Juliana Serna Mesa - Festival de la Imagen

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SALA 3 / MESA C/ Gestión y Transmisión del Conocimiento
El vuelo de las semillas
y su relación con el diseño industrial
Autores/
Juliana Serna Mesa
Estudiante de Diseño Industrial
Andrés Valencia-Escobar
Ph.D. MSc. Ing. Mecánico
Universidad Pontificia Bolivariana
Medellín – Colombia
[email protected]
[email protected]
RESUMEN
La investigación formativa es una actividad fundamental en el la generación de
competencias profesionales para un diseñador industrial, por lo cual existen muchas
estrategias académicas para acercar a los estudiantes a la ciencia y a su proceder. La Línea
de Investigación en Morfología Experimental (LIME) del Grupo de Investigación de Estudios
en Diseño de la Universidad Pontificia Bolivariana ha estado trabajando desde el año 2002
en el diseño, la implementación y el mejoramiento continuo de una propuesta didáctica
basada en la biomimética, que busca que el estudiante vincule la ciencia y el proyecto a
través de la abstracción y referenciación de patrones y principios naturales.
El Semillero de Investigación Morfolab, es el espacio propuesto por la LIME para el
desarrollo de proyectos de investigación enfocados a la generación de competencias
científicas en los alumnos. Desde enero del año 2013 y diciembre del año 2014 Morfolab
desarrolló el proyecto “semillas que vuelan”, que tenía como objetivo general identificar en
las semillas dispersadas por viento referentes funcionales, formales y/o materiales para el
diseño de productos industriales. Este proyecto contó con la participación directa de dos
profesores y de 10 estudiantes de la Facultad de Diseño Industrial que fueron divididos en
varios grupos de trabajo a lo largo de la historia del proyecto.
Esta ponencia espera presentar algunos de los resultados científicos del proyecto, y con
base en ellos, hacer una reflexión sobre la importancia que tiene para los estudiantes de
diseño industrial involucrarse desde los primeros semestres en actividades de formación en
investigación relacionadas con la biomimética. La biomimética como herramienta para el
diseño implica tener amplio conocimiento sobre los mecanismos que usa la naturaleza para
funcionar. En este orden de ideas, un proyecto que espere usarla tiene dos caminos: tomar
la información que otros han encontrado o generar la suya propia. El proyecto en mención
atendió la segunda opción, buscando que los estudiantes se entrenarán en técnicas
científicas de recolección y análisis de información biológica y física bajo un enfoque
particular liderado por el interés de transferir esa información a un objeto funcional.
El proyecto trabajó con 10 especies de semillas dispersadas por viento que fueron
estudiadas morfológicamente con técnicas de microscopía óptica y microscopía electrónica
de barrido; y funcionalmente con técnicas de análisis de vuelo en caída libre en espacios
libres de viento. Como resultado científico se encontró que las relaciones entre las variables
morfológicas, físicas y funcionales no fue siempre visible con los experimentos planteados.
Con algunas especies estudiadas se encontraba relación y con otras no. Esto generó la
necesidad de explorar varios esquemas de trabajo para el mismo problema. Además, se
encontró que muchos de los asuntos funcionales en la naturaleza son de carácter
multivariado, lo que implicó un tratamiento estadístico complejo.
Con esta experiencia científica los alumnos lograron reconocer en la ciencia una
herramienta valiosa para la biomimética, y con ella para el diseño. Los resultados y la
experiencia vivida demostraron el valor agregado que tiene una comprensión profunda del
quehacer científico para el ejercicio proyectual del diseño industrial.
Palabras Claves: Semillas que vuelan, Biomimética, Investigación Formativa, Diseño
Industrial, Morfología Experimental
INTRODUCCIÓN
La investigación formativa se identifica como una actividad fundamental en la generación
de competencias profesionales para un diseñador industrial, por lo cual existen muchas
estrategias académicas para acercar a los estudiantes a la ciencia y a su proceder. La Línea
de Investigación en Morfología Experimental del Grupo de Investigación de Estudios en
Diseño de la Universidad Pontificia Bolivariana ha estado trabajando desde el año 2002 en
el diseño, la implementación y el mejoramiento continuo de una propuesta didáctica basada
en la biomimética, que busca que el estudiante vincule la ciencia y el proyecto a través de la
abstracción y referenciación de patrones y principios naturales.
El concepto de biomimética ha estado vinculándose en los últimos años con mucha fuerza
en los procesos formativos del diseño industrial (Junior & Guanabara, 2005; Helms, Vattam
& Goel, 2009; Yen, Weissburg, Helms& Goel, 2011; Volstad & Boks, 2012). A partir de lo
anterior se ha propuesto que para su implementación en el proceso de diseño, pueden
seguirse dos caminos: uno en el cual se usa la información que otros, generalmente biólogos
e ingenieros, han recolectado de la naturaleza para desarrollar las abstracciones formales,
materiales y/o funcionales que serán transferidas al proyecto; el segundo, en el que se hace
investigación científica para encontrar los patrones y/o principios asociados al fenómeno de
estudio para luego, generar la abstracción y su posterior transferencia. Ambas opciones son
válidas como herramienta proyectual, sin embargo, la segunda se presenta como una
excelente alternativa para no solo potenciar el proceso de diseño, sino también para
generar necesidad de atención científica.
EL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN FORMATIVA
El Semillero de Investigación Morfolab, es el espacio propuesto para el desarrollo de
proyectos de investigación enfocados a la generación de competencias científicas en los
alumnos. Una de las líneas de trabajo de este semillero es la biomimética, y con base en ella,
desde enero del año 2012 y diciembre del año 2014, desarrolló el proyecto “semillas que
vuelan”. Este proyecto tenía como objetivo general identificar en las semillas dispersadas
por viento referentes funcionales, formales y/o materiales para el diseño de productos
industriales. El proyecto contó con la participación directa de dos profesores y de al menos
10 estudiantes de la Facultad de Diseño Industrial que fueron divididos en varios grupos de
trabajo a lo largo de la historia del proyecto.
Si bien la dispersión por viento de semillas vegetales ha sido un campo de estudio amplio
tanto desde la biología como desde la ingeniería (Kapil, Song, & Wang, 2012; Lentink,
Dickson, van Leeuwen, & Dickinson, 2009; Lindhe Norberg, 2002; Minami & Azuma, 2003),
no se reconocieron en primera instancia aplicaciones biomiméticas directas al diseño
industrial. Este hecho justificó la selección del objeto de estudio, que se vio fortalecida por
la disponibilidad suficiente de especies con las cuales era posible trabajar. Los diversos
mecanismos identificados en las semillas dispersadas por viento y las combinaciones entre
forma y materiales que los soportaban, hicieron pensar que un ejercicio investigativo y
proyectual basado en ellas daría resultados interesantes a través de un proceso formativo
enriquecido por la ciencia.
Metodológicamente el trabajo partió desde la colección de las muestras de las semillas y la
identificación del tipo de vuelo de cada una. Luego, se hizo una selección de aquellas
especies que se identificaron con mayor potencial de trabajo por sus características
formales y funcionales. Posteriormente, se caracterizaron la morfología y los atributos
físicos de las semillas con ayuda de imágenes digitales, modelaciones y técnicas de escaneo
tridimensional (figura 1). Luego de esto se diseñó el protocolo experimental por medio del
cual se esperaba encontrar las relaciones entre el desempeño funcional, en especial el tipo
de vuelo y la velocidad de caída, con los atributos morfológicos y físicos de las semillas. Con
lo anterior se desarrollaron los experimentos y se analizó por último la información
obtenida de los mismos, para dar inicio con esto al proceso de diseño biomimético.
El proyecto trabajó con varias especies de semillas dispersadas por viento (figura 2), que
presentaban configuraciones diversas y por ende varios tipos de vuelo, que fueron
estudiadas morfológicamente con técnicas de microscopía óptica y microscopía electrónica
de barrido; y funcionalmente con técnicas de análisis de vuelo en caída libre en espacios
libres de viento. Se esperaba que en las semillas estudiadas fuera posible encontrar una
relación entre las variables dimensionales, como la longitud y el ancho de las alas, las
variables físicas, como el peso, y el tiempo de vuelo, toda vez que se asume que a mayor
tiempo de vuelo mayor es la probabilidad de que la semilla pueda ser impulsada por una
corriente de viento.
En el ejercicio de la transferencia al diseño se propuso como primera actividad la
construcción de modelos físicos que simularan las semillas con el fin de replicar la
funcionalidad observada con materiales artificiales y con ello validad el potencial de
aplicación de las ideas (figura 3). Esta actividad no tenía fines objetuales en sí misma, y se
usó para generar en el estudiante la conciencia de que en la naturaleza el desempeño
funcional de un sistema es complejo, por lo que involucra muchas variables, que no siempre
es posible controlar, y menos, optimizar. Luego de los modelos, se pasó a la fase de
propuestas objetuales, en la que se plantearon ideas enfocadas a la lúdica infantil.
Paralelamente a lo descrito, los profesores vincularon otros alumnos, que participaban en
cursos teóricos de funcionalidad y en talleres de diseño, para que de manera exploratoria,
se acercaran también a las semillas dispersadas por viento como objeto de estudio y análisis
para la ejecución de ejercicios exploratorios. De todos estos ejercicios se obtuvieron
modelos funcionales como el que se muestra en la figura 4, que esperaban simular en
primera instancia lo que el estudiante podía observar y comprender del funcionamiento de
la semilla.
RESULTADOS CIENTÍFICOS Y ACADÉMICOS
Como resultado científico se encontró que las relaciones entre las variables morfológicas,
físicas y funcionales no fue siempre visible con los experimentos planteados. Con algunas
especies estudiadas se encontraba relación y con otras no. Esto generó la necesidad de
explorar varios esquemas de trabajo experimental para la misma pregunta científica. Si bien
se identificó que para los estudiantes este hecho representaba una causal de frustración, ya
que luego de haber desarrollado cerca de 300 lanzamientos con las semillas no se apreciaba
ninguna relación entre las variables, fue también valioso en la medida en que permitió hacer
una reflexión en torno a dos conceptos fundamentales: primero, las preguntas científicas no
siempre tienen una respuesta directa, rápida y esperada; y segundo, la naturaleza no es tan
obvia como parece y para su comprensión, se hace necesario realizar análisis profundos con
un tratamiento estadístico complejo.
Lo anterior fue vinculado directamente con el proceso de diseño, ya que desde los ejercicios
académicos por sus características logísticas, no siempre es posible hacer reflexiones con
respecto al tiempo de desarrollo; y al estar acompañados por docentes, las respuestas que
no parecen estar en consonancia con los enunciados, en ocasiones son dejadas de lado sin
hacer mayor reflexión sobre ellas. En función de lo anterior se hizo la discusión al respecto
de que la información con la que trabaja un diseñador puede venir de una fuente externa o
de ejercicios científicos que el mismo diseñador haga, en ambos casos es necesario validarla
y entender que los métodos para acceder a ella no son lineales y que en muchas ocasiones
es necesario regresar al origen para empezar de nuevo.
Desde la visión de los estudiantes es posible decir que la experiencia vivida con el proyecto
impactó los procesos de pensamiento, en la medida en que se despertó la admiración por lo
natural, que si bien es posible que estuviera ya dispuesta en algunos de ellos, el nivel de
detalle del ejercicio invitó a aplicar herramientas para conceptualizar procesos funcionales
dentro de la naturaleza que podían convertirse en ideas pertinentes para el desarrollo de
nuevos productos. La experiencia de desarrollar un proyecto multidisciplinar, fortaleció la
capacidad propositiva y argumentativa que justifican cómo el desarrollo y la apuesta por lo
científico, fortalecen las bases necesarias para realizar un proyecto de diseño que pueda ser
inspirado en la vida natural, y que además, tenga importancia para la generación de
conocimiento pensado en la vida humana.
Por lo general los fenómenos naturales pasan desapercibidos para la mayoría de las
personas. Tratar de encontrar una justificación para estos en términos de su potencial
biomimético, puede devolverle al diseñador la capacidad de sorprenderse y la curiosidad
por lo que lo rodea tal y como pasaba en la infancia, pero con una resignificación de su
aplicación a la vida práctica. A partir de procesos que invitan y acompañan a observar,
analizar, interpretar y proponer desde lo que es cotidiano -una semilla cayendo de un árbolse logra mejorar la capacidad que de hacer consiente las pequeñas cosas, y recordar una y
otra vez la gran riqueza inspiracional que se tiene en la vida natural.
Una fortaleza identificada en los estudiantes que participaron del proyecto se estructuró a
partir del potencial para justificar de manera clara, pertinente y objetiva los resultados
obtenidos durante un proyecto. Además de la capacidad adquirida para afrontar situaciones
que no generaban respuestas lógicas dentro del proceso investigativo, e identificar en ellas
oportunidades que brindan alternativas diferentes y estrategias que no estaban planeadas
desde el principio, que permiten dar giros importantes e inesperados a los proyectos para
dar solución a los problemas en el transcurso de su ejecución. Por otra parte, el compromiso
y la responsabilidad que adquirieron los estudiantes al atender los ejercicios científicos del
proyecto, impactaron de manera directa su desarrollo académico, lo que también fortaleció
en ellos la capacidad de ver en la ciencia una compañera importante para la generación de
ideas innovadoras.
AGRADECIMIENTOS
Los autores quieren agradecer a la Universidad Pontificia Bolivariana por su apoyo logístico
y económico para la realización de este proyecto. Además, a la profesora Catalina Rey, al
profesor Robín Zuluaga y a los estudiantes Carolina Builes Roldán, Laura Zapata Restrepo,
Jhon Zuleta Uribe, Andrés Felipe Jaramillo Idarraga, Alexander Aguirre Pulgarin, Valentina
Ochoa Acosta, Daniel Bustamante Baena y Luis Fernando Torres Pulgarín por su apoyo al
proyecto.
BIBLIOGRAFÍA
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KAPIL, V., SONG, C., & WANG, Z. J. (2012). The kinematics of falling maple seeds and the
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LENTINK, D., DICKSON, W. B., van Leeuwen, J. L., & Dickinson, M. H. (2009). Leading-Edge
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VOLSTAD, N. L., & BOKS, C. (2012). On the use of Biomimicry as a Useful Tool for the
Industrial Designer. Sustainable Development, 20(3), 189-199.
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YEN, J., WEISSBURG, M., HELMS, M., & GOEL, A. (2011). Biologically inspired design: a tool
for interdisciplinary education. Biomimetics: Nature-Based Innovation.
FIGURAS
a
b
Figura 1. a, modelo de una semilla monoala rotativa desarrollado en el software Rhinoceros.
b, resultado del escaneo tridimensional de dos semillas monoala rotativas.
Figura 2. Muestra de semillas dispersadas por viento trabajadas en el proyecto.
Figura 3. Modelo desarrollado en lámina poliestireno termoformada a partir de la morfología de una
semilla tri-ala rotativa.
Figura 4. Modelo desarrollado por alumnos de la asignatura función técnica luego de hacer un análisis
de una semilla monoala rotativa.