Seableach by Yeray González

2012

20/03

Luminaria biónica, producto del ecodiseño

Tutor: Ofelio Serpa

Teoría y Metodología del Proyecto 1º Estudios Superiores de Diseño

Ă?ndice

4 5 8 23 27 32

#01

Introducción

Biónica, medusas, biomimésis...

No solo se ha tenido en cuenta el aspecto de índole natural refiriéndonos al ámbito de la biónica, sino también en diseños que ayuden a fomentar un consumo mas humilde a la hora de enfrentarnos a nuestra situación medioambiental actual. A esto lo llamamos Ecodiseño. En este caso, después de analizar la amplia gama de los diferentes tipos de organismos vivos que nos rodean, se ha optado por seres que emitan su propia luz corporal, intentando conseguir un sistema de auto luminiscencia que al mismo tiempo no requiera cantidades desmesuradas de energía a la hora de utilizarlo. Los organismos mas llamativos encontrados en la naturaleza para la representación de dicha luminaria han sido las especies marinas, concretamente las que viven en las zonas abismales del océano ya que estos organismos producen un tipo de luz llamada bioluminiscencia. Centrándonos puntualmente en las medusas marinas, concretamente en la especie (Aequorea victoria) que emite bioluminiscencia en la zona verde del espectro visible, produciendo una proteína de luz verde en todos sus tentáculos.

Planteamiento del problema

#02

Dado el gran abanico de posibles soluciones, tanto técnicas como formales, se ha tomado la Aequorea victoria como motor, como base del proceso de investigación a la hora de materializar nuestra luminaria, tanto desde un punto de vista formal, como funcional. La investigación y la resolución del problema inicial concluye con la creación de un sistema autoabastecible de producción, basado en la bioluminiscencia de la Aequorea. Uno de los grandes objetivos que se pretenden constituir en este proyecto y que se basan en el funcionamiento lumínico de la medusa, está encaminado a la consecución de un sistema luminario de muy bajo consumo, que no genere un derroche de energía en forma de calor, al igual que el de la Aequorea victoria. Esto es la llamada “Luz fría”

Evidentemente, la tecnología empleada por este y otros seres luminiscentes de la naturaleza son muy difíciles de imitar, a no ser que dispongas de el material adecuado para ello (Laboratorio, personal químico cualificado, etc). Por este motivo, se ha recurrido a una serie de materiales, que nos llevan a obtener resultados muy similares a los del proceso de iluminación de la medusa, con unos costes ultrareducidos, y con un sistema mucho más sencillo de funcionamiento.

Planteamiento del problema

Un proyecto realizado por unos estudiantes de (Massachusetts Institute of Technology) llamado “un litro de luz” nos ha inspirado a la hora de plantear el problema de la producción de luz de bajo consumo. El proyecto trata de proporcionar luz de manera ecológica y barata introduciendo en una botella agua y lejía para aprovechar la luz solar. Sugestionados por este estudio, se plantea la idea de aprovechar el potencial de la lejía para multiplicar la energía de la luz que aportemos. La intención es utilizar bombillas de bajo consumo como son las leds, que al combinarlo con la lejía y el agua nos produzca una mayor cantidad de energía lumínica con un coste extremadamente bajo. *Led, proviene de las siglas en inglés Light-Emitting Diode, diodo emisor de luz en español. Se refiere a un componente optoelectrónico pasivo, más concretamente un diodo que emite luz. Los ledes presentan muchas ventajas sobre las fuentes de luz incandescente y fluorescente, principalmente por el bajo consumo de energía, mayor tiempo de vida, tamaño reducido, durabilidad, resistencia a las vibraciones, reducen la emisión de calor, no contienen mercurio (el cual al exponerse en el medio ambiente es altamente venenoso), además cuentan con un alto nivel de fiabilidad y duración Estos poseen una excelente variedad de colores que ha permitido el desarrollo de nuevas pantallas electrónicas de texto monocromáticas, bicolores, tricolores y RGB (pantallas a todo color) con la habilidad de reproducción de vídeo para fines publicitarios, informativos o tipo indicadores. Además de tener gran importancia en el ámbito del diseño de interiores y en la decoración.

Todo este extenso estudio sobre la luminaria biónica y la luminiscencia nos ha hecho recopilar una gran cantidad de información de distintos campos de investigación, topándonos con múltiples problemas, obstáculos y soluciones que posteriormente plantearemos, aportando un marco teórico basado en la investigación, y que aportará ese conocimiento necesario para llegar a comprender el funcionamiento y la concepción de la luminaria desarrollada. Como objetivo central de nuestra investigación consta el desarrollo de una luminaria biónica y que además sea ecológicamente sostenible. Este artefacto debe emular no sólo formalmente a los procesos realizados por las medusas (Ser orgánico escogido como inspiración y ejemplo de organismo vivo) sino que además deberá emular los procesos de la misma para conseguir la bioluminiscencia. Para ello, se llevará a cabo una serie de estudios y comparativas que servirán para clarificar todos y cada uno de los problemas que presentará el proyecto en cuestión.

Planteamiento del problema

Por lo tanto, otro de los objetivos a desarrollar, será el de establecer un proceso de luminiscencia que esté inspirado en la reacción química producida por los organismos a estudiar, respetando su dinámica y su estructura procedural. Identificar materiales compatibles con dicho proceso químico, que permitan llevar a cabo el proceso investigativo, y el proyecto en cuestión respetando una serie de características como el bajísimo o nulo impacto en la naturaleza, los bajos costes de producción, la posibilidad de efectuar la producción en serie del artefacto, etc. El proceso de investigación en este proyecto cuenta con una importancia vital. El estudio no sólo del entorno en el que se desarrolla la actividad (Biónica, diseño de artefacto) sino el estudio de la inspiración, de la materia natural, de los procesos a través de los cuales las medusas y los seres vivos producen luz (bioluminiscencia) Hace que se requiera de una base fundamentada, y que este proyecto tenga un carácter científico que se debe solventar con el estudio y la investigación de una serie de conceptos que encauzarán la misma hacia el resultado de una luminaria biónica. El resultado final de este proyecto, se basa en el aprovechamiento de los recursos y procesos naturales con el fin de obtener un tipo de luminaria más limpia, mas respetuosa con el medio ambiente, y que aproveche al máximo los recursos de que dispone, evitando derroches innecesarios de energía. Se busca la perfección formal en la inspiración de las formas de la naturaleza, en la forma tubular de las medusas, un movimiento sinuoso basado en la articulación de este ser. Existen una serie de conectores y barreras que marcarán la vía a seguir para llevar a cabo el desarrollo del proyecto. Como conectores, encontramos la morfología de la Aequorea victoria. Una estructura formal ya generada, estéticamente bella, aerodinámicamente perfecta, con un aspecto tremendamente innovador. También facilita la tarea de investigación la gran cantidad de estudios realizados en torno a la bioluminiscencia y a los seres que poseen esta capacidad. La iluminación ha sido una de las obsesiones del hombre moderno. Desde el descubrimiento de la bombilla por Graham Bell, el ser humano no ha parado en su incesante interés por ofrecer nuevas vías de iluminación, y por ofrecer sistemas cada vez mas eficientes, limpios, y respetuosos con el medio ambiente. Como principal barrera tanto a la hora de afrontar la investigación, como a la hora de llevar a cabo el proyecto real, radica en la composición y en el proceso químico que lleva a cabo la medusa para obtener la luminiscencia. Los componentes y las reacciones que produce este ser, se llevan a cabo en unas condiciones muy precisas, y la luminiscencia de este animal no es demasiado extensa en el tiempo. Por lo tanto, desde el punto de vista técnico, para no perjudicar a la funcionalidad de la luminaria, y asumir la producción de la luminaria con unos costes asequibles.

Planteamiento del problema

#03

Marco teórico // 03.1 La Biónica

Asimismo, existe la ingeniería biónica que abarca varias disciplinas con el objetivo de concatenar (hacer trabajar juntos) sistemas biológicos y electrónicos, por ejemplo para crear prótesis activadas por los nervios, robots controlados por una señal biológica o también crear modelos artificiales de cosas que solo existen en la naturaleza, por ejemplo la visión artificial y la inteligencia artificial también llamada cibernética. Se podría decir, la biónica es aquella rama de la cibernética que trata de simular el comportamiento de los seres vivos haciéndolos mejores en casi todas las ramas por medio de instrumentos mecánicos.

Los seres vivos son máquinas complejas, dotadas de una gran variedad de instrumentos de medición, de análisis, de recepción de estímulos y de reacción y respuesta, esto es gracias a los cinco sentidos que hemos desarrollado. Crear máquinas que se comporten como cerebros humanos, capacitadas para observar un comportamiento inteligente y aprender de él, es parte del campo de la investigación de la robótica y la inteligencia artificial (IA). Dentro de ese comportamiento inteligente se encuentran tanto las actividades relacionadas con el raciocinio, es decir, estrategia y planeamiento, como con la percepción y reconocimiento de imágenes, colores, sonidos, etc.

Marco teórico

Durante el último decenio, el oficio de diseñador ha aumentado considerablemente. Si nos fijamos en el caso de Leonardo Da Vinci, parece evidente que la biónica tendría que aportar al diseñador de hoy día este método de creatividad, de verificación de la validez de nuevas construcciones, una diversificación de las formas destinadas a unas funciones precisas. La relación forma-función es, sin lugar a dudas, el aspecto de la biónica que toca más particularmente el diseñador; y nos queremos referir al hecho que otros aspectos como los principios psicoquímicos del funcionamiento de algunos órganos sensoriales no los toca tan de cerca. Al contrario, una multitud de trabajos de biología tratan del doble aspecto de la relación forma-función: es el dominio de la morfología funcional. A causa de sus soluciones, a menudo inesperadas, la naturaleza esconde riquezas que los diseñadores estarían bien tentados de asimilar a sus diseños.

Marco teórico // 03.2 Luminaria

A nivel de óptica, la luminaria es responsable del control y la distribución de la luz emitida por la lámpara. Es importante, pues, que en el diseño de su sistema óptico se cuide la forma y distribución de la luz, el rendimiento del conjunto lámparaluminaria y el deslumbramiento que pueda provocar en los usuarios. Otros requisitos que deben cumplir las luminarias es que sean de fácil instalación y mantenimiento. Para ello, los materiales empleados en su construcción han de ser los adecuados para resistir el ambiente en que deba trabajar la luminaria y mantener la temperatura de la lámpara dentro de los límites de funcionamiento. Todo esto sin perder de vista aspectos no menos importantes como la economía o la estética.

Marco teórico

Marco teórico // 03.3 Bioluminiscencia

La bioluminiscencia es un fenómeno relativamente frecuente en bastantes especies marinas; las últimas estimaciones consideran que hasta un 90% de los seres vivos que habitan en la porción media y abisal de los mares podrían ser capaces de producir luz de un modo u otro. Puede hablarse de tres tipos principales de bioluminiscencia: la intracelular, la extracelular y la de bacterias simbióticas.

Bioluminiscencia intracelular.

La bioluminiscencia intracelular es generada por células especializadas del propio cuerpo de algunas especies pluricelulares o unicelulares (como dinoflagelados) y cuya luz se emite al exterior a través de la piel o se intensifica mediante lentes y materiales reflectantes como los cristales de urato de las luciérnagas o las placas de guanina de ciertos peces.

Bioluminiscencia extracelular.

La bioluminiscencia extracelular se da a partir de la reacción entre la luciferina y la luciferasa fuera del organismo. Una vez sintetizados, ambos componentes se almacenan en glándulas diferentes en la piel o bajo esta. La expulsión y consecuente mezcla de ambos reactivos en el exterior producen nubes luminosas.

Simbiosis con bacterias luminiscentes.

Este fenómeno se conoce sólo en animales marinos tales como los celentéreos, gusanos, moluscos, equinodermos y peces. Parece ser el fenómeno de luminiscencia de origen biológico más extendido en el reino animal. En diversos lugares del cuerpo los animales disponen de pequeñas vejigas, comúnmente llamadas fotóforos, donde guardan bacterias luminiscentes. Algunas especies producen luz continua cuya intensidad puede ser neutralizada o modulada mediante diversas estructuras especializadas. Normalmente los órganos luminosos están conectados al sistema nervioso, lo que permite al animal controlar la emisión lumínica a voluntad.

Marco teórico

Marco teórico // 03.4 Producción de la bioluminiscencia.

La combinación entre la luciferina y el oxígeno provoca la oxidación de la luciferina dando lugar a la oxiluciferina. Esta reacción necesita del ATP para generar moléculas de oxiluciferina en estado excitado. Posteriormente los átomos de oxiluciferina vuelven a su estado fundamental generando luz visible. Esta reacción se produciría en todos los casos sin la necesidad de la presencia de la luciferasa, sin embargo en el mundo animal la bioluminiscencia debe producirse en cuestión de segundos ya que en la mayoría de casos se usa como sistema de defensa. Por esa razón se requiere la enzima luciferasa que hace que la reacción sea mucho más rápida. Por otro lado cabe destacar que la luciferina cambia según el organismo. Esa es la razón de que el color de la luz que se produce en la bioluminiscencia sea diferente según la especie. En todas las especies animales investigadas hasta hace poco tiempo, los colores se encontraban en la sección visible del espectro y siempre va del verde al azul. Cuando se observaban otros colores se debían a la alteración del tono original mediante diversos órganos que actuaban como filtros o superficies reflectantes distorsionadoras.

Marco teórico // 03.5 Proteína verde fluorescente.

Osamu Shimomura, en los inicios de la década de 1960, fue la primera persona en aislar la GFP a partir de la Aequorea victoria e identificar qué parte era responsable de la fluorescencia. Junto a Frank Johnson, de la Universidad de Washington, aisló una proteína bioluminiscente dependiente del calcio, a la que llamó aequorina, nombre derivado de la medusa con la que trabajaban. Esta proteína emite fluorescencia en la zona azul del espectro. Durante dicho procedimiento, se identificó otra proteína que emitía fluorescencia verdosa al ser iluminada por luz ultravioleta, por lo que le fue dado el nombre de "proteína verde fluorescente". Durante los años siguientes se verificó que, para emitir fluorescencia, la medusa libera iones de calcio que activan la emisión de luz azul por parte de la aequorina. La GFP, por su parte, absorbe la luz liberada por la primera y produce su característica luz verde. Sin embargo, el potencial de la

Marco teórico

GFP como marcador no fue reconocido hasta 1987 por Douglas Prasher. Recientemente se han identificado otras proteínas fluorescentes: entre otras, la proteína amarilla fluorescente (conocida por su abreviatura en inglés YFP) o la roja (RFP) entre otras. Además, estas proteínas originales han sido modificadas para mejorar su funcionamiento. Uno de los resultados de estas mejoras es la proteína verde fluorescente mejorada (o EGFP, por sus siglas en inglés, "enhanced green florescent protein").

Marco teórico // 03.6 Bioluminiscencia: de la naturaleza a la tecnología. La naturaleza tiene sus trucos para emitir luz de una forma increiblemente sofisticada. Los seres vivos pueden emitir luz (bioluminiscencia) gracias a la quimioluminescencia, fosforescencia o fluorescencia. Estos dos últimos son procesos similares que requieren recibir luz externa previamente. Todos hemos visto ambos alguna vez: los materiales fosforescentes brillan después de “haberse cargado de luz” mientras que la fluorescencia es un acto instantáneo. La quimioluminiscencia en cambio genera luz a partir de una reacción química. Dos de los procesos naturales más utilizados por la biotecnología son también dos de los procesos bioluminiscentes más sofisticados e interesantes: El producido por las luciérnagas y el de las medusas fluorescentes. Las luciérnagas sintetizan una sustancia denominada luciferina que es oxidada con la ayuda de un enzima, la luciferasa (Los nombres de ambas sustancias derivan de Lucifer), esta reacción es altamente eficaz, prácticamente sin perdida de energía ¡Una bombilla incandescente solo utiliza eficazmente un 10% de la energía. Las medusas fluorescentes son probablemente el sumum de la sofisticación en bioluminiscencia. Poseen una proteína denominada GFP, descrita en el apartado anterior, capaz de recibir luz de alta energía (normalmente en el rango del UV). Esta emite fluourescencia en el rango de la luz verde (Aunque modificaciones biotecnológicas han conseguido proteínas que emiten en prácticamente todo el espectro visible

Marco teórico

Marco teórico // 03.7 Introducción de la bioluminiscencia en la ciencia. Los dos casos anteriores tienen la peculiaridad de utilizar proteínas, luciferasa o GFP. Estas proteínas codificadas por sendas secuencias de DNA son “copiadas” desde su huésped original mediante un ingenioso método denominado PCR, capaz de crear millones de copias de una secuencia facilitando su posterior manipulación. Este proceso tiene un importantísimo significado para la biotecnología. Estas copias pueden introducirse dentro de los organismos utilizando diferentes métodos, en general bastante ineficientes, pero que permiten introducir de forma permanente estas secuencias de DNA para producir estas proteínas.

Marco teórico // 03.8 La biomimética.

La próxima frontera es adaptar los mecanismos de iluminación usados por varios seres vivos (bioluminiscencia) a la biotecnología. Varias industrias, desde la iluminación a la medicina, pasando por la electrónica y la informática, auguran ya prometedores resultados. Hay aplicaciones biomiméticas relacionadas con los tejidos, la construcción, la movilidad o el consumo más eficiente de los recursos. Las técnicas de biomimesis darán con productos que usaremos a diario en los próximos años, cuando intentaremos mantener nuestro nivel de vida y, a la vez, reducir nuestro impacto ecológico. Desde edificios que se termorregulan como un termitero africano, a sistemas de refrigeración que no requieren fricción, pasando por diseños de alfombras que imitan los colores del sotobosque o tejidos hidrofóbicos como la piel de tiburón. También se ha logrado una cinta adhesiva reusable estudiando la adherencia de los camaleones, turbinas más eficientes al imitar la aleta de una ballena, pinturas que repelen el agua y la suciedad como la flor de loto, tejidos para recolectar el agua de niebla y de la humedad ambiental, trenes más aerodinámicos y silenciosos al imitar la zambullida del martín pescador, o incluso vehículos que serían capaces de hacer su propia fotosíntesis (absorbiendo CO2 para propulsar sus pilas y emitiendo oxígeno como efluente).

Dna: Ácido desoxirribonucleico del núcleo de las células, encargado de la transmisión de los caracteres genéticos.

Marco teórico

Marco teórico // 03.9 Una luz que no contamina, ni calienta, ni se agota.

Los organismos bioluminiscentes usan la luz con fines como para orientarse en zonas abisales o ausentes de luz, emparejarse (luciérnagas), atraer predadores (pejesapos), repeler enemigos (cefalópodos y gusanos), comunicarse (bacterias), o incluso para camuflarse (como los cefalópodos que modulan su iluminación para que se confunda con la ambiental). La bioluminiscencia no debe confundirse con la fluorescencia, la fosforescencia o la refracción de la luz, técnicas empleadas también por numerosos organismos. Es un recurso evolutivo presente en bacterias, hongos, protistas unicelulares, celentéreos, gusanos, moluscos, cefalópodos, crustáceos, insectos, equinodermos y peces. El principal atractivo de la bioluminiscencia es su propia naturaleza, al tratarse de la producción de luz en distintos organismos sin producir calor, que en las aplicaciones humanas debe entenderse a menudo como pérdida innecesaria -malgasto- de energía. Por ejemplo, la bombilla incandescente de Thomas Edison, o la corriente usada electrodomésticos, aparatos informáticos y electrónicos, produce calor (energía disipada al fin y al cabo) que no es aprovechado y, a menudo, debe ser combatido con un coste adicional. Los ordenadores se recalientan, de modo que incluyen ventiladores internos que, a su vez consumen energía.

Marco teórico // 03.10 La fascinación humana por la bioluminiscencia

Marco teórico

Marco teórico // 03.11 Ecodiseño Ejemplos de criterios en el diseño de objetos con filosofía ecologista pueden ser el ahorro de energía, agua y de recursos en general, la minimización de residuos y emisiones externas o el uso de combustibles procedentes de fuentes renovables. Entre los resultados del eco-diseño aplicado a la concepción de un producto se encuentra la reducción de la variedad de materiales que lo componen para facilitar su separación y clasificación final de su uso, el incremento del empleo de materiales reciclables o la maximización de componentes provenientes a su vez de canales de recuperación. Entre las características de los productos concebidos mediante el ecodiseño se encuentra el consumo de energía durante su vida y a término, su desensamblado, recuperación y llegado el caso, su destrucción. El eco-diseño también toma en cuenta el rediseño de un producto al cual pueden aplicarse estrategias que puedan mejorar el producto y hacerlo mas amigable. Ecodiseño en Centroamérica es un proyecto basado en el sistema de ecodiseño de la Universidad de Delft, Holanda y CEGESTI en Costa Rica y realizado gracias al patrocinio de la Embajada Real de los Países Bajos. Su principal objetivo fue promover el desarrollo ambiental de productos en Centroamérica. Complementariamente, como objetivos específicos del proyecto se encontraron: Desarrollo de capacidad local en ecodiseño. Ejecución de casos exitosos demostrativos que permitan motivar más empresarios a adoptar la metodología. Concientización de la comunidad centroamericana. Expandir las posibilidades para aplicar el Ecodiseño en Centroamérica, a través del desarrollo de casos exitosos demostrativos por cadenas (como por ejemplo en el área de alimentos, incorporando diferentes actores a lo largo de su cadena productiva) y por sector (como por ejemplo, el metalmecánico), con el fin de crear nuevas oportunidades de negocios. Iniciar actividades orientadas a la aplicación de Ecodiseño en el sector servicios, preferiblemente turísticos. Expandir la educación en Ecodiseño hacia una mayor cantidad de profesionales y profesores universitarios, buscando oportunidades de integrar el concepto en los currículo de carreras afines.

1 16

Marco te贸rico

Marco teórico

Marco teórico // 03.12 “Un litro de luz”. En los barrios marginales de Manila (Filipinas) han empezado a aparecer hace poco estas botellas de plástico atascadas a través de agujeros circulares practicados en los tejados de metal. Se trata de la materialización del proyecto “un litro de luz” (isang litrong liwanag), desarrollado por estudiantes del MIT (Massachusetts Institute of Technology) que, en colaboración con la fundación filipina Myshelter Foundation, busca atrapar la potencia del sol en una bombilla casera de ultra-bajo coste, para así traer la luz a las casuchas oscuras y tristes que llenan los barrios menos favorecidos del mundo. Las botellas, que están llenas de agua y lejía, se colocan perfectamente ajustadas en un agujero en el tejado como si fueran claraboyas y aseguran “que emiten luz equivalente a una bombilla de 55 vatios de electricidad”. Todo gracias a los rayos del sol, que viajan en vertical a través del envase y al chocar con el líquido generan una refracción horizontal de 360 grados que ilumina toda la habitación. La meta de Myshelter Foundation, creada por el joven empresario filipino Illac Díaz, es iluminar un millón de casas filipinas antes de que termine 2012. Todo gracias a una bombilla solar que vendrá 100% del reciclaje y cuyo éxito se basa en ofrecer una tecnología simple y fácilmente replicable, capaz de ocuparse de las necesidades básicas de las comunidades en desarrollo. El procedimiento para construir la bombilla es tan sencillo como el principio lumínico en el que se basa: se llena una botella de agua limpia, destilada o purificara para lograr una mayor claridad, y se le añaden 3 cucharaditas de lejía para luego cerrar el tapón herméticamente. La lejía evita la formación de moho durante cinco años, para que el agua se conserve lo más clara posible.

Un vez preparada la mezcla, se introduce la botella en un agujero en el tejado que se sella con silicona; o en una lámina de fibra de vidrio, que se ajusta con calor al cuerpo del envase para evitar las posibles goteras. Ya solo hace falta sentarse a esperar a que salga el sol por la mañana. El Ayto. de Manila y el gobierno filipino han asumido los gastos para la fabricación de las bombillas, mientras que MyShelter Fundation se encarga de entrenar a los residentes en la manera de hacerlas. El proyecto busca disfrutar de la iluminación solar sin coste alguno, pero también ayudar a los residentes a ahorrar en su factura de la luz reduciéndola hasta la mitad. Una buena manera de sobrellevar el creciente aumento de los precios de la electricidad que está sufriendo el país, un país en el que gran parte de los habitantes no llegan a un salario mínimo de 18 € al mes. El proyecto viene avalado por su progresiva implantación en Brasil y México desde 2008, y con la unión de Filipinas ya se considera el mayor programa mundial para dotar de luz verde a los más pobres. Una de las claves que producen la luminiscencia a través de la lejía se basa en la alta cantidad de cloro que posee la misma. En el momento en el que se expone la misma a una fuente lumínica, ya sea de origen natural o artificial, esta da lugar una reacción fotoquímica que excita la mezcla poniéndola luminiscente, a tal grado que se puede iluminar un cuarto completamente oscuro como lo haría un foco convencional de mediana potencia. Es probable que, de alguna manera, la mezcla de agua y cloro, expuesta a la luz se cargue de energía que se refleja como radiación luminosa.

Marco teórico

Durante la vida útil del compuesto (18 años aproximadamente) su mantenimiento resulta extremadamente fácil. Tan sólo debemos sustituir la mezcla de agua y lejía por otra que contenga las mismas cantidades de cada uno de los componentes. Para que el proceso resulte totalmente ecológico y sostenible, debemos dirigir el líquido extraído hacia un punto limpio de desecho de materiales. Ahí llevarán a cabo una disolución correcta de la materia, a pesar de que existen determinados procesos caseros que ayudan a disipar los componentes nocivos de la lejía para poder desecharlos sin tener un impacto nocivo sobre el ecosistema La oxidación de el agua y la lejía genera el ión aminoftalato que intensifica el haz de luz (debido a la longitud de onda de la energía transferida). Ciertos seres vivos también producen luz mediante reacciones químicas, como es el caso de las medusas. En este caso se denomina bioluminiscencia e interviene una substancia llamada luciferina

Marco te贸rico

Marco metodológico

#04

Para este proyecto se ha llevado a cabo una investigación de nivel descriptiva, en la cual se han clarificado y corroborado determinadas teorías, planteadas al comienzo de la investigación, y que culmina con la obtención de un sistema lumínico basado en el que emplea la Aequorea victoria. Ya existía información con anterioridad acerca de los procesos de bioluminiscencia de la medusa, aunque nunca se había planteado la ejecución de una luminaria basada en este mismo proceso, o que lo tomase como ejemplo para llevar a cabo un acto lumínico. Este tipo de investigación ha sido de vital ayuda, ya que afronta al objeto de estudio desde un punto de vista estructural, en el que puedes fragmentar o dividir por niveles el grado de especialización a medida que avanza el proceso investigativo. Esto hace que no sea necesario llevar a cabo todos y cada uno de los procesos por los cuales la Aequorea victoria genera la bioluminiscencia.

En cuanto a la población y muestra de nuestro estudio, nos hemos basado en los animales y seres vivos que poseen bioluminiscencia. El campo a investigar se ha ido reduciendo, hasta que se ha decidido basar la luminaria en la medusa, tanto formal, como funcionalmente. Durante la investigación se han observado diversos tipos de medusas, y seres que viven en las profundidades del océano (El 90% de estos producen o son capaces de producir, de una manera u otra, luz). La decisión de escoger la Aequorea victoria se debe a que es uno de los objetos de estudio que mayor intensidad lumínica produce, además de aportar un haz de

luz muy llamativo, que va desde tonos verdosos hasta azules, debido a la longitud de onda que se produce mediante su proceso químico. La selección de dicho espécimen se ha realizado de una manera no probabilística, atendiendo a valores estéticos, y de simplicidad en sus funciones.

Marco metodológico

Se han empleado numerosas técnicas para la recolección de datos, que ofrezcan información relevante a la hora de llevar a cabo el proyecto. Dos han sido las técnicas mas empleadas o que mayor repercusión han tenido a la hora de afrontar este proyecto: 1. Análisis documental a través de la investigación de información referente no sólo al objeto de estudio (Aequorea victoria) sino además acerca de temas relacionados con la bioluminiscencia, con proyectos ambientales encaminados a la consecución de luz de una manera ecológica, a través de diversos sistemas de iluminación y a través del estudio de materiales y de técnicas productivas que puedan ser de ayuda para el desarrollo del proyecto y del prototipo. 2. Análisis experimental, a través del cual se ha podido comprobar y verificar la veracidad de la información recatada durante la primera fase de investigación. La ejecución de experimentos a través de los cuales se han llevado a cabo las pruebas necesarias que confirman la hipótesis.

Aspectos administrativos

#05 En este tipo de proyectos, el aspecto administrativo, logístico, de estructuración y distribución de los recursos no sólo se dirigen al ámbito de la investigación propiamente dicha. Es evidente que todo proceso de investigación necesita de una planificación y de una distribución coherente y óptima de los recursos. No obstante, al tratarse de un proyecto práctico, que a pesar de constar con una base científica y de una gran densidad de contenido derivado de la investigación previa, el objeto final del mismo se basa en la producción de un artefacto, de una luminaria biónica en este caso. Este segundo proceso o apartado del proyecto conlleva consigo una nueva dimensión a la hora de gestionar una serie de recursos y de herramientas, que llevarán a cabo la consecución del proyecto. Aprovecharemos este apartado para hablar de la planificación y de los aspectos administrativos no sólo del proceso de investigación, sino también acerca del ámbito de materialización del artefacto, y en definitiva, de la globalidad del proyecto a afrontar. En cuanto a la fase de investigación el material administrativo consiste en artículos y elementos que permitan la labor de investigación, utilizando medios digitales, y consultas en medios escritos como revistas y ensayos. En cuanto a los recursos humanos dotados para tanto para el proyecto de investigación, como para el proceso de producción del artefacto, se trata de dos alumnos de la EASD Fernando Estévez (Raquel Hernández Verdú y Yeray González González), el trabajo a realizar durante todo el proyecto se ha de subdividir al 50% , las cargas de trabajo, realizando una repartición equitativa de las mismas a ambos miem-

bros del equipo de trabajo. Algunas tareas se han repartido en función de las preferencias de cada uno de los miembros del equipo de trabajo, en función de os conocimientos de cada uno de estos en las materias a abordar. Los recursos financieros para el proceso de investigación se basan en el consumo de luz y otros productos de abastecimiento empleados durante esta fase, siendo un presupuesto económico relativamente bajo el necesario para llevar a cabo la fase de investigación. En este ápice los únicos gastos existentes se basan en el empleo de energías como la luz que consumen los ordenadores o en el gasto de transporte de cada uno de los individuos a la hora de realizar consultas en archivos o bibliotecas especializadas.

Aspectos administrativos

Fase de prototipo, y ejecución o consecución del producto final. Los aspectos administrativos de esta fase si que poseen una gran transcendencia y son decisivos a la hora de ejecutar este proyecto. En este caso si que es totalmente necesaria la participación de ambos miembros del equipo, así como una partida presupuestaria que pueda abarcar los gastos en investigación y experimentación que dan lugar a la luminaria biónica. La necesidad de comprobar las reacciones químicas y el correcto funcionamiento de el artefacto son los que nos inducen a la realización de una serie de experimentos y planes de viabilidad de la idea. Los materiales utilizados en la producción de la lámpara son muy básicos, de un coste reducidísimo y que además permiten la producción en serie de la misma, que constan con la característica principal no ser nocivos para el medioambiente, dotando al producto final de una personalidad ecológica, situándolo en el ámbito del ecodiseño. A continuación se presentará una lista con los materiales que componen Seableach, la lámpara desarrollada por este equipo de trabajo. En términos generales, la lámpara consta con tres materiales u objetos fundamentales. 1. Tubo de PWC transparente, marca xian ju, de fabricación china, el precio por metro ronda los 30 cent/€ y su capacidad de provisión es de 10000m por día. Nuestra iluminaria consta con exactamente 2.5m de este material por unidad, teniendo un coste de 75 cent/€ por unidad y con una posibilidad de fabricación de 4000 luminarias por día. Existe la posibilidad de obtener este mismo material en diversos colores y en diversos diámetros que van desde 5mm, hasta 100mm de diámetro, siendo el de 35mm el óptimo para la estructura visible de la luminaria, y el de 10mm el indicado para proteger la línea de led, que la aislará del contacto con la sustancia. El modelo de tubo es el xh110467, y respeta los estándares: Abc/ps/pvc/pc/pe/pp/petg, por lo que está acreditado para su consumo en todos los países tanto europeos, como asiáticos y americanos. En el resto de continentes (Australia y África) su venta estaría permitida a pesar de que las regulaciones que determinan este material no estén concretamente especificadas en el mismo(Ninguno de sus componentes están prohibidos). Este modelo de tubo cuenta con las características principales su gran flexibilidad, así como su excelente envejecimiento y su gran resistencia química, ya que es un producto que va destinado a su utilización como tubería, por la que circulan numerosos químicos que poseen un fuerte grado de abrasión. 2.Línea de LED flexible y resistente al agua/líquido. Este componente cuenta como principal característica su alta resistencia al agua, al ser totalmente estanco, se puede introducir en agua y en otros líquidos que no sean demasiado abrasivos (no introducir en ácidos, corrosivos, etc.). Dos de las principales características de este material son su gran flexibilidad, y la posibilidad de ser cortado para reducir su longitud en función de las necesidades del usuario. Además posee todas las características lumínicas del led, explicadas en el primer apartado de este proyecto. La marca de este producto es Yiguang y el modelo del producto es el Yg-s3528rb. Una de las características que mas nos interesan desde el punto de vista del diseño de este producto en concreto es la posibilidad de fijar la temperatura del color, programándola para que sea exactamente la misma que posee la Aequorea victoria (De verde a azul) y su reducido coste, tan solo de 2,10 € el metro, lo que lleva a un coste por lámpara de 5,10€. Su capacidad de provisión es de 100,000 metros por Mes, lo que daría para producir hasta 40.000 luminarias por mes, y 1.500 por día. Posee las certificaciones CE, RoHS, por lo que posee la acreditación de los estándares mas rigurosos del mercado, y que lo hace apto para su distribución y venta en todos los países del mundo. La fuente de luz del led es de 30 3528 smd rgb, y su voltaje de entrada es de dc12v. La temperatura del color es regulable según el sistema de color RGB, y el consumo del mismo es de 4w/h, un consumo infinitamente mas bajo que el de una bombilla común que oscila entre los (25 y los 200 w/h). Su flujo luminoso es de 320~340lm, y su diámetro es de 8mm, lo que lo hace perfecto para su inserción y

124

Aspectos administrativos

protección en un tubo de 10mm de diámetro. Su ciclo de vida está entorno a las 300000h y se puede sustituir tras su utilización. Este producto viene preparado con adaptador para ser enchufado directamente a la luz, o con posibilidad de prescindir de este adaptador y colocarse directamente mediante un empate con la instalación eléctrica del hogar o localización que se desee colocar. La disipación energética de esta cinta de LED es la mas baja del mercado (1w), ya que no produce apenas calor, y toda la energía que consume va dedicada a la iluminación sin generar el derroche energético que producen las luminarias convencionales. Las bobinas vienen en paquetes de 50m lo que resulta una medida perfecta en la cual no se desperdicia ni un solo cm de este material. El ángulo de iluminación de este LED es de 190º y aprovechando la forma tubular de la luminaria, se puede enroscar en su tubo contenedor generando luz a los 360º. 3.Agua destilada. Agua que no posee sales ni adulterantes de ningún tipo. Este tipo de agua tiene un coste muy bajo y además alarga la vida del compuesto debido a que no posee ningún tipo de metal pesado o elementos salinos que impurifiquen o ensucien el mismo. El precio del barril (100L) es de 4€. La luminaria tan sólo necesita 3l de agua de este tipo por unidad, teniendo un coste de 0,08 cent/€ por unidad. La marca que produce este producto es Zhejiang Widehigh y el modelo es el 2662/20ft. Su fabricación está ubicada en china, al igual que los anteriores productos presentados en este dossier. Los gastos de envío de ambos materiales corren a cuenta del proveedor determinando un pedido mínimo estipulado por los mismos. Posee las certificaciones de calidad: FDA, Normas de Calidad, ISO, GMP, y es totalmente respetuoso con el medioambiente, pudiendo ser vertido en cualquier entorno sin dañarlo. Su PH está entorno a los 5.0-7.0. 4.Lejía. de la marca Hangzhou Kangdun Biotechnology Co, este modelo de lejía posee además de las características comunes de cualquier lejía, un reducido nivel de fósforo, lo que lo hace respetuoso con el medio ambiente, aceptado por la OEM. El coste de la misma es de 0.08 el litro, y la capacidad de stock es de 10 toneladas al mes. Por lo que el coste por unidad se fijaría en 0,002 cent/€ y su vida útil en el compuesto es de 18 años aproximadamente. El coste total por unidad producida no excede los 5,866€, y el tiempo aproximado de ejecución variará en función del entorno en el que se lleve a cabo, al igual que la cantidad de unidades por día a producir. De una manera manual, en un taller no especializado y con mano de obra no industrializada se podrían ejecutar alrededor de 20 luminarias por día (8h de trabajo 4 personas).

Aspectos administrativos

126

Conclusión

Problemas y soluciones que responden al objetivo del trabajo.

#06 Como se ha mostrado, la bioluminiscencia es un proceso animal generado por una serie de sustancias que intervienen en determinados seres vivos con el fin de producir luz. La reproducción exacta de este proceso supondría unos costes desmesurados, que se escaparían de los objetivos del proyecto, haciendo inviables soluciones producidas en serie y un bajo coste del producto final. Para solucionar dicho problema hemos optado por otras opciones, las cuales no nos proporcionaran una energía fidedigna al modelo empleado por las medusas, pero si que nos hemos centrado en la producción de una energía que emplea una metodología similar, con reducidos costes y teniendo en cuenta el aspecto ecológico logrando un mayor rendimiento de luz con menos necesidad de combustible.

Después de analizar todo este proyecto, surge la idea de realizar una luminaria que no solo se adapte a un diseño Biónico, sino también ecológico, cerrando así el circulo vital de la naturaleza que nos hace autoabastecernos. La combinación de la lejía y una Led (que nos proporciona luz en cantidades muy bajas de potencia) nos da la posibilidad de crear un sistema de luminaria que de suficiente luz como para dar ambiente a una zona de la casa y al mismo tiempo consigamos ahorrar energía. Como material de referencia a la hora de diseñar dicha luminaria nos hemos apoyado como anteriormente comentamos en los organismos del océano.

Hay múltiples formas de organismos, con infinitud de posibilidades y recursos. Teniendo en cuenta como referencia del diseño a las medusas (Aequorea victoria), hemos creado una lámpara de formas orgánicas, que no sólo se asemeja a dicha medusa sino también a algunos seres encontrados en las profundidades, como los tentáculos de microorganismos, larvas anémonas o infinitudes de criaturas que presentan las mismas características. Se ha tomado el concepto de estructura tubular presentado por los tentáculos de la medusa como base formal de la luminaria. Esta medusa produce su mayor intensidad lumínica cuando se propulsa, efectuando

Conclusión

movimientos contractivos de flexo extensión de sus tentáculos para lograr el movimiento. Con la luminaria se ha enfatizado en este aspecto, generando una forma contractiva, sinuosa que imita el momento de máxima compresión del animal (Momento de mayor intensidad lumínica del mismo) .

Aspecto Formal / Funcional El aspecto formal de Seableach está basado en las medusas luminiscentes, y más concretamente en la Aquorea victoria. La forma tubular de sus tentáculos inspira a la forma tubular de la lámpara. El haz de luz que esta otorga, es idéntico al emitido por el animal, y su especto cromático es exactamente el mismo, emitiendo desde el azul hasta el verde. La lámpara representa la flexión de los tentáculos de la Aquorea, este es el momento en el que la medusa posee una mayor carga energética y donde los compuestos que generan la bioluminiscencia de la misma reaccionan de una manera mas súbita, generando una mayor cantidad de luz. Esa tensión que transmite este movimiento tentacular produce una serie de sensaciones que proporcionan reacciones en el espectador. La tensión se palpa a primera vista, sus líneas curvas se asemejan a la compleja estructura de la medusa, transmitiendo fuerza y vitalidad. La bioluminiscencia de estos animales está ligada a su propia supervivencia. La medusa denominada como Aquorea victoria genera luz en los momentos que se siente intimidada por otro ser, o cuando detecta cualquier atisbo de peligro. Esta luminiscencia está destinada a transmitir la toxicidad de la misma, evitando así que cualquier depredador pueda comérsela. En nuestra luminaria hemos tratado de representar esa toxicidad con la utilización de materiales que proporcionen un alto brillo y un aspecto contemporáneo, industrial, nocivo. El color que proporcionan los leds, y el efecto de resplandor que aporta la solución realizada con el agua destilada y la lejía hacen que se trate de una luminaria que resalta por su aspecto “tóxico” y desnaturalizado, a pesar de estar inspirado en un ser que vive en las profundidades del océano. La solución vertida en el interior de la lámpara compuesta por 40 partes de agua por una de lejía va destinada a aumentar la potencia de la luz producida por los leds, así como aumentar el radio luminoso de la misma. Esta acción de potenciamiento de la luminosidad es el mismo que lleva a cabo la Aequoria victoria cuando detecta una situación de peligro, generando

128

Conclusión

una sustancia denominada como GFP, definida en el marco teórico y aumentando su bioluminiscencia y la intensidad de onda. Este proceso de intensificación nos ha servido de inspiración para generar el Seableach. Todos los materiales empleados en la fabricación respetan el medioambiente, y a pesar de que utilizan energía para su funcionamiento, esta está reducida considerablemente con respecto a las luminarias comunes. Los materiales empleados pueden ser reciclados en sus correspondientes centros de residuos, y la solución puede ser cambiada por el propio usuario, de una manera cómoda, rápida y sencilla. La justificación biónica del proceso viene dada por la obtención de un sistema de iluminación que no produce calor, y por lo tanto, ningún derroche energético, al menos en forma calórica. La medusa Aequoria victoria y su investigación nos ha llevado a construir una luminaria que consume poquísimos recursos, una solución minimalista, tanto en el aspecto visual, como en el uso de materiales, adoptando una forma totalmente aerodinámica, apta tanto para exteriores como para interiores, debido a su gran robustez y a su resistencia aerodinámica. El hecho de habernos basado en esta medusa nos ha llevado a investigar más allá de el hecho de generar una simple luminaria. Nos ha llevado a lograr un producto sostenible, una reacción química, provocada por el poder de refracción de la lejía, que intensifica la luz aportada por los leds, un poder de refracción que hace que cuando se empleen espectros de luz que disten del blanco común, sean capaces de generar ambientes en el habitáculo o espacio en el que se sitúe, emulando así un entorno marino repleto de medusas, un espacio “naturalmente tóxico” en el que las tonalidades de la Aequorea victoria reflejan el carácter de la luminaria.

Conclusión

Al tratarse de un proyecto basado en la capacidad de la naturaleza para generar luz de los medios naturales que dispone nuestro planeta, se nos proponían dos aspectos que bajo nuestro punto de vista se nos presentaban como esenciales a nuestra manera de abordar el proyecto. El primer punto de vista se basa en la posibilidad de generar luz sin la necesidad de emplear energías artificiales. A pesar de que la lámpara está ideada para estar conectada a la electricidad y esta se ilumina mediante un circuito de led que está conectado a la corriente, Seableach y más concretamente su sustancia es capaz de reflectar los rayos provenientes del sol, acumulando su energía y potenciando aun más si cabe la luz diurna que sea introducida en el espacio en el que esté ubicada. Es un aspecto que a pesar de que no resulta demasiado funcional a primera vista, puede ser una opción más que válida para ser colocada en espacios con poca luz diurna, a través del cual obtendremos iluminación natural proporcionada por la energía lumínica proveniente del sol, actuando exactamente igual que los fotorreceptores de la medusa estudiada. El segundo punto a tratar se basa en ecodiseño. Un diseño biónico, basado en la naturaleza, no puede atentar contra la misma. A pesar de existir la posibilidad de efectuar esta misma luminaria con unos costes menos elevados a través del empleo de materiales mas baratos, pero que no respetan el medioambiente, en este caso se ha optado por la utilización de procesos y materiales que no pongan en peligro el mundo en el que vivimos, el mundo en el que nos hemos basado para llevar a cabo este proyecto.

Para la realización de éste diseño hemos optado por utilizar diversos tubos transparentes, a los cuales colocaremos posteriormente en su interior tiras de Led, que a su vez irán encapsuladas dentro de otro tubo de un diámetro menor para evitar el contacto con la sustancia (A pesar de que este led viene preparado para el contacto directo con líquidos), para iluminarlo, el tubo será doblado con formas orgánicas y caprichosas, inspiradas en la contracción de la medusa al nadar, hasta conseguir el diseño deseado. Finalmente se llenaran de agua y lejía para conseguir una mayor cantidad de luz con un mínimo de energía. El resultado será una lámpara que de ambiente a una zona deseada, pudiendo optar por luces de colores asemejándose a las criaturas que vagan por el basto océano de las profundidades. Una verdadero diseño biónico que ofrece sencillez, belleza, tranquilidad y ayuda al medioambiente.

Conclusi贸n

Bibliografía

Fair Companies, comunidad y acceso a herramientas sobre cultura sostenible, consultado el 14/03/2013: http://faircompanies.com/news/view/bioluminiscencia-aplicarluz-biologica-en-disenos-humanos/?via=thumbnail Organización de estados Iberoamericanos, Biotecnología, Medio Ambiente y Sociedad, Emilio Muñoz Rustep (Unidad de Investigación sobre Políticas Científicas y Tecnológicas , IESA-CSIC), Consultado el 13/03/2013: http://www.oei.es/salactsi/tef05.htm IPN Activate ESIA Zacatenco, Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura – Zacatenco. La ingeniería de la naturaleza, consultado el 13/03/2013: http://www.polivirtual.ipn.mx/esiazac/?p=1359 The Economist, How to illuminating, Biotechnology. Consultado el 12/03/2013: http://www.economist.com/node/18304146 Seielo, Medicina (Buenos Aires) La proteína verde fluorescente ilumina la biociencia, María Inés Pérez Millán, Damasia Becú-Villalobos, Consultado el 12/03/2013: http://www.scielo.org.ar/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0025-7680200900040 0015 Material adicional: http://www.scielo.org.ar/pdf/medba/v69n3/v69n3a15.pdf El País, Archivo, REPORTAJE:PREMIO DE QUÍMICA | LOS NOBEL DE CIENCIAS, La medusa y su proteína verde, consultado el 11/03/2013: http://www.scielo.org.ar/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0025-7680200900040 0015 An. R. Acad. Nac. Farm., 2009, 75 (1): 99-112, El descubrimiento de las proteínas fluorescentes y su utilidad en la investigación biomédica (Premio Nobel de Química de 2008) José Javier Lucas, consultado el 11/03/2013: http://www.analesranf.com/index.php/aranf/article/viewFile/925/908