Importancia y aplicabilidad de la Biología en la ingeniería mecánica
28 Abril 2017
El
camino hacia la verdad, es el camino de las ciencias. En materia del estudio existen
diferentes ramas de la ciencia como las matemáticas, la física y la biología,
las cuales están estrechamente relacionadas con varios ejes de conversión y
necesidad mutua al punto de una codependencia,
(Claire, 2012, p. 1). La palabra biología proviene de los términos en
griego bio que significa vida y logia que significa vida, (RAE, biología, 2017) , en definición, es
una ciencia interdisciplinaria que estudia la vida de manera científica, (Campbell & Reece, 2007, p. 2). Por otro lado,
la ingeniería como indica su definición, “es el conjunto de conocimientos
orientados a la invención y utilización de técnicas para el aprovechamiento de
los recursos naturales o para la actividad industrial” (RAE, 2017) . La ingeniería
mecánica también se estudia el desempeño de materiales, la eficiencia de
máquinas y sobre todo se estudia al movimiento. Gracias al trabajo conjunto de
la biología y la ingeniería mecánica se obtienen productos magníficos como: conceptos
en la ciencia, creación de estructuras, creación de máquinas, y aplicaciones médicas.
Los
conceptos obtenidos a través de la abstracción de la naturaleza son los
fundamentos más importantes para las ciencias, (Galilei, 1994) . Los procesos que se
llevan a cabo de manera microscópica y macroscópica en todos los organismos y ecosistemas,
sirven para evidenciar el riguroso proceso de la selección natural y evolución
que se lleva efectuando durante millones de años, produciendo las mejores
máquinas, estructuras, diseños y sistemas,
(Campbell & Reece, 2007, p. 449).
Uno de los productos magníficos en la aplicación de la biología y la
ingeniería mecánica, son los diseños elaborados y perfeccionados a través del
tiempo por parte de la naturaleza, que han permitido el lugar a un amplio campo
de estudio, como la creación de diferentes tipos de estructuras. La naturaleza
tiene infinitas estructuras, que abstraídas a modelos matemáticos (Fibonacci)
dan resultados casi perfectos, (Gardiner, 2012,
p. 1). En ingeniería se utilizan modelos para realizar materiales y
estructuras según la necesidad que se requiera satisfacer, algunos ejemplos de
aplicaciones son: Los paneles de las abejas han mostrado tener una estructura
idónea para el armazón de cuerpos livianos que soportan grandes cargas de peso,
(Barthelat, 2016, p. 2); la disposición
de los exoesqueletos de diferentes insectos y coleópteros son base para crear
estructuras resistentes y livianas, (Ginsberg,
Schiano, Kramer, & Alleyne, 2013, p. 23); y las micro estructuras de
solidos que se pueden biodegradar a un ritmo más acelerado, (Ozbolat, y otros, 2013) . Los ejemplos de
aplicaciones en el campo de las estructuras y diseño son muchas.
No
obstante, al momento de crear máquinas eficientes la naturaleza otorga ejemplos
verdaderamente impresionantes. Las plantas realizan procesos complejos como el
bombeo de agua, (Arellano,
s.f.) ,
síntesis de proteínas, absorción y conversión de energía, (Fumihiko, 2014, p. 5), procesos que han sido
parcialmente replicados por la ingeniería, uno de los ejemplos más claros es la
replicación análoga de la fotosíntesis en su primera fase, en la cual se
absorbe energía lumínica y la convierte en energía química, (Azcón & Talón, 2013, p. 167), proceso que
realizan las células fotovoltaicas que en definición son
“dispositivos capaces de convertir, de forma inmediata y directa, la radiación
luminosa en electricidad”, (Domínguez, 2008, p.
72), transformando directamente la energía del sol en energía eléctrica,
mediante una propiedad que presentan determinados materiales, llamada efecto
fotoeléctrico: si se incide luz sobre estos materiales, se emiten electrones,
los cuales son capturados y a través de esto se puede producir una corriente
eléctrica, (Takeuchi, 2014, p. 41). Los
materiales empleados tienen la principal característica de tener una energía de
ligadura de los electrones de valencia al núcleo, muy similar a la energía que
poseen los fotones que constituyen la luz solar, (Delgado, 2009, p. 119).Por otro lado, las aplicaciones en el campo
de la medicina son múltiples, por ejemplo, existen implantes para mejorar alguna
de sus funciones o cambiarlas con fines estéticos, (RAE, 2017) .
La necesidad continua de prótesis para humanos y de diferentes animales, ha
hecho trabajar de manera conjunta a la anatomía y diferentes ingenierías. Entre
los ejemplos más reconocidos se pude mencionar a los implantes de órganos, como
corazones, orejas y neuro implantes producidos en impresoras mecánicas, (Seung, 2015, p. 3).
Mostrados
estos ejemplos, se concluye de manera muy clara, que el trabajo conjunto de la
biología y la ingeniería mecánica produce aplicaciones y resultados excelentes,
por lo que es importante destacar los potenciales y reales beneficios de
emplear el conocimiento de todas las ramas de la ciencia en aplicación con varias
ingenierías. Resultados que pueden derrumbar la utopía de conseguir un
equilibrio entre los ecosistemas mundiales y la especie humana.
Referencias
Arellano, B. (s.f.). Fotosíntesis.
Recuperado el 22 de abirl de 2017 de https://vimeo.com:
https://vimeo.com/45449804
Azcón,
J., & Talón, M. (2013). Fundamentos de fisiología vegetal (2a. ed.).
Madrid: McGraw-Hill España.
Barthelat,
F. (20 de Enero de 2016). Materiales architectured en la ingeniería y la
biología: fabricación, estructura , mecánica y el rendimiento. Recuperado el 22 de abirl de 2017 de de http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1179/1743280415Y.0000000008
Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). Biología (7ma Edición). Buenos Aires: Médica Panamericana .
Claire,
S. (13 de Julio de 2012). Engineering biology? Exploring rhetoric, practice,
constraints and collaborations within a synthetic biology research centre. Recuperado el 22 de abirl de 2017 de
http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19378629.2013.763811
Delgado,
R. (2009). Sin energía: cambio de paradigma, retos y resistencias.
México D.F.: Plaza y Valdés S.A. .
Domínguez,
J. (2008). Energías alternativas (3a. ed.). Madrid: Equipo Sirius.
Fumihiko,
S. (22 de Mayo de 2014). Characterization of Plant Functions Using Cultured Plant
Cells, and Biotechnological Applications. Recuperado el 22 de abirl de 2017 de
http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1271/bbb.120759?needAccess=true#aHR0cDovL3d3dy50YW5kZm9ubGluZS5jb20vZG9pL3BkZi8xMC4xMjcxL2JiYi4xMjA3NTk/bmVlZEFjY2Vzcz10cnVlQEBAMA==
Galilei,
G. (1994). Diálogo sobre los dos máximos sistemas del mundo ptolemaico y
copernicano. Madrid: Alianza Editorial.
Gardiner, J. (16 de Octubre de 2012). Fibonacci, quasicrystals and
the beauty of flowers. Recuperado el 22 de abirl de 2017 de
http://www.tandfonline.com/doi/full/10.4161/psb.22417
Ginsberg,
M., Schiano, J., Kramer, M., & Alleyne, M. (6 de Enero de 2013). A case study in bio-inspired
engineering design: defense applications of exoskeletal sensors. Recuperado el 22 de abirl de 2017 de
http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/14751798.2013.787798
Ozbolat, I., Marchany, M., Gardella, J., Bright, F., Cartwright, A.,
Hard, R., . . . Koc, B. (9 de Agosto de 2013). Feature-based Design of
Bio-degradable Micro-patterned Structures. Recuperado el 22 de abirl de 2017 de
http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.3722/cadaps.2009.661-671
Biología. (25 de 04 de 2017).Diccionario
de la Real Academia Española. Recuperado el 22 de abirl de 2017 de
http://dle.rae.es/?id=5Ykv4ay
Implante.
(25 de 04 de 2017).Diccionario de la
Real Academia Española. Recuperado el 22 de abirl de 2017 de
http://dle.rae.es/?id=L4SJ0By
Ingeniería.
(25 de 04 de 2017).Diccionario de la
Real Academia Española. Recuperado el 22 de abirl de 2017 de
http://dle.rae.es/?id=La5bCfD
Seung,
S. (24 de febrero de 2015). 3D-printed biological organs: medical potential and
patenting opportunity. Recuperado el 22 de abirl de 2017 de
http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1517/13543776.2015.1019466?needAccess=true#aHR0cDovL3d3dy50YW5kZm9ubGluZS5jb20vZG9pL3BkZi8xMC4xNTE3LzEzNTQzNzc2LjIwMTUuMTAxOTQ2Nj9uZWVkQWNjZXNzPXRydWVAQEAw
Takeuchi,
N. (2014). Energía y medioambiente: manual básico de innovaciones
tecnólgicas para su mejor aprovechamiento. México D.F.: Editorial Miguel
Ángel Porrúa.
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