La fase de diseño de cualquier obra, instalación o máquina comienza con una idea en la mente del ingeniero o arquitecto. Esta idea, normalmente tridimensional, suele ser incompleta e imprecisa, por lo que requiere ser refinada. Para ello el diseñador traslada su idea tridimensional al papel mediante una serie de bocetos a mano alzada, lo que le ayuda a visualizar y completar su diseño, probar nuevas ideas, comparar alternativas, etc. Cuando verifica la idoneidad, fortaleza y seguridad de su solución completa el diseño mediante un conjunto de planos y especificaciones que lo definen al más mínimo detalle.

En la fase de construcción o fabricación, los que han de encargarse de ello deben en primer lugar entender con total exactitud lo que el proyectista ha diseñado, para lo que disponen de estos planos y especificaciones, que serán las instrucciones formales que guíen su trabajo hasta que la obra, instalación o máquina sea entregada a sus usuarios.

Antes de ser construido o fabricado, del objeto diseñado únicamente existe en el mundo físico su representación sobre un soporte bidimensional. Solamente está en tres dimensiones en las mentes del diseñador y de las personas que leen sus planos. Por tanto, para que este proceso culmine con éxito todas las personas intervinientes deben ser capaces de realizar con total precisión el paso entre la representación plana y la concepción mental tridimensional del objeto a construir o fabricar. El soporte científico y tecnológico de este proceso es la Expresión Gráfica, disciplina que comprende todas las técnicas de comunicación gráfica que emplean los ingenieros, arquitectos y demás técnicos para transmitir sus ideas y conceptos. Pero para poner en práctica la Expresión Gráfica, concretamente los Sistemas de Representación, el técnico ha de ser capaz de operar con visualizaciones mentales a partir de representaciones planas y viceversa. En otras palabras, el técnico ha de tener unas habilidades espaciales suficientemente desarrolladas.

El encargado de la comunicación gráfica formal entre las personas que intervienen a lo largo de todo el proceso descrito es el plano o dibujo técnico. Se trata de un medio de comunicación formal ya que debe estar confeccionado de acuerdo a una serie de normas que aseguren que son transmitidos de forma universal y precisa, y por tanto que serán correctamente interpretados en la fase de construcción o fabricación. El boceto y el croquis constituyen el medio de comunicación gráfica informal. Su importancia no se limita a la fase de diseño, ya que constituyen un medio de transmisión rápida de ideas entre técnicos en una misma fase del proceso. El escaso alcance de estos dibujos como medio de comunicación permite que sean realizados sin la formalidad que debe caracterizar a los planos o dibujos técnicos.

• Geometría Métrica: ciencia que estudia la forma, extensión y propiedades de las figuras y cuerpos geométricos en el plano o en el espacio.
• Sistemas de Representación: conjunto de técnicas que permiten representar el espacio tridimensional sobre un plano, denominado plano del cuadro, y emplear esta representación para resolver sobre éste problemas espaciales.
• Normalización: conjunto de reglas bajo las que se deben realizar los dibujos técnicos para que puedan ser transmitidos de forma universal y precisa, asegurando que el diseño se interpreta correctamente en su fase de construcción o fabricación.
• Diseño Asistido por Ordenador: CAD por sus iniciales en inglés (Computer Aided Design), consiste en el uso de programas informáticos para crear representaciones gráficas de objetos reales en dos o tres dimensiones.

En ocasiones se emplean como sinónimos los términos Expresión Gráfica y Dibujo Técnico. Anteriormente se ha definido la Expresión Gráfica como la disciplina que comprende todas las técnicas de comunicación gráfica que emplean los ingenieros, arquitectos y demás técnicos para transmitir sus ideas y diseños. Dibujo Técnico puede definirse como el lenguaje a través del cual el técnico, por un lado, registra sus ideas y la información exterior y, por otro, las comunica a otras personas para su materialización práctica, para lo que dicho lenguaje debe tener tres características fundamentales: gráfico, universal y preciso.

También se conoce como Dibujo Técnico al plano en sí mismo, resultado de expresar gráficamente sobre el papel una idea, concepto u objeto. La diferencia entre estos dos términos es sutil. Puede considerarse el Dibujo Técnico como una parte de la Expresión Gráfica, pues se encarga de materializar el soporte sobre el que se expresan las ideas u objetos a transmitir, el plano.

A menudo se clasifican los dibujos técnicos en virtud de su contenido: arquitectónicos, de ingeniería, mecánicos, eléctricos, electrónicos, topográficos, urbanísticos, etc. En función del tipo de idea, concepto u objeto a representar suelen utilizarse normas de representación específicas, lo que constituye el único elemento diferenciador entre ellos.

Un concepto que está tomando fuerza actualmente es el de Ingeniería Gráfica. Dentro del proceso productivo, el fin último de la Expresión Gráfica es generar el plano, el dibujo técnico, con el que se transmite el diseño de un determinado objeto, concepto o idea. Para ello se emplea un sistema CAD, que facilita el diseño geométrico y posibilita la impresión del plano mediante una impresora o plotter. Sin embargo, durante los últimos tiempos se está desarrollando un conjunto de aplicaciones que cubren todas las fases del proceso de producción. Es lo que se conoce como PLM (Product Lifecycle Management, Gestión del Ciclo de Vida de los Productos), que administra el ciclo completo de la vida de un producto: concepción, diseño, fabricación, comunicación, marketing e, incluso, su servicio y eliminación. Todas estas aplicaciones se vinculan a los sistemas CAD extendiendo los límites tradicionales de la Expresión Gráfica, generándose así una disciplina más amplia conocida como Ingeniería Gráfica, que incluye, entre otros: CAM (Computer Aided Manufacturing, Fabricación Asistida por Ordenador), CAE (Computer Aided Engineering, Ingeniería Asistida por Ordenador), Geometría Computacional, Realidad Virtual, Prototipado Rápido, etc.

Por tanto la Ingeniería Gráfica comprende todas las técnicas gráficas que emplean los ingenieros y demás técnicos a lo largo del ciclo completo de la vida de sus diseños y productos, como medio de comunicación entre el diseñador, fabricante y cliente.

Las habilidades espaciales son las que permiten percibir visualmente y con precisión el mundo espacial y realizar transformaciones en dichas percepciones. Se divide básicamente en dos factores: la visualización espacial, o visión espacial, que es la habilidad de manipular, rotar o invertir mentalmente objetos a partir de representaciones gráficas; y la orientación espacial, que es la habilidad de no confundirse en las variadas orientaciones en que puede presentarse una figura espacial.

Las habilidades espaciales son fundamentales para cualquier ingeniero o arquitecto. A lo largo de todo el proceso de diseño los objetos proyectados únicamente están en tres dimensiones en las mentes del diseñador y de las personas que leen sus dibujos técnicos. De dichos objetos, antes de ser construidos o fabricados solamente existe en el mundo físico su representación plana. Por tanto, para que este proceso culmine con éxito todas las personas intervinientes deben ser capaces de realizar con total precisión el paso entre dibujo técnico y concepción mental tridimensional de los objetos a construir o fabricar. Es decir, es necesario que las personas intervinientes tengan unas habilidades espaciales suficientemente desarrolladas.

Disponer de unas habilidades espaciales convenientemente desarrolladas es también fundamental para abordar con éxito una asignatura de Expresión Gráfica. Y además, numerosos estudios han demostrado que las habilidades espaciales juegan un importante papel en otras disciplinas tales como matemáticas, física, química, medicina, etc.

Las habilidades espaciales pueden desarrollarse mediante un entrenamiento adecuado. Aunque se han estudiado numerosos modos de entrenamiento, las actividades que mayor eficacia y eficiencia han demostrado son las consistentes en el bocetado con lápiz y papel de la perspectiva de un cuerpo a partir de sus vistas normalizadas y viceversa. Ejercicios de este tipo se incluyen en el Bloque nº 5 de este curso.

La capacidad de realizar croquis y bocetos es fundamental para el ingeniero. El dibujo es un lenguaje y su forma más habitual de emplearlo es en forma de croquis y bocetos. La habilidad para croquizar ideas de una forma rápida, precisa y clara es una cualidad muy valiosa a la hora de comunicar el diseño a terceras personas. Es muy frecuente que los ingenieros realicen bocetos a la vez que dan explicaciones a las personas con las que trabajan. Además es una forma de organizar ideas y recordarlas más tarde.

El bocetado sólo requiere lápiz, papel y goma de borrar. El papel puede ser milimetrado o de rejilla isométrica, si el croquis se realiza a escala, o simplemente cuadriculado o incluso blanco si no se requiere escala.

Dibujo a mano alzada de rectas y circunferencias

La mayor parte de los bocetos se realizará a partir de líneas rectas y círculos o arcos de circunferencia. Aunque es difícil realizar a mano alzada trazos perfectos, algunas técnicas simples permiten realizar bocetos entendibles.

Las dos claves fundamentales para trazar líneas rectas son:

• En todo momento los ojos deben permanecer fijados en el punto final del segmento.
• El movimiento de la mano que sujeta el lápiz debe ser fluido y cómodo.

Las personas diestras deben trazar las líneas verticales de arriba hacia abajo; las líneas horizontales, de izquierda a derecha; las líneas anguladas casi verticales, de arriba hacia abajo; y las líneas anguladas casi horizontales, de izquierda a derecha. Las personas zurdas deben trazar las líneas verticales de arriba hacia abajo; las líneas horizontales, de derecha a izquierda; y las líneas anguladas, de derecha a izquierda.

Figura 1.1. Trazado de líneas rectas

El trazo más fácil de realizar es el que se efectúa de forma aproximadamente perpendicular al antebrazo, ya que en ese movimiento participa casi únicamente la articulación del codo. Si no se dispone de suficiente práctica es preferible girar el papel sobre el escritorio para aprovechar este movimiento.

Figura 1.2. Trazado de líneas inclinadas

El trazado de una circunferencia o de un arco de circunferencia puede realizarse bocetando ligeramente en primer lugar un cuadrado que la circunscriba. El centro de la circunferencia se sitúa en el punto de intersección de sus diagonales. La circunferencia será tangente a este cuadrado en los puntos medios de sus lados, que pueden marcarse fácilmente. Una vez identificados estos puntos se boceta la circunferencia con mucha suavidad, corrigiendo los trazos defectuosos hasta dar con la forma correcta, que se resaltará con un trazo más marcado. Este mismo procedimiento puede utilizarse para dibujar elipses.

Figura 1.3. Trazado de circunferencias

Si se requiere dibujar una circunferencia o un arco de circunferencia más grande, o con más precisión, puede seguirse el siguiente método para obtener más puntos de paso. Se divide en el mismo número de partes iguales un radio y el semilado del cuadrado que inscribe a la circunferencia según se indica en la figura. Sin instrumentos de medida es fácil dividir un segmento en dos partes aproximadamente iguales, por lo que se recomienda dividir los segmentos en un número de partes múltiplo de dos. A continuación se trazan los segmentos que unen el extremo izquierdo del diámetro horizontal con los puntos en que se ha dividido el semilado, y los que unen el extremo derecho del diámetro con los puntos de división del radio. Prolongando estos segmentos hasta los primeros ordenadamente se obtienen más puntos por los que ha de pasar la circunferencia. Este método también es válido para dibujar elipses a partir de sus ejes o de una pareja de diámetros conjugados.

Figura 1.4. Trazado de circunferencias grandes

Bocetado de vistas y perspectivas

Los bocetos de vistas y perspectivas complejos se realizan dividiendo el dibujo en los elementos simples vistos en el apartado anterior: líneas, circunferencias y elipses. Es muy conveniente comenzar dibujando ligeramente el conjunto de rectángulos (en el caso de formas planas) o de paralelepípedos (en el caso de perspectivas de cuerpos) que envuelven la figura a bocetar. Es muy importante cuidar el paralelismo y perpendicularidad de las distintas líneas, así como las proporciones entre los distintos elementos que componen la figura. A continuación se procede a trazar las circunferencias y elipses, también con trazo suave. Una vez terminado el “esqueleto” del boceto se marcan con más intensidad las líneas, circunferencias y arcos que materializan la vista o perspectiva bocetada.

Figura 1.4. Bocetado de vistas

Figura 1.4. Bocetado de perspectivas