Proyecto de ciencias

1. ESCUELA SECUNDARIA TÉCNICA ESTATAL NO. 4
IV Zona
Concurso Municipal de Ciencia y Tecnología 2023
Modalidad de Investigación
Tensegridad: El fenómeno físico que desafía la gravedad
Autora del Proyecto:
Bastidas Polanco Catalina
Profesor asesor:
Molinares Calles José Florencio
Mexicali, Baja California. Mayo 2023.

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DATOS GENERALES:
Nombre: Bastidas Polanco Catalina.
Fecha de nacimiento: 30 de Mayo 2009.
Domicilio: Av. Rubén Jaramillo #801. Maestros Democráticos de la Base. Mexicali,
Baja California.
Teléfono: 686-167-0781.
Grado: 2do.
Plantel: Escuela Secundaria Técnica Estatal No. 4.
Profesor asesor: Molinares Calles José Florencio.
Lugar y fecha: Mexicali, Baja California. Mayo 2023.

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ÍNDICE:
• Introducción ---------------------------------------------------------------------- Pág. 3
 Justificación --------------------------------------------------------------- Pág. 3
 Marco conceptual -------------------------------------------------------- Págs. 3 y 4
 Fundamento teórico ----------------------------------------------------- Pág. 4
 Importancia ---------------------------------------------------------------- Pág. 4 y 5
• Un gran problema por solucionar ----------------------------------------- Pág. 5
 Solución del problema -------------------------------------------------- Pág. 5
• Investigación ----------------------------------------------------------------------------------------
 Tensegridad --------------------------------------------------------------- Pág. 6
 Origen e historia --------------------------------------------------------- Pág. 6
 Utilidad de la tensegridad en la vida diaria ----------------------- Págs. 6, 7 y 8
 Modo en que funciona la tensegridad ------------------------------ Pág. 9
 Beneficios de la tensegridad ------------------------------------------ Pág. 10
 Desventajas de la tensegridad --------------------------------------- Pág. 10
• El prototipo ------------------------------------------------------------------------------------------
 Utilidad del prototipo --------------------------------------------------- Págs. 10 y 11
 Proceso de elaboración ----------------------------------------------- Págs. 11 y 12
 Resultados y conclusiones -------------------------------------------- Pág. 12
• Referencias ----------------------------------------------------------------------- Págs. 12 y 13

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Introducción
La ciencia nos dice que, gracias a la gravedad de la Tierra, es imposible que una
estructura flote… ¿cierto o falso?
A pesar de que en la Tierra las estructuras no pueden flotar, pueden quedar suspendidas
en el aire sin necesidad de estar en contacto directo con otra estructura rígida sobre el
suelo u otra superficie estable. Esto ocurre gracias a un fenómeno físico conocido como
la tensegridad.
En realidad, no desafía la gravedad, pero parece hacerlo. Después de todo, parecería
imposible que una estructura se mantuviera en el aire solo con ayuda de unos cuantos
cables… pero es posible.
Justificación:
A pesar de ser en fenómeno muy importante e interesante, en la materia escolar no se
le da la importancia que debería, ya que fue hasta hace poco que comenzó a ser
considerado parte de la física, y no solo de la arquitectura. El propósito de este proyecto
es fomentar la investigación acerca de este fenómeno descubierto hace relativamente
poco tiempo. También es enseñar a los jóvenes desde la secundaria sobre este
fenómeno de la física que, lamentablemente, no está incluido en los libros de texto, pero
que a futuro podría considerarse uno de los fenómenos físicos que más han ayudado en
la evolución arquitectónica.
Marco conceptual:
Si bien la tensegridad es algo nuevo para nosotros, es posible entenderla por medio
de otros conceptos físicos que, de hecho, hemos visto a lo largo de nuestros estudios
de secundaria, tales como:

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• Tensión: La tensión es un tipo de fuerza de tracción, es decir, el esfuerzo que
se genera en una cuerda cuando dos fuerzas opuestas lo jalan hacia
direcciones opuestas. [1]
• Compresión: Es la presión a la que está sometido un cuerpo cuando dos
fuerzas opuestas tienden a disminuir su volumen, siendo imposible. [1]
• Equilibrio mecánico: Es cuando, en un cuerpo, las fuerzas que intervienen
son iguales en direcciones opuestas, anulándose entre sí durante el proceso.
[1]
• Suma de fuerzas: Sumar la magnitud de diferentes fuerzas sobre un mismo
objeto. Si las fuerzas se aplican hacia la misma dirección, se suman. Si se
aplican hacia direcciones opuestas, se restan. [7]
• Fuerza resultante: El resultado final tras la suma de fuerzas. Representa la
fuerza que realmente se le aplica al objeto. [7]
Fundamento teórico:
De acuerdo con la Ley de la Gravedad, establecida por Isaac Newton, los objetos
tienden a caer al suelo desde el aire, siempre y cuando no exista una fuerza externa
que actúe sobre ellos. [7]
Suena difícil de creer que unos simples cables puedan actuar como esa fuerza
externa, ya que no son muy estables y se doblan fácilmente, pero hay una cosa que
no se está tomando en cuenta: la fuerza de tensión. [7]
Como la tensión es una fuerza que actúa para dos extremos del cable con la misma
magnitud de fuerza, de acuerdo con la Suma de Fuerzas, debería de ser capaz de
mantener el equilibrio de la estructura, ya que la Fuerza Resultante sería igual a 0. [7]

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Importancia:
La tensegridad representa un gran avance en el desarrollo de estructuras en base a la
física. Las estructuras en base a tensegridad cuentan con muchas ventajas de
resistencia, ya que el apoyo de los cables ayuda a que la estructura sea capaz de
sostenerse con mayor facilidad [5]. Además, gasta menos materiales que una
construcción ordinaria, lo cual puede ser un gran apoyo en la búsqueda de gastar menos
recursos del medio ambiente, sin afectar nuestra vida diaria.
Un gran problema por solucionar
Mexicali es una zona sísmica. Aunque muchos de los sismos que ocurren son leves y no
causan daños en las construcciones, no sabemos cuándo podría ocurrir uno de grandes
magnitudes y pudiera derrumbar las estructuras.
Ese no es un problema que existe únicamente en Mexicali, sino en muchas partes del
mundo. El derrumbe de estas estructuras es problemático porque, además de que todo
lo que se sostenía sobre la estructura se cae, al impactarse en el suelo la estructura
podría caer sobre todo a su alrededor y destruirlo, acabando con la vida de muchas
personas.
Solución del problema:
Una buena solución para esta problemática es el uso de un refugio de tensegridad, es
decir, un refugio en caso de sismos que esté sostenido por una estructura de tensegridad,
ya que, como comenté anteriormente, las estructuras de tensegridad tienden a ser muy
resistentes en caso de sismos. En ese caso, sería más seguro para las personas
quedarse en una estructura de tensegridad hasta que el sismo termine, por supuesto,
teniendo las precauciones necesarias, ya que la estructura no se caería, pero si podría
sufrir una deformación momentánea a causa de los movimientos de las placas tectónicas.

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Investigación
Tensegridad:
El Diccionario de la Real Academia Española (RAE) define la tensegridad como:
“Propiedad de las estructuras cuyo equilibrio depende de las fuerzas de tensión y
compresión de sus elementos”. [1]
En otras palabras, la tensegridad es una propiedad física que contienen aquellas
estructuras que consisten en un conjunto de puntales en compresión que no tienen
contacto entre sí, pero que se mantienen unidos gracias a la presencia de cables con
fuerza de tensión, que conectan cada uno de los puntales. De esta manera, la
estructura es capaz de mantenerse en equilibrio de pie y no desarmarse.
Origen e historia:
La palabra tensegridad es la adaptación hispana del inglés tensegrity, que proviene
de la fusión de “tensional integrity”. Dicho de otro modo, la palabra tensegridad quiere
decir “integridad de tensión”. [1]
La tensegridad es un descubrimiento relativamente nuevo, ya que solo tiene poco
más de 70 años. [2]
Fue el arquitecto estadounidense Richard Buckminster Fuller (1895 – 1983) quien
inició a reflexionar sobre la posible existencia de este fenómeno, desde el año 1930.
Dieciocho años después, en 1948, el escultor estadounidense Kenneth Snelson, uno
de los estudiantes de Fuller, llevó a la práctica los estudios de su maestro,
construyendo la primer estructura de tensegridad en el mundo. [2]
Utilidad de la tensegridad en la vida diaria:
Al ser un sistema con poco tiempo de descubrimiento, no es muy común su utilización
práctica en la arquitectura e ingeniería. Sin embargo, hay una gran cantidad de
prototipos realizándose en la actualidad para buscar ponerlos en práctica a futuro. [3]

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Algunos de los principales usos que se le da a la tensegridad en la actualidad son:
1. La arquitectura. Existen muchos tipos de construcciones presentes en la
actualidad que emplean la tensegridad, tales como:
a) Pabellones. Algunos ejemplos son el “MOOM tensegritic membrane
structure”2 y el “Underwood Pavilion”1. [5]
b) Torres. Hechas con el fin de servir como soporte, algunos ejemplos de estas
torres de tensegridad son el “White Rhino II”1 y su prototipo “White Rhino”1.
[5]
c) Puentes. Un ejemplo de un puente de tensegridad es el “Puente de Kurilpa”2,
un puente peatonal ubicado en la cuidad de Brisbane, Australia. [5]
d) Estructuras de techo. Un ejemplo que podemos encontrar es el Estudio2 en
la Ciudad de la Plata, en Argentina. [5]
e) Plataformas. Un ejemplo increíble de la tensegridad es el “Edificio Blur”1,
siendo originalmente un pabellón construido para la Swiss Expo del 2002
en Suiza, pero en la actualidad utilizado únicamente como una plataforma.
[5]
Sé que se preguntarán el significado de los pequeños números junto a los
nombres de las construcciones antes mencionadas.
El número 1 significa que estas estructuras son de tensegridad pura, lo que
quiere decir que se mantienen en pie únicamente gracias al fenómeno de la
tensegridad. [5]
El número 2 significa que esas estructuras son de tensegridad falsa. No es que
pretendan una tensegridad que no existe, es más bien que la base estructural
no se sostiene a causa de este fenómeno, sino que tiene un soporte rígido
adicional, pero eso no quita que las estructuras tengan otros aspectos que
emplean tensegridad. [5]

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2. La ingeniería y robótica. En la actualidad, la NASA explora la posibilidad de
emplear un proyecto denominado NASA Tensegrity Robotics Toolkit (es decir,
robots de tensegridad) para sus exploraciones espaciales, ya que como la
tensegridad funciona gracias al fenómeno de la gravedad, probar tensegridad
en el espacio podría traer grandes avances en las investigaciones sobre él.
Aunque aún no es una idea probada en el espacio, aquí en la Tierra se están
haciendo prototipos de robots que utilizan esta estructura, así como pruebas
de algoritmos de robótica y controles que puedan ser aprovechados gracias a
la tensegridad. [4]
3. La biología. Todas las ciencias están conectadas, y el principio de la
tensegridad no es la excepción. Los osteópatas, patólogos y otros biólogos
especializados explican como la estructura del citoesqueleto celular, es decir,
esqueleto de una célula, tiene una estructura de tensegridad [2]. Cuando el
cuerpo sufre un accidente o una herida, las células no se rompen, si no que
cambian su estructura mecánica. Gracias a esto es que las células saben lo
que el cuerpo necesita, y que cuando este sufre un accidente, es capaz de
llegar a la autocuración. [6]
También es posible encontrar tensegridad en la estructura de los átomos, las
moléculas, las proteínas, los virus y otros organismos microscópicos
unicelulares. [2]
4. El arte. Empleando un uso similar al de la arquitectura, la tensegridad es
utilizada para realizar esculturas “flotantes” con fines decorativos. También se
le dan algunos usos en la cinematografía y la fotografía, ya que con cables
transparentes y una correcta perspectiva, es posible hacer que tras una cámara
parezca que la estructura flota, lo que sirve en caso de querer realizar este
efecto visual sin necesidad de una edición en las imágenes. [5]

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Modo en que funciona la tensegridad:
En las estructuras de tensegridad, los puntales, que son los componentes
comprimidos, no están unidos entre sí, sino que cada uno está conectado a los cables,
que son los componentes en tensión, que a su vez están conectados con otro de los
puntales. [5]
La tensión que tienen los cables viene de los dos puntales que lo jalan. De ambos
lados, la Fuerza de Tensión (T) que se ejerce es igual, por lo que las fuerzas se restan
y la Fuerza Resultante es igual a 0. [7]
Por lo tanto, la estructura adquiere equilibrio estructural, lo que la hace estable a pesar
del modo en que se ve a simple vista. [2]
Diagrama de Fuerzas en una estructura de Tensegridad

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Beneficios de la tensegridad:
• La estructura es más ligera. [5]
• Los cables ayudan para reforzar la estructura, de tal modo que en caso de que
la estructura sufra algún daño superficial no muy severo, los cables pueden
servir como un apoyo hasta que dicha estructura sea reparada. [5]
• Es auto-estable, lo que quiere decir que no depende de estar apoyado en
ninguna superficie ni de la gravedad para mantenerse en pie. [5]
• En su mayoría son plegables, por lo que son más fáciles de transportar de un
lugar a otro. [5]
• Pueden soportar choques, sismos, entre otros sin sufrir daños considerables a
la estructura. [5]
• La estructura es capaz de soportar mayor peso utilizando menos materiales
que una estructura común. [5]
Desventajas de la tensegridad:
La tensegridad como tal no presenta muchas desventajas. Sin embargo, sí representa
un gran reto para la tecnología. Un error de cálculo en su construcción podría ser muy
peligroso, ya que la estructura podría llegar a caerse en caso de haberse construido
de manera errónea. Además, de acuerdo con algunos expertos, ciertos de los
beneficios de la tensegridad también se ven presentes en las estructuras de
tensegridad falsa. [5]
El prototipo
Utilidad del prototipo:
Para complementar esta investigación, realicé un prototipo de tensegridad. Su utilidad
será que podamos ver en la vida real un fenómeno de tensegridad, y no conformarnos
únicamente con la teoría. También será ver como las estructuras de tensegridad son

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capaces de mantenerse en pie incluso si se les agrega algo de peso encima, siempre
y cuando dicho peso sea proporcional a su tamaño.
Proceso de elaboración:
Para este proyecto se necesitaron únicamente 2 materiales distintos:
➢ Piezas LEGO:
• 2 Bases.
• 2 pilares en forma de bastón (construidos).
• 4 piezas con un agujero en cada base.
• 1 pieza con agujero en cada pilar.
➢ Hilo (en mi caso fue transparente, pero solo para agregarle el efecto de “la
estructura flotante”, el color es opcional).
❖ También se requiere un objeto de un peso proporcional al tamaño del prototipo.
(Ese no es material, solo es algo que necesitamos tener a la mano si queremos
comprobar que puede soportar peso).
Antes de realizar el prototipo final, tuve que hacer
varias pruebas. Primero que nada, realicé un
prototipo pequeño y más simple de la tensegridad,
teniendo como fin verificar que la teoría funcionara.
Debo admitir que lograr que los cables fueran del
tamaño adecuado fue la parte más complicada del
proceso, pero finalmente logré que se estabilizara.
Una vez que logré que se mantuviera en pie, realicé
uno más grande, del tamaño que pueden ver ahora.
Sin embargo, aún tenía un problema: al ser bloques
de construcción, la estructura era frágil, por lo que, al
aplicarle peso, se desarmaba.

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Fue entonces que le agregué piezas en los bordes, para que la estructura no se
pudiera desarmar. Finalmente, le apliqué un peso proporcional a su tamaño, y el
resultado fue que…
Conclusiones y resultados:
 ¡El experimento fue un éxito! Como pudimos ver, la estructura se mantuvo en
pie gracias a la tensegridad. También vimos cómo pudo soportar algo de peso
sin caerse. Así pudimos comprobar la teoría presentada al principio del
documento: a pesar de verse frágil, y hasta imposible de lograr, gracias al color
del hilo, la estructura se mantuvo en pie, y también fue muy resistente.
 La tensegridad es un fenómeno fascinante. A pesar de que parece ser algo
imposible a simple vista, lo cierto es que es bastante sencillo de entender una
vez que lo analizamos. Este principio puede traer muchos beneficios a la
humanidad en un futuro, ayudándonos a mejorar la estabilidad de las
estructuras a la vez que cuidamos no terminar con los recursos naturales, pero
para eso hay que investigarlo más a fondo. Por eso, es recomendable
enseñarlo en la materia de física, para que no sea algo desconocido, y que así
más jóvenes, e incluso adultos, se interesen en su estudio.
Referencias:
[1] Real Academia Española, «Tensegridad», «Tensión», «Compresión»,
«Equilibrio», en Diccionario de la Real Academia Española, en
https://dle.rae.es/tensegridad?m=form,https://dle.rae.es/tensi%C3%B3n?m=fo
rm,https://dle.rae.es/compresi%C3%B3n?m=form,https://dle.rae.es/equilibrio?
m=form (consulta: 14.04.23).
[2] Lluís Torné, «Tensegridad», 1 de enero de 2008, en La revista del Instituto de
Posturología y Podoposturología, en
http://www.ub.edu/revistaipp/hemeroteca/2_2008/l_torne.pdf (consulta:
14.04.23).

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[3] Matheus Pereira, «Estructuras de Tensegridad: qué son y qué esperar de
ellas», 6 de junio de 2018, en ArchDaily, en
https://www.archdaily.mx/mx/895913/estructuras-de-tensegridad-que-son-y-
que-esperar-de-ellas (consulta: 14.04.23).
[4] NASA, «NASA Tensegrity Robotics Toolkit (NTRT) v1», en NASA
TECHNOLOGY TRANSFER PROGRAM, en
https://software.nasa.gov/software/ARC-17093-1 (consulta: 15.04.23).
[5] Ruichen Tang, «Tensegridad y Arquitectura», 11 de junio de 2018, en
Universidad Politécnica de Madrid, en
https://oa.upm.es/51843/1/TFG_Tang_Ruichenop.pdf (consulta: 14.04.23).
[6] NASA, «Extraños Esqueletos», 19 de junio de 2002, en NASA Ciencia, en
https://ciencia.nasa.gov/science-at-nasa/2002/19jun_cytoskeletons (consulta:
15.04.23).
[7] Fernando Flores Camacho y Leticia Gallegos Cázares, Secundaria. Ciencias y
Tecnología 2: Física, México, Santillana Secundaria, 2019, pp. 20-22.