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Adolfo Marroquín

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Hay mucha naturaleza en cada avión

En algunos artículos anteriores exponíamos que existe una vieja nueva ciencia, que se renueva constantemente, que es la biomimética, nombre que procede de bio, vida y mimesis, imitar, y que es la ciencia que estudia las mejores ideas de la naturaleza, para tratar de imitarlas inteligentemente, aprovechando las soluciones naturales que seamos capaces de encontrar.

Gran observador de la naturaleza, de la que aprendió muchas de las cosas que le llevaron a conseguir fama como genio universal, Leonardo Da Vinci, en el siglo XV, propuso una serie de diseños, basados en las formas de los animales voladores que él observaba, y así presentó su diseño de máquina voladora, basándose en las características de vuelo del murciélago.

Posteriormente, como es natural, la idea del Gran Leonardo, fue continuada, tratando no ya de copiar a la naturaleza, sino de ir más allá. Así el ingeniero alemán Otto Lilienthal, logra el primer vuelo sin motor digno de tal nombre, en 1895, con su propio diseño, al que denominó “Ala de Tormenta”.

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Otto Lilienthal después de presentar sus experiencias y la interpretación de las mismas, en su libro “Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst” (“El vuelo de las aves como base de la aviación”), consiguió que se comenzaran a construir en el mundo numerosas máquinas voladoras. Con su investigación fundamental sobre las aves de vuelo, creó el ala aerodinámica y sentó las bases de los conceptos que siguen utilizándose hoy en día. Su éxito inspiró a los hermanos Wright (EE.UU.) para alcanzar su propio éxito final en 1903.

Pero, la biomimética requiere de un poco de escepticismo científico. Pues el hombre siempre ha tenido, y seguirá teniendo, ideas geniales como la rueda, que carecen de antecedente natural. En la imaginación humana se verifica una y otra vez la experiencia y las limitaciones de Otto Lilienthal, que en 1889 comentaba: “Un aparato volador que pretenda ser efectivo, ahorrando el mayor trabajo, deberá asemejarse en su forma y proporciones exactamente a las alas de los pájaros más grandes“.

Estaba tan convencido de que el vuelo de las aves era el fundamento total del arte de volar, que pasó por alto completamente el desarrollo de la hélice como mecanismo propulsor, y no digamos la idea de los turborreactores. Ideas que ahora nos parecen claras y evidentes, y que incluso tienen también modelos “orientativos” en la Naturaleza, tardaron sin embargo muchos años para ser efectivamente descubiertas y aplicadas. ¡¡Y seguramente quedan pendientes muchas más, a nuestro alrededor!!

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Por ejemplo para la optimización de las estructuras de los aviones, el estudio del esqueleto de las aves más poderosas, ha suministrado información para el desarrollo de los planos de las alas del A380. En un estudio en el que se hicieron pruebas de resistencia para distintas estructuras (en la imagen superior, a la derecha, detalle de una costilla del ala del A380), el diseñador trató de optimizar la estructura de un ala, que suministrara la máxima resistencia y fiabilidad, con el menor peso posible (lo que supone más carga útil, menor consumo y costo, etc.). Al final el resultado que se obtuvo fue… el ala de un águila.

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Los huesos de algunas aves son huecos o casi huecos y están llenos de aire, lo cual los hace ser muy livianos; por ejemplo, el esqueleto de un águila constituye menos del 10% del peso total del animal. Pese a ello, los huesos de las aves son muy fuertes y muchos de ellos están unidos, creando un esqueleto rígido.

Esas características contribuyen a que algunas aves sean capaces de volar empleando menos energía que otras y de soportar las fuertes presiones del movimiento de aleteo, que se produce especialmente al despegar y al aterrizar.

Otro ejemplo de diseño, perfecto para muchas zonas de los modernos aviones, son los panales de abejas. La celda de sección hexagonal brinda la mejor posibilidad de dividir el espacio, permitiendo un máximo ahorro de material, junto con una elevada resistencia a la deformación.

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Esta ventaja fue adoptada por los ingenieros aeronáuticos en la búsqueda de ahorrar peso en los aviones. El piso de la cabina de una aeronave se compone en principio de tres capas: la inferior y la superior son de material plástico reforzado con fibra de vidrio. Y es en la capa intermedia de apoyo donde se aplicó la estructura de panal de abeja, una placa plástica ultraliviana llamada Honeycomb, con la que se logra disminuir notablemente el peso neto del avión.

Adolfo Marroquín Santoña

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Sobre el autor

Adolfo Marroquín, Doctor en Física, Geofísico, Ingeniero Técnico Industrial, Meteorólogo, Climatólogo, y desde 1965 huésped de Extremadura, una tierra magnífica, cuna y hogar de gente fantástica, donde he enseñado y he aprendido muchas cosas, he publicado numerosos artículos, impartido conferencias y dado clases a alumnos de todo tipo y nivel, desde el bachillerato hasta el doctorado. Desde este blog, trataré de contar curiosidades científicas, sobre el clima y sus cambios, la naturaleza, el medio ambiente, etc., de la forma más fácil y clara que me sea posible.


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