Micro Spitfire: un nuevo hito en la miniaturización.

2,7 gramos es la nueva marca establecida por la marca Plantraco para sus aviones de radio control. La escala es 1/72, ya conocida por los modelistas por ser la más pequeña en la que se realizan aviones ligeros en kits de plástico para armar (los aviones de pasajeros y los portaaviones están todavía a escalas menores).

Sin embargo lo más llamativo del caso es que las dimensiones y las proporciones del avión se respetan casi con absoluta fidelidad, lo que en principio es contrario a casi todo el conocimiento acumulado sobre el comportamiento de los modelos a escala, especialmente de aeroplanos. La clave es absolutamente empírica, como ya es conocido entre los aeromodelistas: hazlo suficientemente ligero y volará.

Se trata por tanto de un logro notable que aporta un interrogante apasionante: cómo se han burlado las leyes de la escala para producir una réplica a escala que sin embargo es capaz de volar. Si se procede a calcular el peso relativo que tendría un verdadero Spitfire reducido a esta escala se aprecia que debería pesar unos nueve gramos, casi tres veces más de lo que pesa el modelo. Por otra parte la velocidad mínima de planeo del modelo real era de 131km/h, lo que escalado daría 1,8km/h, que claramente es una velocidad insuficiente para el modelo. A pesar de su reducido tamaño muy bien podría requerir una velocidad cercana a los 8km/h para poder volar, lo que resulta 4 veces más velocidad que la resultante de escalar la velocidad. Multiplicando la mejora en peso por la mejora en velocidad nos acercamos a las 12 veces, lo que todavía es menos de la sexta parte del factor de escala (72).

Estas pequeñas maravillas nos hacen albergar la esperanza de poder experimentar con pequeños prototipos de viviendas que manteniendo sus dimensiones y utilizando los factores de escala adecuados, representen acertadamente el comportamiento energético del modelo real, con la ventaja de ahorrar mucho dinero al no tener que construirlo. 

Además la miniaturización de la electrónica es un hecho fehaciente, al observar el tamaño mínimo del receptor (en comparación con una cuchilla X-acto) y su peso de solo 0,38g, capaz de gobernar dos canales, motor y actuador magnético de cola, con control proporcional de 64 etapas de giro a cada lado.

Plantear el estudio experimental con un modelo de vivienda digamos a una escala 1/10 (10%), con sensores de medida y una pequeña instalación domótica no parece a la vista de estos aviones una propuesta tan descabellada, o ¿tal vez si?

Plantraco

Forma libre: el desafío tecnológico para la nueva arquitectura.

Somos muchos los que desde la atónita contemplación de algunas propuestas recientes de Zaha Hadid nos preguntamos: ¿cómo demonios se construye eso?. También somos muchos los que nos preguntamos hasta cuándo tendremos que esperar para que los métodos de la superingeniería estén a disposición del arquitecto modesto.

Parece que la carrera de la informática hacia el control del diseño y la fabricación de formas complejas podría darnos alguna sorpresa en los próximos años. En las escuelas de arquitectura empieza a haber máquinas CNC (Computer Numerical Control), y los futuros arquitectos se familiarizan con la producción de piezas directamente a partir de sus dibujos en el ordenador.

Sin embargo de la teoría a la práctica hay mucho trecho. Esencialmente estamos hablando de problemas de presupuesto y de industrialización de la construcción. Por ello es muy importante saber cual es el coste de las cosas antes de lanzarse a hacer propuestas extravagantes. Parece que hay buenos investigadores poniéndose manos a la obra para encontrar la manera de construir formas complejas a partir de un reducido catálogo de paneles con unas características básicas. Por ejemplo, tomemos como base el proyecto del National Holding Headquarters, Abu Dhabi, de Zaha Hadid.

Siempre se puede recurrir a la socorrida "diagrid" reivindicada por Norman Foster, consistente esencialmente en una malla de triángulos que envuelve cualquier superficie con paneles planos triangulares. Verbigracia "de Blob" en Eindhoven, Holanda, de Massimiliano Fuksas.

Su defecto fundamental es que para adaptarse bien a formas muy curvadas, da una malla muy tupida. Además tiene un peso formal demasiado intenso frente a paneles cuadrangulares más neutros. Estrategia: estudiar el despiece mediante un repertorio de piezas más o menos complejas que por combinación puedan componer las extrañas curvaturas del edificio, racionalizando al mismo tiempo su fabricación.

Para ello el equipo de investigación de Helmut Pottman ha desarrollado un procedimiento de despiece de esta fachada a partir de seis tipos de paneles que van desde el panel plano, hasta el completamente irregular (custom), pasando por el tórico y el esférico. Su herramienta informática les permite graduar el grado de giro y desfase de los paneles adyacentes para obtener diversos grados de aproximación a la forma original. Lo más maravilloso del caso es que estos pasos sucesivos permiten contabilizar la cantidad de paneles que hay que fabricar de cada tipo y el coste total relativo de cada versión, reflejando una serie de cinco iteraciones que van desde la versión todo "custom" a la versión "todo plano", pasando por cantidades decrecientes de paneles curvos, con presupuestos correlativamente decrecientes.

Se podrá arguir que se trata una vez más de un diseño artístico realizado de espaldas a la realidad constructiva, que luego han de racionalizar los ingenieros para poder construirlo de la manera más fiel posible. Puede ser, pero que nadie se quede tranquilo con estas afirmaciones porque desde el MIT se hacen intentos muy serios para crear motores de diseño partiendo de los condicionantes de fabricación, es decir "from the bottom up". Axel Kilian esta desarrollando lo que el llama "exploradores de diseño", que generan geometrías con unas premisas determinadas, por ejemplo estar creadas con superficies desplegables en formas planas, es decir, que se pueden fabricar a partir de planchas planas de material.

Es lo que llamaríamos un recortable de papel, pero generado en el ordenador por un algoritmo matemático. La ventaja para el diseñador estriba en la velocidad con que se pueden hacer probaturas y la confirmación de que se pueden depiezar de un modo determinado, pudiendo estudiar y negociar este despiece con el fabricante.

Helmut Pottman, Axel Kilian.



Camellodromo: una oportunidad para la arquitectura de forma libre.

Los arquitectos Mark Fenwick y Javier Iribarren nos proponen una arquitectura de formas fluidas para su camellodromo en Doha, Qatar. No todo el mundo está familiarizado con las particularidades de esta especialidad deportiva. Por ejemplo, entre sus particularidades mas llamativas está la de que recientemente se han sustituido los jinetes humanos, que antes eran niños, por robots, a causa de las denuncias de explotación infantil.

El hecho de utilizar robots como jinetes permite que los dueños de los camellos competidores puedan manejarlos por control remoto. De este modo cuando se lanza la carrera, al mismo tiempo se lanza paralelamente por el lado exterior de la pista una caravana de automóviles todo terreno en la que van los conductores de los robots con sus controles remotos.

Con objeto de eliminar esta situación un tanto rocambolesca, desordenada y potencialmente peligrosa, se propone en el proyecto con buen criterio un monorail elevado que pueda transportar tanto a los conductores de los robots como a los periodistas y otros espectadores.

Desde este blog nos felicitamos de que un tal encargo permita el planteamiento de una arquitectura de formas libres, si bien la alargada sombra de Jan Kaplicky, Future Systems, se aprecia clarísimamente, si compramos este proyecto con su excepcional cabina de prensa del estadio Lords en Londres.

Flying lightness: ¿qué tienen que ver los helicópteros con la arquitectura?

Richard Buckminster Fuller le preguntó a Norman Foster que cuánto pesaba su edificio, refieriéndose al centro Sainsbury de artes visuales, y desde entonces se ha convertido en una pregunta mítica en el campo de la arquitectura. Para Foster menor peso igual a menor empleo de material igual a mayor eficiencia. La foto ilustra al poderoso Sikorsky S-64 Skycrane, o grua del cielo elevando una casa prefabricada de madera.

Evidentemente no es habitual utilizar helicópteros como medio de elevación en la construcción, si bien en casos singulares, tales como lugares remotos o de dificil acceso como la coronación de una torre, una antena o el pilar de un puente, se han utilizado.

Lo que impresiona a los arquitectos, especialmente a Norman Foster es la precisión y flexibilidad de un diseño que permanece en servicio desde 1962. Increiblemente a pesar de su tamaño, es capaz de elevar una carga superior a su propio peso. Toda una lección de eficiencia. Actualmente se dedica entre otras cosas a la extinción de incendios.

 

A pesar de que tal vez su verdadera evolución fué otra, imposible ignorar aquí al impresionante prototipo de Howard Hughes XH-17, con un rotor principal de casi cincuenta metros de diámetro, capáz de levantar el vuelo con un peso total de mas de veinte toneladas. Además presentaba un concepto revolucionario: propulsores en las puntas de las palas para reducir el momento de reacción debido a la rotación de tan formidable hélice. Su velocidad de rotación era de 88 rpm.

El atrevido e incombustible Howard todavía se atrevería con otro diseño aún más grande,  el XH-28, que sin embargo nunca vió la luz, debido sobre todo al final de la guerra de Corea, que significó la cancelación del encargo recibido.

XH-17

Aerodinámica y arquitectura: integración arquitectónica de energía eólica. Por Benito Lauret y Graciela Ovando.

En la Escuela Ténica Superior de Arquitectura de Madrid, hace unas semanas se ha realizado una experiencia singular con alumnos de primer curso del nuevo plan Bolonia, dentro de una asignatura denominada Taller Experimental. Esta experiencia ha consistido en la exploración de la integración arquitectónica de energía microeólica, es decir de aerogeneradores de pequeño tamaño, dentro de una voluntad general de integrar las energías renovables en la arquitectura.

Para ello los estudiantes han construido pequeños modelos a escala operativos de edificios singulares, a los que se han incorporado diverso número de aerogeneradores convencionales de eje horizontal. Si bien la elección de los edificios ya les venía dada por los profesores, los estudiantes han tenido que tomar decisiones tales como el número de aerogeneradores, el diámetro del rotor y su ubicación en la cubierta o fuera del edificio. Debido a que esta experiencia se ha llevado a cabo en solo cuatro clases, la operatividad de las maquetas ha quedado reducida al giro de los aerogeneradores bajo una fuente artificial de viento, un ventilador doméstico. Con más tiempo se podrían haber incorporado micromotores a modo de generadores eléctricos y haber tomado medidas de voltaje e intensidad generados por los mismos.

Conceptualmente se ha partido de experiencias ya realizadas de edificios que incorporan estos dispositivos en la realidad, tales como las torres del World Trade Center de Bahrain, el pabellón de holanda de MVRDV, en la expo 2000 de Hannover o propuestas visionarias como el refugio alpino de Ross Lovegrove. Las maquetas de estos edificios sirven de ejemplo comparativo para otros que se han propuesto, que van desde la famosa Villa Savoya de Le Corbusier hasta la T4 de barajas.

La experiencia ha sido un rotundo éxito ya que como se aprecia en los videos la acción real de giro de los aerogeneradores aporta un espíritu especial y "experimental" a las maquetas, que de este modo están más próximas a un modelo de ensayo de túnel de viento, por ejemplo. Cabe destacar el empeño puesto por los estudiantes que a pesar de su inexperiencia han realizado unos rotores impecables, dibujándolos previamente en cad y procediendo después a su corte de precisión con la máquina de corte láser del Taller de Maquetas de la Escuela.

En el éxito de esta experiencia, dirigida por los profesores Benito Lauret y Graciela Ovando, también han contribuido el coordinador de la asignatura de Taller Experimental Raul Fraga, incorporando esta actividad a la misma, los profesores Francisco Rodrigo y Ricardo Santonja, profesores habituales del Taller de Maquetas y el técnico Pablo Castrillo, responsable de la operación general del taller y de las máquinas de control numérico en particular.

Miniaturización de máquinas: Conley precision engines.

Gary Conley tiene un lema: "la perfección es apenas suficientemente buena", lema segun el cual vive y con el que se ha ganado un bien merecido prestigio, sobrevivendo más de treinta años con su propio negocio, que además es su sueño anhelado.

Tras conseguir su master en ingeniería en la Northern Illinois University, ejerció como profesor durante una temporada hasta que decidió crear su propia empresa. Su primera creación, hecha prácticamente a mano, con un limitado presupuesto, fué su primer motor de combustión a escala, el conley V-8.

Corriendo el año 1996 Conley recibió un encargo sorpresa: la Crysler le encomendaba la construcíón de un motor Viper de 10 cilindros a escala 1/4. Contando ya con algunas máquinas de control  numérico acometió la empresa, que sobre un plazo estimado de año y medio se extendió a cinco. Diversos problemas tales como el engrase y la ignición se cruzaron en su camino hasta que al fin pudo ver su obra terminada y lista para la producción en serie.

Sin embargo la desgarcia se cebó con el cuando la fundición que iba a realizar todas las piezas de aluminio quedó destruida por un incendio sin cobertura de seguro, quedando destruidos todos los moldes construidos durante cinco agotadores años.

A pesar de todo y con una moral de hierro Conley resurgió de sus cenizas aprovechando los masters que le quedaron del V-10, para crear a partir de el un V-8, el Stinger.

Merece la pena visitar su página web y ver alguno de sus videos en los que se aprecia el fabuloso sonido de estas pequeñas joyas de la ingeniería. Para mejor estimar su escala e increible belleza se han realizado un par de modelos a escala de automóviles que en la realidad también exhiben su motor V-8. El primero es un dragster americano, en el que es necesario compararlo con un coche real para apreciar su escala.

El segundo es un "T" bucket, es decir un ford modelo T modificado o "customizado" con un potente V-8 y enormes neumáticos traseros, al mas puro estilo americano. Lo único que nos da idea de su escala es el tamaño del pavés.

Las lecciones que nos enseña Gary Conley son las de la perseverancia, la conquista de la perfección como parte del camino y el cumplimiento de un sueño. Pero sobre todo ese carácter indomable que le asemeja a todos los grandes científicos y descubridores: la mentalidad inconformista sobre los límitaes de la realidad, que se materializan en una famosa pregunta ¿quién dijo que no se puede hacer?

Conley Precision Engines

Investigación educativa con prototipos.

Una manera transmitir el interés por la investigación en una fase temprana a los estudiantes universitarios es precisamente el ofrecer asignaturas en las que puedan explorar las tareas propias de la investigación científica, en este caso en tecnología arquitectónica.

Aunque no resulta muy habitual en las escuelas de arquitectura el trabajo con prototipos, sobre todo si estos prototipos son realmente funcionales, resulta una línea viable sobre todo si se utilizan modelos a escala. Estos modelos son muy económicos y extremadamente rápidos de construir.

En el transcurso de dos sesiones de taller, siguiendo instrucciones precisas y aprovechando la máquina de corte laser de Taller de Maquetas de la ETSAM los estudiantes han construido dentro de asignatura optativa Seminario de Laboratorio, un prototipo a escala 1:3 de los captadores solares térmicos aparecidos en la casa Fab-Lab, participante en el concurso Solar Decathlon Europe 2010.

El objetivo es ensayar sus prestaciones en condiciones de sol real y compararlo posteriormente con otro prototipo construido a escala 1:1.

La instalación consta de captador solar, termo, bomba, batería y data-logger. Aunque en las primeras tentativas de un par de horas de duración la diminuta placa solar, de 20 cm de diámetro y tubo negro de riego de 4mm interiores, apenas parecía poder calentar levemente los tres litros de agua alojados en el termo, en un ensayo realizado por espacio de ocho horas en la terraza de la ETSAM ha elevado limpiamente la temperatura del agua 10ºC por encima de la temperatura ambiente.

Los estudiantes no solo se entrenan en las actividades de construcción y ensayo de prototipos, sino que también se conciencian y se forjan en la divulgación de su trabajo, mediante la creación de un blog específico de la asignatura y de pósters para una ulterior exposición en la ETSAM.

Seminario de Laboratorio