COMUNICACIÓN GRÁFICA La mayoría de los ingenieros se comunican entre sí y con otros especialistas mediante el lenguaje universal de las representaciones gráficas de ingeniería. i ngeniería. Estas representaciones adoptan muchas formas, desde bocetos a mano hasta productos y simulaciones generados por computadora muy elaborados. Los bocetos y las representaciones generadas por computadora trascienden la cultura y el lenguaje. Se crean específicamente específicamente para describir claramente los detalles de construcción y de manufactura, así como para evitar las ambigüedades. Cada una de esas representaciones se crea con el uso de convenciones y notaciones adoptadas por la industria, las cuales se convierten en estándares para la comunicación que se usan en las representaciones creadas a mano o con computadoras digitales. Las organizaciones tales como la ANSI y la ASME escriben las especificaciones especificaciones para muchas de las representaciones. Como ingeniero, usted debe tener la capacidad no solamente de crear estas representaciones para describir su trabajo, sino tam bién para leer e interpretar las representaciones gráficas producidas por otros. Con frecuencia usted podrá incluir en su diseño alguna parte fabricada por alguien más, o describir una operación de construcción a un superintendente de campo que va a crear el artefacto descrito en un dibujo, o tal vez se le pida que prepare una estimación de costos para construir o manufacturar las entidades representadas en las ilustraciones gráficas. El nivel de detalle de estas representaciones varía frecuentemente de acuerdo con el público a quien van dirigidas. Algunas veces la intención es mostrar a un cliente él diseño general, de modo que los detalles se dejan fuera de la representación r epresentación para enfocarse en los aspectos globales del proyecto. En otras ocasiones, la representación gráfica puede usarse para un torn ero o un albañil que necesita dimensiones y tolerancias exactas, además de la información de producción/construcción, producción/construcción, para hacer la parte o el artefacto.
CONVENCIONES PARA LÍNEAS Y RÓTULOS DE LA ANSI La ANSI ha publicado prácticas estandarizadas para las líneas y los rótulos que se usan en la preparación de los dibujos de ingeniería. El estándar describe el tamaño, la construcción y el uso apropiado de los diferentes tipos de líneas en los dibujos de ingeniería. La figura 6.5 muestra los diferentes tipos de, líneas y cómo se trazan y usan.
Las líneas visibles son las gruesas sólidas, que se usan para representar loa bordes o contornos visibles de los objetos. Las líneas ocultas son las delgadas y cortas, trazadas con la misma separación que ilustran los aspectos ocultos de un objeto. Las líneas de sección son sólidas delgadas, que indican las superficies de corte de un objeto en la vista d e una sección. En ocasiones se usan símbolos especiales de densidad de línea para indicar el tipo d e material ilustrado.
Las líneas de ejes consisten en segmentos delgados alternados cortos y largos, como se ilustra en la figura 6.5. Las líneas de ejes representan ejes de partes y características simétricas, orificios de tornillos y trayectorias de movimiento. Las líneas sólidas delgadas que se usan para las dimensiones incluyen: 1) las líneas de acotación, que indican la extensión y la dirección de las dimensiones; 2) las líneas de extensión, que indican el punto o la línea en el dibujo a los que se aplica la dimensión, y 3) las líneas con flecha, que señalan las notas, las dimensiones, los símbolos, los números de elemento o los números de parte de los elementos en el dibujo. Las líneas de plano de corte y las líneas de vista de un plano indican la ubicación de los planos de corte para las vistas de sección y la posición de vista para las vistas parciales fragmentadas. En la figura 6.5 se muestran objetos típicos con el uso de estas líneas. Las líneas de interrupción indican que solamente se dibuja una parte del objeto. Comúnmente estas líneas se ilustran como se muestra en la figura 6.5. Como alternativa, pueden usarse como líneas de interrupción segmentos largos delgados dibujados con regla y unidos por líneas en zigzag. Las líneas imaginarias o virtuales se usan para indicar posiciones alternas de partes móviles, posiciones adyacentes de partes relacionadas y detalles repetidos. Las líneas imaginarias se muestran como segmentos largos delgados separados por pares de segmentos cortos y delgados. La ANSI recomienda el uso de letras góticas de un solo trazo para los dibujos de ingeniería. Las letras pueden ser inclinadas o verticales, como se ilustra en la figura 6.6. Se especifican letras mayúsculas en todos los rótulos de los dibujos, a menos que se requieran letras minúsculas de conformidad con otros estándares o nomenclatura establecidos. En el estándar de ANSI se dan alturas mínimas recomendadas de las letras para dibujos de diferentes tamaños.
TIPOS DE COMUNICACIÓN GRÁFICA Se define una variedad de tipos de comunicación gráfica para permitir que los profesionales de la ingeniería se comuniquen entre sí y con el público no especializado. Estos tipos tienen escalas asociadas, es decir, una técnica de medición definida que permite que una imagen gr áfica represente algo que es mayor o menor que el dibujo real, muy parecido a un mapa de carreteras que tiene una escala que se describe en la leyenda. Con frecuencia, estas representaciones muestran las técnicas de construcción y ensamblado para la manufactura, además de la geometría y las dimensiones. Las técnicas incluyen información acerca de la soldadura, la fundición, el maquinado y las tolerancias permisibles. Otras veces, los dibujos pueden ser ilustraciones o esquemas de los procesos de construcción y ensamblado, tales como las instrucciones para que el consumidor ensamble un modelo de plástico o una pieza de un mueble prefabricado. Por último, el ingeniero puede representar información en forma de gráficas de líneas, barras o circulares. Por ejemplo, esta información podría incluir calendarios de construcción, presupuestos y c apacidad de las instalaciones. El ingeniero puede utilizar representaciones bidimensionales o tridimensionales de objetos. La elección de cuál representación utilizar depende con mucha frecuencia del destinatario de la información. Para comunicarse con profesionistas que no s on ingenieros, se ejecutan dibujos comunes tridimensionales, llamados pictóricos, tales como perspectivas y representaciones isométricas. Estos dibujos ofrecen una representación que se parece más a lo que se vería a simple vista, pero que puede ser engañosa en términos de las dimensiones exactas. Estos dibujos contienen poca información acerca de las técnicas de construcción o manufactura. Los profesionales de la ingeniería crean frecuentemente un modelo sólido tridimensional con vistas bidimensionales que muestran proyecciones ortogonales, vistas de sección y vistas auxiliares, que se suministran para describir magnitudes unitarias en su verdadera dimensión, tolerancias y materiales. Los ingenieros usan también simulaciones y representaciones de realidad virtual para ilustrar, simular e interactuar con objetos antes de su manufactura o construcción, evitando así errores costosos en la fabricación. Cada una de estas representaciones se describe brevemente en seguida.
CROQUIS Hacer croquis es el arte de comunicar ideas gráficas sin el uso de herramientas mecánicas tradicionales. Generalmente se piensa que un croquis es un dibujo hecho a la carrera o sin detalles; sin embargo, es una habilidad que se usa para la presentación preliminar de las ideas. En la figura 6.7 se presenta un croquis que ilustra un detalle estructural de una pilastra con n úcleo de bloque. Los croquis como éstos deben ser claros, concisos y hasta cierto punto precisos.
La capacidad para hacer croquis está relacionada con la visualización, es decir, el proceso del pensamiento que permite que el diseñador se forme una imagen mental del dispositivo que se está considerando. Plasmar las ideas en un croquis estimula rápidamente el proceso de diseño. El registro de las ideas en una forma gráfica hace posible evaluar y refinar el diseño. Muchas veces, los ingenieros quieren producir un croquis de una parte, un ensamblado o u n proceso para comunicar información importante. En ocasiones estos croquis se dibujan por computadora, pero muchas veces se hacen a mano alzada. Estos se crean rápidamente, pero siguen estándares y convenciones para intercambiar información. El uso de los estándares cuando se dibuja un croquis es la diferencia entre un boceto de ingeniería y un boceto artístico. El croquis de ingeniería conserva la proporcionalidad de las dimensiones y sigue las convenciones descritas anteriormente para las representaciones pictóricas o las representaciones ortogonales. Éstas son útiles para intercambiar rápidamente las ideas de diseño entre colegas o describir los procedimientos de construcción o manufactura en el campo.
REPRESENTACIONES PICTÓRICAS Las representaciones tridimensionales de los objetos pueden dibujarse usando varias técnicas. Las representaciones en perspectiva suministran una reducción direccional del tamaño con la distancia aparente desde el ojo del observador. La ilusión de la distancia se suministra dibujando las líneas que son paralelas en el objeto como líneas que convergen hacia un punto de fuga. En las perspectivas de un solo punto, habitualmente la dimensión de la profundidad se fuga (es decir, se va dibujando más pequeña) a medida que los objetos están más alejados del observador. Las técnicas de perspectiva de dos puntos y de tres puntos suministran la misma ilusión de distancia
desde el ojo del observador, pero usan puntos de fuga adicionales a lo largo de direcciones adicionales. Las representaciones en perspectiva pueden ser las más realistas para el ojo humano de todas las representaciones pictóricas y, por lo tanto, pueden ser útiles par a describir información a quienes no son ingenieros. En la figura 6.8 s e muestra un objeto en el que se usa la perspectiva de un solo punto, mientras que en la figura 6.9 se muestra el mismo objeto en una perspectiva de dos puntos.
Otro tipo de representación pictórica se denomina isométrico. Estos pictogramas son similares a las representaciones en perspectiva de dos puntos en las que el observador mira por lo general la esquina de un objeto, pero con el isométrico, las líneas paralelas del objeto permanecen paralelas entre sí en el dibujo, en lugar de converger hacia un punto de fuga. Generalmente, los lados se dibujan a 30° con respecto a la horizontal.
REPRESENTACIONES ORTOGONALES La representación tradicional de los artefactos de ingeniería ha sido la ortogonal. Esta técnica consiste en observar un objeto desde tres direcciones perpendiculares y dibujar la vista desde cada una de estas perspectivas. En el inciso a de la figura 6.10 se ilustra una caja de observación de
“vidrio” alrededor de un objeto. Las tres vistas es tándares que se dibujan comúnmente son la vista
frontal o alzado, la vista superior o planta, y una vista lateral. Con objeto de transponer estas tres vistas del mismo objeto en una hoja de papel bidimensional, los lados se “desdoblan” como se
muestra en el inciso b de la figura. Después cada una de estas vistas se coloca como se muestra en el inciso c de la figura 6.10. Este método de representación de objetos suministra longitudes de líneas que no están oblicuas ni dimensionalmente alteradas debido a la vista, como es el caso en las representaciones en perspectiva. De esta manera se minimizan las ambigüedades en el objeto.
En algunas disciplinas, las diferentes vistas tienen otros nombres. Por ejemplo, la vista superior se denomina frecuentemente vista de planta, y las vistas frontal y lateral se llaman algunas veces elevaciones. En la figura 6.11 se muestra el dibujo de ingeniería de una pluma de cruce de ferrocarril y su ubicación en un camino de dos sentidos. La parte superior de la figura muestra dos elevaciones, una vista frontal y una vista lateral. La parte inferior de la figura muestra la colocación de la pluma de cruce con respecto a las vías del ferrocarril y el camino de dos sentidos en una vista de planta.
VISTAS DE SECCIONES Hay veces que las tres vistas típicas de la representación ortogonal de un objeto no muestran suficiente detalle para explicar (construir o manufacturar) la parte. En estos casos se s uministran secciones o planos de vista que se ubican en el interior de la parte. A la vista resultante de este
plano se le denomina sección o corte. Existen varios tipos de secciones, pero lo más común es utilizar una sección completa, como la que se muestra en la figura 6.12. Aquí el interior de la parte se muestra más claramente al suministrar un plano de vista en el medio de la parte y luego se dibuja la sección. La sección se diferencia de las otras vistas mostrando los símbolos de achurado (muchas líneas diagonales) a través del material en el cual se colocó el plano de visión (véase el inciso c de la figura 6.12).
VISTAS AUXILIARES Cuando un objeto tiene caras inclinadas, o partes que no son paralelas a los planos de visión, las longitudes de las líneas pueden distorsionarse con respecto a sus dimensiones verdaderas. Los dibujos de ingeniería se hacen de modo que las líneas y las caras de los objetos se representen en su verdadera magnitud en alguna de las vistas. En el caso de caras inclinadas, se crean vistas auxiliares. Estas vistas se obtienen observando desde una dirección que sea normal a la cara inclinada. En la figura 6.13 se muestra una cuña, o tope de puerta. La cara oblicua de esta parte no se representa en su dimensión verdadera en ninguna de las tres vistas estándares de la representación ortogonal. Entonces, para mostrar la cara verdadera, se dibuja una vista auxiliar. Observe que en la vista auxiliar, sólo la cara inclinada se muestra correctamente; la parte superior plana del bloque está ahora distorsionada en la vista auxiliar. Los ingenieros deben tener la capacidad de determinar con exactitud las vistas que tienen distorsión, de modo que se usen las partes, las dimensiones y los materiales correctos durante la construcción.
Para aprender más acerca de la comunicación gráfica en la ingeniería, consulte textos como Engineering Design Graphics de James H. Earle.
HERRAMIENTAS DE COMPUTACIÓN PARA CREAR REPRESENTACIONES El uso de herramientas de computación para producir representaciones gráficas en la ingeniería es muy común en el ejercicio profesional. Existen muchas herramientas de software de ingeniería para suministrar modelos bidimensionales y tridi mensionales de datos de ingeniería. Muchas organizaciones de ingeniería tienen archivos de partes estándares que se reutilizan o se modifican cuando se crean nuevos diseños. El software de computadora suministra varias ventajas sobre las representaciones gráficas dibujadas a mano. Primero, la información se actualiza y se modifica fácilmente. La información puede intercambiarse rápidamente con otras personas que la necesitan por la vía de las comunicaciones electrónicas, como el correo electrónico. Segundo, muchas herramientas de software de computadora que se usan actualmente representan los productos de ingeniería en bases de datos para que todas las fases del diseño de ingeniería, la manufactura y el ciclo de apoyo puedan hacer referencia a la información. Esto no solamente permite que los ingenieros que diseñan la parte compartan los datos, sino que los ingenieros y los trabajadores de mantenimiento pueden tener acceso a los detalles de la parte para requerimientos de servicio, los departamentos de comercialización pueden obtener información e ilustraciones de la par te para aplicaciones de ventas, y pueden usarse sistemas de inventario para hacer referencia a partes y subpartes que se necesitan en el almacén. Los sistemas basados en computadora suministran también enlaces con los paquetes de software de diseño y de análisis para que los ingenieros puedan estudiar la parte en cuanto a la resistencia del material, la fatiga y otras propiedades. Las herramientas de software ofrecen también soporte para varios estándares de intercambio, permitiendo que la herramienta de software comparta la información acerca de la p arte y su diseño, así como información de manufactura con otros programas de s oftware. Las especificaciones y los estándares, como Initial Graphics Exchange Specification (IGES) (Especificaciones iniciales de intercambio de gráficos), creado al inicio de los años 1980, lo s datos del modelo Standard for the Exchange of Product (STEP) (Estándar para el intercambio de
productos), que es el estándar 10303 de la International Organization for Standardization (ISO) (Organización Internacional de Estandarización) y Product Data Exchange (Intercambio de datos de productos), que usa a STEP (PDES), son todos esfuerzos para compartir información entre paquetes de software. Muchos estándares internacionales han sido cr eados como resultado del trabajo de especificación y de estándares para el intercambio de información de diseño, manufactura/construcción, uso, mantenimiento y disposición relacionada con las actividades del ciclo de vida de una pieza de ingeniería. La mayoría de estos estándares son organizados por el National Institute of Standards and Technology (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología) de Estados Unidos, y también en interface con la ISO. Las herramientas de software para crear representaciones gráficas y de modelos sólidos para las piezas de ingeniería pueden clasificarse como representaciones explícitas o paramétricas (o con restricciones). Las representaciones explícitas fueron la primera generación de las herramientas de software, y requieren que el usuario defina explícitamente todos los puntos en la geometría de la pieza, así como las aristas de la pieza entre estos puntos. Cada punto es una entidad separada en la base de datos del software. Las representaciones paramétricas o con restricciones son sistemas más recientes, y permiten que el usuario especifique varios puntos y aristas en relación con otros que ya se definieron. De esta manera, la base de datos puede rastrear las aristas que deben permanecer paralelas o perpendiculares a otras aristas, dimensiones que se basan en relación con otras dimensiones, de modo que estos parámetros permanecen constantes a medida que el modelo se modifica. Los modelos creados de esta manera permiten que el usuario sea más expresivo en el modelado de los parámetros de ingeniería, y los modelos se actualizan más rápidamente que las representaciones explícitas.
SIMULACIÓN Y REALIDAD VIRTUAL En la mayoría de los paquetes de software, el usuario puede especificar diferentes opciones de la salida. Estas opciones varían desde la creación de proyecciones ortogonales tradicionales hasta productos muy complejos que incorporan modelos de iluminación y materiales, de tal modo que la pieza adquiere efectos foto-realistas de sombras y brillo. Con este tipo de salidas, los ingenieros pueden no solamente suministrar imágenes muy realistas del producto final para presentarlo a los clientes, sino buscar interferencias de ingeniería y determinar si la pieza puede fabricarse o construirse antes de invertir grandes sumas de dinero para h acerla. Estos modelos, cuando se usan en ambientes de realidad virtual, permiten a los ingenieros y a los usuarios finales de los productos que se están diseñando, interactuar y simular el uso d el diseño antes de su manufactura. Estos modelos y los ambientes de computación permiten que el ingeniero y el cliente tengan experiencias con el artefacto construido antes de que se haya ensamblado, facilitando una participación rápida del usuario en las decisiones de diseño y ahorrando potencialmente grandes cantidades de dinero.
