Capítulo 1 Desenho Técnico Introdução

Prévia do material em texto

​​​Introdução
O desenho é por vezes menosprezado como uma área dentro da engenharia. De fato, o desenho é uma ferramenta imprescindível para o nosso dia-a-dia, quer sejamos engenheiros, arquitetos, jornalistas, futebolistas ou médicos.
Uma nova estrutura, uma nova máquina, um novo mecanismo, uma nova peça nasce da idéia de um engenheiro, de um arquiteto ou de um técnico, em geral sob a forma de imagens no seu pensamento. Essas imagens são materializadas através de outras imagens: os desenhos. O projeto destes sistemas passa por várias fases, em que o desenho é usado para criar, transmitir, guardar e analisar informação.
A descrição com o objetivo de interpretar, analisar e, principalmente, estabelecer modos de intervenção no relacionamento dos espaços implica uma atitude de representação gráfica, caracterizada por uma simbologia própria e, conseqüentemente, uma linguagem própria.
A representação gráfica e o desenho em geral satisfazem aplicações muito diversas e estão presentes em praticamente toda atividade humana. Constitui-se na mais antiga forma de registro e comunicação de informação, e, embora tendo conhecido mais mudanças quando ao modo de produção e de apresentação do que as mudanças tecnológicas verificadas ao longo da História, nunca foi substituída efetivamente por nenhuma outra. O desenho deve ser considerado uma ferramenta de trabalho, tal como o teste de fase/neutro para o eletricista ou a batuta para o maestro. Sem ele, o engenheiro e o arquiteto não se exprimem completamente.
Não obstante o aparecimento e desenvolvimento de outros meios de comunicação, desde o surgimento da escrita, até aos que a evolução tecnológica proporciona a representação (gráfica) de imagens, ainda que de uma forma cada vez mais sofisticada, prevalece e assume lugar de destaque no âmbito do registro e da comunicação sobre as formas dos artefatos e a configuração dos espaços nos quais e com os quais vivemos.
Conceito extremamente amplo, a representação gráfica dispõe, independentemente das diferentes técnicas de produção, de diferentes linguagens conforme o domínio em que é utilizada e os objetivos a que se destina.
Desde as artes plásticas até o processamento de imagens via satélite – passando pela fotografia, pelo vídeo, pelo desenho manual ou por meios informáticos e sujeita ou não a convenções previamente estabelecidas, como no caso do Desenho Técnico, que a elevam ao nível de linguagem – a representação gráfica é a atitude subjacente que permite o registro de toda a simbologia gráfica que possibilita a comunicação.
A transmissão de idéias ou conceitos é, numa primeira fase, transmitida através de esboços mais ou menos elaborados. Nas fases seguintes, os desenhos ganham complexidade. À medida que as idéias vão evoluindo e tomando forma, os desenhos podem passar para suportes informáticos com o auxílio do CAD (Computer Aided Design). Usando interfaces adequadas entre CAD, CAE (Computer Aided Engineering) e CAM (Computer Aided Manufacturing), o intervalo de tempo entre a idéia original e o produto final reduz-se drasticamente, como também se reduz o custo de desenvolvimento.
Existe uma frase popular que resume muito bem a vantagem da comunicação pelo desenho: “Um desenho vale mais que mil palavras”. As imagens como que substituem o objeto a que se refere, e o seu impacto ultrapassa qualquer tentativa de definição verbal ou escrita. Se, associado à sua representação lhe for conferido o caráter dimensional e de rigor de exeqüibilidade em termos da sua fabricação ou da sua construção, a imagem assume, para esse efeito, um caráter operacional e passa a ser “lida” pela representação de propriedades e características particulares, especialmente métricas. Convida-se o leitor a um exercício muito simples: com suas próprias palavras, tente descrever para um amigo o objeto da Figura 1.1, de modo que ele faça um desenho desse objeto descrito. No fim, compare os dois objetos. Provavelmente você concluirá que, por mais palavras que tenha usado para descrever o objeto da Figura 1.1, sua mensagem não foi recebida de modo correto!
Figura 1.1 
Objeto simples desenhado em perspectiva, mas complicado de descrever por palavras.
No campo da Engenharia, o desenho serve como uma ferramenta de trabalho, que acompanha um novo componente (de uma máquina, por exemplo) desde sua fase inicial de projeto, passando pela oficina onde vai ser fabricado até a fase final de montagem desse componente na máquina, podendo ir para além da fabricação até a fase de marketing e publicidade. Embora, como se pode calcular, o desenho do componente não seja, necessariamente, o mesmo em cada uma das fases enumeradas, deve conter uma grande variedade de informações para a pessoa que o lê e interpreta, além dos simples “traços no papel”. De fato, um desenho técnico é, em geral, acompanhado de muitas anotações e explicações, como, por exemplo, dimensões, material de que deve ser fabricado, normas que o enquadram, notas de montagem, escalas, etc., que o complementam e sem as quais não seria possível sua fabricação.
No âmbito deste livro e ao longo de todo o texto a utilização da expressão “Representação Gráfica” e, em particular, o Desenho Técnico refere-se estritamente à representação gráfica capaz de descrever e analisar informação de caráter operacional e geométrico e suas aplicações, e restringe-se ao tipo de simbologia gráfica que lhe é inerente.
O Desenho Técnico, como área de conhecimento nos domínios da Engenharia Civil, da Arquitetura, da Engenharia Mecânica e do Design Industrial, tem neste livro a sua referência nos termos mais atuais com que é tratado, utilizado e com que se vislumbra o seu sucessivo desenvolvimento.
A Comunicação Gráfica de Idéias
A comunicação gráfica é tão antiga quanto o homem e tem, ao longo dos tempos, um desenvolvimento paralelo ao desenvolvimento da tecnologia. Desde a Antigüidade o homem se comunica e se expressa usando simbologias várias. O homem primitivo usava a pintura para retratar aspectos da sua vida quotidiana. Os desenhos mais antigos de que há conhecimento datam de 12000 a.C. Sem dúvida que o desenho precedeu a escrita na comunicação de conhecimentos. O povo egípcio, por exemplo, desenvolveu uma escrita baseada em símbolos. A figura 1.2 mostra alguns dos símbolos usados pela escrita egípcia. A escrita ocidental é baseada em símbolos abstratos (o alfabeto), que, quando associados de diferentes maneiras, significam diferentes coisas.
Figura 1.2 
Exemplos de símbolos da escrita egípcia.
A escrita oriental é também baseada em símbolos abstratos, embora não se possa falar de alfabeto, uma vez que cada símbolo tem um sentido próprio, ou seja, não precisa ser associado a outro para fazer sentido.
Como exemplo, o “alfabeto” chinês tem milhares de símbolos, enquanto o alfabeto ocidental tem apenas 27 símbolos.
O objetivo deste texto centra-se na comunicação gráfica de idéias através do desenho técnico. O desenho técnico é um tipo particular de desenho, que obedece a regras bem definidas. Serve para comunicar uma idéia ou um conceito de modo único, sem ambigüidades nem significados múltiplos.
Contudo, como será evidente ao longo deste e dos próximos capítulos, o desenho técnico pode ser executado de inúmeras maneiras, com as mais variadas formas e aparências, mantendo sempre o rigor e a objetividade.
Desenho Técnico e Desenho Artístico
Um determinado objeto pode ser descrito de muitas maneiras: por exemplo, através do seu nome ou de um desenho, que pode ser um desenho livre, de caráter mais ou menos artístico, ou um desenho técnico. Como se fará então a distinção? Pode-se fazer uma primeira distinção através do próprio objetivo da descrição: se for destinada apenas a transmitir uma imagem, sem grande ênfase na qualificação das dimensões do objeto, então pode-se estar perante um desenho livre de caráter artístico ou não; se a descrição for destinada a explicar com rigor a forma e as dimensões do objeto representado, bem comoos aspectos relevantes, por exemplo, para a sua produção, então estar-se-á perante um desenho técnico.
A distinção entre os dois tipos de desenho – o desenho técnico e o desenho livre – pode também ser feita de um modo diferente. O desenho técnico deve ser perfeitamente perceptível e sem ambigüidades na forma como descreve determinado objeto; o desenho livre pode ter, para diferentes indivíduos, várias interpretações e significados do mesmo objeto. A figura 1.3 mostra um exemplo claro de desenho livre; neste caso, mais especificamente o que vulgarmente se constitui uma ilustração. Já a figura 1.4 apresenta exemplos de desenho técnico: em (a), uma representação livre de um objeto, porém de caráter técnico; em (b), uma representação em desenho técnico do mesmo objeto. A figura 1.3 e a figura 1.4 tornam claro o significado do desenho livre, mas de caráter técnico (figura 1.4-a), que também não deixa de ser ilustrativo, e do desenho técnico propriamente dito (figura 1.4-b).
Figura 1.3 Exemplo típico de um desenho artístico (cortesia de Phil Metzger, Perspective without pain, North Light Books, Cincinnati, OH)
a) 	b)
Figura 1.4 Exemplo de um objeto cuja distinção entre a representação artística (à esquerda) e a representação técnica (à direita) não é tão óbvia.
A Geometria Descritiva e o Desenho Técnico
Pode-se dizer que o desenho técnico, tal como hoje é entendido, nasceu como aplicação dos princípios e fundamentos da geometria descritiva. A geometria descritiva se deve a Gaspar Monge (1746-1818). Como professor na Escola Politécnica de França, Monge desenvolveu o conceito de projeção, em particular de projeção geométrica plana. Independentemente da instrumentação utilizada, a geometria descritiva constitui a base do desenho técnico.
Estes princípios de geometria descritiva cedo foram reconhecidos como ferramentas de extrema importância na estratégia militar da época, obrigando Monge a mantê-los em segredo. O seu livro La Géometrie Descriptive, publicado em 1795, continua a ser considerado o primeiro texto sobre o desenho de projeções.
Nos primeiros anos do século XIX, estas idéias começaram a ser introduzidas nos estudos universitários, tanto nos Estados Unidos como na Europa. Os estudos de Gaspard Monge foram ainda usados na fabricação de variadas peças intercambiáveis, na indústria militar da época. Em 1876, foi inventada a cópia heliográfica. Até então, a execução de desenhos técnicos era mais ou menos considerada uma arte, caracterizada pelas linhas muito finas e pelo uso de sombras. A cópia e reprodução destes desenhos eram extremamente difíceis. A introdução da cópia heliográfica, de execução fácil e rápida, veio aligeirar um pouco o desenho técnico como até então era entendido, eliminando o uso de sombras e carregando mais os traços, para melhorar a reprodução.
O desenho técnico tem-se tornado gradualmente mais preciso e rigoroso ao longo dos tempos, processo a que não é alheia a instrumentação utilizada na sua execução, eliminando, por vezes, a necessidade de construção de modelos para avaliar o funcionamento das peças ou mecanismos desenhados.
O Desenho Técnico: Modos de Representação
Como citado, o desenho técnico pode assumir diversos modos de representação, mas deve manter sempre o rigor e a objetividade que o caracterizam. Os modos mais usados em Desenho Técnico são as representações em vistas e em perspectiva.
Estas duas formas de representação, sendo ambas de extrema importância na descrição de um objeto, contêm particularidades que as recomendam em situações diferentes, consoante a mensagem a transmitir e o leitor a que se destinam.
Todo o processo de representação no âmbito do desenho técnico fundamentam-se no conceito de projeção.
Perspectivas
A representação vulgarmente designada por perspectiva é usada quando se quer ter uma visão espacial, rápida, de determinado objeto. O desenho assemelha-se, de fato, a uma fotografia do objeto desenhado, não sendo necessária nenhuma capacidade espacial para a sua interpretação. A informação que ele consegue transmitir é menor que na representação em vistas múltiplas, mas pode ser importante, por exemplo, em esquemas de montagem ou em catálogos de publicidade, onde um simples olhar pode dar uma visão clara do objeto, sem grandes pormenores. A figura 1.5 mostra a visualização em perspectiva do objeto.
Figura 1.5 
Representação em perspectiva de um objeto.
Vistas Múltiplas
A representação em vistas múltiplas de um objeto é um dos tipos de representação mais usados em Engenharia e se baseia no conceito de projeção ortogonal. A quantidade de informação que pode estar contida num desenho deste tipo é muito grande, desde o simples esquema até um desenho de produção completo, com anotações, notas de fabricação, notas de montagem etc. Obedece a determinadas normas e convenções de representação que, quando assimiladas, permitem visualizar imediatamente o objeto representado.
A representação de objetos em vistas múltiplas é, em geral, mais fácil de executar do que a representação em perspectiva, sendo, por isso, preferido quando o seu leitor está treinado na leitura de desenhos em vistas múltiplas. A figura 1.6 mostra o objeto da figura 1.5 rigorosa e inequivocamente definido pelas suas vistas múltiplas.
As normas associadas ao Desenho Técnico
Para que o desenho técnico seja universalmente entendido sem ambigüidades, é necessário que obedeça a determinadas regras e convenções, de forma que todos os implicados no processo de desenho “falem a mesma língua”. Para uniformizar o desenho, existem as normas do desenho técnico. Uma norma de desenho técnico não é mais do que um conjunto de regras ou recomendações a seguir quando da execução ou da leitura de um desenho técnico.
Existem vários organismos, nacionais e internacionais, que produzem sobre os mais variados assuntos, entre os quais, o desenho técnico. No nível europeu, as normas de maior aceitação e aplicação, são as Euro-normas (EN), semelhantes, em geral, às normas ISO (Internacional Organization for Standardization). No continente americano, as normas ANSI (American National Standards Institute) são as normas de aplicação quase exclusiva. No nível da cada país, existem também organismos ligados à normalização. Em Portugal, por exemplo, o IPQ (Instituto Português da Qualidade) é o organismo responsável pela normalização, que produz normas com o prefixo NP, assim como na Inglaterra é o BSI (British Standards Institute), que produz normas com o prefixo BS. Na normalização de elementos de máquinas são muito usadas as normas alemães DIN.
É de se imaginar que a existência de tantos organismos nacionais e internacionais de normalização originará conflitos entre normas que tratam de um mesmo assunto. Embora, por vezes, isso possa acontecer, este texto baseia-se, em primeira instância, nas normas ISO. Para alguns aspectos específicos, poderão ser feitas comparações entre as normas ISO e NP. No final de cada capítulo serão discriminadas as normas ISO de relevância para cada assunto e, no final do livro, faz-se uma listagem das normas ISO relacionadas, direta ou indiretamente, com o desenho técnico em geral.
O desenho técnico nas várias fases de projeto
O desenrolar de um projeto tem várias fases bem definidas, no decorrer das quais as várias áreas de Engenharia desempenham um papel específico. O desenho técnico é uma ferramenta usada em todas as fases do projeto. O quadro mostra as fases em que é comum considerar no decorrer do projeto. O exemplo mostra como essas fases decorrem num projeto concreto. Todos os projetos passam, implícita ou explicitamente, por estas fases, quer seja o projeto de uma lata de refrigerante, quer seja o projeto de um automóvel.
As várias fases de um projeto
Fase 1 – Identificação do problema
A origem de qualquer produto novo ou a alteração de um produto existente resulta de uma necessidade do mercado. Esta fase não é mais do que a tomada de conhecimentode uma necessidade do mercado e a identificação do problema de criação de um novo produto, como estudos de mercado, estudos sobre produtos da concorrência, caso existam, etc. Definem-se objetivos gerais, tais como requisitos, prazos de execução e custos aproximados.
Fase 2 – Desenvolvimento de conceitos
Esta é a fase mais criativa de todo o processo. Uma idéia pode gerar muitas outras idéias, e, embora nem todas possam ser executadas, ou algumas sejam mesmo absurdas, é necessária alguma discussão para que se atinjam soluções viáveis para a resolução do problema. Não se deve eliminar nenhuma idéia, ainda que de início ela não seja viável. Todas as idéias, esboços ou notas, devem ser registradas e guardadas para a fase seguinte. Nesta fase, o esboço representa, um papel importante. Eventualmente, podem ser apresentados a um potencial consumidor do novo produto um ou mais conceitos resultantes desta fase do projeto, quando então se anotam suas reações, boas e más, e suas sugestões.
Fase 3 – Compromissos
Tomando agora os conceitos e idéias da fase anterior, ponderam-se os prós e os contras de cada solução possível. São estudadas a produção, manutenção e reciclagem de componentes. Desta análise, surge uma solução de compromisso, que conduz a novos esboços de projeto, agora mais refinados e com mais informação no que se refere a materiais e processos de fabricação. Dependendo do sistema em análise, devem ser efetuados alguns cálculos com modelos simplificados, como, por exemplo, resistência, velocidades ou acelerações, temperaturas de funcionamento, estimativas de duração. Em seguida, fazem-se modelos dos componentes, em geral num sistema de CAD/CAE. A montagem de componentes de todo o mecanismo permite detectar interferências entre diversos componentes. Os modelos podem ser aproveitados para fazer um dimensionamento prévio direto com uma interface para programas de cálculo. Devem ser feitos compromissos entre as diversas soluções possíveis.
O custo deve sempre estar à frente dos compromissos assumidos, pois por melhor que seja o produto ele deve ser sempre vencido com uma margem de lucro, senão todo o investimento feito nesta fase será perdido. A experiência adquirida com o desenvolvimento de outros produtos e o senso comum são de importância crucial no dimensionamento de componentes não críticos. Só se deve recorrer a sofisticados programas de cálculo ou a meios experimentais quando o componente é crítico para o funcionamento do mecanismo.
Fase 4 – Modelos/Protótipos
Pode haver necessidade de fazer um protótipo, em escala ou em tamanho real para efetuar testes variados, como facilidade de fabricação, testes aerodinâmicos, de durabilidade, ou simplesmente para verificar a aparência do produto. Os testes efetuados no modelo poderão eventualmente ditar uma alteração profunda na montagem do produto ou no seu processo de fabricação de determinado componente caso isto se tenha revelado demasiado moroso ou demasiado complicado. Esta fase é bastante importante quando o produto a ser desenvolvido é muito complicado, com um elevado número de componentes.
EXEMPLO:
Projeto de uma cadeira de rodas para deficientes físicos
Fase 1 – Identificação do problema. A firma X fez um estudo de mercado, consultando várias associações de deficientes, e organismos estaduais e recolheu opiniões isoladas de deficientes físicos a respeito das cadeiras de rodas existentes no mercado e das cadeiras de rodas que cada indivíduo possui, ou gostaria de possuir. Conclui que:
(a) 60% dos usuários de cadeiras de rodas pertencem à faixa etária entre 18 e os 35 anos;
(b) 90% dos usuários usam uma cadeira de rodas clássica universal, em aço, com poucas possibilidades de adequação individual, com peso em torno de 20 kgf e de baixo custo;
(c) 80% dos usuários gostariam de ter no mercado uma cadeira leve, de baixo custo, totalmente ajustável, com “ar-desportivo”, que facilitasse ao máximo sua vida do dia-a-dia. O problema identificado é a inexistência de cadeiras de rodas com as características que os usuários mais gostariam de ver nas suas cadeiras: baixo peso, baixo custo, ajustável e atraente.
Fase 2 – Desenvolvimento de conceitos. A firma X reúne o seu grupo de engenheiros, e delineia as linhas de desenvolvimento do novo produto. A nova cadeira deve ser leve (peso inferior a 10 kgf). Esse requisito pode ser atingido com o emprego de ligas leves (alumínio, magnésio ou fibra de carbono). Deve ser de baixo custo, quer de aquisição quer de manutenção. O baixo custo de aquisição pode ser atingido se os procedimentos de trabalho na linha de produção forem otimizados e o desperdício de material for reduzido ao mínimo. O baixo custo de manutenção pode ser atingido pelo conhecimento a fundo dos processos de fabricação e através de testes exaustivos de fadiga em protótipos, aumentando a durabilidade dos seus componentes. A cadeira deve ser ajustável a cada indivíduo. Este requisito pode ser atingido se a cadeira possuir alteração da sua forma, como a alteração dos mecanismos de ângulo entre o assento e as pernas, do ângulo entre o assento e as costas, ou cambera cambagem das rodas, ajustando-se a cada pessoa. A possibilidade de remover as rodas sem o auxílio de ferramentas e o fechamento da cadeira também pode ser importante para o usuário ativo, que conduz o seu próprio carro, quando da transferência da cadeira para o carro, sendo mais fácil a arrumação da cadeira dentro do carro. A cadeira deve ser atraente e ter um “ar desportivo”. Este requisito é atingido se a cadeira se assemelhar às cadeiras desportivas, com o mínimo de acessórios, com cambagem nas rodas traseiras, pintadas de cores vivas (ao gosto do utilizador).
Esboços típicos na Fase 2 da cadeira de rodas da firma X
Fase 3 – Compromissos. O peso, a rigidez e, conseqüentemente, a manobrabilidade da cadeira seriam excelentes se fosse empregada fibra de carbono na sua produção, mas sua fabricação em série seria bastante complicada e seu custo proibitivo. O alumínio é um bom material para a construção da cadeira, pois oferece a vantagem do peso relativamente ao aço, não perde em rigidez estrutural e é mais barato que o titânio.
O baixo custo da fabricação leva à necessária utilização de perfis normalizados soldados entre si, embora a solução com menor peso e maior rigidez fosse a extrusão de perfis ou fundição de peças especiais para a cadeira, reduzindo assim também os custos de manutenção.
Fase 4 – Protótipos. A firma X executou diversos protótipos da cadeira, tendo efetuado algumas alterações de peças que não resistiram de modo satisfatório aos testes de fadiga, impacto e segurança impostos pelas normas ANSI/RESNA partes 1, 3, 8 e 16. Alguns elementos foram reforçados e os desenhos finais de fabricação elaborados, considerando-se estas alterações. Como a firma X usou desde o início uma odelagem 3D par ametrizada da sua cadeira, bastou-lhe alterar as dimensões
O desenho de conjunto em vistas múltiplas da cadeira de rodas da firma X
das peças que era necessário modificar e os restantes componentes refletiram imediata e automaticamente as alterações. Sem a ajuda preciosa da modelagem tridimensional, esta firma teria perdido mais tempo em alterar individualmente os desenhos das peças envolvidas, correndo o risco de deixar alguma de fora.
Texto retirado do livro: Desenho Técnico Moderno de Arlindo Silva, Carlos Tavares Ribeiro, João Dias, Luís Souza da Editora LTC, 4ª edição 2006 - páginas 2-9.
_1250499293.unknown
_1240058406.unknown