Medellín, 14 diciembre de 2004

No.18


EL DIBUJO TÉCNICO EN LA INGENIERÍA

 

Desde sus orígenes, el hombre ha tratado de comunicarse mediante grafismos o dibujos. Las primeras representaciones que conocemos son las pinturas rupestres, en ellas no sólo se intentaba representar la realidad que le rodeaba: animales, astros, al propio ser humano, etc., sino también sensaciones, como la alegría de las danzas, o la tensión de las cacerías. A lo largo de la historia, el ansia de comunicarse mediante dibujos ha evolucionado, dando lugar por un lado al dibujo artístico y por otro al dibujo técnico. Mientras el primero intenta comunicar ideas y sensaciones, estimulando la imaginación del espectador, el dibujo técnico tiene como fin la representación de los objetos lo más exactamente posible, en forma y dimensiones. Hoy en día se está produciendo una confluencia entre los objetivos del dibujo artístico y técnico. Esto es consecuencia de la utilización de los computadores en el dibujo técnico, pues con ellos se obtienen recreaciones virtuales en 3D, que representan los objetos en verdadera magnitud y forma, proporcionando una visión más aproximada a la realidad.

 

DEFINICIÓN

El dibujo técnico es un lenguaje grafico empleado universalmente por los ingenieros, arquitectos y dibujantes, para describir la forma y dimensiones de las estructuras, edificaciones y mecanismos, entre otros. Este se ha desarrollado a través de los siglos, tanto como lo han hecho los diferentes idiomas hablados y escritos hasta la época actual, en la que sus principios fundamentales son comprendidos por los técnicos de todas las naciones civilizadas.

historia y evolución del dibujo técnico

El progreso de la humanidad puede atribuirse en gran parte al dibujo técnico.  Desde los comienzos de la historia registrada, el hombre se valió de dibujos para representar el diseño de los objetos por fabricar o construir. No queda rastro alguno de estos primeros dibujos, pero se sabe en forma definitiva que el hombre los utilizó, porque aún la más simple de las estructuras no se habría podido diseñar o construir sin dibujos, diagramas y detalles que explicaran su construcción.

Dibujo Técnico En La Antigüedad

La primera manifestación del dibujo técnico data del año 2450 antes de Cristo; es un dibujo de construcción que aparece esculpido en la estatua del Rey Sumerio Gudea, llamada "El arquitecto", y que se encuentra en el museo del Louvre de París. En dicha escultura, de forma esquemática, se representan los planos de un edificio.  Gudea construyó el templo de Ningishzida y el templo de Geshtinanna.

Del año 1650 a.c. data el papiro de Ahmes. Este escriba egipcio redactó, en un papiro de  33 por 548 cm, una exposición de contenido geométrico dividida en varias partes que abarcan la aritmética, la esteorotomía, la geometría y el cálculo de pirámides. En este papiro se llega a dar valor Aproximado al numero PI (p).

papiro de Ahmes

En el año 600 a.c.Tales, filósofo griego nacido en Mileto introdujo la geometría en Grecia, ciencia que aprendió en Egipto. Sus conocimientos le sirvieron para descubrir importantes propiedades geométricas. Tales no dejó escritos; el conocimiento que se tiene de él procede de lo que se cuenta en la metafísica de Aristóteles.

Del mismo siglo que Tales, es Pitágoras. Fundó un movimiento con propósitos religiosos, políticos y filosóficos, conocido como pitagorismo. A dicha escuela se le atribuye el estudio y trazado de los tres primeros poliedros regulares: tetraedro, hexaedro y octaedro. Pero quizás su contribución más conocida en el campo de la geometría es el teorema de la hipotenusa, conocido como teorema de Pitágoras, que establece que "En un triángulo rectángulo, el cuadrado de la hipotenusa, es igual a la suma de los cuadrados de los catetos".

En el año 300 a.c. aparece Euclides, matemático griego. Su obra principal "Elementos de geometría" es un extenso tratado de matemáticas en 13 volúmenes, sobre materias como geometría plana, magnitudes inconmensurables y geometría del espacio. 

Arquímedes (287-212 a.c.), notable matemático e inventor griego, que escribió importantes obras sobre geometría plana y del espacio, aritmética y mecánica, inventó formas de medir el área de figuras curvas, así como el área y el volumen de sólidos limitados por superficies curvas. 

TEOREMA DE PITÁGORAS

Demostró que el volumen de una esfera es dos tercios del volumen del cilindro que la circunscribe. También elaboró un método para calcular una aproximación del valor de PI (p), la proporción entre el diámetro y la circunferencia de un circulo, y estableció que este número estaba entre 3,14 y 3,15.
Apolonio de Perga, matemático griego, fue llamado el "Gran Geómetra". Su mayor aporte a la geometría fue el estudio de las curvas cónicas, que reflejó en su "Tratado de las cónicas", compuesto por ocho libros.
La primera prueba escrita de la aplicación del dibujo técnico tuvo lugar en el año 30 a.c., cuando el arquitecto romano Vitruvius escribió un tratado sobre arquitectura, en el que dice: “El arquitecto debe ser diestro con el lápiz y tener conocimiento del dibujo, de manera que pueda preparar con facilidad y rapidez los dibujos que se requieran para mostrar la apariencia de la obra que se proponga construir”. Luego continúa discutiendo el uso de la regla y de los compases para las construcciones geométricas, para el trazado de la planta (vista desde arriba) y la elevación (vista frontal) de un edificio, y para dibujar perspectivas.

En los museos pueden verse ejemplares reales de los primeros instrumentos de dibujo. Los compases eran de bronce y tenían aproximadamente el mismo tamaño que los de hoy día. El compás antiguo se parecía a los compases de puntas de la actualidad. Las plumillas se cortaban de tallos delgados.

Dibujo Técnico En La Edad Moderna

Durante el renacimiento, el redescubrimiento humanista del clasicismo grecorromano, la invención de la imprenta y la gran variedad de papeles y de utensilios disponibles, impulsaron el desarrollo del arte del dibujo. Ya sea como estudios preparatorios para pinturas o esculturas o, por primera vez en Occidente, como obras de arte independientes. Entre los dibujos italianos más sobresalientes, realizados a tiza, punta de plata y pluma, se encuentran los dibujos anatómicos y científicos de Leonardo da Vinci y los dibujos de figuras de Miguel Ángel y de Rafael

Durante muchos años, los dibujos técnicos estuvieron reducidos a dos dimensiones, generalmente a una vista plana.  Se empleaban bosquejos adicionales y perspectivas para explicar las otras dimensiones del proyecto descrito.  Poco a poco los métodos gráficos evolucionaron hasta mostrar tres vistas relativas de un objeto, para simular su representación tridimensional.  

La teoría de las proyecciones de objetos sobre planos imaginarios de proyección no se desarrolló sino hasta la primera parte del siglo quince, y su progreso se debe al arquitecto y escultor italiano Albe Brunelleschi. Es del conocimiento general que Leonardo da Vinci usaba dibujos para transmitir a los demás sus ideas y diseños para construcciones mecánicas, y muchos de éstos dibujos existen hoy en día. Sin embargo, no está muy claro si Leonardo hizo alguna vez dibujos mecánicos en los que aparecieran las vistas ortogonales como las que se hacen en la actualidad, pero es muy probable que sí.
Uno de los grandes avances, se debe al matemático francés Gaspard Monge (1746-1818), considerado el inventor de la geometría descriptiva. La geometría descriptiva puede definirse como la proyección de figuras tridimensionales sobre el plano bidimensional del papel, en tal forma que permite manipulaciones geométricas coincidentes a determinar longitudes, ángulos, formas y otras informaciones descriptivas de las figuras. Hoy en día existen diferentes sistemas de representación que sirven a este fin, como la perspectiva cónica, el sistema de planos acotados, etc.; pero quizás el más importante es el sistema diédrico, que fue desarrollado por Monge en su primera publicación en el año 1799.
Finalmente cabe mencionar al francés Jean Victor Poncelet (1788-1867). A él se debe la introducción en la geometría del concepto de infinito, que ya había sido incluido en matemáticas. En la geometría de Poncellet, dos rectas, o se cortan o se cruzan, pero no pueden ser paralelas, ya que se cortarían en el infinito. El desarrollo de esta nueva geometría, que él denominó proyectiva, lo plasmó en su obra "Traité des propietés projectivas des figures" en 1822. 

El último gran aporte al dibujo técnico, que lo ha definido tal y como hoy lo conocemos, ha sido la normalización. Se puede definir como "el conjunto de reglas y preceptos aplicables al diseño y fabricación de ciertos productos". Aunque ya las civilizaciones Caldea y Egipcia utilizaron este concepto para la fabricación de ladrillos y piedras, sometidos a unas dimensiones preestablecidas, es a finales del siglo XIX, en plena Revolución Industrial, cuando se empezó a aplicar el concepto de norma en la representación de planos y la fabricación de piezas. Pero fue durante la 1ª Guerra Mundial, ante la necesidad de abastecer a los ejércitos y reparar los armamentos, cuando la normalización adquiere su impulso definitivo, con la creación en Alemania en 1917, del Comité Alemán de Normalización.

Dibujo técnico en nuestros días

El desarrollo de la tecnología  ha permitido el nacimiento de la "gráfica digital" (diseño en computador). Ya hacia la década de los 60 existían los primeros equipos de computo, que permitían al usuario interactuar directamente sobre la pantalla de la computadora por medio de un lápiz óptico.

La gráfica digital nace en 1955 con SAGE (Semi-Automatic Ground Environment), una máquina creada durante la Guerra Fría por el ejército de los Estados Unidos para rastrear las naves que ingresaban al espacio aéreo norteamericano. Esta máquina se integró a los sistemas de radar de la época para proveer la primera aplicación de computación gráfica interactiva.  La gráfica digital cubre áreas muy diversas que abarcan desde la visualización científica o ingenieril, hasta el arte y el tratamiento fotográfico. 

En 1963, en el MIT (Massachussets Institute of Technology) Ivan Sutherland presentó su programa Sketchpad (“Tablero de dibujo”) inspirado en la idea de “integrar la representación numérica de un objeto con su representación gráfica, para que al manipular la representación gráfica se pudiera manipular al mismo tiempo la representación numérica.”

La evolución de las ciencias gráficas por computador pasó a constituir un importante complemento a las  técnicas de dibujo tradicionales.  En el dibujo técnico tuvo gran trascendencia su penetración, ya que los computadores y software desarrollados han sustituido al tablero de dibujo. El desarrollo del hardware y los software de CAD (Computer Aided Design - Diseño asistido por computador) han ayudado a realizar y gestionar de mejor forma la información y los datos de un determinado proyecto.

El dibujo tridimensional es una herramienta de la gráfica digital que permite visualizar “ciertas realidades”. Debido a las cualidades que posee se pueden recrear virtualmente objetos, personajes, ambientes, escenas, etc.

El llamado comúnmente “3D” tiene que ver en forma directa con los gráficos de computador y su desarrollo en la tecnología del software y hardware permiten representar una realidad aparente en tres dimensiones (alto, ancho y profundidad). Es así como la gráfica digital y su desarrollo están llevando a nuevos horizontes y nuevas formas de “mostrar”. 

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Importancia del dibujo en la ingeniería

El dibujo es una actividad íntimamente relacionada con la conceptualización de un diseño.  Es por esta razón que los planos deben ser cuidadosamente revisados por todos los miembros del equipo, desde el dibujante, pasando por el ingeniero y el Director, y finalmente por el ejecutor y el cliente.  Todo ingeniero debe comprender los fundamentos básicos del dibujo, teoría de la proyección y del acotado, así como también se debe familiarizar con los modismos, normas y convenciones.

Aunque puede decirse que la atención del ingeniero esta centrada principalmente en los problemas que se presentan en el diseño y el desarrollo, debe tener un conocimiento cabal del dibujo técnico, por que es él quien debe dirigir la preparación de los planos finales, que se realizan con los bosquejos instructivos elaborados por él mismo.

el dibujo “a mano alzada”

El dibujo “a mano alzada” es una herramienta de gran utilidad para el diseñador e ingeniero.  Esta habilidad le capacita para confeccionar dibujos rápidos que puedan entregarse al dibujante para la elaboración de los planos a escala.  Se ha encontrado que la mejor manera de presentar las ideas de los ingenieros, tanto  para diseños simples como para los complicados, es por medio de bosquejos (croquis) hechos a mano.  Por medio de éstos, el ingeniero trabaja con mayor eficiencia  y a la vez, saca el mayor provecho del dibujante.

Los bosquejos pueden ser esquemáticos, como lo son las expresiones originales de nuevas ideas, o pueden ser instructivos, siendo su propósito comunicar, en una forma comprensible, ideas a los dibujantes o el personal del taller que va a fabricar. 

En algunos casos, los bosquejos se pueden utilizar como planos de trabajo, eliminando así el tiempo de dibujo.  Esto es posible cuando el diseño es simple o cuando se trata de una modificación de una parte existente.  Sin embargo, la elaboración de dibujos a escala puede ser indispensable para perfeccionar el diseño o para comprobar dimensiones que podrían descuidarse en el bosquejo.  El ingeniero debe desarrollar una técnica de bosquejo que le permita dibujar con rapidez, proporción y exactitud.


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