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BIOMIMESIS APLICADA EN LA INGENIERÍA CIVIL
Z “Somos del Centro, Somos del Perú”UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVILTECNOLOGÍA DE MATERIALES
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BIOMIMESIS APLICADA EN LA INGENIERÍA CIVIL
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
BIOMIMESIS APLICADA EN LA INGENIERÍA CIVIL
ASIGNATURA
Tecnología de Materiales
DOCENTE
 Msc. Pérez Canchanya Job
INTEGRANTES
Carlos Pacheco Daniel Misael
Espinoza Quispe Esmeralda
Hurtado Suasnabar Franshesca N.
Rojas Gallegos Elianne Judit
Villanueva Alminagorda Danait Anika
SEMESTRE
 V
Huancayo, Noviembre del 2020
INDICE DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN	5
OBJETIVOS	6
1. Objetivo General 	6
Objetivos Específicos 	6
RESUMEN	7
MARCO TEÓRICO	8
Historia 	8
Concepto	9
Importancia de la biomimesis	11
Clasificación 	11
DESORROLLO 	14
1. La biomimesis aplicada en la ingeniería civil 	14
1.1. Estructuras	14
1.1.1.Termorregulación de termitas 	14
1.1.2.Biomimetismo de Hok 	16
1.1.3. Tejidos amarrados y estructuras reciprocas 	17
1.2. Materiales de construcción 	18
1.2.1. Hoja de loto 	20
1.2.2. Tela de araña 	24
1.2.3. Superficies iridiscentes	26
2. Impacto de la biomimesis 	28
2.1. Impacto positivo de la biomimesis 	28
2.2. Impacto negativo de la biomimesis 	32
CONCLUSIONES	34
BIBLIOGRAFÍA	36
INDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 1: Diversidad morfológica en la evolución natural 	10
Gráfico 2: Pabellón “One Ocean “para la exposición del 2012, Corea del Sur 	15
Gráfico 3: Bocetos de la idea de diseño de biomimetismo para Lavasa de HOK.	17
Gráfico 4: Estructura reciproca del Puente de Luxmore, de Jaime McCulloc9 y Ateller One 	18
Gráfico 5: Materiales biomiméticos	19
Gráfico 6: Estructura jerárquica a diferentes am escalas del ala de una mariposa	19
Gráfico 7: El comportamiento del agua sobre la superficie de la hoja de loto hace que su apariencia sea siempre limpia y tersa	21
Gráfico 8: Diagrama del comportamiento de una gota de agua sobre la superficie “montañosa” de la hoja de loto	22
Gráfico 9: StoLotusan Color	22
Gráfico 10: El cristal Pilkington Activ	23
Gráfico 11: Telaraña de la araña Stegodyphus sarasinorum en estado normal, y estirada 5 y 20 veces	24
Gráfico 12: La telaraña 	26
Gráfico 13: Mariposa morfo (Morpho menelaus)	27
Teotihuacán Gráfico 14: Sección de la estructura de ala de mariposa morfo vista a través de microscopio SEM	28
Gráfico 15: Eastgate Building Harare	30
Gráfico 16: Termitas africanas 	30
Gráfico 17: Columna de la sagrada familia Gaudi	31
Gráfico 18: Arboles altos	31
Gráfico 19: Superficies en la naturaleza	32
Gráfico 20: Ejemplo de contaminación en obras civiles28	33 
INTRODUCCIÓN
La biomímesis es un tema conceptualmente nuevo, que recientemente salió a la palestra y tomo valor, pero este término ha estado involucrado con el ser humano mucho más de lo que imaginamos.
Es así que podemos evidenciarlos a través del paso de las eras, ya que es ahí, cuando el hombre encontraba cierta conjetura o dificultad para resolver un problema, es en aquel momento que observaba a la naturaleza y recibía inspiración y una solución de parte de ella. 
Entonces podemos decir que utilizar los modelos de la naturaleza para resolver diversos problemas parte de la necesidad de seguir progresando, lo cual lleva al hombre a construir y diseñar herramientas, mecanismos o estructuras. Empezaron con cosas sencillas; carretas para el transporte de materiales, casas o chozas para el refugio y herramientas para la confección de sus ropas.
Más adelante se vio en necesidad de crear objetos más eficientes, estructuras más resistentes y granes o transportarse por mayores áreas. Para ello crearon los barcos o tranvías para transportarse vía marítima o terrestre, crearon fortificaciones y ciudades, maquinaria para la producción de alimentos de forma masiva. Más aun esto no impedía que necesidades más complejas apareciesen, muchas de ellas difíciles de resolver, pero encontraron en la naturaleza la respuesta aquello. 
Se basaron en la dinámica y estructuras de las aves e insectos para la creación de los aviones y helicópteros; edificios en los cuales su estructura se inspira en ciertos hormigueros o formas de animales y eco localizadores imitando al mecanismo de detección de los murciélagos.
Y es así que llegamos a la actualidad en la que para poder solucionar diversos problemas podemos tomar como base a la naturaleza como quién nos proporciona las soluciones para los problemas presentados, ya que como muchos investigadores mencionan la naturaleza aventaja al ser humano en todos los campos; por ende, resulta más factible aprender de ella que intentar superarla. (Wikipedia, 2020)
En el presente informe analizaremos y dilucidaremos todo lo referido a la biomímesis, y como es que este concepto está aplicado dentro de la ingeniería civil, como es su uso, y cuáles son las ventajas y desventajas que este presenta.
OBJETIVOS
1. Objetivo general:
· Ampliar más nuestro conocimiento acerca de la biomimesis, según su concepto e historia, así como también según su clasificación. También conocer la importancia de estos desde la perspectiva de la ingeniería civil ya sea como una edificación o como un material de construcción.
2. Objetivos específicos:
· Dominar los conceptos teóricos básicos del tema de biomimesis en general y en su desarrollo en el campo de la ingeniería civil.
· Identificar la clasificación de esta ciencia, para así poder obtener información más detallada de la biomimesis, y entender que función cumple en la sociedad.
· Reconocer las aplicaciones de los materiales biométricos en la ingeniería civil con el objeto de poder aprovechar sus características y beneficios de este.
RESUMEN
La biomímesis es el estudio, entendimiento, replicación y adaptación de los principios, métodos y sistemas naturales aplicables a diseños de escala humana, como los pertinentes a la Ingeniería, la Arquitectura y la tecnología. Ésta pretende hacer que dichos diseños sean más eficientes, óptimos y ambientalmente compatibles con el mundo natural actual. La inspiración, para alcanzar los fines anteriores, recae en la naturaleza ya que durante millones de años, por medio de ensayo y error, ésta ha producido soluciones efectivas a problemas del mundo real mediante adaptaciones evolutivas, que tienen como base fundamental el proceso de selección natural darwiniano.
Los beneficios de esta ciencia tienen relevancia en cualquier tipo de ámbitos: desde la arquitectura, la medicina, la ingeniería, la robótica, la óptica, la nanotecnología…etc. Este concepto ha tomado importancia en los últimos años, pero ya lo habían aplicado Leonardo da Vinci o Antoni Gaudí.
Vincent, J. (2006), nos dice que estas aplicaciones están divididas, según el criterio y el interés de los autores en el tema, en tres grandes grupos: la forma, los procesos, y la estructura. Dentro de cada uno de estos grupos se exponen ejemplos concretos que se han implementado, o que se piensan implementar, en el diseño arquitectónico y estructural. Por medio de los ejemplos presentados se puede ver el enorme potencial que puede llegar a tener el uso generalizado de la biomímesis en todo el campo del diseño y la construcción de objetos arquitectónicos.
Este estudio considera a la naturaleza como mejor diseñador de la Tierra. Y tenemos la oportunidad de aprender muchísimas cosas si prestamos atención a la naturaleza. Ya hace varios años que muchos ingenieros, diseñadores, científicos y biólogos están siguiendo esta filosofía a la hora de crear nuevos productos y servicios.
Esta mencionada tecnología tiene una gran cantidad de aplicaciones en prácticamente todos los campos científicos, académicos y profesionales. En las últimas décadas, esta “nueva” ciencia ha tomado mucha fuerza debido a que las aplicaciones que se han llevado a cabo han sido satisfactorias, lo que demuestra el potencial de su uso. En el presentedocumento se expone sucintamente el significado de biomímesis y se presentan algunas de las aplicaciones que puede tener en el campo de la Ingeniería Civil.
MARCO TEÓRICO
1. Historia:
El término de biomímesis es un término acuñado en el año de 1982 y con el cual se pudo dar un verdadero sentido a este concepto, ya que antes se trató de darle denominación con otros términos pero que al final fueron acogidos con distinto sentido, así como el de biomimética y biónica. (López, 2010)
“El termino Biónica asociado a copiar, imitar y aprender de la biología fue acuñado por Jack Steele, de la Fuerza Aérea de los EE.UU. en 1960 en una reunión de Wright‐ Patterson Air Force Base en Dayton, Ohio y Otto H. Schmitt acuñó el término Biomimética en 1969” (Gray, 1995).
Pero si bien la biomímesis puede ser considerado como un término nuevo, su fin no es algo desconocido, ya que manifiestos de la biomímesis a lo largo de la historia son claramente visibles, de esa forma podemos ver al Velcro; que es considerada como la primera patente biomimética que fue propuesta por el ingeniero suizo George de Mestral, que fue a partir del análisis de unas semillas de Arctium (Favret,2008).
Aunque la idea del primer diseñador biónico nos lleva a la prehistoria en la que la necesidad de encontrar nuevos recursos generó la asimilación de ciertos conceptos que existían en la naturaleza, las garras de las rapaces y los colmillos de las fieras para la caza, escudos y defensas para su protección como armadillos, tortugas o erizos y sistemas de camuflaje para pasar desapercibido en el entorno de caza (López, 2012).
A pesar de todas esas manifestaciones, formalmente es a Leonardo Da Vinci al que lo denominan como el primer diseñador biónico, como el precursor de una metodología basada en la imitación y caracterización de la naturaleza; quien realizó diversos bocetos futuristas, que luego se pudieron desarrollar, teniendo de base formas de la naturaleza.
Y así son diversas las manifestaciones de biomímesis que podemos apreciar, y esto a la vez no es ajeno a lo que construcción se refiere, pues son distintas obras en donde se manifiesta esta ciencia. Así un claro ejemplo es el Parque biomimético de Bilbao; que es un proyecto que propone una topografía costera conformada por plataformas hexagonales, ya que la configuración más eficaz para cubrir una superficie lisa es el hexágono, además de proporcionar de máxima resistencia a compresión, esto inspirado en las colmenas de abejas que presentan esta forma. (Vélez, 2011)
2. Concepto:
Existen múltiples definiciones de los términos biónica y biomimética, muchas de ellas tienen un común denominador y están matizadas según sus aplicaciones o los campos de los que provienen quienes las definen. También hay nuevos términos derivados y relacionados con la biomimética y la biónica, como la biomimesis, bioemulación, biognosis, diseño bio‐inspirado, diseño inspirado biológicamente o biodiseño. (López, 2012)
De acuerdo a Benyus (1997), el significado de biomímesis está definido por su origen etimológico así nos dice que esta palabra viene de bios, vida y mimesis, imitar, y es una nueva ciencia que estudia las mejores ideas de la naturaleza y después imita sus diseños y procesos para resolver problemas humanos.
La biomimesis, también conocida como biomimética o biomimetismo, es la ciencia que estudia la naturaleza como fuente de inspiración de nuevas tecnologías innovadoras con la intención de resolver aquellos problemas humanos que la naturaleza ya ha sabido resolver. (Jiménez, 2018)
De acuerdo al diccionario Webster, se define a la a palabra biomímesis como el estudio de la formación, estructura o función de sustancias y materiales biológicamente producidos, y mecanismos y procesos biológicos especialmente, con el propósito de sintetizar, por mecanismos artificiales, productos similares que imitan a los naturales. 4 (Webster, 2012)
Desde otro punto de vista podemos decir que la biomimética implica la comprensión de las funciones biológicas, estructuras y principios de diversos objetos encontrados en la naturaleza, por equipos multidisciplinares compuestos por biólogos, físicos, químicos y científicos de materiales; y el diseño y fabricación de diversos materiales y dispositivos por ingenieros, científicos de los materiales, químicos y otros. (Jiménez, 2018)
Otro concepto es aquel que nos dice que la biomímesis es la ciencia de la construcción de sistemas artificiales que tienen algunas de las características de los sistemas vivos. Biónica no es una ciencia especializada, sino una disciplina entre‐ciencias, que puede ser comparada con la cibernética. Ambos modelos hacen uso de los sistemas vivos, la biónica, con el fin de encontrar nuevas ideas útiles para las máquinas artificiales y sistemas, la cibernética para buscar la explicación del comportamiento de los seres vivos.
Según Vincent et al. (2007) “Biomimética es conocida por varios términos, pero todos ellos, aunque con diferentes palabras y frases, coinciden en que es una copia, adaptación o derivación de la biología, que siendo una ciencia relativamente joven aplica el uso práctico de los mecanismos y funciones de la biología en la ingeniería, el diseño, la química, la electrónica y otros campos de la ciencia”.
Gráfico 1: Diversidad morfológica en la evolución natural
 Fuente: Royalsocity
Sanz (2002) expone la siguiente definición “la biónica es el estudio de prototipos biológicos en el diseño de sistemas creados por el hombre, es decir, se trata de estudiar los principios fundamentales de la naturaleza y llegar a la aplicación de dichos principios y procesos a las necesidades de la humanidad”. Además de su definición se deriva que el trabajo del diseñador biónico tiene una fuerte componente de investigación necesaria, para poder proyectar los nuevos objetos o aplicaciones industriales; Se manifiesta que la biónica se fundamenta en la comprensión de la naturaleza y no en la copia directa, que por otro lado puede llevar al fracaso.
Algo importante a resaltar es el hecho de que los sistemas naturales, no evolucionan como una optimización singular, como solución a un único problema, sino que es más bien una negociación entre numerosos factores, a veces incluso conflictivos, proporcionando un compromiso que puede solventar multitud de requisitos. Es decir, los sistemas, dispositivos y materiales naturales son multifuncionales.
3. Importancia de la biomimesis:
· Para Villafranz (2007) La biomimésis es una ciencia consistente en la aplicación de métodos empleados por la naturaleza como fuente de inspiración para la resolución de diferentes problemas que se plantean en diferentes áreas, en este caso, problemas que se han planteado en la ingeniería. 
· Según Nagel (2010) Es importante resaltar que el tema de la naturaleza es y será siempre concebida por muchas profesiones como algo perfecto y por lo tanto considerarla como objeto de estudio para la creación de diversos productos ya sea por el uso de sus propiedades, formas, colores, texturas, patrones, proporciones, sensaciones, etc., o bien para poder brindar distintas soluciones tecnologías, bajo el análisis de la eficiencia estructural, metabólica y energética del reino vegetal. Aunado a ello la concientización hacia la sustentabilidad como un medio de rescate y conservación del medio ambiente, logrando con ello mejores alternativas de uso del ser humano y al mismo tiempo el respeto del medio ambiente. 
· Para Nagel (2010) Por todo lo que enfrentamos actualmente, el hombre ha tratado de resolver muchos problemas que nos aquejan de una forma no efectiva, no eficiente. Por ejemplo, generamos muchos desperdicios de las cosas que consumimos, pero la naturaleza lo hace al revés. Es decir, a partir de los desechos se construye la materia y todo lo que se desecha se aprovecha para generaciones futuras. Entonces, este cambio de filosofía es la que hay que tratar de emular, tratar de aplicarla a la manera en que nosotros actualmente resolvemos nuestros problemas.
4. Clasificación:
SegúnJanine Benyus (2006) nos muestra diferentes clasificaciones de la biomímesis. Por una parte se pueden diferenciar tres niveles distintos de exploración de la naturaleza.
· El primer nivel recoge la abstracción formal de ésta, que podemos aplicar a envolventes, texturas, proporciones, entre otros.
· En el segundo nivel se analiza el funcionamiento de un ser vivo, aplicándolo a estructuras, mecanismos, conservación del calor… (Mecánica de vuelo de las aves o la piel de tiburón como estructura de materiales compuestos).
· Encontramos un último nivel en el que se estudia a nivel micro celular para generar aportaciones tecnológicas relevantes.
Según Nagel (2010) En los últimos tiempos, el biomimetismo se ha convertido en una de las bases del diseño en campos tan dispares como la energía, el transporte, la agricultura, la medicina o la arquitectura. En todos estos casos, la tecnología ha decidido crear un espejo de la naturaleza copiando soluciones para problemas fundamentales.
Nos muestra también diferentes enfoques de la biomímesis:
· En el primero, “la naturaleza como modelo”, expone que la biomímesis es una ciencia que estudia los modelos para imitarlos.
· Por otra parte, en el segundo enfoque, “la naturaleza como medida”, se establece que todo sigue un estándar ecológico juzgando lo que es correcto o no.
· Por último, el tercer enfoque, “la naturaleza como mentor”, trata de una rama que trata a la biomímesis como una nueva forma de ver y valorar el medio natural.
Para Villafranz (2007) Adentrándonos en el mundo del transporte encontramos ejemplos que gracias a los diseños biomimeticos benefician este campo. Para solucionar el problema de la presión del aire cuando el tren sale de los túneles. La solución fue encontrada en el Martín pescador, de este analizó su zambullido aerodinámico que no causa ruido. Aplicó la forma del pico y la disposición del cuello y cabeza de este animal en el momento de introducirse en el agua al diseño de la cabina del tren, resolviendo así los problemas de acústica, de resistencia contra el aire y reduciendo el consumo.
Según Nagel (2010) En la agricultura el investigador Andrew Parker y el MIT han analizado la capacidad para extraer agua de la humedad ambiental a través la textura del cuerpo del escarabajo del desierto de Namibia. Esta textura está compuesta por pequeñas y lisas protuberancias que recolectan agua condensada de humedad ambiental o niebla y mediante una cera resbaladiza la canaliza y la conduce hasta la boca del escarabajo, este mismo principio se utiliza para recolectar agua del aire con mayor eficiencia que otros materiales usados con anterioridad.
Para Vanasupa (2008) La biomímesis también la vemos aplicada en el ámbito de la comunicación a través del análisis de la eco localización que algunos animales utilizan para orientarse, como es el caso del delfín. El cual emite ondas sonoras que rebotan con los objetos que se encuentran y mediante el eco es recibido por los oídos de este mamífero.
DESORROLLO
1. La biomimesis aplicada en la ingeniería civil:
La biomimesis tiene una gran cantidad de aplicaciones en prácticamente todos los campos científicos, académicos y profesionales, Moreno (2012). Estas aplicaciones que tienen en el campo de la Ingeniería Civil, que están divididas en dos grandes grupos: estructural y en los materiales utilizados en la Ingeniería Civil, dentro de cada grupo se exponen ejemplos concretos.
1.1. Estructuras: 
Es posible planificar y edificar casa, edificios, barrios y ciudades a partir de principios de diseño sostenible, aunque no sea una tarea fácil, gracias a la biomimesis todos aquello problemas que el hombre intente resolver, ya ha sido resuelta por la naturaleza, Huerta (2017).
¿Cómo podemos construir estructuras más eficientes?, el diseño estructural es un campo muy prometedor para el desarrollo de investigaciones de aplicación de principios biomimeticos, esto debido a los innumerables ejemplos de estructuras naturales muy eficientes, adaptables y con excelente comportamiento estructural, como frente a las cargas.
1.1.1. Termorregulación de termitas: 
Hablar de las termitas no solo es indagar sobre la velocidad con la que se reproducen estos insectos y los daños materiales que pueden llegar a ocasionar, sino que tener presente que las termitas constituyen una especie que puede enseñarnos a reducir el impacto ambiental y los costos energéticos de nuestras edificaciones, (Wladyslaw,2017).
Es de conocimiento que las termitas, especialmente las originarias de África, necesitan una temperatura constante de 30°C para asegurar su supervivencia, pero como se sabe que la temperatura exterior sufre grandes variaciones, y estos seres vivos son capaces de mantener la temperatura interior de un nido de manera constante.
La gran cuestión es cómo pueden lograrlo, pues lo logran a través de la realización de pequeñas aberturas en la parte inferior de los termiteros, donde el ambiente es más húmedo, estas aberturas actúan como atrapa brisas, disminuyendo la temperatura del aire a medida que circula por los espacios del termitero. La presión del vapor, la temperatura del aire y la del agua intentan igualarse, manteniendo el interior a una temperatura constante. 
Iguaran, N; Ramírez, O (2018); una de las estructuras basadas en este principio es el proyecto Eastgate, que fue realizado por Mick Pearce en Harare. Este edificio de oficinas mantiene unas condiciones estables de temperatura durante todo el año, pero sin emplear los sistemas convencionales de refrigeración como el aire acondicionado o calefacción. 
Si se hubiese realizado a través de sistemas convencionales, se hubiese empleado más energía, pero gracias a este principio solo se hace uso del 10%. El proyecto capta el aire nocturno de menor temperatura y lo introduce a través de ventiladores hacia un espacio situado entre la primera y segunda planta.
Gráfico 2: Pabellón “One Ocean “para la exposición del 2012, Corea del Sur 
 Fuente: Técnicas biomimeticas aplicadas a la estructura
1.1.2. Biomimetismo de Hok:
Lavasa, India, es una ciudad propuesta de HOK (firma global de diseño, ingeniería y urbanismo); planeada para una región de la India sujeta a inundaciones monzónicas, (Rossin, 2008).
Para esto primero se determinó que el ecosistema original del sitio era un bosque caducifolio húmedo para luego convertirlo en un paisaje árido. Debido a las inundaciones de la temporada, diseñaron cimientos del edificio para almacenar agua como lo hacían los árboles anteriores.
Los tejados de la ciudad imitaban la hoja de higuera ya que tiene el sistema de goteo que permite que el agua se escape mientras que simultáneamente limpia su superficie .La estrategia para mover el exceso de agua a través de los canales se toma prestada de las hormigas cosechadoras locales, que utilizan canales de múltiples caminos para desviar el agua de sus hormigueros. 
Poco después del 2010, la iniciativa privada comenzó a construir Lavasa, la primera ciudad “corporativa”, ya que su construcción corrió de la mano de una trasnacional, la cual realizó un bosquejo completo donde se incluían hoteles, una zona de centros comerciales y casas para un estimado de 50 mil habitantes.
Sin embargo, a pesar de prometer una fina calidad de vida rodeada de montañas, agua dulce, edificios y calles autosustentables, la obra ha sido detenida en varias ocasiones debido a que atenta en contra del ecosistema que existía originalmente.
Gráfico 3: Bocetos de la idea de diseño de biomimetismo para Lavasa de HOK.
Fuente: Imagen de hok.com
1.1.3. Tejidos amarrados y estructuras reciprocas: 
Para Huerta (2017); hay muchos ejemplos de tejidos en la naturaleza, y quien no conoce fundamentalmente los tejidos en los nidos realizados por las aves, pues bien, dependiendo de la tipología de las aves y según sus requerimientos, los nidos se componen de todo tipo de materiales como telas de araña, lanas, pelos de animales o fibras de plantas, todo esto con el fin de que el nidoeste fuertemente entrelazado. 
El tejedor común (Ploceus cucullatus), es un ave que emplea más de 6 diferentes tipologías de nudos, que incluyen trayectorias circulares, semillaves, enganches, ataduras, nudos corredizos, nudos fijos y otros tipos de técnica de tejido. Lo interesante de este nido es la tipología de estructura recíproca realizada por el ave, esta estructura recíproca es empleada por el ave por lo general cuando la luz que debe ser cubierta entre las ramas excede el tamaño de las ramillas empleadas para la ejecución del nido. 
 En el mundo de la construcción al hablar de estructura recíproca, nos referimos a un conjunto de elementos auto-apoyados en un circuito cerrado, (Parigi y Pugnale, 2011). 
El Puente de Luxmore, de Jamie McCulloch y Atelier One, es un claro ejemplo de esta idea de estructura recíproca, para cubrir las distancias entre ambos extremos, aquí se puede ver como unos elementos dependen y se apoyan sobre otros para generar esa estructura. El sistema estructural reciproca nos confirma una de las leyes físicas presentes en la naturaleza, cuando sin apoyos verticales o sin sistemas de pórticos, las estructuras se mantienen con la máxima eficiencia, (Iguaran, N; Ramírez, O 2018).
Gráfico 4: Estructura reciproca del Puente de Luxmore, de Jaime McCulloch y Ateller One
Fuente: Técnicas biomimeticas aplicadas a la estructura
1.2. Materiales de construcción: 
La naturaleza siempre ha funcionado como fuente de inspiración para el hombre, tanto a nivel estético como funcional. Es a través de la observación y el entendimiento de la naturaleza en todas sus formas y escalas que podemos tener una mayor comprensión del medio que nos rodea y poder así adaptarnos de mejor manera a él. A la par de la evolución de los métodos de observación, han surgido avances científicos, artísticos y culturales.
La naturaleza con sus más de 3.8 mil millones de año, ha desarrollado objetos de alto rendimiento utilizando materiales comúnmente encontrados y que funcionan desde la macro escala hasta la manoescala. 
Gráfico 5: Materiales biomiméticos
Fuente: Faircompanies
Gracias al avance de la tecnología y descubrimientos científicos, los sistemas visuales pudieron alcanzar el desarrollo del SEM (scanning electron microscope) a mediados de los años 60, un instrumento que nos permitió echar un vistazo por primera vez al mundo en una escala nanométrica. Los materiales biológicos estaban altamente organizados desde la escala molecular a la escala nanométrica, microescala y macroescala, a menudo de forma jerárquica, conforman una red de diferentes elementos funcionales (Lewis, 2003). 
Gráfico 6: Estructura jerárquica a diferentes am escalas del ala de una mariposa
Fuente: Biomimetics: lessons from nature–an overview
Beneficio a ello gozamos de un mejor entendimiento físico de elementos y estructuras naturales que detonan un rencuentro con la naturaleza y la capacidad de asombro ante ella, lo que nos ha devuelto la humildad de aprender de un sistema evolutivo que nos lleva millones de años de ventaja de “prueba y error” para encontrar la mejor solución a problemas naturales que se asemejan a ciertas necesidades humanas actuales.
Ahí reside el espíritu de la biocinética, en reconocer la sabiduría de la naturaleza, asimilarla, y adaptarla a los requerimientos humanos contemporáneos. En el campo de la arquitectura y la construcción, particularmente en el desarrollo de materiales que es lo que concierne a esta investigación– la biocinética promete cambios radicales que no solamente nos permitirán ser más eficientes, sino también auténticamente ecológicos. Recordemos que la mayor limitación que posee la manera actual de forjar materiales de construcción radica en la necesidad de generar temperaturas muy altas a través de la quema de combustibles no renovables mientras que la biocinética se inspira en la manera en que funciona la naturaleza. 
La industria manufacturera de materiales de construcción convencionales representa uno de los mercados comerciales más prolíficos del mundo, por lo que ve con recelo el desarrollo de productos que amenacen su reinado, lo que ha contribuido a la desestimación comercial de materiales con inspiración biomimética. Aun así les mostramos algunos materiales prometen una aplicación práctica en un futuro cercano inspirado en los principios de la biomimética.
1.2.1. Hoja de loto:
La hoja de la planta de loto ha sido considerada durante siglos como una imagen sagrada de la limpieza y purificación por muchas ideologías orientales. Cualquiera que la haya visto puede entender el porqué. La característica que más resalta a simple vista es la apariencia de limpieza en su superficie, a pesar de que generalmente crece en sitios lodosos o pantanosos. El secreto radica en la rugosidad de su superficie a una escala nanométrica. Esto hace que las gotas de lluvia que caigan sobre ella no se adhieran, comportándose como partículas de mercurio, escurriéndose sin dejar rastro y de paso acarreando consigo cualquier partícula de polvo o suciedad para generar un sistema “auto-limpiante” hermoso y sencillo que supera por su simplicidad y eficiencia a cualquier agente químico detergente que el hombre haya inventado. 
La textura rugosa de la hoja se aprecia en una escala nanométrica como un patrón de pequeñas montañas formadas químicamente por sustancias “repelentes” al agua
(hidrofóbicas). Las gotas de lluvia no tienden a “desparramarse” como en otras superficies debido a esta repelencia, por lo que mantienen una forma esférica posándose sobre las formaciones montañosas, permitiendo que exista una capa de aire entre la superficie de la hoja y el agua, de modo que la superficie de contacto entre la hoja y el agua se reduce solamente a algunos puntos.
Gráfico 7: El comportamiento del agua sobre la superficie de la hoja de loto hace que su apariencia sea siempre limpia y tersa
Fuente: Easyliving Native Perennial Wildflowers
De manera similar, cuando una gota de agua se posa en la superficie rugosa de la hoja de loto, el aire que existe debajo de ella le da una cierta capacidad de “flotación” sobre la hoja. Lo mismo sucede con las partículas de tierra o suciedad que se posan sobre la misma, no se adhieren porque carecen de suficientes puntos de contacto. Cuando se presenta una lluvia, la suciedad se adhiere al agua con mucho más facilidad de lo que lo hace a la superficie de la hoja, por lo que simplemente rueda sobre la superficie montañosa (Forbes, 2006).
Gráfico 8: Diagrama del comportamiento de una gota de agua sobre la superficie “montañosa” de la hoja de loto
Fuente: Forbes, Peter. The Gecko's Foot. Bio inspiration: Engineered from Nature, W. W. Norton & Company, Nueva York, 2006.
En el campo de la construcción, este descubrimiento ha impulsado el desarrollo de algunos productos de cierto éxito comercial.
· StoLotusan Color, una pintura autolimpiante que al aplicarse sobre cualquier área reacciona para crear en su superficie pequeñas montañas que reproducen con exactitud el efecto de la hoja de la planta de loto. 
Gráfico 9: StoLotusan Color
Fuente: European Consumers Choice
De este modo podemos cubrir las fachadas de nuestros edificios con colores que se mantendrán más vivos, más limpios y más duraderos. Con esto reducimos la cantidad de pintura utilizada y eliminamos la necesidad de productos limpiadores artificiales.
· El cristal Pilkington Activ, una superficie de cristal que emula el efecto contrario de la flor de loto pero obtiene resultados similares. En vez de reproducir una superficie que reduzca el área de contacto con el agua haciéndola “repelente”, este material disminuye el ángulo de contacto haciendo la superficie mucho más “mojable” y por ende autolimpiante con la presencia de agua de lluvia.
Gráfico 10: El cristal Pilkington Activ
Fuente: Pilkington
Este producto se ha topado con varias críticas medioambientales porque a pesar de estar inspirado en tecnología biológica, su manufactura no emula las temperaturasmedioambientales en su proceso de fabricación, por lo que no puede ser considerado estrictamente biomimético. Para generar el efecto autolimpiante, el cristal Pilkington Activ utiliza una delgadísima capa de dióxido de titanio que al reaccionar con la luz del sol se carga eléctricamente oxidando cualquier materia orgánica en su superficie descomponiéndola en partículas pequeñas que serán fácilmente lavadas con el agua de lluvia (Forbes 2006). El problema es que la generación de esta capa se obtiene en procesos de cientos de grados centígrados de temperatura incitados por la quema de combustibles no renovables.
1.2.2. Tela de araña:
Durante décadas el mundo científico ha soñado con emular las fantásticas propiedades ocultas en la tela de araña. Se dice comúnmente que la tela de araña es más resistente que el acero, sin embargo si tuviéramos un “hilo” de acero y uno de tela de araña del mismo diámetro y jaláramos de ellos con la misma fuerza nos daríamos cuenta de que el acero es casi dos veces más resistente a la tensión que la tela de araña, pero hay que tomar en cuenta que el acero es prácticamente ocho veces más denso que una telaraña. Si comparáramos dos hilos de la misma densidad o peso, entonces sí notaríamos que la tela de araña es mucho más flexible, siendo capaz de estirarse hasta un 40% más que su tamaño original antes de romperse.60 Ésa es la principal cualidad de este fantástico material, su elasticidad y no su resistencia como comúnmente se piensa.
Gráfico 11: Telaraña de la araña Stegodyphus sarasinorum en estado normal, y estirada 5 y 20 veces
Fuente: Ed Nieuwenhuys
El problema es que aún no hemos reproducido la sustancia líquida que existe dentro del cuerpo de la araña debido a la complejidad de su estructura molecular, pero grandes avances se están haciendo en la Universidad de Tufts cerca de Boston de la mano de David Kaplan, quien pretende reproducir este líquido mediante el cultivo de células madre de ciertas arañas. Una célula ordinaria solamente produce copias de sí misma, pero una célula madre es capaz de convertirse en cualquier parte del cuerpo del ser vivo que la alberga, por lo que una ventana de oportunidad parece abrirse.
Esta elasticidad tiene una función determinada en la naturaleza. Las telarañas que “tejen” estos ingenieros de ocho patas deben tener la capacidad de atrapar insectos en pleno vuelo y conservarlos de manera íntegra. De nada serviría contar con un material tan resistente como el acero que descuartizara a cualquier insecto que se topara con él.
Si lo traducimos a una escala más humana, una tela de araña gigante sería capaz de atrapar un avión de pasajeros en pleno vuelo sin destruirlo (J. M. Benyus 2002).
Las propiedades del “nailon natural” son de una complejidad tal que aún estamos lejos de emularlas. Hasta el momento sabemos que una sola especie de araña es capaz de producir hasta siete diferentes tipos de telaraña, cada uno con diferente función, como envolver los cadáveres de otras especies de arañas, colgarse de lechos para subir y bajar a través de una especie de “cable retráctil”, “volar” mediante “hilos” que son acarreados fácilmente por el viento o bien tejer una telaraña.
En una época como la actual, en la que importantes descubrimientos se realizan de manera continua, perecería impensable que el secreto de la tela de araña se nos resista, pero existen primordialmente varias barreras que no han podido ser superadas.
Principalmente, hacer referencia a la complejidad de la estructura de las proteínas que forman la tela de araña. Las proteínas son capaces de crear prácticamente cualquier forma o superficie, desde la clara de un huevo, hasta nuestro cabello o nuestras uñas. La variación en la forma final depende de la unión de diferentes tipos o cadenas de proteínas en determinado orden, y las combinaciones de las mismas son prácticamente infinitas y no siempre con una secuencia ordenada y repetida, por lo que reproducirlas ha significado una tarea salomónica.
Gráfico 12: La telaraña 
Fuente: RTEV
Es un hecho que un avance importante está cerca de llegar, pero para pensar en el uso comercial de productos fabricados por el hombre inspirados en la tela de araña tendremos que esperar aún varios años. Sin embargo, el potencial que existe detrás de la posibilidad de generar un material constructivo resistente y eficaz, a temperatura ambiente, sin el consumo de recursos no renovables y sin la generación de desechos o basura, hace que valga la pena la espera.
	
1.2.3. Superficies iridiscentes:
Todos nos hemos maravillado alguna vez con el fenómeno de la iridiscencia, que puede explicarse como una propiedad óptica que poseen ciertas superficies cuyo efecto genera una radiación de luz que cambia de color en la medida en que cambia en ángulo de visión con la que se observa. Existen muchos ejemplos que nos rodean en nuestra vida diaria, como la superficie de un disco compacto, en hologramas de tarjetas de crédito, en burbujas de jabón, en un charco de aceite en la calle e incluso en el mundo natural en el plumaje de un pavorreal o en la superficie de algunas mariposas de la familia Morf.
Gráfico 13: Mariposa morfo (Morpho menelaus)
Fuente: Aanimalku, 2011
En el caso de la parte visual del espectro luminoso, los colores del arcoíris tienen longitudes de onda que van desde los 380 nm (azul) hasta los 700 nm (rojo) y algunas especies de mariposas poseen en la estructura de sus alas patrones tridimensionales a escala nanométrica que coinciden con estos rangos de modo que recrean el fenómeno de iridiscencia. Es así que un cuerpo puede adquirir color por sus cualidades físicas y no por un pigmento o una sustancia añadida.
Este fenómeno está intentando ser reproducido en diversas superficies, una de las que ha tenido un éxito moderado se denomina Morphotex, una tela que es capaz de tener y reproducir colores sin contar con pigmentos de ningún tipo.
El potencial ecológico de estos avances podría tener un impacto sumamente benéfico en los niveles de contaminación generados por pinturas artificiales hoy en día. Estamos hablando del potencial de imprimir colores permanentes y de nulo mantenimiento a nuestras edificaciones, eliminando tóxicos procesos de fabricación de pigmentos y solventes y sobretodo el dejar de respirar componentes comunes en las pinturas como el dióxido de titanio, el óxido de antimonio, el óxido de zinc, el sulfuro de zinc, el hidroxisilicato de plomo, el sulfato de bario, el óxido de hierro, el óxido de cromo, y el óxido de plomo entre otros. 
Gráfico 14: Sección de la estructura de ala de mariposa morfo vista a través de microscopio SEM
Fuente: NISE Network, Nanoscale Informal Science Education
2. Impacto de la biomimesis:
2.1. Impacto positivo de la biomimesis: 
En cuanto a la Ingeniería Civil, las soluciones biomiméticas que se han llevado a cabo generaron proyectos muy interesantes desde el punto de vista de la sostenibilidad, de la solución estructural, funcional, estética y tecnológica, que han producido proyectos integrales que sirven como catálogo de múltiples soluciones que pueden emplearse en nuevos proyectos. 
· El primero sería “La naturaleza como modelo”, VOGEL, Steven (2000), nos dice que donde se expone a la biomímesis como una ciencia que estudia los modelos naturales para luego imitarlos, o utilizarlos como inspiración (por ejemplo el diseño de una celda solar inspirada en una hoja).
· El segundo es “La naturaleza como medida”, Vogel, Steven (2000), nos dice que aquí se presenta la utilización de un estándar ecológico, por parte de la biomímesis, para juzgar lo que sería correcto, o no, de las innovaciones elaboradas; la naturaleza ha aprendido, después de tantos millones de años, lo que funciona, lo que es apropiado y lo que perdura.
· Por último, aparece “La naturaleza como mentor”, Vogel, Steven (2000), nos dice que una de las ramas que toma a la biomímesis como una nueva manera de ver y valorar a la naturaleza, introduciendo así una era basada en lo que se puede aprenderdel mundo natural, no en lo que se puede extraer de él.
Para citar algunos ejemplos:
· El Eastgate Building harare en áfrica: 
El cual imita los principios básicos de termorregulación de una especie de termita africana. El diseñador de este proyecto, Mick Pearce, se inspiró en los termiteros que construyen dichos insectos, siendo su interés principal la dosificación de energía calórica (producida en su interior) que estas estructuras realizan, con el fin de mantener una temperatura óptima tanto de día como de noche. El edificio, al igual que el termitero, se orienta en el eje norte-sur (eje de los vientos predominantes). Su morfología es similar a la de una chimenea, extrae el aire caliente (menos pesado) y renueva el aire que se encuentra en el interior por medio de corrientes más frescas (aire más pesado) presentes en la parte inferior. De esta manera se crea una red de conductos que actúan como un sistema de refrigeración, evitando la instalación, o por lo menos reduciendo las horas diarias de funcionamiento, de maquinaria de condicionamiento de aire. Como resultado, el edificio consume únicamente el 7% de la energía que consume un edificio de oficinas tradicional. 
Gráfico 15: Eastgate Building Harare
Fuente: Building of the week: Eastgate, Zimbabwe 
Gráfico 16: Termitas africanas 
Fuente: Modelos de simulación en entornos lúdico-interactivos 
Vincent, J. (2006) nos dice que otra aplicación interesante de biomímesis en el campo del diseño y estructural, se presenta cuando se concibe a la estructura como parte significativa del valor formal del objeto arquitectónico. Un gran exponente de este principio es el maestro Gaudí, el cual fundamentaba la forma de las estructuras principalmente en la naturaleza, caracterizándose éstas por una capacidad de generación geométrica y por unas posibilidades plásticas inigualables. Gaudí planteaba que “la naturaleza puede descomponerse con ayuda de la geometría, que se erige como instrumento fundamental de la arquitectura”.
· Las columnas de la sagrada familia de Gaudí:
Denominadas por el mismo como “bosque de columnas”, se inspiran en la característica geométrica de los arboles denominada ramificación. De esta manera sustentan el techo en múltiples puntos, permitiendo la obtención de elementos más esbeltos y ligeros, cada uno de ellos une los diferentes puntos en la cubierta con un único punto en el suelo. Como resultado, se reduce la cantidad del material empleado y, a su vez, se tiene un alto potencial estético.
Gráfico 17: Columna de la sagrada familia Gaudi
Fuente: Modelos de simulación en entornos lúdico-interactivos 
Gráfico 18: Arboles altos
Fuente: Bosque de pinos con árboles altos y hierba verde, tono fresco
Como se puede ver en los ejemplos anteriores, la biomímesis es aplicable en muchos campos distintos, siendo del interés de los autores el referente al diseño estructural. Por consiguiente, a continuación se presenta una estructura encabezada por tres componentes principales, forma, procesos y estructura. Dentro de cada uno de ellos se despliegan algunos principios biomiméticos que corresponden al tema de interés.
Actualmente, uno de los profesionales que aplica este principio es el Arquitecto e Ingeniero estructural Frei Otto, el cual se inspira en las diatomeas para generar las cubiertas de la mayoría de sus proyectos. Las diatomeas son una especie de algas multicelulares, las cuales presentan una cáscara que puede ser plana, cilíndrica, cupular o alabeada y con un espesor muy reducido. Estos organismos se desarrollan en muy poco tiempo, obtienen su forma definitiva al rigidizarse completamente las superficies de las cáscaras que las conforman, desarrollan varios principios estructurales que pueden soportar diferentes situaciones de carga: de compresión y/o de flexión. 
Gráfico 19: Superficies en la naturaleza
Fuente: Ecured
De esta manera, la biomímesis es aplicable a todo tipo de diseños. Desde biólogos, diseñadores, ingenieros y demás científicos, se inspiran en la naturaleza para generar nuevas soluciones.
2.2. Impacto negativo de la biomimesis: 
· Contaminación del aire: 
Holland, John H. (1975), nos dice que la construcción con sus diversas etapas; Demoliciones, excavaciones, obra gruesa, terminaciones, obras exteriores, puede generar diferentes tipos de emisiones a la atmosfera, por lo que es uno de los impactos negativos de la biomimesis.
· Contaminación del suelo: 
Holland, John H. (1975), nos dice que son los metales pesados (pB) y los vertidos accidentales de aceites y combustibles, este impacto es negativo si el terreno es impermeable, o muy extenso si el terreno es permeable y se alcanza la capa freática, de larga duración y reversible a largo plazo.
Gráfico 20: Ejemplo de contaminación en obras civiles
Fuente: Construcción de contaminantes – Paradigma
CONCLUSIONES
· La biomimesis es una disciplina de diseño que estudia las mejores ideas de la naturaleza y luego imita estos diseños y procesos para resolver problemas humanos.
· La biomimesis aunque de reciente aparición conceptual, tiene gran trascendencia histórica. Durante toda la historia el hombre se inspiró de la sabiduría de la naturaleza para analizarlo y aplicarlo para poder resolver los distintos problemas que se le presentan.
· Son innumerables las aplicaciones que puede llegar a tener la biosíntesis en la Ingeniería Civil, así como en muchas otras disciplinas. Lo que se debe hacer es identificar de forma correcta la necesidad o el problema que se desea resolver y, saber mirar a la naturaleza para encontrar en ella las respuestas.
· Es muy preocupante la ignorancia y constante sensación de superioridad que el hombre tiene, que solo utiliza la fuerza bruta para lograr destruir e interrumpir la armonía natural para finalidades egocéntricas, cuando las acciones del ser humano deben de ser aprender y respetar de todas las especies naturales. 
· A través de composiciones químicas complejas, la naturaleza es capaz de crear a temperatura ambiente materiales “constructivos” como huesos, conchas, telas de araña y otros elementos que compiten o superan a sus equivalentes artificiales (humanos) sin producir residuos tóxicos o contaminantes, ya que en el mundo natural no existe la basura.
· En cuanto a Ingeniería Civil, las soluciones biomiméticas que se han llevado a cabo generaron proyectos muy interesantes desde el punto de vista de la sostenibilidad, de la solución estructural, funcional, estética y tecnológica, que han producido proyectos geniales que sirven como modelo de múltiples soluciones que pueden emplearse en nuevos proyectos.
· Como se ha expuesto anteriormente, la biomimética busca emular tecnologías naturales para satisfacer necesidades humanas. Poder generar materiales de construcción y acabados con superficies autolimpiantes nos acercaría un paso más a la integración de nuestro entorno natural formando parte de una cadena de procesos ecológicos naturales y sustentables. El potencial de esta tecnología vislumbra un futuro limpio y libre de químicos dañinos como jabones, detergentes o solventes.
· Es evidente que la aplicación de dichos principios naturales en el diseño y construcción de objetos arquitectónicos resultaría en ganancias para todos los actores directos e indirectos del proyecto arquitectónico. Los diseñadores tendrían distintas soluciones eficientes, funcionales y con alto potencial estético al alcance de la mano; los constructores tendrían soluciones económicas e innovadoras; y los usuarios tendrían soluciones de alto rendimiento, confort y seguridad, así como económicas, durante la vida útil del objeto arquitectónico.
· Son innumerables las aplicaciones que puede llegar a tener la biomímesis en la Arquitectura y en la Ingeniería Civil, así como en muchas otras disciplinas. Lo que se debe hacer es identificar de forma correcta la necesidad o el problema que se desea resolver y, saber mirar a la naturaleza para encontrar en ella las respuestas.BIBLIOGRAFÍA
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Biomimesis. (2020, 27 de octubre). Wikipedia, La enciclopedia libre. Fecha de consulta: 05:46, noviembre 25, 2020 desde https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Biomimesis&oldid=130415557. 
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