Una esponja marina contiene el secreto de las estructuras del futuro

Una esponja marina contiene el secreto de las estructuras del futuro

Un equipo de científicos ha descubierto que la estructura de la esponja marina Euplectella aspergillum presenta una relación resistencia-peso más alta que los diseños de celosía que se utilizan en la actualidad, por lo que su diseño podría inspirar construcciones más resistentes en el futuro


Ithiel Town, uno de los ingenieros civiles y arquitectos más reconocidos de los Estados Unidos, patentó en el siglo XIX un método de construcción barato y eficaz que se basó en el uso de pequeñas vigas de madera o acero dispuestas en forma diagonal (celosías) para distribuir el peso de la estructura de forma uniforme y así lograr construcciones más resistentes.

A pesar de ser una de las formas de construcción más extendidas en el mundo, este método presenta una serie de carencias, como limitaciones de altura y uso excesivo de materiales, que los ingenieros posteriores han tratado de solventar a través de diferentes perspectivas.

Lo que estos ingenieros no conocían es que las respuestas a todos sus interrogantes estaban ocultas bajo la aparente delicada apariencia de la Euplectella aspergillum, una esponja marina de aguas profundas que, tal y como detalla un reciente estudio, presenta una relación resistencia-peso más alta que los diseños de celosía tradicionales.

Representación de la unión de la estructura de la esponja (izq) con el futuro de la construcción (drch) | Foto: SEAS Harvard John A. Paulson

En concreto, lo que los científicos han descubierto es que estas esponjas, para sostener su cuerpo, utilizan un conjunto de puntales esqueléticos en forma diagonal y paralelos que después se cruzan y fusionan con una rejilla cuadrada subyacente. De este modo, construyen una estructura robusta siguiendo un patrón similar al de un tablero de ajedrez.

“Descubrimos que la estrategia de refuerzo diagonal de la esponja logra la mayor resistencia al pandeo para una determinada cantidad de material, lo que significa que podemos construir estructuras más fuertes y resistentes reorganizando inteligentemente el material existente dentro de la estructura”, ha explicado Matheus Fernandes, autor principal de la investigación.

Para demostrar la eficiencia de la estructura de la esponja, los investigadores replicaron su diseño y lo sometieron a comparaciones con las geometrías de celosía existentes en la actualidad. En todas las simulaciones, la estructura de la esponja se presentó un 20% superior a su rival.

“Hemos estado estudiando las relaciones estructura-función en los sistemas esqueléticos de las esponjas durante más de 20 años, y estas especies continúan sorprendiéndonos“, ha señalado James Weaver, coautor del estudio.

“En muchos campos, como la ingeniería aeroespacial, la relación resistencia-peso de una estructura es de importancia crítica. Esta geometría de inspiración biológica podría proporcionar una hoja de ruta para diseñar estructuras más ligeras y resistentes para una amplia gama de aplicaciones”, ha añadido el experto.

Por su parte, Katia Bertoldi, coautora de la investigación, ha informado que este estudio “demuestra que las lecciones aprendidas en este tipo de investigaciones se pueden aprovechar para construir estructuras geométricamente optimizadas con enormes implicaciones para el uso mejorado del material en aplicaciones de infraestructura modernas”.



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