Tensegridad y biomimesis

Dymaxion_2003_animation_small1mapa planetario dimaxión de B.Fuller formando un icosaedro

El término tensegridad, del inglés tensegrity inventado por Buckminster Fuller viene de la contracción de tensional integrity (integridad tensional) y aunque otros también se atribuyen su autoría como Emmerich y Kenneth D. Snelson (wiki), las lecciones de Fuller, calaron y nos mostró que “la evolución da muchos primeros pasos”, y que la Naturaleza siempre ha evolucionado hacia formas de vida que son una solución óptima para las condiciones ambientales en las cuales se desarrollan. Fuller la definió como estructuras con formas estabilizadas por  tensión continua, o ‘integridad tensional’ en lugar de por compresión continua (como sería el caso de un arco de piedra). Tensegridad es una confluencia intrínsecamente no redundante de factores óptimos de eficacia estructural-esfuerzo y todas las estructuras, bien entendidas, desde el sistema solar hasta el átomo, son estructuras de tensegridad. Esto último Bucky (así le llamaban) no llegó a saberlo en vida. Para que lo entendamos bien: es el fundamento de las estructuras mínimas. Es un principio científico que describe la geometría natural en términos de vectores de compresión y tensión; explicando el orden de las estructuras a escala atómica, molecular y cósmica. En otras palabras: son estructuras contra-intuitivas tensadas y sin conexiones rígidas, de peso ligero excepcionalmente robustas y desplegables. ¿Se entiende mejor ahora …?

Centros como el Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering o el de Harvard Medical School, han utilizado este principio para explorar las maneras en la que las células se mueven y responden a su entorno. El modelo de tensegridad celular propone que la célula es una estructura en pre-tensión, aunque también es posible encontrar estructuras geodésicas dentro de las células a una menor escala como las cápsides víricas. También ha sido estudiada y aplicada en la arquitectura de los rascacielos de hoy, por ejemplo.

Kurilpa-Bridge-Brisbane-Tensegrity

algunos ejemplos de tensegridad y conceptualización (click para ampliar)

Fuller fue unos de los primeros diseñadores en la búsqueda soluciones sostenibles desde 1930 inventando automóviles de alta eficiencia (coche dimaxión), duchas de bajo flujo, casas eficientes, entre otros. También formó parte de una larga estela de pensadores que reconocían la belleza del diseño procedente de la Naturaleza frente a la baja efeciencia de los diseño humanos comparados con los naturales. Dedicó su vida a la búsqueda de la geometría fundamental de la Naturaleza. Publicó los resultados de su trabajo en dos volúmenes: Sinergética I y II  y gracias a Robert W. Gray podemos leerlos en una web con un detallado indice de los contenidos. Se describen la naturaleza de los sistemas, la forma fundamental del espacio y los principios universales que Bucky afirmaba aplican a todo diseño. La exploración de este material requiere tiempo y esfuerzo, dado el uso preciso que Fuller hace del lenguaje y la profundidad con la que aborda la temática. Podemos resumir que dedicó su vida a investigar el fundamento de las estructuras mínimas; a la aplicación de los principios profundos del diseño con la Naturaleza y a entender el sistema coordinado con la que se combinan materiales en la Naturaleza. Una joya aún por explorar.

bucky cúpula geodésica transportada por el ejercito; estructura de tensegridad; coche dimaxión; probando la resistencia de la geodésica y Bucky (de izda a dcha y arriba a abajo)

Un rasgo distintivo del Dymaxion es que no tiene una dirección que vaya hacia arriba. Fuller dijo frecuentemente que en el universo no hay arriba y abajo ni norte y sur, tan sólo dentro y fuera. Las fuerzas gravitacionales de las estrellas y los planetas crean dentro, que significa “hacia el centro gravitacional” y fuera refiriéndose a “lejos del centro gravitacional”. 

En su búsqueda encontró algunas respuestas como la tensegridad mencionada; los  domos geodésicos (como expresión de tensegridad), que se pueden utilizar para cubrir espacios de manera eficiente y para describir las estructuras de sustancias como el C60 (buckminsterfullereno) entre otros… La forma mínima que encierra un volumen es un tetraedro, que consiste de cuatro puntos. Dos puntos definen una línea; tres puntos un triángulo y cuatro puntos un espacio. Por tanto, cuatro puntos definen el sistema mínimo. Esto es un fundamento de la sinergética: todos los sistemas confinan espacio. En sí, toda estructura está basada en la triangulación. A mayor escala, la triangulación puede ser tan vaga que se disciernen otras figuras. A menor escala, sin embargo, la triangulación es clara. Estructuras como el cubo pueden parecer estables, pero cada una se hace estable por triángulos internos en el material del que están compuestos. Esto se puede confirmar fácilmente construyendo un cubo con lados rígidos y vértices flexibles. Se colapsará, a menos que se le agregue triangulación. El cubo se estabilizará si se le agregan dos tetraedros al interior, y esto representa una visión más realista de la estructura. Aunque este área de la sinergética se ha estudiado poco,  mas estudios de estos principios permitirán muchos nuevos descubrimientos…

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de las bases del tejido (tejer) a las bases de la tensegridad por K.Snelson

Para Fuller todas las formas de vida son sinérgicas y la definió como la condición en la que analizar las partes o subconjuntos de las mismas no ofrece ningún indicio acerca de la funcionalidad de la totalidad. Bucky insistió en que su “geometría energética-sinérgica” era ‘natural’ en el sentido de que ya estaba resuelta y definida, como un principio matemático que la Naturaleza utiliza para darle una ventaja óptima al sistema. Aunque no se adjudicó la invención, si afirmó haber sido el primero en reconocer sus ventajas. La palabra geodésico procede de la navegación y describe la línea más directa y energéticamente más eficiente entre dos puntos sobre la superficie de una esfera. ¿En dónde utiliza la naturaleza las estructuras geodésicas?. Nuestros propios ojos son estructuras geodésicas, un globo común o el huevo de una gallina o los huesos de un pájaro bajo un microscopio electrónico de barrido, verás el ensamblaje familiar de triángulos formando una red con aperturas triangulares lo suficientemente pequeñas para contener moléculas de aire y así como toda una variedad de componentes. La mayoría de los domos geodésicos utilizan una geometría pentagonal. Los pentágonos contienen muchos ejemplos de “la proporción aurea”, el mismo sistema proporcional que se piensa fue utilizado en la construcción del Partenón hace 2.400 años y que se presenta en muchas espirales naturales de Fibonacci (post espirales, vórtices…). Desde tiempos lejanos, esas proporciones han sido profundamente agradables a los ojos y a las mentes de los seres humanos. La abeja busca néctar o polen como alimento recolectando polen en el proceso. Este polen se transfiere a otra flor y se da la polinización. Este proceso beneficia tanto a la abeja como a la flor, representando un claro y bello ejemplo de biomimesis de transmisión de mensajes o comunicación entre sistemas.

Todo esto porqué?…, además de la bioinspiración y maestría de la Naturaleza que se extrae del post, las aplicaciones pueden ser infinitas. Fijaros por ejemplo como la propia NASA ha premiado el diseño de su próxima nave exploratoria “Super Ball Bot” en las superficies de nuevos planetas…… el resto os lo dejo a vuestra propia curiosidad exploratoria.

Podéis ampliar información aquí, en algunos diseños, y mucho mas, y con un libro de regalo de K.Snelson (34 páginas inglés)…. De gran ayuda ha sido el número 1 y 2 de la publicación Zygote Quaterly Journal (ahora en español también!), de la que me congratulo soy editor colaborador.

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Filed under Design, Eventos bioinspiradores, Exploración personal, Investigación Biologica, Los Genios del lugar, Materiales, Metodologia en biomimesis, Pensamiento sistemico, Personajes, Recursos

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