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M i l l e r Mo HI, ER w w w . F r e e L i b r o s . c o m http://www.FreeLibros.com ACERCA DE LOS AUTORES, XXI PREFACIO, XXIII | Parte CIENCIA VISUAL PARA GRÁFICAS TÉCNICAS Introducción a la comunicación gráfica, 5 Objetivos, 5 1.1 Introducción, 6 - 1.2 Sistemas de comunicación humana, 8 1.3 Importancia de las gráficas técnicas, 9 1.4 Historia de la comunicación gráfica, 9 1.4.1 Geometría descriptiva, 13 1.4.2 Gráficas por computadora, 13 1.4.3 El proceso de diseño, 14 1.5 Cambios en el proceso de diseño en ingeniería, 15 1.6 Ciencia visual, 16 1.6.1 Geometría, 17 1.6.2 Estándares y convenciones, 17 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : Los equipos de diseño globales emplean computadoras para comunicarse e intercambiar datos, 20 1.7 ¿Qué aprenderá el lector?, 20 1.8 Especialistas y dibujo técnico, 20 1.9 Tecnología de la ingeniería, 21 1.10 Resumen, 21 Preguntas de repaso, 21 Lecturas adicionales, 22 Sitios de la Web, 22 Problemas, 22 El proceso de diseño en ingeniería, 23 Objetivos, 23 2.1 Diseño, 24 2.1.1 Diseño estético, 25 2.1.2 Diseño funcional, 26 2.2 Diseño en ingeniería, 26 2.2.1 Diseño de productos, 26 2.2.2 Diseño de sistemas, 26 2.2.3 El proceso del diseño en ingeniería, 26 2.3 Ideación, 28 2.3.1 Identificación del problema, 29 2.3.2 Planteamiento de ideas preliminares, 31 2.3.3 Diseño preliminar, 32 2.3.4 Generación de ideas para gráficas y visualización, 32 2.4 Refinamiento, 32 2.4.1 Modelado, 33 2.4.2 Análisis del diseño, 37 2.4.3 Visualización del diseño, 41 2.4.4 Refinamiento de gráficas y visualización, 42 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : Uso del modelado de sólidos para el desarrollo de un producto nuevo, 43 2.5 Implantación, 44 2.5.1 Planificación, 44 2.5.2 Producción, 45 2.5.3 Mercadotecnia, 45 2.5.4 Finanzas, 46 2.5.5 Administración, 47 2.5.6 Servicio, 48 2.5.7 Documentación, 48 2.6 Administración de datos del producto, 55 2.7 Otros métodos de diseño en ingeniería, 57 2.8 Resumen, 58 Preguntas de repaso, 58 Lecturas adicionales, 59 Sitios de la Web, 59 '■ Herramientas de dibujo técnico, 61 Objetivos, 61 3.1 Herramientas de dibujo técnico, 62 3.2 Herramientas de dibujo asistido por computadora, 62 3.2.1 Unidad central de procesamiento (CPU), 62 3.2.2 Sistema operativo de la computadora, 63 3.2.3 Dispositivos de visualización, 63 3.2.4 Dispositivos de entrada, 64 w w w . F r e e L i b r o s . c o m http://www.FreeLibros.com 3.2.5 Dispositivos de salida, 69 3.2.6 Dispositivos y medios de almacenamiento, 71 3.3 Herramientas tradicionales, 73 3.3.1 Reglas, 73 3.3.2 Transportadores, 74 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : La realidad virtual cambia la cara del diseño, 75 3.3.3 Lápices, 76 3.3.4 Papel de dibujo, 77 3.3.5 Escuadras, 78 3.4 Alfabeto de líneas, 78 3.5 Técnicas para dibujar líneas, 80 3.5.1 Borrado, 82 3.5.2 Dibujo de una línea que pasa por dos puntos, 82 3.5.3 Dibujo de líneas paralelas, 82 3.5.4 Dibujo de líneas perpendiculares, 83 ' 3.5.5 Dibujo de líneas con ángulos relativos a una línea dada, 83 3.5.6 Dibujo de curvas irregulares, 84 3.6 Escalas, 86 3.6.1 Escala del arquitecto, 87 3.6.2 Escala del ingeniero civil, 88 3.6.3 Escala del ingeniero mecánico, 89 3.6.4 Escala métrica, 93 3.7 Estuche de instrumentos de dibujo, 94 3.7.1 Compases, 94 3.7.2 Compases de puntas, 95 3.8 Plantillas, 96 3.9 Técnicas para dividir una hoja de dibujo, 96 3.10 Técnica para dibuj ar con herramientas tradicionales, 98 3.11 Resumen, 99 Preguntas de repaso, 99 Problemas, 100 4 Croquis y texto, 114 Objetivos, 114 4.1 Dibujo de croquis técnicos, 115 4.1.1 Herramientas para dibuj ar a mano libre, 117 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : Modelado de croquis con CAD, 118 4.1.2 Herramientas de CAD para realizar croquis, 119 4.2 Técnica para la creación del croquis, 120 4.2.1 Líneas rectas, 120 4.2.2 Líneas curvas, 122 4.3 Proporciones y líneas de construcción, 123 4.4 Tipos de croquis, 127 4.5 Introducción a las proyecciones, 128 4.5.1 Imágenes isométricas, 129 4.5.2 Elipses isométricas, 132 4.5.3 Papel cuadriculado isomètrico, 134 4.5.4 Imágenes oblicuas, 135 4.5.5 Proyecciones de vistas múltiples, 137 4.6 Técnica para realizar croquis de vistas múltiples, 141 4.6.1 Convenciones de línea, 141 4.6.2 Precedencia de las líneas, 142 4.6.3 Prácticas convencionales para círculos y arcos, 143 4.7 Croquis de vistas múltiples, 146 4.7.1 Croquis de una vista, 146 4.7.2 Croquis de dos vistas, 146 4.7.3 Croquis de tres vistas, 147 4.8 Proyección en perspectiva, 149 4.8.1 Croquis en perspectiva de un punto, 152 4.8.2 Croquis en perspectiva de dos puntos, 153 4.8.3 Círculos en perspectiva, 154 4.9 Letreros, 156 4.9.1 Estándares para letreros, 157 4.9.2 Dibujo de letreros a mano, 157 4.9.3 Otros estilos de texto, 158 4.9.4 Técnica para la elaboración de letreros por computadora, 161 4.10 Texto en los dibujos, 163 4.11 Resumen, 164 Preguntas de repaso, 165 Lecturas adicionales, 165 Problemas, 165 5 Visualización para el diseño, 178 Objetivos, 178 5.1 Habilidades de visualización, 179 5.2 El ciclo de la visualización, 179 5.3 Visualización del diseño, 181 5.4 Características de los objetos sólidos, 181 5.4.1 Atributos de los objetos sólidos, 181 5.5 Técnicas de visualización para dibujos técnicos, 183 5.5.1 Planos de imagen, 183 5.5.2 Orientación objeto-plano de imagen, 184 5.5.3 Planos de imagen múltiples, 185 5.5.4 Selección de una vista para describir un objeto, 190 5.6 Otras técnicas de visualización, 190 5.6.1 Técnicas alternativas de proyección, 190 5.6.2 Sombreado, 191 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : Visualización científica, 192 w w w . F r e e L i b r o s . c o m http://www.FreeLibros.com Contenido x¡ 5.6.3 Visualización de varios obj etos, 194 5.7 Realidad virtual y visualización, 196 5.8 Usos de la visualización, 199 5.8.1 Diseño mecánico, 199 5.8.2 Proyectos civiles, 200 5.8.3 Tendencias futuras, 201 5.9 Resumen, 202 Preguntas de repaso, 202 Lecturas adicionales, 203 Sitios de la Web, 203 Problemas, 203 | Parte FUNDAM tNTO S DE LAS GRÁFICAS TÉCNICAS 2 6 Geometría en ingeniería y construcción, 217 Objetivos, 217 6.1 Geometría en ingeniería, 218 6.2 Descripción de la forma, 218 „ 6.3 Coordenadas espaciales, 218 6.3.1 Regla de la mano derecha, 221 6.3.2 Coordenadas polares, 223 6.3.3 Coordenadas cilindricas, 223 6.3.4 Coordenadas esféricas, 223 6.3.5 Coordenadas absolutas y relativas, 224 6.3.6 Sistemas de coordenadas universales y local, 225 6.4 Elementos geométricos, 225 6.5 Puntos, líneas, círculos y arcos, 227 6.5.1 Puntos, 227 6.5.2 Líneas, 227 6.5.3 Tangencias, 232 6.5.4 Círculos, 239 6.5.5 Curvas talón (curva a base de 2 cuartos de círculo), 242 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : Diseño por computadora de una nueva generación de asientos para trenes Amtrak, 244 6.5.6 Curvas irregulares formadas por arcos, 244 6.5.7 Arcos rectificados, 244 6.6 Curvas cónicas, 246 6.6.1 Parábolas, 246 6.6.2 Hipérbolas, 247 6.6.3 Elipses, 254 6.7 Ruletas, 260 6.7.1 Espirales, 260 6.7.2 Cicloides, 261 6.7.3 Involutas, 262 6.8 Líneas de doble curva. Hélices, 265 6.9 Curvas de forma libre, 267 6.9.1 Curvas flexibles, 268 6.9.2 Curvas Bezier y B-flexibles, 268 6.10 Ángulos, 269 6.10.1 Bisectando un ángulo, 269 6.10.2 Transferencia de ángulos, 270 6.11 Planos, 271 6.12 Superficies, 271 6.12.1 Superficies bidimensionales, 273 6.12.2 Superficies regladas, 282 6.12.3 Superficies de curva doble, 289 6.12.4 Superficies de forma libre, 290 6.12.5 Curvas y superficies fractales, 294 6.13 Resumen, 294 Preguntas de repaso, 295 Lecturas adicionales, 295 Problemas, 295 7 Modelado tridimensional, 303 Objetivos, 303 7.1 Panorama histórico, 304 7.2 Modelado de trama de alambre, 305 7.3 Modelado de superficies, 308 7.4 Modelado de sólidos, 309 7.4.1 Modelado de primitivos, 310 7.4.2 Modelado por geometría constructiva de sólidos (CSG), 311 7.4.3 Modelado de representación de fronteras (B-Rep), 314 7.5 Organización de xni modelador en 3-D, 314 7.6Técnicas de construcción en 3-D, 316 7.6.1 Sistemas de coordenadas, 316 7.6.2 Planos de trabajo, 318 7.6.3 Geometría de construcción en 3-D, 319 7.6.4 Operaciones de barrido, 319 7.6.5 Técnicas de construcción avanzadas, 321 7.7 Técnicas de visualización en 3-D, 322 7.7.1 Vista de la cámara, 324 7.7.2 Operación de la cámara de observación, 326 7.7.3 Estrategia de la cámara de observación, 326 7.8 Modificación del objeto, 328 7.8.1 Transformaciones geométricas, 329 7.8.2 Otras operaciones sobre sólidos simples, 332 7.8.3 Técnicas para dos sólidos empleando operaciones booleanas, 333 7.9 Modelado basado en restricciones, 333 7.10 Modelado basado en características, 336 7.11 Modelado en 3-D y el proceso de diseño, 338 7.11.1 Modelado de croquis, 338 w w w . F r e e L i b r o s . c o m http://www.FreeLibros.com xii Contenido 7.11.2 Construcción de prototipos, 338 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : Astro-Med encuentra alivio en los sólidos, 340 7.11.3 Manejo de piezas, 341 7.11.4 Análisis, 342 7.12 Manufactura asistida por computadora (CAM), 347 7.13 Asociatividad de datos, 348 7.14 Documentación, 350 7.15 Estándares para el intercambio de datos, 351 7.16 Aplicaciones del modelado en 3-D, 353 7.16.1 Diseño de carreteras, 353 7.16.2 Diseño de navios, 355 7.16.3 Diseño de plantas, 355 .7.16.4 Diseño para facilidad de manufactura, 355 7.17 Resumen, 356 Preguntas de repaso, 35 7 Lecturas adicionales, 358 Sitios de la Web, 358 Problemas, 358 8 Dibujos de vistas múltiples, 375 Objetivos, 375 8.1 Teoría de proyección, 376 8.1.1 Linea de observación, 377 8.1.2 Plano de proyección, 377 8.1.3 Comparación entre proyecciones paralela y perspectiva, 378 8.2 Planos de proyección de vistas múltiples, 379 8.2.1 Plano de proyección frontal, 379 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : El CAD y la estereolitografía aceleran el diseño de solenoides, 380 8.2.2 Plano de proyección horizontal, . 381 8.2.3 Plano de proyección de perfil, 381 8.2.4 Orientación de las vistas a partir de los planos de proyección, 381 8.3 Ventajas de los dibujos de vistas múltiples, 381 8.4 Las seis vistas principales, 383 8.4.1 Colocación convencional de las vistas, 386 8.4.2 Proyección del primero y del tercer ángulo, 386 8.4.3 Vistas adyacentes, 389 8.4.4 Vistas relacionadas, 389 8.4.5 Vista central, 389 8.4.6 Convenciones de línea, 389 8.4.7 . Vistas múltiples a partir de modelos de CAD en 3-D, 396 8.5 Selección de vistas, 400 8.6 Vistas fundamentales de aristas y planos, 402 8.6.1 Aristas (líneas), 403 8.6.2 Planos principales, 403 8.6.3 Planos inclinados, 405 8.6.4 Planos oblicuos, 405 8.7 Representaciones de vistas múltiples, 407 8.7.1 Puntos, 407 8.7.2 Planos, 407 8.7.3 Cambio de planos (esquinas), 409 8.7.4 Ángulos, 410 8.7.5 Superficies curvas, 410 8.7.6 Agujeros, 412 8.7.7 Filetes, redondeos, superficies terminadas y chaflanes, 412 8.7.8 Uniones tangenciales redondeadas, 415 8.7.9 Superficies elípticas, 416 8.7.10 Curvas irregulares o espaciales, 418 8.7.11 Cilindros que se intersectan, 418 8.7.12 Cilindros que intersectan prismas y agujeros, 419 8.8 Visualización de dibujos de vistas múltiples, 419 8.8.1 Estudios de proyección, 420 8.8.2 Construcción de modelos físicos, 420 8.8.3 Áreas adyacentes, 422 8.8.4 Formas similares, 423 8.8.5 Rotulado de superficies, 424 8.8.6 Líneas faltantes, 424 8.8.7 Rotulado de vértices, 425 8.8.8 Análisis por sólidos, 425 8.8.9 Análisis por superficies, 427 8.9 Estándares ANSI para dibujos de vistas múltiples, 428 8.9.1 Vistas parciales, 428 8.9.2 Convenciones de giro, 429 8.9.3 Vistas de detalle, 430 8.10 Resumen, 430 Preguntas de repaso, 431 Problemas, 431 9 Dibujos axonométricos y oblicuos, 458 Objetivos, 458 9.1 Dibujos axonométricos, 459 9.1.1 Clasificaciones de los dibujos axonométricos, 459 9.2 Proyecciones axonométricas isométricas, 461 9.2.1 Dibujos axonométricos isométricos, 463 w w w . F r e e L i b r o s . c o m http://www.FreeLibros.com A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : Una estrategia de fabricación ágil usando parámetros, 480 9.3 Proyección dimétrica, 483 9.3.1 Dibuj os dimétricos aproximados, 484 9.3.2 Escalas dimétricas y ángulos de la elipse, 485 9.4 Proyección trimétrica, 487 9.5 Dibujos oblicuos, 488 9.5.1 Teoría de la proyección oblicua, 488 9.5.2 Clasificación de los dibujos oblicuos, 491 9.5.3 Reglas de orientación de obj etos, 491 9.5.4 Construcción de dibujos oblicuos, 492 9.5.5 Estándares para medidas, 496 9.6 Resumen, 496 Preguntas de repaso, 497 Lecturas adicionales, 497 < Problemas, 497 10 Dibujos en perspectiva, 505 Objetivos, 505 10.1 Preliminares, 506 10.2 Terminología, 507 10.3 Clasificación de los dibujos en perspectiva, 509 10.4 Selección de variables, 511 10.5 Perspectivas de un punto, 511 10.5.1 Método de la vista de planta, 511 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : La industria utiliza visualizaciones reales para mundos virtuales, 512 10.5.2 Método de la línea de medición, 514 10.5.3 Características circulares, 514 10.6 Perspectivas de dos puntos, 514 10.6.1 Método de la vista de planta, 514 10.6.2 Método de la línea de medición, 517 10.7 Objetos detrás del plano de la imagen, 517 10.8 Objetos delante del plano de la imagen, 519 10.9 Líneas y planos inclinados, 519 10.10 Cuadrículas en perspectiva, 521 10.11 Círculos y curvas en perspectiva, 521 10.12 Perspectivas de tres puntos, 523 10.13 Dibujos en perspectiva con el CAD, 523 10.14 Resumen, 526 Preguntas de repaso, 526 Lecturas adicionales, 526 Problemas, 526 CrntcTido xiü | Parte_______________________ GEOMETRÍA DESCRIPTIVA } 11 Vistas auxiliares, 533 Objetivos, 533 11.1 Teoría de proyección de la vista auxiliar, 534 11.1.1 Método de la línea de plegamiento, 534 11.1.2 Método del plano de referencia, 536 ’ 11.2 Clasificación de las vistas auxiliares, 537 11.2.1 Convenciones de rotulado de la línea de plegamiento, 538 11.2.2 Vista auxiliar de profundidad, 538 11.2.3 Vista auxiliar de altura, 539 11.2.4 Vista auxiliar de anchura, 540 11.2.5 Vistas auxiliares parciales, 542 11.2.6 Vistas auxiliares medias, 542 11.2.7 Curvas, 542 11.2.8 Vistas auxiliares con el CAD, 543 11.3 Aplicaciones de las vistas auxiliares, 543 11.3.1 Construcción inversa, 543 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : Diseño para el ambiente (DFE), 544 11.3.2 Vista en una dirección especificada: punto de visualización de una línea, 544 11.3.3 Angulos diédricos, 546 11.3.4 Vistas auxiliares sucesivas: tamaño verdadero de superficies oblicuas, 546 ' 11.4 Resumen, 548 Preguntas de repaso, 549 Problemas, 549 ' 2 Fundamentos de geometría descriptiva, 561 Objetivos, 561 12.1 Métodos de la geometría descriptiva, 562 12.2 Planos de referencia, 563 12.3 Puntos, 564 12.4 Sistema de coordenadas, 564 12.5 Líneas, 565 12.5.1 Localización espacial de una línea, 567 12.5.2 Punto sobre una línea, 568 12.5.3 Longitud verdadera de una línea, 568 12.5.4 Vista de punto de una línea, 570 12.6 Planos, 572 12.6.1 Vistas principales de los planos, 572 12.6.2 Vista de arista de un plano, 573 w w w . F r e e L i b r o s . c o m http://www.FreeLibros.com xiv 12.6.3 Tamaño verdadero de un plano, 575 _ 12.6.4 Ángulo entre dos planos, 575 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : Uso del CAD para realizar el análisis de espacio entre obstáculos en un aeropuerto, 576 12.7 Resumen, 577 Preguntas de repaso, 579 Lecturas adicionales, 580 Problemas, 580 13 Intersecciones y desarrollos, 585 Objetivos, 585 13.1 Introducción, 586 13.2 Intersecciones, 586 13.2.1 Representaciones de vistas m últiples correctas: visibilidad, 586 13.2.2 Intersección de dos líneas, 589 13.2.3 Intersección de una línea y un plano, 589 13.2.4 Intersección de dos planos, 591 13.2.5 Intersección de un plano y un sólido, 591 13.2.6 Intersección entre dos sólidos, 597 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : Uso del CAD/CAM para diseñar una nueva raqueta de tenis, 598 13.2.7 Técnicas de CAD, 605 13.3 Desarrollos, 605 13.3.1 Clasificaciones,605 13.3.2 Desarrollos de línea paralela, 606 13.3.3 Desarrollos de sólidos, 607 13.3.4 Desarrollo de piezas de transición, 613 13.3.5 Desarrollos aproximados, 616 13.3.6 Técnicas de CAD, 616 13.4 Resumen, 617 Preguntas de repaso, 617 Lecturas adicionales, 617 Problemas, 617 I Parte 1----------------------------------- ; ----------------------------------------- 1 CONVENCIONES ESTANDARES * DE DIBUJO TÉCNICO 14 Vistas de sección, 631 Objetivos, 631 14.1 Fundamentos de las secciones, 632 14.1.1 Técnica de CAD, 636 14.1.2 Visualización de vistas de sección, 636 14.2 Líneas del plano de corte, 639 14.2.1 Colocación de las líneas del plano de corte, 639 14.3 Convenciones de líneas de sección, 641 14.3.1 Símbolos de materiales, 641 14.3.2 Técnicas de dibujo, 641 14.3.3 Secciones de contorno, 642 14.3.4 Secciones de pared delgada, 643 14.4 Tipos de vistas de sección, 644 14.4.1 Secciones completas, 644 14.4.2 Secciones medias, 644 14.4.3 Secciones interrumpidas, 645 14.4.4 Secciones giradas, 646 14.4.5 Secciones desmontadas, 646 14.4.6 Secciones desplazadas, 647 14.4.7 Secciones de montaje, 649 14.4.8 Secciones auxiliares, 649 14.5 Convenciones especiales para secciones, 651 14.5.1 Costillas, almas y otras características delgadas, 651 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : Suspensión ajustable de bicicleta de montaña, 652 14.5.2 Secciones alineadas, 654 14.5.3 Interrupciones convencionales, 654 14.6 Técnicas de CAD 3-D, 655 14.7 Resumen, 656 Preguntas de repaso, 658 Problemas, 658 15 Prácticas para dimensionamiento y tolerancias, 668 Objetivos, 668 15.1 Acotamiento (dimensionamiento), 669 15.2 Tamaño y posición de las dimensiones (acotaciones), 669 15.2.1 Unidades de medida, 669 15.2.2 Terminología, 670 15.2.3 Conceptos básicos, 673 15.2.4 Dimensiones de tamaño, 673 15.2.5 Dimensiones de posición y orientación, 674 15.2.6 Dimensiones en coordenadas, 674 15.2.7 Prácticas estándares, 675 15.3 Dimensionamiento de detalles, 679 15.3.1 Diámetro comparado con radio, 681 15.3.2 Agujeros y agujeros ciegos, 681 15.3.3 Agujeros graneteados, 683 15.3.4 Refrentados, 683 15.3.5 Avellanados, 683 15.3.6 Roscas de tornillo, 683 15.3.7 Gargantas, 683 15.3.8 Calibres de los fabricantes, 683 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : Los equipos globales de diseño emplean computadoras para comunicarse e intercambiar datos, 684 ■ ■ 15.4 Técnicas de dimensionamiento, 685 15.4.1 Proceso de dimensionamiento, 686 15.4.2 Lincamientos para el dimensionamiento, 688 15.4.3 Reglas de dimensionamiento estándar de la ASME , 689 15.5 Tolerancias, 691 15.5.1 Intercambiabilidad, 691 15.6 Representación de la tolerancia, 692 15.6.1 Tolerancias generales, 692 15.6.2 Dimensiones límite, 693 15.6.3 Dimensiones más y menos, 693 15.6.4 Dimensión límite únicas, 693 15.6.5 Términos importantes, 693 15.6.6 Tipos de ajuste, 694 15.6.7 Determinación del tipo de ajuste, 696 15.6.8 Costos de la tolerancia, 696 15.6.9 Dimensionamiento funcional, 696 15.6.10 Acumulamiento de tolerancias, 696 15.6.11 Límites y ajustes métricos, 698 15.6.12 Ajustes estándares de precisión: unidades inglesas, 703 15.7 Tolerancias en el CAD, 709 15.7.1 Exactitud geométrica, 710 15.7.2 Dimensionamiento asociativo, 710 15.8 Resumen, 710 Preguntas de repaso, 713 Problemas, 713 Fundamentos del dimensionamiento y la tolerancia geométricos, 721 Objetivos, 721 16.1 Panorama, 722 16.2 Símbolos GDT, 723 16.3 Regla 1 de la GDT, 724 16.4 Condición del material máximo, 725 16.4.1 Símbolos de condición de material, 725 16.4.2 Alejamiento de la MMC, 725 16.4.3 Forma perfecta en la MMC, 725 16.4.4 Separación de los tipos de control, 726 16.5 Herramientas de inspección, 726 16.6 Referencias y características de referencia, 728 16.6.1 Usos de las referencias, 728 16.6.2 Referencias y ensamblado, 728 16.6.3 Control de la característica de referencia, 729 16.6.4 Marco de referencia dato, 729 16.6.5 Referencia primaria, 729 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : Las compañías colaboran para producir barcos con mayor rapidez, 7MÍ^W • F r e e L I D r O 16.6.6 Referencia secundaria y terciaria, 730 16.6.7 Identificadores de la característica de referencia, 730 16.7 Controles geométricos, 731 16.7.1 Perfección, 731 16.7.2 Zona de tolerancia, 731 16.7.3 Condición virtual, 731 16.7.4 Procesos de inspección, 731 16.7.5 Controles de forma, 732 16.7.6 Controles de orientación, 736 16.7.7 Controles de posición, 738 16.8 Cálculos de tolerancia, 744 16.8.1 Asignación de tolerancias de sujetador flotante, 744 16.8.2 Asignación de tolerancia a sujetadores fijos, 744 16.8.3 Asignación de tolerancia al ' diámetro de un agujero, 744 16.9 Aplicaciones de diseño, 744 16.9.1 Proceso GDT de cinco pasos, 744 16.9.2 Ejemplo de aplicación, 745 16.10 Control estadístico de procesos, 746 16.10.1 SPC y geométricos, 746 16.10.2 Análisis de la tolerancia, 747 16.11 Resumen, 747 Preguntas de repaso, 747 Problemas, 749 17 Dispositivos y métodos de sujeción, 750 Objetivos, 750 17.1 Sujetadores, 751 17.2 Sujetadores de rosca, 751 17.2.1 Aplicaciones, 751 17.2.2 Terminología de roscas, 752 17.3 Especificaciones de roscas: sistema inglés, 752 17.3.1 Forma, 753 17.3.2 Series, 754 17.3.3 Clase de ajuste, 754 17.3.4 Roscas simples y múltiples, 755 17.3.5 Roscas derecha e izquierda, 755 17.3.6 Paso de la rosca, 755 17.3.7 Notas de rosca, 755 17.3.8 Grados de rosca, 756 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : El diseño para la facilidad de manufactura (DFM) reduce el número de sujetadores, 758 17.4 Especificaciones de rosca: sistema métrico, 759 17.5 Tablas de roscas, 760 17.6 Dibujos de rosca, 762 S COITl RePresentación simplificada, 762 ■ 17.6.2 Representación esquemática, 764 xví ■ ■ ■ 17.6.3 Secciones de montaje, 766 17.6.4 Roscas de tubería, 766 17.6.5 Técnicas de CAD, 767 17.7 Diseño para montaje (DFA), 768 17.8 Pernos, prisioneros y tornillos estándar, 768 17.8.1 Pernos estándar, 769 17.8.2 Tuercas estándar, 774 17.8.3 Consideraciones en el diseño del estilo de la cabeza, 776 17.8.4 Prisioneros estándar, 776 17.8.5 Tornillos estándar para máquinas, 777 17.8.6 Tornillos prisioneros estándar, 777 17.8.7 Otro tipo de sujetadores con rosca, 777 17.8.8 Dispositivos de seguridad, 779 17.8.9 Plantillas, 780 17.8.1C) Técnicas de CAD, 780 17.9 Sujetadores sin rosca, 781 17.9.1 Arandelas planas estándar, 781 17.9.2 Arandelas de seguridad estándar, 781 17.9.3 Pasadores, 781 17.9.4 Chavetas, 782 17.9.5 Remaches, 783 17.10 Resortes, 783 17.11 Resumen, 784 Preguntas de repaso, 785 Lecturas adicionales, 786 Problemas, 786 18 Producción y procesos de m anufactura autom atizados, 790 Objetivos, 790 18.1 Panorama histórico, 791 18.2 Administración de la calidad, 793 18.3 Automatización, 795 18.3.1 Manufactura integrada por computadora (CIM), 795 18.3.2 Diseño para facilidad de manufactura (DFM), 796 18.4 Procesos de producción generales, 797 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : Construcción rápida de prototipos, 798 18.4.1 Duración del ciclo, 799 18.4.2 Enfoque del cliente, 799 18.5 Procesos de producción de manufactura, 799 18.5.1 Planificación, 799 18.5.2 Control, 800 18.5.3 Procesamiento, 805 18.6 Materiales de producción, 805 18.6.1 Metales ferrosos, 805 18.6.2 Metales no ferrosos, 807 18.6.3 Metales pulverizados, 808 18.6.4 No metales, 808 18.7 Procesos de metalistería, 809 18.7.1 Procesos de fundición: vaciado, 811 18.7.2 Procesos de trabajo en caliente, 813 18.7.3 Procesos de trabajo en frío, 814 18.8 Máquinas herramientas para metales, 814 18.8.1 Dispositivos de aseguramiento de la pieza de trabajo, 814 18.8.2 Herramientas y procesos relacionados, 815 18.9 Símbolos de textura de superficie, 816 18.10 Técnicas modernas de maquinado, 817 18.10.1 M aquinado mecánico, 817 18.10.2 M aquinado eléctrico, 819 18.10.3 Maquinado térmico, 820 18.10.4 Procesos químicos, 820 18.10.5 Construcción rápida de prototipos, 820 18.11 Dibujos de procesos de manufactura específicos, 821 18.11.1 Dibujos de fundición, 82118.11.2 Dibujos de forjado, 821 18.11.3 Dibujos de lámina, 822 18.12 Resumen, 822 Preguntas de repaso, 822 Lecturas adicionales, 823 Problemas, 823 lv Dibujos de trabajo , 825 Objetivos, 825 19.1 Conceptos básicos, 826 19.2 Dibujos de trabajo, 826 19.2.1 Dibujos de detalle, 827 19.2.2 Dibujos de montaje, 833 19.2.3 Números de pieza, 836 19.2.4 Números de dibujo, 836 19.2.5 Bloques de título, 839 19.2.6 Listas de piezas, 840 19.2.7 Identificación de piezas, 841 19.2.8 Bloque de revisión, 841 19.2.9 Especificaciones de escala, 843 19.2.10 Especificaciones de tolerancia, 843 19.2.11 Zonas, 844 19.2.12 Comprobaciones de exactitud, 844 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : La ingeniería concurrente y el CAD en 3-D producen un automóvil nuevo en un tiempo récord, 845 19.2.13 Dibujos tabulares, 845 19.2.14 Dibujos de montaje de trabajo, 846 19.2.15 Órdenes de modificación de ingeniería, 846 19.3 Reprografía, 848 Contenido x v ii 19.3.1 Almacenamiento del dibujo: dibujos tradicionales, 848 19.3.2 Técnicas de reproducción, 848 19.3.3 Tecnologías digitales, 850 19.4 Resumen, 851 Preguntas de repaso, 852 Problemas, 852 SUPLEMENTO: Problemas de aíseño, 921 Instrucciones generales, 921 Problemas, 922 Problemas de ingeniería inversa, 926 Actividades de resolución de problemas, 927 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : El diseño de la aeronave comercial Boeing 777, 928 | Parte______________ GRÁFICAS TÉCNICAS EN LA INDUSTRIA § 20 Presentación de datos técnicos, 935 Objetivos, 935 20.1 Visualización de datos en la ingeniería y el diseño, 936 20.2 Elementos de la visualización de datos, 936 20.2.1 Tipos de datos, 938 20.2.2 Marcas, 939 20.2.3 Codificación de las variables de los datos, 940 20.3 Métodos de visualización, 941 20.3.1 Visualizaciones para una variable independiente, 942 20.3.2 Visualizaciones de dos variables independientes, 946 20.3.3 Visualizaciones para tres variables independientes, 952 20.3.4 Glifos para relaciones complejas, 953 20.3.5 Visualizaciones para relaciones funcionales, 954 20.4 Diseño eficaz de gráficas, 955 20.4.1 Uso de la profundidad: la tercera dimensión, 955 20.4.2 Uso del área y el volumen, 957 20.4.3 Uso del color, 958 20.4.4 Codificación de forma y patrón, 961 20.4.5 Exactitud perceptual, 963 20.4.6 Ancho y colocación de la línea, 965 20.4.7 Transformación de escala, 966 20.4.8 Uso de texto en la visualización, 968 ’ 20.5 Herramientas de visualización, 970 20.5.1 Herramientas manuales, 970 20.5.2 Herramientas computarizadas, 971 20.5.3 Combinaciones de herramientas manuales y computarizadas, 973 20.6 Aplicaciones, 974 20.6.1 Análisis de elemento finito, 974 20.6.2 Diseño de taqetas de circuito electrónico, 974 20.6.3 Simulación del proceso de manufactura, 975 20.6.4 Análisis hidrológico de suelos, 976 20.6.5 Análisis cortante del viento, 977 20.6.6 Control de procesos de manufactura, 978 20.7 Resumen, 978 Preguntas de repaso, 978 Lecturas adicionales, 979 Problemas, 979 21 Ilustración técnica, 984 Objetivos, 984 21.1 Antecedentes históricos, 985 21.2 Síntesis de la imagen de un objeto, 985 21.3 Síntesis de imágenes por computadora, 986 21.3.1 Conducto para síntesis de imágenes, 986 21.3.2 Determinación de la superficie visible, 986 21.3.3 Definición de la iluminación, 989 21.3.4 Técnicas básicas de sombreado, 990 21.3.5 Técnicas avanzadas de sombreado, 993 21.3.6 Definición de color, 994 21.3.7 Definiciones del detalle de superficies, 999 21.4 Representaciones de grupos de objetos 1000 21.4.1 Dibujos de montaje ilustrativos, 1000 21.4.2 Técnicas de proyección, 1001 21.4.3 Líneas de trabajo: montajes, 1005 21.4.4 Líneas de trabajo: ensambles explotados, 1007 21.4.5 Generación de dibujos de modelos en 3-D, 1013 21.5 Salida impresa, 1015 21.6 Integración de la información, 1018 21.6.1 Texto y gráficas, 1018 21.6.2 Animación, 1020 21.6.3 Multimedia, 1021 21.6.4 Hipermedia, 1022 t.tt.tt.t F r p p L i h m s . r n M xviii Contenido 21.7 Resumen, 1023 Preguntas de repaso, 1024 Lecturas adicionales, 1025 Problemas, 1025 22 Mecanismos: engranes, levas, cojinetes y articulaciones, 1027 Objetivos, 1027 22.1 Definiciones básicas, 1028 22.2 Engranes, 1028 22.2.1 Clasificación de los engranes, 1029 22.2.2 Sistema de ejes paralelos, 1029 22.2.3 Sistemas de ejes que se intersectan, 1030 22.2.4 Sistema de ejes que no se intersectan, 1031 22.2.5 Geometría del diente de un engrane, 1032 22.2.6 Ángulo de presión, 1033 22.2.7 Relaciones de engrane y piñón, 1033 22.2.8 Engranes rectos: definiciones y fórmulas, 1033 22.2.9 Engranes rectos: representación gráfica, 1035 22.2.10 Aplicaciones del CAD, 1040 22.2.11 Cremalleras, 1041 22.2.12 Engranes de tornillos sinfín, 1042 22.2.13 Engranes cónicos, 1043 22.3 Levas, 1046 22.3.1 Tipos de levas, 1046 22.3.2 Tipos de seguidores, 1047 22.3.3 Diagramas de desplazamiento, 1047 22.3.4 Tipos de movimiento, 1048 22.3.5 Diagrama de desplazamiento de movimiento uniforme, 1048 22.3.6 Diagrama de desplazamiento de movimiento armónico, 1048 22.3.7 Diagrama de desplazamiento de movimiento uniformemente acelerado, 1050 22.3.8 Diagrama de desplazamiento de movimiento combinado, 1050 22.3.9 Perfil de la leva, 1052 22.3.10 Dibujo del perfil de una leva desplazada, 1053 22.3.11 Aplicaciones del CAD, 1053 22.4 Sistemas articulados, 1054 22.4.1 Símbolos, 1054 22.4.2 Tipos de sistemas articulados, 1055 22.4.3 Análisis de sistemas articulados 1055 22.5 Cojinetes, 1059 22.5.1 Cojinetes planos, 1059 22.5.2 Cojinetes de contacto rodante 1060 22.5.3 Representaciones gráficas, 1060 22.6 Resumen, 1065 Preguntas de repaso, 1065 Problemas, 1065 23 Dibujos electrónicos, 1071 Objetivos, 1071 23.1 Diagramas de bloque, 1072 23.2 Dibujos esquemáticos, 1073 23.3 Diagramas de alambrado y cableado, 1078 23.4 Taijetas de circuito impreso, 1080 23.4.1 Dibujos de tajjeta de circuito, 1080 23.4.2 Distribución y diseño de una tarjeta de circuito impreso, 1082 23.4.3 Software de CAD para la distribución y el diseño, 1084 23.5 Resumen, 1084 Preguntas de repaso, 1085 Lecturas adicionales, 1085 Problemas, 1085 24 Dibujos de tubería, 1087 Objetivos, 1087 24.1 Panorama, 1088 24.2 Tipos de tuberías, 1088 24.2.1 Acero, 1089 24.2.2 Hierro fundido, 1089 24.2.3 Cobre, 1090 24.2.4 Plástico, 1090 24.2.5 Otros materiales para tuberías, 1090 24.3 Conexiones de tubería, 1090 24.3.1 Conexiones soldadas, 1090 24.3.2 Conexiones roscadas, 1090 24.3.3 Conexiones con bridas, 1090 24.4 Accesorios de tuberías, 1091 24.5 Válvulas, 1091 A P L IC A C IÓ N IN D U S T R IA L : Diseño automatizado de tuberías, 1092 24.6 Dibujos de tubería, 1093 24.6.1 Dibujos en planta, 1093 24.6.2 Dibujos isométricos, 1095 24.6.3 Dibujos de ensamble secundario 1095 24.6.4 Dimensiones y notas, 1096 24.7 Programas de diseño de plantas de proceso basados en el CAD, 1098 24.8 Resumen, 1102 Preguntas de repaso, 1104 Lecturas adicionales, 1104 Problemas, 1104 ,i n! ■ tidci Jtií 2> Dibujos de soldadura, 1110 Objetivos, 1110 25.1 Panorama, 1111 25.2 Procesos de soldado, 1111 25.2.1 Soldado por gas y arco, 1111 25.2.2 Soldadura de resistencia, 1113 25.3 Tipos de uniones soldadas, 1113 25.4 Símbolos de soldadura, 1113 25.5 Tipos de soldado, 1115 25.5.1 Soldaduras de filete, 1115 25.5.2 Soldaduras de ranura, 1115 25.5.3 Soldadura de tapón, 1120 25.5.4 Soldaduras de puntos, 1120 25.5.5 Soldaduras de costura, 1120 25.5.6 Soldaduras de superficie, 1122 25.6 Longitud e incremento de la soldadura, 1122 25.7 Plantillas de soldadura, 1122 25.8 Símbolos de soldadura y el CAD, 1124 25.9 Resumen, 1124 Preguntas de repaso, 1124 Problemas, 1127 Glosario, G -l APÉNDICES 1. Abreviaturas en inglés para dibujos de ingeniería, A-4 2. Equivalentes métricos, A-16 3. Símbolos de dimensionamiento y tolerancia geométricos, A -l 7 4. Valores de propiedades importantes de materiales, A-18 5. Funciones trigonométricas, A-19 6. Propiedades de los elementos geométricos, A-20 7. Ajustes de corrida y deslizantes(RC) ANSI, A-28 8. Ajustes de posición con juego (LC) ANSI, A-29 9. Ajustes de posición de transición (LT) ANSI, A-30 10. Ajustes de posición con interferencia (LN) ANSI, A-31 11. Ajustes forzados y por contracción (FN) ANSI, A-32 . 12. Descripción de ajustes preferidos métricos, A-33 13. Ajustes con juego preferidos métricos ANSI, base para agujeros, A-34 14. Ajustes de transición e interferencia preferidos ANSI, base para agujeros, A-35 15. Ajustes con juego preferidos métricos ANSI, base para ejes, A-36 16. Ajustes métricos de transición e interferencia preferidos ANSI, base para ejes, A-37 17. Series de roscas de tornillo estándares unificadas, A-38 18. Tamaños y dimensiones de roscas, A-39 19. Tamaños de machos de taladrar para formas de rosca americana, A-40 20. Prisioneros de cabeza hexagonal (pernos con acabado hexagonal), A-40 21. Tomillos prisioneros de cabeza hueca (serie 1960), A-41 22. Tornillos de cabeza cuadrada, A-42 23. Tuercas hexagonales y de presión hexagonales, A-43 24. Tuercas cuadradas, A-44 25. Tuercas hexagonales de presión de trabajo pesado y tuercas hexagonales métricas ANSI, A-45 26. Tuercas hexagonales métricas ANSI, estilos 1 y 2, A-45 27. Tuercas hexagonales ranuradas y de reborde, métricas ANSI, A-46 28. Tuercas de tornillo para metales cuadradas y hexagonales y tornillos para metal de cabeza plana ANSI, A-47 29. Tornillos prisioneros de cabeza plana avellanada y ranurada ANSI, A-48 30. Tomillos prisioneros de cabeza cilindrica ranurada y redonda ranurada ANSI, A-48 31. Tamaños de broca y abocardado para tornillos prisioneros de cabeza hueca, A-49 32. Tomillos hexagonales y de cabeza hueca ranurada ANSI, ̂ 4-49 33. Tornillos prisioneros hexagonales de tope de cabeza hueca ANSI, A-50 34. Tamaños de broca y abocardado para tornillos prisioneros métricos de cabeza hueca, A-50 35. Tornillos prisioneros de cabeza hueca ANSI: serie métrica, A-51 36. Pernos métricos hexagonales ANSI, A-51 37. Tornillos prisioneros métricos hexagonales ANSI, A-52 38. Tornillos métricos para metal de cabeza hexagonal y de reborde ANSI, A-53 39. Tornillos métricos para metal de cabeza plana ranurada ANSI, A-54 40. Tornillos de presión ranurados sin cabeza ANSI, A-55 41. Tornillos de presión hexagonales y de cabeza ranurada ANSI, A-55 42. Tornillos de presión hexagonales y ranurados, opcionales puntas ahuecadas ANSI, A-56 43. Tomillos de presión de cabeza cuadrada ANSI, A-57 44. Roscas de tubería ahusada (NPT) ANSI, A-58 45. Arandelas planas métricas ANSI, A-59 46. Arandelas planas de tipo A ANSI: tamaños preferidos, A-60 47. Arandelas planas de tipo A ANSI: tamaños adicionales seleccionados, A-60 48. Arandelas planas de tipo B ANSI, A-61 XX Contenido 49. Arandelas de seguridad de resorte helicoidal ANSI, A-62 50. Arandelas de seguridad de diente interno y externo ANSI, ,4-63 51. Dimensiones dél chavetero para chavetas Woodruff ANSI, A-64 52. Chavetas Woodruff estándares ANSI, A-65 53. Comparación entre el tamaño de la chaveta y el diámetro del eje: tamaño de la chaveta y profundidad del chavetero, A-66 54. Chavetas planas y de cabeza acodada estándares ANSI,,4-<í() 55. Pasadores con chaflán de extremo cuadrado y ahusados ANSI, A-67 56. Pasadores paralelos guía de acero estándares ingleses: serie métrica, A-68 57. Pasadores de chaveta y horquilla ANSI, A-69 58. Símbolos de tubería, A-70 59. Símbolos electrónicos, A-77 60. Símbolos de soldadura, A-80 índice de nombres, IN-1 índice de materias, IN-3 TABLAS DE CONVENCIONES Y ESTJ MDAfiES PARA DIBUJOS TECNICOS Tamaños de hojas estándar de la ANSI, 77 Alfabeto de las líneas, 79 Líneas de bordes y bloques de título estándares ANSI, 106 Tabla de referencia para el tamaño del texto y la escala del dibujo, 162 Líneas de sección ANSI estándares para distintos materiales, 642 Resumen de símbolos de acotado estándares en uso y anteriores a los de ASME, 681 Tabla de calibres estándares de hojas de metal, 685 Tamaños métricos preferidos ANSI utilizados para tolerancias métricas, 700 Tabla estándar de agujero básico para determinar los límites superior e inferior de un agujero acotado métricamente, 701 Descripción de los ajustes métricos preferidos, 703 Tabla utilizada para aplicar tolerancias de precisión a las piezas, 709 Símbolos de dimensionamiento y tolerancia, 723 Grados SAE para sujetadores (SAE J429), 757 Grados SAE para sujetadores métricos, 759 Tablas de roscas métricas, 759 Tabla de roscas estándar ANSI, 761 Estándares para pernos de cabeza hexagonal ANSI B18.2.1-1981, 772 . Guía para determinar longitudes de pernos, 772 Estándares para pernos de cabeza cuadrada ANSI B18.2.1-1981, 773 Designaciones numéricas de las aleaciones de acero, 806 Sistema de numeración del acero inoxidable, 807 Sistema de numeración del acero de herramienta, 807 Sistema de numeración unificado (UNS) para cobres y aluminios, 808 Sistema de numeración de metales pulverizados, 808 Símbolos de textura de superficie y de construcción, 818 Símbolos para colocación de textura de superficie especiales, 818 Valores de textura de superficie y símbolos relacionados, 818 Rugosidad de la superficie producida por los métodos de producción más comunes, 819 Alturas mínimas de letras recomendadas por la ANSI para dibujos de ingeniería, 840 Definiciones y fórmulas para engranes rectos, 1034 Página de catálogo de engranes utilizada para especificar un engrane y piñón estándares, 1036 Página de catálogo de engranes utilizada para determinar las dimensiones de un engrane y piñón estándares, 1037 Aproximación de la involuta del perfil del diente, 1041 Terminología del engrane cónico, 1044 Características de diseño de diferentes tipos de cojinetes rodantes, 1062 Sistema de numeración de cojinetes, 1063 Abreviaturas empleadas en la especificación de soldaduras, 1115 Símbolos de soldado estándar de la ANSI utilizados en los dibujos técnicos, 1116 Símbolos de soldado estándar y uniones básicas, 1125 Símbolos de soldado estándar con información complementaria, 1126 w w w . F r e e L i b r o s . c o m http://www.FreeLibros.com Para los autores de este libro la enseñanza del dibujo no es un trabajo, es una “misión en la vida”. Pensamos que la enseñanza es una profesión importante y que la buena for mación de los ingenieros es crucial para el futuro de la so ciedad. Por otra parte, creemos que el dibujo técnico es una parte esencial de la educación de un técnico. También consideramos que para algunos estudiantes puede ser muy difícil comprender y aprender muchos temas relacionados con gráficas si tienen problemas con el proceso de visuali- zación. Por éstas y otras razones hemos desarrollado este libro, que aborda elementos tanto tradicionales como mo dernos del dibujo técnico, por medio de lo que considera mos un enfoque interesante y directo. En el capítulo 2, “El proceso de diseño en ingeniería”, el lector aprenderá el concepto de “equipo” para la resolu ción de problemas de diseño. Los autores utilizaron este concepto al reunir un equipo de autores, revisores, repre sentantes de la industria e ilustradores, combinándolo con la experiencia editorial de Richard D. Irwin, con el fin de desarrollar un enfoque moderno en la enseñanza del dibu jo técnico. La ingeniería y el dibujo técnico han experimentado cambios significativos en la última década gracias al uso de computadoras y de software de CAD. Cada año surge algún nuevo desarrollo de hardware o software que tiene repercusiones en el dibujo técnico; aunque estos cambios son importantes, hay mucho en el plan de estudios que no ha cambiado. Los ingenieros y técnicos aún tienen la nece sidad de interpretar y comunicar diseños por medio de mé todos gráficos como dibujos o modelos de computadora. Si bien las computadoras y el software de CAD del presen te son muy poderosos, los ingenieros y técnicos pueden hacer poco uso de ellas si no comprenden completamente los principios fundamentalesde las gráficas y las estrate gias de modelado 3-D o si no poseen una capacidad de visualización de alto nivel. Por consiguiente, este texto de nueva generación se basa en la premisa de que deben llevarse a cabo cambios fundamentales en el contenido y en el proceso de la ense ñanza. Si bien muchos conceptos siguen siendo los mis mos, los campos de la ingeniería y del dibujo técnico se encuentran en una fase de transición, de las herramientas manuales a la computadora, y el énfasis de la instrucción es cambiar al dibujante por un modelador geométrico en 3-D, utilizando computadoras en lugar de papel y lápiz. La mayor parte de este libro se encuentra dedicada a la ense ñanza del dibujo por medio de herramientas manuales; pero esa instrucción es genérica, de modo que es posible utilizar tanto herramientas manuales como computadoras. La meta principal de este libro es ayudar al estudiante técnico y de ingeniería a aprender las técnicas y prácticas estándares del dibujo técnico, de modo que las ideas de diseño se puedan comunicar y producir de manera adecua da. El libro se concentra en los conceptos y habilidades necesarias para utilizar tanto herramientas manuales como el CAD en 2-D o 3-D. Los objetivos principales del libro son mostrar cómo: 1. Representar y manejar claramente imágenes mentales. 2. Representar de manera gráfica diseños técnicos, por medio de prácticas estándares aceptadas. 3. Utilizar superficies planas y formas sólidas geomé tricas para crear y comunicar soluciones de diseño. 4. Analizar modelos gráficos mediante geometría des criptiva y espacial. 5. Resolver problemas de diseño técnico con herramien tas tradicionales o CAD (diseño asistido por computa dora). 6. Comunicarse gráficamente por medio de bosquejos, herramientas tradicionales y CAD. 7. Aplicar los principios del dibujo técnico a muchas dis ciplinas de la ingeniería. Para alcanzar estas metas, el libro se divide en cinco partes y 25 capítulos. w w w . F r e e L i b r o s . c o m http://www.FreeLibros.com xxiv Prefacio | Parte 1_____________________ CIENCIA VISUAL PARA GRÁFICAS TÉCNICAS I Esta sección comienza con una explicación de la impor tancia que tiene la enseñanza del dibujo para ingenieros y técnicos. En el capítulo 1, “Introducción a la comunica ción gráfica”, se examinan pasado, presente y futuro del dibujo para explicar el papel y la importancia de la comu nicación gráfica en el diseño técnico. El capítulo 2, “El proceso de diseño en ingeniería”, es una introducción a las metodologías de diseño, desde las tradicionales hasta las modernas. Un aspecto original de este capítulo es la explicación de la práctica moderna de la ingeniería concurrente, en la cual los ingenieros interac- cionan y se comunican con otros profesionales de la com pañía donde trabajan. Para mostrar a los estudiantes la forma en que la ingeniería concurrente se emplea en un caso de la vida real se analiza el diseño concurrente de un teléfono celular de gran éxito fabricado por Motorola. El capítulo 3, “Herramientas de dibujo técnico”, es una introducción a las herramientas tradicionales y modernas utilizadas para crear bosquejos, dibujos y modelos de com putadora. El capítulo comienza con la descripción, en términos sencillos, del hardware y los periféricos de la com putadora más comúnmente empleados en los sistemas CAD. Las herramientas tradicionales se describen con instruc ciones paso a paso sobre cómo utilizarlas. Las instruccio nes tam bién indican cómo hacer uso del CAD para complementar las herramientas tradicionales. Éste es el prim er capítulo en que aparece una de las características m is z r r ’rísüíes del libro: las instrucciones paso a paso. H E ± r ""Croquis y texto”, es una introducción a la r_is y sus usos. Se describen las herra- m ieosg '.-’-s para elaborar croquis, y se muestran las tfsaraK rzE aerznes de croquizado. Los procedimien tos pzj . wm : lc zl estudiante a través de actividades se n c ü ls s s js.¿ JÉ a s r ió n de croquis; seles introduce a las técnica;' áe • m elipses y de proyección de varias vistas. El capria : . ^ilización para el diseño”, es un capítulo ; -opósito es ayudar a sus lectores para mej otet s 3 ~ x r. de visualización, que son firn damentales pszE z= = = szcázi y crear gráficas técnicas. | Parte 2_______________ FUNDAMENTÉ r i : W IC A S TÉCNICAS I Esta sección muss—* - ¿¿antes cómo construir geo metría en 2-D y 3-£ :sar übujos técnicos tridimen- )nales y de varias' ’ _ ; capítulo 6, “Geometría en ingeniería y construcción”, se enseña al estudiante cómo crear y editar geometría en 2-D, mediante herramientas tra dicionales y de CAD; también se introduce la geometría técnica más avanzada que puede crearse con CAD 3-D. El capítulo 7, “Modelado tridimensional”, ofrece una cobertura extensa de la teoría, técnicas y aplicaciones del modelado en 3-D. En este punto del libro se muestra cómo se utilizan las computadoras para crear todo tipo de mode los en 3-D, por medio de varias técnicas de construcción. El capítulo 8, “Dibujos de vistas múltiples”, introduce estándares en los dibujos de vistas múltiples para el diseño técnico y la producción. Se comienza con la exposición de la teoría de proyecciones en general, y de las proyecciones de vistas múltiples en particular. A continuación se intro ducen los estándares y las prácticas convencionales para dibujos de vistas múltiples. El capítulo 9, “Dibujos axonométricos y oblicuos”, es una introducción a este tipo de dibujos. Contiene una ex posición que profundiza proyecciones y dibujos con base en el material presentado en el capítulo 4, “Croquis y tex to”. Mediante las instrucciones paso a paso, se muestra al estudiante cómo crear dibujos gráficos con instrumentos tradicionales o CAD. El capítulo 10, “Dibujos en perspectiva”, es una intro ducción a la proyección y los dibujos en perspectiva. El contenido de este capítulo se basa también en información presentada en el capítulo 4: “Croquis y texto”. Las instruc ciones paso a paso describen cómo crear dibujos en pers pectivas de uno, dos y tres puntos. / Parte 3 ______________________________________ GEOMETRÍA DESCRIPTIVA I El capítulo 11, “Vistas auxiliares”, introduce la teoría de las vistas auxiliares, así como las técnicas para dibujarlas. Los métodos de la línea de plegamiento y del plano de re ferencia se explican con instrucciones paso a paso. A con tinuación se aplican las técnicas de la vista auxiliar a la solución de problemas que tienen que ver con la construc ción inversa, vistas en una dirección específica, ángulos diédricos y el tamaño verdadero de un plano oblicuo. El capítulo 12, “Fundamentos de geometría descripti va”, es una introducción a la aplicación de la geometría descriptiva a la solución de problemas espaciales. Una sin gularidad de este capítulo la conforman los cinco princi p ios de geometría descriptiva que resumen conceptos importantes en la solución de problemas de geometría es pacial; otra característica es la lista de sugerencias y axio mas útiles para resolver tales problemas. El capítulo 13, “Intersecciones y desarrollos”, presen ta dos conceptos: a) las intersecciones entre formas geométricas y b) desarrollos geométricos en 3-D. Este ca- pítulo ofrece los estándares y técnicas para el dibujo de estos importantes elementos. | Parte 4 ______________________ CONVENCIONES ESTANDARES I DE DIBUJO TÉCNICO El capítulo 14, “Vistas de sección”, es una introducción a las técnicas y estándares utilizados para crear cualquier tipo de vistas de sección. Un concepto importante que se expo ne al inicio del capítulo es la visualización de la vista de una sección. Cada tipo de vista de sección se estudia en términos de su visualización, de los estándares aplicables a las prácticas y de las técnicas útiles en su construcción. Al final del capítulo se incluye un Resumen de prácticas im portantes para ayudar al estudiante a crear vistas desec ción. El capítulo 15, “Prácticas para dimensiones y toleran cias”, introduce las técnicas y estándares para añadir dimen siones a los dibujos técnicos. Más adelánte, en las prácticas, se explican los estándares por medio de ilustraciones. Nu merosos ejemplos muestran cómo indicar las dimensiones de varias características geométricas. Se estudia con gran detalle la tolerancia, de manera que el estudiante compren da y aprecie su importancia en el diseño técnico. Los proce dimientos paso a paso se emplean para ilustrar la aplicación de las tolerancias, así como el uso de tablas de ajuste de estándar ANSI. El resumen incluye dos tablas que conden san información importante sobre dimensiones y toleran cias, las cuales serán útiles para los estudiantes cuando desarrollen sus propios dibujos técnicos. El capítulo 16, “Fundamentos del dimensionamiento y la tolerancia geométricos”, introduce los estándares, téc nicas y prácticas asociadas con la especificación de dimen siones y tolerancias geométricas ASME Y14.5M-1994 estándar. En el capítulo se explica cada tipo de dimensión geométrica, la forma en que se mide ésta y cómo se utili zan en los dibujos técnicos los símbolos asociados con ella. El capítulo 17, “Dispositivos y métodos de sujeción”, presenta al estudiante varios tipos de tomillos y su repre sentación en dibujos técnicos. Los procedimientos paso a paso demuestran cómo leer una tabla de roscas de tomillo, crear formas de tomillo simplificadas y esquemáticas in ternas y extemas, y dibujar pernos y resortes. Una caracte rística novedosa de este capítulo son las abundantes referencias al Machinery Handbook, que familiarizarán a los estudiantes con esta importante guía de información sobre remaches. El capítulo 18, “Producción y procesos de manufactu ra automatizados”, es una introducción a les nrocesos -de fabricación y producción modernos. En es'te capitulo se ex plican, en términos modernos, los procesos de fabricación y producción en general y su relación con el diseño y el dibujo técnico, incluidos los modelos en 3-D. Además tam bién se expone la administración de la calidad, la automati zación y el diseño para manufactura (DFM). También se describen los materiales de producción, los procesos de ela boración de metales y las técnicas de maquinado moder nas. Algunas de las tareas de dibujo al final del capítulo son dispositivos de montaje empleados en la manufactura. El capítulo 19, “Dibujos de trabajo”, describe cómo crear un conjunto estándar de dibujos que especifiquen la fabricación y ensamblado de un producto con base en su diseño. Se describen e ilustran todas las características im portantes de un conjunto de dibujos de trabajo, paralela mente se muestran solicitudes de modificación de ingeniería (ECO) y prácticas de reproducción gráfica; asimismo, se incluyen las tecnologías digitales. El Suplemento de diseño tiene más de cien problemas de diseño individuales o grupales, algunos problemas de ingeniería inversa y otras actividades de resolución de pro blemas. También contiene una Aplicación industrial que describe de manera detallada la aeronave de pasajeros Boeing 777 diseñada por computadora. Parte 5 GgÁRCAS' u s El capítulo 20, “Presentación de datos técnicos”, muestra un enfoque moderno para la presentación de datos técni cos por medio de computadoras. En el capítulo se descri ben las características importantes de la visualización de datos y los métodos para presentar los planos de manera gráfica, mediante cartas, diagramas y planos. Se explican varias técnicas de representación que pueden aplicarse a la visualización de datos o a la representación de modelos de computadora en 3-D. También se analizan elementos de diseño eficaces, como la profundidad, el color, el ancho de la línea y el texto. El capítulo 21, “Ilustración técnica”, describe cómo crear ilustraciones técnicas empleando tanto métodos tra dicionales como computadoras. En este capítulo se tratan técnicas modernas como: teoría del color, iluminación, ani mación y multimedia. El capítulo 22, “Mecanismos: en granes, levas, cojinetes y eslabones”, es una introducción a los estándares de dibujos técnicos de engranes, levas, coji netes y conexiones. En el capítulo 23, “Dibujos electrónicos”, se introdu ce a los símbolos y aplicaciones de los dibujos electróni cos en la industria. Por su parte, el capítulo 24, “Dibujo de tuberías”, explica los fundamentos de las tuberías, así como . los símbolos empleados para crear dibujos de tuberías con -r ° ^stáffcSres. El capítulo 25, “Dibujos de soldadura”, es una xxvi Prefacio introducción a los procesos de soldadura y a los símbolos utilizados para representar ensambles soldados en dibujos técnicos. GLOSARIO, APÉNDICES E ÍNHICE En la parte final del libro se encuentra un glosario muy extenso que contiene las definiciones de los términos im portantes que aparecen en negritas en el texto. Los apéndices contienen información complementa ria útil para el estudiante. Entre las características impor tan tes de éstos se incluye: una lista extensa de las abreviaturas de uso más común en las gráficas técnicas; in fo rm ac ió n sob re e sp ec ificac ió n de d im ensiones geométricas y tolerancias; propiedades de los materiales, útiles cuando se crea una biblioteca de materiales para m odeladores CAD de sólidos; propiedades de formas geométricas, útiles para el modelado en 3-D; tablas de to lerancias estándar ANSI; y tablas de dispositivos estándares de sujeción para el dibujo y especificación de varios per nos, chavetas, arandelas y pasadores. Al final del libro se incluye un índice extenso para ayudar al lector a buscar los temas con rapidez. | CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES DE ESTE LIBRO I Los autores hicieron un gran esfuerzo para diseñar un en foque educativo completo para la enseñanza y el aprendi zaje de las gráficas técnicas. Al profesor se le proporcio nan varias herramientas para ayudarlo en los aspectos de enseñanza, y al estudiante se le brindan herramientas para auxiliarlo en su proceso de aprendizaje. En este libro se incluyeron de manera específica las técnicas que prepararán a los estudiantes en el uso de las gráficas técnicas para resolver problemas de diseño y co municar la solución gráficamente. La meta fue entregar a los estudiantes un libro de texto claro, interesante y rele vante. Algunas de las características importantes de este li bro son: 1. Integración de CAD En todos los capítulos se han integrado conceptos y prácticas de CAD cuando és tos son relevantes para el tema que se trata. Estos con ceptos y prácticas no están simplemente “añadidos” al final del capítulo. 2. Referencias a CAD Las referencias a CAD diri gen al estudiante y al profesor hacia una actividad específica de CAD que deberán realizar. Las refe rencias tienen que ver directamente con el libro The AutoCAD Companion, escrito por James Leach, y con la obra The CADKEY Companion de John Cherng. Ambos libros constituyen manuales muy amplios de CAD que, combinados con este texto, proporcionan un paquete de enseñanza completo para las gráficas de diseño en ingeniería. 3. Ilustraciones en cuatro colores El color se emplea para mejorar el proceso de enseñanza y mostrar al estudiante cuán poderoso puede ser un medio gráfi co en cualquier disciplina de la ingeniería. El uso de ilustraciones en cuatro colores en la sección a color en la parte media del libro es algo novedoso en un texto de gráficas técnicas. 4. Ejercicios prácticos Éstos se encuentran integra dos en todo el texto y brindan a los estudiantes una experiencia real para aprender los conceptos presen tados en los capítulos. 5 . Cuadros de aplicación en la industria Muchos ca pítulos tienen un cuadro de aplicación industrial que resume un artículo que muestra cómo se utilizan las gráficas y el diseño en la industria. 6. Objetivos del capítulo Todos los capítulos comien zan con una lista de objetivos,de modo que los estu diantes sepan de antemano lo que van a aprender en ese capítulo. 7. Introducción y resumen del capítulo La introduc ción prepara al estudiante para el material del capítu lo. El resumen al final del capítulo hace hincapié en los elementos importantes ahí presentados. 8. Términos importantes Esta lista de términos apa rece al final de cada capítulo y contiene los términos importantes que aparecen en negritas en dicho capí tulo. 9. Glosario El glosario que aparece en la parte final contiene las definiciones de todos los términos im portantes. 10. Lecturas adicionales La mayoría de los capítulos contiene una lista de libros y artículos importantes para el material cubierto en el capítulo. 11. Preguntas de repaso Al final de cada capítulo se encuentra una lista de preguntas que abarcan los con ceptos y la información más importante que los estu diantes deben haber aprendido en el capítulo. 12. Problemas Al final de cada capítulo se incluyen numerosos problemas, de modo que los estudiantes puedan aplicar los conceptos y el conocimiento que acaban de aprender, y los profesores puedan medir el avance de los estudiantes. 13. Integración del dibujo de croquis Las activida des de dibujo de croquis están presentes en todo el texto y se incluyen en los problemas que aparecen al final de los capítulos. 14. Problema de comunicación de diseño integrado Este es un problema extenso que abarca todo el libro y que puede asignarse al inicio del curso y realizarse hasta el final del mismo, se proveen ejercicios espe cíficos en la mayor parte de los capítulos. 15. Procedimientos ilustrados paso a paso La mayor parte de los capítulos incluyen muchos ejemplos de dibujo que utilizan procedimientos paso a paso con ilustraciones que muestran cómo crear elementos grá ficos. Tales procedimientos indican al estudiante en términos sencillos la forma en que se produce un di bujo. 16. Puntos sobresalientes Las palabras y frases impor tantes aparecen en cursivas para destacar informa ción importante. 17. Capítulo sobre visualización Este capítulo es úni co en su género y está dedicado a la visualización. Su finalidad es ayudar al estudiante a comprender los conceptos e importancia de la visualización, y ofrece técnicas para leer y visualizar dibujos de ingeniería. 18. Capítulo sobre presentación de datos técnicos Éste también es un capítulo único en su género, dedi cado exclusivamente a las técnicas de presentación mnr)pmas utilizadas para datos técnicos, haciendo hin capié en el uso de gráficas generadas por computa dora y técnicas de visualización para representar da tos provenientes de análisis de ingeniería. 19. Capítulo sobre modelado en 3-D Éste es un capí tulo muy especial dedicado exclusivamente a la teo ría y práctica del modelado en 3-D. 20. Tratamiento de la geometría en la ingeniería El texto contiene una cobertura extensa de la geometría en la ingeniería, incluyendo la geometría que puede crearse con el software para el modelado de superfi cies y sólidos, lo cual constituye un aspecto muy im portante cuando se hace uso de CAD en 3-D. 21. Suplemento de diseño El libro contiene un Suple mento de diseño especial que contiene más de 100 problemas de diseño individuales y de grupo, ade más de una presentación detallada de la aeronave de pasajeros Boeing 777, diseñada completamente con computadoras. SUPLEMENTOS Se han desarrollado varios suplementos para apoyar al pro fesor en la enseñanza de las gráficas técnicas. La mayor ran e de ellos está contenida en la Graphics Instructional liz-rar.' (GIL), disponibles a todos aquellos que adopten í$:e hbro como texto. La GIL contiene lo siguiente:* V -e: editor: Este material sólo está disponible en inglés para profe : .-»«huciones y puede conseguirse mediante petición escrita diri - u : s ; ;asa editorial. (División Universidades, área de ciencias, inge - t - : • -lunáticas.McGraw-HillInteramericanaEditores,S.A.deC.V) Instructor's Manual Este suplemento está disponible en forma impresa y con tiene: Objetivos del capítulo. Resúmenes de capítulo. Preguntas de examen. Solutions ¡Vianua! Esta guía de soluciones contiene las respuestas de las pre guntas que aparecen al final de los capítulos y las de mu chos problemas de dibujo de final de capítulo. Workbooks Se incluyen tres libros de trabajo con problemas adiciona les. Estos libros de trabajo, Problems fo r Engineering G raphics C om m unication and Technical G raphics Communication Series 1 y 2 fueron desarrollados por pro fesores de Purdue University, y han sido probados en clase por más de 30 años. A dem ás D ennis S tevenson de University of Wisconsin-Parkside ha creado otro libro de trabajo, Engineering Design and Visualization Workbook. Este último tiene muchos tipos de problemas tradicionales y no tradicionales útiles como ejercicios de visualización y modelado en 3-D. Cómo fueron generadas las gráficas Los autores tomaron las páginas de su libro y produjeron modelos en 3-D para casi cualquier ilustración creada para este texto. Los modelos fueron creados con el software AutoCAD y Form-Z, utilizando hardware basado en MS DOS y Macintosh. Después de crear los modelos, se extra jeron las vistas necesarias para importarlas en el software de ilustración FreeHand, 3-D Studio, Strata Vision o PhotoShop para la presentación final. Algunos de los mo delos se utilizaron también para crear animaciones, utili zando 3-D Studio y Animator Pro para el video que se en cuentra en la Graphics Instructional Library. Algunas imágenes fueron capturadas y m odificadas utilizando PhotoShop y FreeHand. La traslación de archivos entre di ferentes formatos y plataformas de cómputo se hizo utili zando H iJack Pro, DOS M ounter, M ac-in-D O S y Debabilizer. Los archivos de gran tamaño fueron compri midos utilizando PK Zip y Stufflt Deluxe. Para crear la mayor parte de las gráficas que aparecen en el texto se empleó DeltaGraph y MS Excel. Algunos de los croquis w w w . F r e e L i b r o s . c o m http://www.FreeLibros.com Parte Ciencia Visual paragraficas técnicas I.as gráficas técnicas constituyen un. área importante y esencial para el técnico moder no. Las gráficas invaden.prácticamente casi cualquier, aspecto de, la carrera del técnico. La finalidad de este libro es brindar una descripción clara v entendióle de las teorías y técnicas gráficas utilizadas en la actualidad, incluyendo tanto los, enfoques tradicionales comò las operaciones basádas en.computadora. > . , . : À lo largo.de este texto él lector encontrará; ejercicios prácticos, los cuales han sido diseñados para ayudarlo a ver con mayor claridad las,teorías y conceptos descritos. También hay numerosas aplicaciones industriales, con descripciones de la forma en que se aplican en el mundo real las técnicas: qU'e se van .aprendiendo. . " ■ . ' . La parte 1 introduce las herramientas y procediniicn’.os especiales empleados en las gráficas técnicas, e incluye discusiones sobré el “arte” de la visualizaei.ón. las. técnicas para elaborar croquis, y la importancia dé las gráficas técnicas en.él proceso de comunicación. ■ r o s . c o m Introducción a Sa comunicaci.tn grafica Capítulo 1 SBj EW OS Un dibujo 3ctú3 como Ib reflexión visual de Id mente. En su superficie se pueden ensayar, probar y desarrollar las hipótesis de nuestra visión particular. Al término de este capítulo, el lector será capaz de: i. Explicar por qué los dibujos técnicos son un sistema Edward Hill de comunicación eficaz de ideas técnicas sobre dise ños y productos. 2. Discutir el desarrollo histórico de las gráficas técni cas. 3. Definir términos importantes relacionados con la co municación gráfica en tecnología. 4. Definir los estándares y convenciones aplicados en los dibujos técnicos. ’,T:; >. 5. Describirla diferencia entre dibujos técnicos y artísti cos. . • 6. Indicar seis áreas de la ingeniería importantes para la creación yuso de la comunicación gráfica. 7. Describir el proceso de diseño. INTRODUCCIÓN El capítulo 1 es una introducción al lenguaje de las gráfi cas de los ingenieros y técnicos. En este capítulo se explica por qué el dibujo técnico es un medio eficaz para la comu nicación de conceptos de ingeniería, cómo están relacio nados los desarrollos del pasado con las prácticas moder nas y se examinan las tendencias actuales en la industria, mostrando por qué en la actualidad los ingenieros y técni cos tienen mayor necesidad de dominar la comunicación gráfica. Se explican y definen los conceptos y términos importantes necesarios para comprender el dibujo técnico y se incluye un panorama de las herramientas, principios básicos, estándares y convenciones de las gráficas de inge niería. ■ 1.1 | INTRODUCCIÓN ________________________ ¿Qué es la comunicación gráfica? En primer término, es un medio eficaz para comunicar ideas y soluciones a pro blemas técnicos. Considérese lo que ocurre en el diseño en ingeniería. El proceso comienza con la habilidad para visualizar, para ver el problema y las posibles soluciones. En seguida, se elaboran bocetos para asentar las ideas iniciales; a eso si gue la creación de modelos geométricos a partir de los cro quis que se emplean para realizar análisis. Finalmente, se elaboran dibujos detallados o modelos tridimensionales (3-D) para generar los datos precisos necesarios para el pro ceso de producción. La visualización, los bocetos, el mo delado y el detallado constituyen la forma en que los ingenieros y técnicos se comunican cuando diseñan pro ductos y estructuras nuevos para el mundo tecnológico. En la actualidad, la comunicación gráfica utiliza los dibujos de ingeniería y los modelos como un lenguaje, cla ro y preciso, con reglas bien definidas que es necesario dominar si se desea tener éxito en el diseño en ingeniería. Una vez que el lector conozca el lenguaje de la comunica ción gráfica, este nuevo lenguaje tendrá influencia sobre su manera de pensar y en la forma en que aborda los pro blemas. ¿Por qué?, porque los seres humanos tienden a pensar utilizando los lenguajes que conocen. Al pensar en el lenguaje de las gráficas técnicas, el lector visualizará los problemas con mayor claridad y hará uso de imágenes grá ficas para encontrar soluciones más fácilmente. En la ingeniería, el 92% del proceso de diseño se basa en las gráficas. El 8% restante se divide entre las matemá ticas y la comunicación escrita y verbal. ¿Por qué?, porque las gráficas constituyen el medio primario de comunica ción en el proceso de diseño. La figura 1.1 muestra la for ma en que los ingenieros emplean su tiempo. El dibujo y la documentación, junto con el modelado del diseño, abarcan más del 50% del tiempo del ingeniero y son sólo activida des visuales y gráficas. El análisis de ingeniería depende en gran medida de la lectura de las gráficas técnicas; la ingeniería de manufactura y el diseño funcional también requieren la producción y lectura de gráficas. ¿Por qué aparecen las gráficas en todas las fases del trabajo de un ingeniero? Para ejemplificar, véase la aero nave de combate de la figura 1.2. Al igual que cualquier producto nuevo, ésta fue diseñada para una tarea determi nada y dentro de un conjunto específico de parámetros; sin embargo, antes de que se fabricara, fue necesario producir un modelo en 3-D y un conjunto de dibujos de ingeniería, como el que se muestra en la figura 1.3. Inténtese imaginar la comunicación de todos los detalles necesarios de mane ra verbal o escrita. ¡Sería imposible! 6 PARTE 1 Ciencia visual para gráficas técnicas 25% Dibujo y documentación 19% I I Ingeniería de manufactura 25% i» "--'•i Diseño funcional 15% i«gwal Análisis de ingeniería 16% i " ~’l Otros Figura 1.1 Vista total de la ingeniería dividida en actividades de mayor importancia Las gráficas desempeñan un papel muy importante en todas las áreas de la ingeniería: como documentación, comunicación, diseño, análisis y modelado. Cada una de las actividades listadas está inclinada hacia la comunicación gráfica de tal manera que 92% de la ingeniería se basa en gráficas. (Información de Dataquest, Inc. CAD/CAM /CAE/GIS Industry Service.) Figura 1.2 Esta aeronave de combate sería imposible de crear sin los dibujos y modelos gráficos de computadora. Los dibujos son los planos que muestran cómo fabricar o construir productos y estructuras. El diseñador tiene que pensar en muchas de las carac terísticas de un objeto que no se pueden comunicar con descripciones verbales (figura 1.4). Estas ideas aparecen en la mente del diseñador mediante un proceso visual, no ver bal. Esta “imagen visual en la m ente” puede revisarse y modificarse para probar soluciones diferentes antes de CAPÍTULO 1 Introducción a la comunicación gráfica 7 F igura 1.3 Dibujo de ingeniería Los dibujos y modelos de ingeniería, como el de la figura, son necesarios para producir un aeroplano. El modelo en 3-D se emplea para diseñar y visualizar el aeroplano. Los dibujos de ingeniería se utilizan para comunicar y documentar el proceso de diseño. (Cortesía de G rum m an Aerospace Corporation.) comunicarla a los demás. A medida que el diseñador dibuja una línea sobre el papel o crea una imagen de un cilindro sólido con una computadora, lo que hace es trasladar la ima gen mental en un dibujo o modelo que produzca una ima gen similar en la mente de cualquier otra persona que lo vea. Este dibujo o la representación gráfica es el medio para que la imagen visible en la mente del diseñador pueda conver tirse en un objeto real. Las gráficas técnicas también pueden comunicar so luciones de problemas técnicos. Estas gráficas se produ cen de acuerdo con ciertos estándares y convenciones, de modo que cualquier persona que los conozca pueda leerlas e interpretarlas con exactitud. La precisión de las gráficas técnicas es auxiliada por herramientas. Algunas tienen cientos de años y siguen empleándose en la actualidad; otras son nuevas y están cam biando con rapidez, como sucede con el diseño y dibujo asistido por computadora (CAD). Este libro introduce al lector en los estándares, convenciones, técnicas y herra mientas de las gráficas técnicas que lo ayudarán a desarro llar habilidades técnicas de modo que sus ideas de diseño se conviertan en una realidad. Los ingenieros son personas creativas que emplean medios técnicos para resolver problemas. Ellos diseñan productos, sistemas, dispositivos y estructuras para mejo rar las condiciones de vida de la comunidad. Aunque las Figura 1 .4 Dibujos técnicos empleados para comunicación Los dibujos técnicos constituyen un método no oral para comunicar información. Las descripciones de productos o estructuras complejos deben comunicarse con dibujos. Para ello el diseñador utiliza un proceso visual, no verbal. La imagen se forma, revisa y modifica en la mente, y al final se comunica a otros, todo esto por medio de procesos visuales y gráficos. w w w . F r e e L i b r o s . c o m http://www.FreeLibros.com Ilustradores técnicos Dueños de la corporación Presidente ejecutivo Vicepresidentes Investigadores y desabolladores Operadores de computadoras Especialistas en robótica Trabajadores de líneas de ensamble Editores Personal de mercadotecnia Personal de publicidad Diseñadores gráficos Personal de finanzas f-iíítíím l.'í Usuarios de las gráficas Los usuarios de las gráficas de ingeniería y técnicas en la industria incluyen tanto personal técnico como no técnico. soluciones a un problema comienzan con ideas o imáge nes en la mente del diseñador, los dispositivos de presenta ción, el hardware y el software para gráficas constituyen herramientas muy poderosas para comunicar esas imáge nes. También pueden ser de gran ayuda en el proceso de visualización mental del diseñador. A medida que aumenta el impacto de las gráficas por computadora en el campo de la ingeniería, será necesario que losingenieros com prendan cada vez mejor los recursos de la comunicación gráfica. Los técnicos ayudan a los ingenieros y tienen que ver con los aspectos prácticos de la ingeniería en la planifica ción y producción. Los técnicos deben ser capaces de co municarse con rapidez y exactitud por medio de la elabo ración de gráficas y croquis para los problemas y las soluciones de diseño, analizando las soluciones de diseño y especificando los procedimientos de producción. Tanto los ingenieros como los técnicos encuentran que el hecho de compartir información técnica por medios gráficos se vuelve cada vez más importante, a medida que se incorporan más personas sin conocimientos técnipos en los procesos de diseño y fabricación. Tal como indica la figura 1.5, el círculo de personas que necesitan informa ción técnica crece con rapidez, por esto, la información técnica y de ingeniería debe comunicarse con mayor efica cia a muchas otras personas que no son ingenieros ni técni cos, como puede ser el personal de mercadotecnia, de ventas y de servicios. Las gráficas elaboradas por computadora pueden ser de gran ayuda en este proceso; también puede ser la herramienta idónea para reunir a muchas personas con una gama amplia de necesidades y habilidades vi suales. u 1 SISTEMAS pfc CSMtiMiCACtóM Los seres humanos han desarrollado varios sistemas dife rentes para comunicar información técnica y no técnica. El lenguaje hablado es un sistema de comunicación humana muy refinado que se emplea para expresar pensamientos, emociones, información y otras necesidades. La escritura es otro sistema de comunicación muy desarrollado basado en el usó de un sistema formal de símbolos. La escritura comenzó como una forma de comunicación gráfica, tal como lo muestran los antiguos jeroglíficos egipcios de la figura 1.6. Con el desarrollo de los alfabetos, los símbolos escritos se volvieron más abstractos; así se creó un sistema de comunicación complejo y versátil. No obstante, la co municación escrita tiene las mismas debilidades que el len guaje hablado en cuanto a la descripción de ideas técnicas. El viejo refrán “una imagen vale más que mil palabras” resulta algo modesto cuando se trata de conceptos técni cos, ya que es absolutamente imposible comunicar ciertas ideas sólo con palabras. Las m atem áticas constituyen un sistema de comu nicación basado en símbolos construido sobre la lógica formal humana. La química también tiene su propio sis tema de comunicación basado en símbolos, al igual que otras ciencias. Es fundamental darse cuenta que las mate máticas juegan un papel muy importante en el diseño en ingeniería; de hecho, la necesitan todos los sistemas de co municación humana estudiados en este libro. Un ingeniero con éxito es aquel que puede emplear con eficacia todas las formas de comunicación, en especial los dibujos téc nicos. CAPÍTULO 1 Introducción a la comunicación gráfica 9 1.3 jviPORTANCIA DE LAS GF.AFICAS TÉCNICAS Figura 1.6 . Los jeroglíficos egipcios son imágenes que fueron utilizadas para la comunicación. El sistema de comunicación se elige de acuerdo con la necesidad humana que éste puede comunicar. Por ejemplo, no se escogerían las matemáticas para expresar emociones humanas. En su lugar se utilizaría un sistema de comunica ción verbal, oral o escrito, ya sea un lenguaje de signos, Braille o incluso el código Morse. Sin embargo, para re solver problemas técnicos de la ingeniería, el lenguaje vi sual de las gráficas técnicas es el más eficiente. Las gráficas constituyen un lenguaje de comunicación visual que incorpora texto, imágenes e información numé rica. Las gráficas incluyen cualquier gama de objetos, des de los más tradicionales dibujos de ingeniería hasta los sofisticados modelos generados por computadora, como el modelo sólido de una pieza mecánica o la visualización en las gafas de un sistema de realidad virtual: todos ellos si guen las reglas o leyes de la ciencia visual. Ejercicio práctico 1.1 1. Intente describir la pieza del avión que aparece en la figura 1.29 por medio de instrucciones escritas. Las instrucciones deben ser tan detalladas que cualquier persona pueda elaborar con ellas un croquis de la pieza. 2. Ahora intente describir la pieza, de manera verbal, a otra persona. Pídale que dibuje un croquis con los da tos de su descripción. Estos dos ejemplos ayudarán al lector a percibir la dificul tad que se presenta cuando se intenta utilizar medios es critos u orales para describir incluso partes mecánicas sen cillas. Véase la figura 1.8 y otras del texto para obtener una idea de lo complicado que pueden ser algunas piezas com paradas con la de este ejemplo. También es importante men cionar que los submarinos y las aeronaves tienen miles de piezas. Por ejemplo, el submarino nuclear Sea W o lf tiene más de dos millones de piezas. ¡Intente utilizar instruccio Las gráficas técnicas constituyen un lenguaje real y com pleto que se utiliza en el proceso de diseño para: 1. Comunicación. 2. Solución de problemas. 3. Visualización rápida y exacta de objetos. 4. Conducción de análisis. Un dibujo es una representación gráfica de objetos y estructuras realizado con el empleo de herramientas ma nuales, mecánicas o métodos de computadora. Un dibujo sirve como modelo o representación gráfica de un objeto real o de alguna idea. Los dibujos pueden ser abstractos, como el dibujo de vistas múltiples de la figura 1.7, o más concreto, como el muy sofisticado modelo de computado ra de la figura 1.8. Aunque los dibujos pueden tomar diver sas formas, el método gráfico de comunicación es universal y se realiza en menor tiempo. Puede parecer una tarea muy simple tomar un lápiz y comenzar a dibujar imágenes tridimensionales sobre una hoja de papel bidimensional. Sin embargo, se necesitan conocimientos y habilidades especiales para poder repre sentar ideas técnicas complejas con suficiente precisión para que el producto sea producido en masa con un intercambio fácil de piezas (figura 1.9). Este conocimiento especial se conoce como dibujo técnico. Se necesitaron muchos años para desarrollar las técni cas de proyección empleadas para representar imágenes en 3-D sobre una hoja de papel en 2-D o en la pantalla plana de un monitor de computadora. En realidad se ha necesitado un milenio para que las técnicas necesarias para la comunica ción gráfica evolucionaran hasta llegar a los sistemas com plejos y metódicos empleados hoy en día. Los volúmenes de normas desarrollados por la ANSI (American National Standards Institute) convencerán rápidamente al lector de que el dibujo técnico es un lenguaje formal y preciso. 1.4 HISTOKIA ÜE LA C u M lW C A C n N GRAFICA El dibujo es tan antiguo que su historia es virtualmente la misma de la humanidad: tiene un paralelismo muy cercano con el progreso tecnológico. El dibujo bien puede clasificarse como un “lenguaje universal”. Es el método natural que uti lizan los seres humanos para comunicar de manera gráfica las imágenes mentales. Hacia el año 12000 a.C. los dibujos en las cavernas asentaban e ilustraban varios aspectos de laI ’ > -r—I y ■ -|Vil iOO V/aVVillUQ UJVUlUI-'Ui.l V 11VÍDVXHUVU1 J J. V ~ w v v- nes orales o escritas para describirlas! WWW . ree 1 ^ ^ p § .1̂ ncm pre5iStóriCa humana. Los dibujos para lai comu- 10 PARTE 1 Ciencia visual para gráficas técnicas Figura 1.7 Dibujo de vistas múltiples de una pieza de aeronave Sólo los usuarios experimentados en dibujos técnicos pueden interpretar las diversas líneas, arcos y círculos de manera suficiente como, para obtener una imagen mental clara de la forma tridimensional que tiene la pieza. (Cortesía de Northrop G rum m an Corporat.on.) Figura 1.8 Modelo 3-D de computadora del interior de un edificio de oficinas Esta interpretación por computadora de un modelo en 3-D, también generado por computadora, se comprende con más facilidad gracias a la mayor cantidad de detalles que se ofrecen a través
