pequeñas protuberancias que el halcón peregrino posee en sus orificios nasales, le permiten respirar a pesar de las altas velocidades. Estas estructuras no solo evitan la formación de este tapón de aire, sino que además, introducen el aire a una presión adecuada para los pulmones del halcón, evitando que la diferencia de presión provoque daños pulmonares.
Colocar un pequeño cono en el centro de los motores a reacción, fue suficiente para solucionar este problema. Estrategias como esta pueden ser de utilidad no solo para solucionar problemas aeronáuticos. Inspirarse en los orificios nasales del halcón peregrino, permitiría aprovechar el mismo viento que mueve las aspas de los aerogeneradores para su refrigeración, canalizándolo allí donde es necesario. Esta solución biomimética, mejoraría la refrigeración del motor y como resultado, su eficiencia.
17/04/2012 Deja un comentario
Homeostasis, es el término que se utiliza en biología, para referirse a la capacidad que los sistemas vivos tienen de mantener una cierta estabilidad de sus condiciones internas. Mantener una temperatura interna constante, es de crucial importancia para los animales de sangre caliente. Las especies de pequeños pájaros y mamíferos, por ejemplo, minimizan las pérdidas de calor, valiéndose de intercambiadores de calor que hay en sus fosas nasales.
Un ejemplo de esto, sería la rata canguro americana. Con el objetivo de minimizar las pérdidas de calor que se producen al respirar, los conductos nasales de la rata canguro, extraen el calor que lleva el aire exhalado y lo utilizan para calentar el aire frío que entra en el cuerpo al inhalar aire del exterior.
Un equipo de la Universidad de Duke, pensó que el “intercambiador” de la rata canguro, podía ayudar a minimizar las pérdidas de calor que se producen al renovar el aire de una vivienda. Inspirándose en los conductos nasales de este roedor, construyeron un prototipo formado por un conducto estrecho de contrachapado con delgadas láminas de aluminio en su interior. Para completar aún más la analogía con la respiración de la rata canguro, consiguieron que el conducto ”inhalara” y “exhalara” aire, colocando un ventilador en cada extremo.
La capacidad de almacenar calor de las láminas de aluminio, unida a la alternancia en el flujo de aire, permite aprovechar el calor del aire expulsado para calentar el aire introducido en la vivienda. Todo ello en un único conducto. Las primeras pruebas del prototipo arrojaron una reducción de las pérdidas de calor de más del 50% frente a otros sistemas de climatización. Los resultados de las primeras pruebas sugieren que este mecanismo de termorregulación podría usarse para mantener la temperatura de los edificios constante, mejorando su eficiencia.
11/04/2012 Deja un comentario
Las redes inteligentes, son sistemas altamente complejos y densamente interconectados, que requieren de la implantación de sistemas de información y control inteligentes. La naturaleza, es experta en gestionar sistemas altamente complejos de manera efectiva, como ya explicamos en el post ¿Esta el futuro de la informática en la biomimética?
Un buen ejemplo de esto serían los superorganismos. Estas complejas sociedades, están formadas por miles de seres individuales que actúan de forma autónoma, y sin embargo, muestran una capacidad de coordinación admirable a la hora de llevar a cabo tareas complejas, como la búsqueda de alimento o la construcción de un nuevo nido. Además, como explicamos en el post Los algoritmos de las abejas, estas organizaciones, son capaces de lograr altos niveles de coordinación a través de mecanismos de una simplicidad pasmosa.
Los creadores de EnviroGrid, vieron el potencial que estos mecanismos pueden tener a la hora de gestionar la demanda energética. EnviroGrid, es un sistema inalámbrico que gestiona la demanda energética doméstica, evitando que surjan picos. Este sistema, aprende las rutinas de funcionamiento de varios aparatos eléctricos conectados a la misma red y coordina su funcionamiento, maximizando la eficiencia colectiva de la red. Todo esto, lo consiguen gracias a un algoritmo en enjambre, inspirado en el modo en que se comunican y coordinan las abejas.
Los ahorros logrados en los hospitales, hoteles, centros comerciales o fábricas canadienses en los que se ha instalado, demuestran la validez de este tipo de estrategias a la hora de gestionar la demanda energética. ¿Sería posible aplicar este tipo de estrategias a mayor escala? Tras miles de años gestionando sistemas distribuidos altamente complejos en el banco de pruebas de la naturaleza, los superorganismos podrían ayudarnos a gestionar las redes inteligentes.
03/04/2012 Deja un comentario
Como ya mencionamos en el post Diseños funcionales para hacer surf, la naturaleza se vale de características como la forma o la estructura para llevar a cabo determinadas funciones. En este post, hablaremos más concretamente de la función que cumple el tamaño de los seres vivos en la regulación térmica.
Karl Bergmann fue el primero en investigar la relación existente entre el clima y el tamaño de determinadas especies o poblaciones. Como consecuencia de sus observaciones, enunció la Regla de Bergmann en 1847. Esta regla, postula que los animales que viven en regiones frías poseen mayor tamaño que aquellos que habitan en regiones cálidas.
Esta variación en el tamaño, es una adaptación climática determinada por la relación entre el área superficial de un animal y su volumen. Las distintas especies de pingüinos existentes, representan a la perfección la Regla de Bergmann. Mientras los pingüinos emperador, que viven en la Antártida, son los más grandes de todas la especies de pingüinos, los más pequeños de todos, son los pingüinos azules de Nueva Zelanda y la costa sur de Australia.
Poseer un mayor tamaño, permite al pingüino emperador minimizar la superficie de intercambio de calor por unidad de volumen, minimizando por tanto, las pérdidas de calor. Por el contrario, el pequeño tamaño de los pingüinos azules, hace que la superficie expuesta por unidad de volumen sea la mayor posible, lo que a su vez maximiza el área de intercambio térmico por unidad de volumen, maximizando su capacidad de disipar el calor.
Este es un ejemplo más, de cómo la naturaleza se vale de todos los medios a su disposición a la hora de afrontar sus retos. En este caso, variar el tamaño, permite maximizar la capacidad de disipar o retener calor en función de las condiciones ambientales. Usar este tipo de estrategias biomiméticas, permite a los diseñadores garantizar la función de un producto sin añadir elementos externos, sino valiéndose únicamente de características como la forma o la estructura.
29/03/2012 Deja un comentario
Un grupo de científicos del MIT, desarrolló en 2001 un tipo de LED capaz de emitir 6 veces la luz de un diodo convencional. Lo que no sabían estos científicos, era que las mariposas llevaban 30 millones de años sacando provecho de los mismos principios físicos para generar fluorescencia.
Debido a las características de las cápsulas de los LEDs, la mayor parte de la luz producida nunca llegaba a traspasar la propia cápsula. Los científicos del MIT, pensaron en mejorar la eficiencia de los LED perforando una serie de agujeritos triangulares en la parte superior de la cápsula, y con la finalidad de controlar la dirección de la luz, los complementaron con unas estructuras laminares denominadas reflectores de Bragg.
Cuatro años más tarde, científicos de la Universidad de Exeter en Inglaterra, descubrieron que la mariposa Princeps nireus había desarrollado el mismo mecanismo para emitir fluorescencia hace 30 millones de años. Las alas de esta mariposa, están provistas de miles de pequeñas escamas, de un material similar al de nuestras uñas, que actúan de la misma manera que los agujeritos triangulares desarrollados por los científicos del MIT.
Esta estructura, evita que la luz fluorescente reflejada por las alas quede atrapada y la dirige, evitando que se difunda lateralmente. Se puede decir por lo tanto, que las mariposas desarrollaron hace 30 millones de años una tecnología que nosotros hemos sido capaces de descubrir hace tan solo 11.
