Este documento describe el proceso de investigación de un grupo de estudiantes para crear un "ingenio volador" que desafíe la gravedad. Experimentaron con varios diseños como cilindros de papel, planeadores remolcados y paracaídas, pero no lograron el equilibrio deseado. Luego se inspiraron en las formas orgánicas de las hojas y crearon un modelo con pétalos triangulares que giraban al caer. Finalmente, eligieron film transparente como material para las superficies y alambre delgado para la estructura

1. I.OV_Ingenio Volador
Ana Vallés
Marta Cuesta
Gian Franco Pili B.

2. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Principios Físicos
R=k*v2
El reto que suponía la creación de
un ingenio volador lleva consigo la previa
investigación de los principios físicos de
la resistencia a la gravedad.
Nuestro objetivo se convirtió así
en conseguir una resistencia que superase
a la fuerza de la gravedad.
Primero debíamos comprender cómo se
sostenía un avión en el aire. La clave de
este misterio lo resuelve el Principio de
Bernoulli que describe el movimiento de
las corrientes de aire que al encontrarse
con el ala del avión unas pasan por la
parte superior, realizando un recorrido
más largo mientras que otras se desplazan
por la parte inferior recorriendo una
distancia menor. Por lo tanto, para que
ambas corrientes se junten al final del
recorrido, el aire superior deberá moverse
a mayor velocidad que el inferior
obteniendo una zona de baja presión encima
del ala que la eleva en el aire
Estudiamos la ley física que
fundamenta el descenso en paracaídas. Se
basa en una simple ecuación que relaciona
la resistencia, la velocidad, la densidad
del aire y la forma del objeto.
-1-

3. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Cilindro Volador
!
Recordando momentos de nuestra
infancia, nos acordamos de un peculiar
avión de papel. Sólo se necesitaba un
folio con unos pliegues en uno de sus
lados largos que luego se enrollaba
formando un cilindro. Los pliegues dan
peso al cilindro para que mantenga una
dirección constante.
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4. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Investigamos cuáles eran las
proporciones ideales para el cilindro:
Cilindro
Diámetro
Pliegues
Longitud
Número
Anchura
Resultado
9,5 cm
8 cm
1
2 cm
Vuelo descontrolado.
Se necesita más peso
9,5 cm
8 cm
2
2 cm
Mejora en el vuelo.
Sin dirección constante por falta de peso en los
pliegues.
9,5 cm
8 cm
3
2 cm
La tercera vuelta mejora la estabilidad.
Al darle más peso va más recto y a mayor velocidad.
9 cm
6 cm
3
2 cm
Pierde estabilidad al ser más corto y menor diámetro.
9,5 cm
10 cm
3
2 cm
Funciona mejor con la longitud anterior.
9 cm
8 cm
3
1,2 cm
Cae más deprisa.
Funciona mejor con el diámetro de 9,5.
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5. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Trayectoria de vuelo del cilindro con alas
2
Altura (m)
1,5
1
0,5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Tiempo (s)
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6. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Decidimos añadirle al cilindro unas alas para aumentar la resistencia al aire y
así prolongar el tiempo de vuelo. Sin embargo, lo que conseguimos fue proporcionar al
cilindro mayor estabilidad en el vuelo ya que las alas le impedían rotar sobre su propio
eje y se convirtió, de este modo, en un planeador.
El material utilizado para construir las alas siempre coincidía con el del
cilindro. Añadimos unas pajitas para dar a las alas consistencia ya que de por sí no se
mantenían firmes. Variamos su forma con el objetivo de hacerlo más aerodinámico, pero no
conseguimos un modelo de alas en el que el resultado mejorase notablemente.
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7. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Tras el fracaso de las alas,
buscamos una nueva forma de dar una
velocidad inicial al cilindro
introduciendo en él un globo hinchado
que, al explotar, el aire contenido lo
propulsase en la dirección contraria a
la del aire. Sin embargo, éste
mecanismo no fue eficaz ya que la
propulsión conseguida era insuficiente
y el cilindro apenas se movía.
VENTAJAS DEL CILINDRO CON ALAS:
- Era un artefacto ligero.
INCONVENIENTES DEL CILINDRO CON ALAS:
- Para que no se deformase, el cilindro
necesitaba un material más pesado
perdiendo la capacidad de vuelo.
- Al añadir las alas se convirtió en un
simple avión de papel perdiendo la
originalidad y creatividad que el
enunciado del ejercicio pedía.
CONCLUSIÓN:
El cilindro de papel no
representaba una estructura ligera que
desafiase a la gravedad sino que se
presentaba como un artefacto tosco y sin
ingenio.
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8. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Coche Cometa
NINGUNA VENTAJA DEL COCHE COMETA
INCONVENIENTES DEL COCHE COMETA:
Continuando con la investigación de
métodos de propulsión, pensamos en un
artefacto que fuese remolcado por un
cochecito de juguete. Nuestra idea
consistía en enganchar un artefacto con
una estructura que de por sí planease.
- No alcanzaba la velocidad necesaria para
iniciar el vuelo.
- Se necesitaba demasiado recorrido.
- El modelo se asemejaba demasiado a un
parapente.
Después de unas pruebas iniciales,
vimos que el cochecito no cogía velocidad
suficiente para levantar el artefacto, así
que ideamos un sistema de poleas que
tirase del cochecito para darle la
velocidad que necesitaba.
Al igual que con el cilindro, el
artefacto no cumplía el enunciado del
ejercicio y no contaba con una estructura
innovadora que solo con mirarla pareciese
que pudiese volar.
!
CONCLUSIÓN:
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9. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Parachute
!
Tras la falta de resultados
del vuelo en horizontal decidimos
continuar experimentando buscando
una forma de propulsión vertical.
Partiendo de esta idea decidimos
que el artefacto ascendería a gran
velocidad consiguiendo gran altura
y ganando energía potencial de modo
que, al llegar a su punto más alto,
el aire hincharía una tela fija en
un punto del artefacto, comenzando
así un lento descenso.
Haciendo un razonamiento
sobre los resultados que podríamos
obtener nos dimos cuenta de que un
lanzamiento vertical perfecto no
iba a ser posible debido a que el
centro de gravedad de la estructura
que sostenía a la tela estaba
demasiado alto, lo que desviaría la
trayectoria del vuelo.
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10. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Nuestro Desencadenante
!
Llegamos a un punto en el que
vimos que era necesario cambiar el
enfoque de nuestra investigación. Nos
habíamos alejado del objetivo del
ejercicio: encontrar una ingeniosa y
ligera estructura que presentara un
desafío a la gravedad y que apoyada
diese la impresión de que en
cualquier momento echaría a volar.
Nos quedamos asombrados por
los móviles de Calder y nos dimos
cuenta de que nuestro objetivo debía
ser conseguir una estructura que se
equilibrara con el uso de formas no
geométricas cuyos centros de gravedad
no estuviesen contenidos en un eje de
simetría. De esta forma, tendríamos
que buscar el punto de equilibrio de
la estructura en conjunto.
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11. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
!
Con este nuevo planteamiento y
la referencia de Calder, pasamos a
buscar un artefacto con una estructura
alámbrica que contara con perímetros
cerrados que estarían cubiertos con
algún material ligero y que formara una
superficie, buscando así conseguir que,
al dejar caer la estructura, dichas
superficies ofrecieran una resistencia
al aire haciendo la caída mas lenta o
consiguiendo que el objeto planease.
Nuestra primera aproximación fue
una estructura con forma de pájaro
teniendo presente la idea de las
superficies que mantendrían al
artefacto en el aire (las alas del
pájaro).
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12. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
A partir de aquí, nos centramos en la búsqueda de un diseño que se adaptase a éstas
nuevas exigencias.
Concluimos que la forma de un pájaro podría ser muy predecible para el concepto de
un objeto que volase, así que focalizamos nuestra atención en la búsqueda de la forma
inspirada en animales marinos. Sin embargo, tuvimos la idea, al ver como flotaba una hoja
de un árbol, de basar nuestro diseño en ella.
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13. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Efecto Espiral
!
El resultado fue una
abstracción de la misma que
derivó en un triángulo
escaleno de lados curvos. De
esta forma, al igual que
ocurre en las hojas, el
centro de gravedad de cada
una de las piezas se
encuentra en un lateral y no
en el centro, de manera que
al caer se produce un
desequilibrio que es
contrarrestado por la fuerza
del aire y que da como
resultado un descenso suave
y lento.
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14. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
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15. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
CG
!
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16. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
!
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17. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Nuestro primer
modelo consistía en
tres tipos de pétalos
(así llamaremos a las
superficies
de
resistencia al aire).
Los tres con la misma
forma y con el mismo
material para el
perímetro, un alambre
plano de color morado,
y para la superficie
de resistencia al
aire,
papel
de
croquis; pero de
tamaños distintos y
colocados en un mismo
plano para conseguir
la mayor resistencia
posible.
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18. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
!
!
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19. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Inesperadamente, al dejarlo caer, lo hizo rotando sobre un eje central. Esto se
produjo por la posición de los centros de gravedad que no estaban perfectamente
equilibrados y, como consecuencia, desestabilizaba el artefacto que comenzaba a girar.
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20. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
VENTAJAS:
- Modelo aerodinámico por la forma
elegida de los pétalos.
- Posición de los centros de gravedad
incita al giro.
- Inicio de una estructura que desafía
a la gravedad.
!
!
INCONVENIENTES:
- Mala relación entre el peso del
alambre morado y el papel de croquis
que no era capaz de ofrecer la
resistencia necesaria para mantener
el alambre.
- Giro incontrolado por la disposición
al azar de los centros de gravedad.
CONCLUSIÓN:
Estábamos ya encaminados en la
búsqueda de esa ingeniosa estructura
que fuese sinónimo de levedad y
equilibrio. Sin embargo, debíamos
cambiar los materiales: o bien
utilizar un alambre más fino o
conseguir la relación adecuada entre
el peso del alambre y la superficie
que ofrece resistencia a la gravedad.
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21. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
δέντρο
!
Decidimos hacer una pausa en el
desarrollo del diseño y nos centramos en
el estudio de los materiales que podíamos
usar.
Para elegir el material del pétalo,
comprobamos cuál de los tres materiales
que teníamos en mente (papel de croquis,
de seda o film transparente) sostenía
mejor el peso del alambre.
Material
Tipo de
alambre
Ventajas
Dúctil
Pesado
Rojo
Muy
ligero
Muy dúctil
Rojo
doble
Dúctil
Pesado
Plateado
No dúctil
Muy pesado
Morado
Dúctil
Papel
croquis
Desciende lentamente y de forma
estable.
Papel de
seda
Desciende como una pluma.
Imprevisible.
Film
transparente
Sin tensar no resiste al aire.
Tenso ejerce una gran
resistencia.
Inconvenientes
Verde
Resistencia al aire
Pesado
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23. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Peso (g)
Verde
Rojo
Rojo Doble
Plateado
Morado
δέντρο
Diámetro (mm)
27,2
0,50
9,4
1,00
18,8
2,00
64,8
1,00
38,8
2,00
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24. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Concluimos que el film transparente funcionaba mejor que el resto por su
ligereza. Además, es un material que puede ser tensado de tal forma que se obtiene una
superficie rígida, capaz de frenar la caída al convertirse en una buena superficie de
sustentación.
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25. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
!
Sin embargo, el film transparente
conllevaba una pregunta: cómo engancharlo
al alambre de tal forma que quedase tenso
y que no se soltara. Comprobamos que el
pegamento no hacía efecto y que la única
forma de conseguir que se pegase era
uniendo film con film. Así que, con la
ayuda de un elemento puntiagudo (un
portaminas), fuimos solapando film sobre
film hasta que quedó completamente fijado.
Una
vez
analizadas
las
características de cada material, optamos
por el alambre morado debido a que su
forma plana facilitaba el enganche de la
superficie resistente al aire.
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26. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Finalmente, elegimos cinco tipos de
pétalos con funciones y materiales
distintos.
Tamaño
Función
Materiales
Perímetro
Peso
XXL
Planear
Base de la estructura
Film
Alambre morado
108 cm
139,68 g
XL
Estabilizar la estructura.
Bajar tiempo de
descenso
Film
Alambre morado
70 cm
90,53 g
M
Dar estabilidad.
Compensar los pesos.
Papel de croquis
Alambre rojo
54 cm
16,92 g
S
Bajar el centro de
gravedad.
Papel de croquis
Alambre plano
morado
36,9 cm
47,7g
XS
Bajar el centro de
gravedad.
Papel de croquis
Alambre plano
morado
18,6 cm
24,05 g
PESO TOTAL DEL ARTEFACTO: 318,88 (peso de las alas)+13,6 (peso de los enganches) = 332,48g
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27. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
δέντρο
Perímetro (m)
150
Peso (g)
Tiempo de caída (s)
139,68
135
120
108
105
90,53
90
70
75
54
60
47,7
45
36,9
30
15
0
24,05
18,6
16,92
6
XXL
5
XL
4,5
M
3
S
2
XS
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28. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Nuestro siguiente objetivo
fue encontrar la posición de cada
uno de los pétalos en la
estructura para hallar el punto
de equilibrio. Los pétalos debían
cumplir una serie de condiciones:
que no estuvieran contenidos en
un mismo plano, que se
estableciera una relación clara
entre ellos planificando la
manera en que cada pétalo
resistiría al aire.
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29. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Cálculo del Centro de Gravedad en Planta
!
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30. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Estuvimos barajando
las distintas formas de
apoyo del ingenio. La
primera y más inmediata
opción fue diseñar un pie
que sostuviera a la
estructura en un punto de
equilibro. Sin embargo, nos
planteamos una segunda
posibilidad que consistía en
colgarlo de un hilo de
manera que el artefacto
quedase suspendido en el
aire desde un único punto.
Ésta segunda opción incluía
un aspecto más poético que
el anterior al dar la
impresión de estar flotando.
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31. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Seguíamos necesitando diseñar una estructura que sujetase a nuestro artefacto. Se
nos ocurrió realizar una base que podría ser de madera recubierta por una plancha de
aluminio o de metacrilato. Finalmente optamos por emplear un taco de madera al que iba
enganchada una barra, también de madera, e inclinada unos 45º aproximadamente. En el
extremo de esta última quedaría enganchado un hilo de nylon del que colgaría la
estructura.
!
!
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33. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
De esta forma dimos fin a éste proceso de investigación, diseño, y construcción de
un artefacto volador, que desafía a la gravedad con una estructura de aparente
inestabilidad en el que todas las partes que lo forman están en un perfecto equilibrio
formando un todo. Un reto que en un principio se nos presentó casi como un imposible.
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36. 0.IV_Ingenios Voladores Ana Vallés, Gian Franco Pili, Marta Cuesta
Reflexión del texto de Greg Lynn
“Levedad”
La creación de un ingenio volador
es un proyecto ambicioso, más destinado a
un ingeniero que a un arquitecto. Pero la
relación que tiene los conceptos que se
ven relacionados con un objeto volador con
la arquitectura son realmente
sorprendentes.
Toda la arquitectura, tal y como
explica Lynn, ha sido diseñada para
mantenerse estática a lo largo del tiempo.
Sin embargo, existe una arquitectura que
va más allá de lo práctico e inmediato,
que se atreve a dar un paso más. Esta
arquitectura es aquella que estudia la
gravedad, no como una única fuerza, sino
como una composición de múltiples
gravedades con las que un arquitecto debe
jugar, estudiar y finalmente dominar para
conseguir el equilibrio, la estabilidad
deseada. Lo mismo sucede con nuestro
artefacto volador.
Lo primero con lo que nos hemos
topado ha sido con estas gravedades que en
un principio, al igual que ha sucedido en
la arquitectura a lo largo de la historia,
las estudiamos como un único vector lo
que, consecuentemente, nos llevó por
caminos alejados del equilibrio estático,
de conseguir una estructura que de por sí
desafiase a esa gravedad.
Fue al entender el concepto de
múltiples gravedades cuando nuestro
proyecto dio un giro de 180º. De hecho, en
nuestro artefacto intentamos reflejar la
acción que realizan las distintas
gravedades al estar formado por múltiples
piezas (pétalos). Es decir, cada uno de
estos pétalos se enfrenta a una de las
gravedades individualmente formando un
sistema que en su conjunto ofrece una
resistencia a esa múltiple gravedad. A
cada pétalo la fuerza de esas gravedades
le afecta de una forma distinta, de ahí
que hayamos tenido que realizar un estudio
de cada una de estas superficies por
separado. Y al final, al unirlo en una
estructura de apariencia frágil e
inestable, se consigue un artilugio en el
que hemos querido reflejar la levedad que
menciona Greg Lynn en su texto entendida
como el tratamiento de la gravedad como
suma de gravedades.
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