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DESENHO ASSISTIDO POR COMPUTADOR - CAD Prezado(a) aluno(a)! O desenho de engenharia é a atividade de criar representações precisas de objetos para uso em arquitetura ou engenharia. A pessoa que executa esta atividade é chamada de designer técnico. Hoje, as tarefas de desenho mudaram drasticamente devido ao uso de programas CAD. No entanto, quer o desenho seja feito à mão ou no computador, é importante que seja reproduzível. Bons estudos! AULA 01 – DESENHO MANUAL X DESENHO ASSISTIDO POR COMPUTADOR Nesta aula, você vai conferir os contextos conceituais da psicologia entenderá como ela alcançou o seu estatuto de cientificidade. Além disso, terá a oportunidade de conhecer as três grandes doutrinas da psicologia, behaviorismo, psicanálise e Gestalt, e as áreas de atuação do psicólogo. Compreender o conceito de psicologia Identificar as diferentes áreas de atuação da psicologia Conhecer as áreas de atuação do psicólogo. Nesta aula, você vai conferir os contextos da história sobre desenho manual e assistido por computador. Para poder alcançar esses conhecimentos, são objetivos desta aula: Conhecer a história do início do desenho manual; Interpretar a diferença do desenho manual para CAD; Compreender os benefícios com a evolução na arte de desenhar, do manual para os programas computacionais. 1 HISTÓRIA DO DESENHO MANUAL Em português, desenho é um substantivo deverbal do verbo desenhar, que remonta ao latim designare, marcar, notar, traçar, desenhar; indicar, designar; dispor, ordenar, regular, imaginar, étimo do italiano desegnare. Desenhar (e desenho) é modernamente só traçar (e traçado) com linhas e afins (CATAPAN, 2015). O desenho é uma forma de representar graficamente visões, formas e ideias, seja à mão ou com a ajuda de ferramentas e equipamentos especiais, como mostra a Figura 1. desenho à mão livre, praticado por artistas, difere do desenho técnico por seguir o padrão de representação gráfica acordado internacionalmente. A padronização do design surgiu como uma estratégia para padronizar as representações gráficas a fim de compreender as soluções propostas. Figura 1 – Representação das variadas formas de desenhos Fonte: (Catapan, 2015) Desenhar é a arte de reproduzir formas e ideias à mão, seja como esboço ou com ferramentas, seguindo certos padrões. Assim, o desenho técnico torna-se um elemento de expressão e comunicação, ou o elo entre o projeto (design) e a execução (SILVA, 2001). Para Ulbricht (1992) apud Silva (2001), o desenho artístico é uma linguagem de expressão gráfica que permite a transferência de informações artísticas entre indivíduos. Os desenhos técnicos são a única forma eficaz e segura de transmitir ideias e soluções para projetos em qualquer área da engenharia. Portanto, os programas de estudo dos cursos de engenharia possuem essa especialização em sua programação. O sistema de desenho técnico, embora faça parte das disciplinas básicas da engenharia, é uma importante ferramenta na formação profissional de engenheiros que utilizam o desenho para criar, comunicar, interpretar e analisar informações (MORAES, 2001). Os fundamentos do desenho técnico são universais. Em outras palavras, facilita a globalização do conhecimento independentemente da cultura e legislação nacional. Portanto, o conhecimento das regras do desenho técnico complementará a formação dos engenheiros. Os meios de transmissão de informação através do desenho existem desde a pré-história, altura em que foram feitas as primeiras pinturas nas paredes das grutas (Fig. 2). Ao longo do tempo, formas de comunicação baseadas em números, como pictogramas, foram amplamente utilizadas na cultura egípcia, conforme figura 3. Figura 2 – Pintura rupestre da gruta de altamira na Espanha Fonte: (Wikipédia, 2007) Figura 3 - Hieróglifos em uma estela funerária Fonte: (Wikipédia, 2007) Um fato importante que marcou o desenvolvimento do desenho foi a origem do conceito de geometria (do grego geo = terra + metria = régua, que significa “medir a terra”) com base na matemática. A geometria é a mais antiga expressão conhecida da atividade matemática, segundo Gonçalves et al. (2007). Já por volta de 3000 a.C. os antigos egípcios tinham conhecimentos para reconstruir a terra destruída pela inundação do rio Nilo e a geometria necessária para construir as famosas pirâmides. Os gregos, especialmente Pitágoras e Platão, também reconheceram os benefícios do estudo da geometria espacial e a associaram ao estudo da metafísica e da religião devido às formas abstratas apresentadas por entidades. A geometria também estava intimamente relacionada com a necessidade de melhorar o sistema tributário nas áreas rurais, e os antigos egípcios deram os primeiros passos para desenvolver esse sistema (Wikipedia, 2007). De acordo com HISTORY (2007), verificou-se que o uso de figuras geométricas e suas combinações é muito útil para definir áreas de terras tributáveis. Um exemplo pode ser observado na Figura 4, onde se visualiza a combinação de diversos triângulos. Figura 4 – Área de terreno irregular Fonte: (Serra, 2008). A partir século V a.C os matemáticos gregos desenvolveram uma parte da matemática, intimamente relacionada à geometria, denominada construção geométrica, que utilizava recursos gráficos para explicar problemas com gráficos. No século XV, o grande pintor, escultor, arquiteto, engenheiro, cientista e músico do Renascimento italiano, Leonardo da Vinci, realizou pesquisas relacionadas à teoria da pintura, usando o desenho como ferramenta para compreender a realidade e representou muitas de suas invenções gráficas. Suas pinturas mostram diferentes visões das coisas, dependendo da posição do observador (Fig.5). Figura 5 - Modelos de máquinas voadoras planejados por Leonardo da Vinci Fonte: (Wikipédia, 2007) O desenho tornou-se uma das formas mais antigas de comunicação e expressão humana, como se pode ver, na arquitetura dos monumentos antigos, cujo desenho se baseava em desenhos cuidadosamente planeados. Além disso, o design liderado pela engenharia deu um grande impulso com a evolução da indústria. No século XVIII, o grande matemático francês Gaspard Monge (1746-1818), formulou as regras da geometria descritiva, como uma ciência, generalizando os métodos introduzidos pelos artistas renascentistas. Apresentou de forma metódica e rigorosa as diferentes formas de representação na elaboração dos planos, até agora tratadas com moderação. A expansão das máquinas no século XIX teria sido impossível, sem a geometria descritiva originalmente usada na engenharia militar. Um exemplo de desenho de maquinaria pode ser observado na Figura 6. Ao analisar a figura 6, pode-se observar que os dois desenhos representam a mesma peça e os desenhos correspondem a diferentes posições de visualização. A Figura 1 pode ser entendida como a vista frontal do objeto e a Figura 2 como a vista lateral. Assim, pode-se dizer que, dependendo da posição da peça no espaço, obtemos diferentes projeções (ou desenhos) da mesma peça. Figura 6 – Desenho de um objeto da us patent (1913), mostrando duas vistas de um mesmo objeto Fonte: (Wikipédia, 2007) Para facilitar e padronizar a representação das peças em plantas, a geometria descritiva torna-se a base. A geometria descritiva é entendida como a ciência que estuda os métodos de representação gráfica das formas espaciais em um plano e resolve problemas olhando até três dimensões (STAMATO et al., 1972). A geometria descritiva (também conhecida comogeometria mongeana ou método de monge), é um ramo da geometria que visa representar objetos tridimensionais em um plano bidimensional. Um exemplo da representação de um sólido pode ser observado na Figura 7. Figura 7 - Representação de sólido em geometria descritiva Fonte: (Wikipédia, 2007) Para Silva (2001), “desenhos técnicos baseados em geometria, codificação e tecnologia têm papel de destaque tanto na concepção como na fabricação e montagem de peças moldadas, desenhos de identificação e de montagem”. Recursos como ajuste de planos de projeção, rotação, curvatura e verificação de seção estão disponíveis quando um sistema de exibição ortogonal é insuficiente para os requisitos de projeto. O designer pode escolher a opção que mais lhe convém. Atualmente, o desenho técnico ocupa uma posição descentralizada e interdisciplinar, combinando recursos vitais, como computadores, que auxiliam a produzir produtos do mundo físico, usados em inúmeras áreas, como projetos ambientais, mecânicos, aeroespaciais, mobiliários, arquitetônicos, navais, entre outros (SERRA, 2008). A Figura 8 é uma ilustração de alguns dos gabaritos e instrumentos utilizados no desenho técnico à mão. Figura 8- Instrumentos, acessórios e materiais utilizados no desenho manual Fonte:( Kubba, 2014) A geometria descritiva, fornece uma base geométrica para o desenho técnico estudar a relação espacial de formas tridimensionais mostradas em projeção e não aborda especificamente problemas técnicos. Mas é um desenho técnico, que está incorporado o plano do desenho, a definição da forma do objeto e uma descrição precisa, como meio de comunicação entre o projetista e o projetista ou construtor. Com o advento dos computadores e a facilitação do ensino da geometria, surgiu recentemente um novo ramo dessa parte da matemática: a geometria dinâmica. O termo geometria dinâmica é frequentemente utilizado para designar a geometria executada por computador, que permite a movimentação de objetos, mantendo todas as conexões originalmente estabelecidas na construção. Uma das vantagens mais importantes, é a sua utilização em ambiente de aprendizagem, onde a compreensão das características e estruturas é facilitada pela visualização e movimentação. Atualmente, os projetos de engenharia utilizam diversos softwares e é praticamente impossível desenvolver projetos bons ou complexos sem eles, conforme mostra a Figura 9, a partir da análise de fotografias é possível constatar que a execução dos projetos pressupõe que haja conhecimento das regras de representação dos desenhos e no ajuste das peças, as geometrias básicas utilizadas, combinadas para se obter o objeto final. (SERRA, 2008). Figura 9 - Projetos de engenharia Fonte: https://bit.ly/3YbmfVc 1.1 Disciplina de Expressão gráfica para engenharia Podemos perceber a importância do desenho na história da humanidade e da engenharia. Esta disciplina pode ser entendida como a base do raciocínio espacial ou exercício mental no projeto e planejamento de engenharia. Mas ensinar desenho e seus conceitos, difere de fazer um projeto. Para transformar uma ideia em projeto, um desenho também requer alguma habilidade manual ou destreza por parte do engenheiro, principalmente no cálculo quando os recursos computacionais não estão disponíveis. Assim, esta disciplina se apoiará sobre estes dois pilares: raciocínio espacial e habilidade manual (SERRA, 2008). https://bit.ly/3YbmfVc Podemos utilizar os instrumentos de desenho que foram evoluindo ao longo dos tempos; atualmente a informática é o meio mais utilizado profissionalmente para a representação de projetos de engenharia e arquitetura. Mas ler e interpretar o projeto requer conhecimento teórico e prático das formas e meios de representar gráficos no papel e transmitir informações operacionais. Em nosso entendimento, é necessário que o aluno aprenda a desenhar e desenhar com a ferramenta antes de aprender a representar em um programa de desenho. O gráfico em um determinado programa é sempre baseado na cardinalidade. O resultado será uma mistura de diferentes texturas e formas. Portanto, é importante conhecer a teoria com antecedência. Estes conhecimentos serão importantes ao longo de todo o curso e, principalmente, ao longo da vida profissional. Praticamente, o desenho é a forma de representação das ideias dos(as) engenheiros(as) (SERRA, 2008). 1.2 Projeto assistido por computador (CAD), desenho e projeto assistidos por computador (CADD) A mudança do desenho manual para o projeto e layout auxiliados por computador, é um avanço em termos de recursos da tecnologia atual. CAD originalmente significa desenho assistido por computador, a qual foi o substituto do desenho tradicional. Agora, em geral, ele se refere ao projeto assistido por computador, refletindo, assim, que as modernas ferramentas de CAD realizam mais do que apenas o desenho (Figura 10). Outros acrônimos são: CADD, que significa desenho e projeto assistidos por computador; CAID, projeto industrial assistido por computador; e CAAD, projeto de arquitetura assistido por computador. Todos esses termos são essencialmente sinônimos, mas há algumas diferenças sutis de significado e aplicação. Fabricação assistida por computador (CAM) também costuma ser utilizada de maneira similar ou como uma combinação (CAD/CAM) (KUBBA, 2014). Figura 10 - Exemplo de um tipo de desenho gerado por CADD. Fonte: https://bit.ly/3l4o3Rt. Ao trabalhar com desenho e projeto assistido por computador (CADD), surgem alguns problemas que muitas vezes são negligenciados ao trabalhar em uma mesa de desenho. Embora com CAD ou CADD não usemos as ferramentas típicas do desenho manual, ainda assim, estamos projetando ou desenhando (KUBBA, 2014). O CADD é uma ferramenta eletrônica que permite criar desenhos rapidamente, usando um computador, possibilitando produzir plantas arquitetônicas em menos tempo do que se fossem feitas à mão. Além disso, ao contrário dos métodos de desenho tradicionais feitos em uma prancheta, os gráficos profissionais podem ser criados com o sistema CADD usando um mouse e um teclado e os desenhos criados, apresentam várias vantagens sobre os criados com métodos tradicionais, são limpos, precisos e bonitos, podem ser facilmente editados e convertidos em diversos formatos, podem ser armazenados em um computador, unidade USB, CD-ROM ou disco rígido externo, em vez de folhas individuais ou papel vegetal, que requerem um armário para armazenamento. Há uma década, o CADD era amplamente utilizado em aplicações específicas de engenharia, que exigiam alta precisão. Os custos de produção associados ao uso eram tão altos, que poucos especialistas podiam arcar com eles. Mas, recentemente, o preço do computador caiu drasticamente, o que permitiu que mais e mais profissionais usassem o software CADD para tirar proveito dele (KUBBA, 2014). Hoje, existem muitos softwares CADD no mercado. Alguns são usados para trabalhos gerais de desenho, enquanto outros para aplicações específicas de engenharia. Esses programas permitem, entre outros, a produção de desenhos 2D, desenhos 3D, renderizações, sombreamentos, listas de tarefas, planejamento espacial, projeto arquitetônico, sistemas de saneamento de fluidos, sistemas HVAC, sistemas de desenho e gerenciamento de projetos. Hoje, podemos encontrar programas CADD para quase todas as disciplinas imagináveis de engenharia. Embora o CADD seja destinado principalmente a desenhos de linha simples e tenha capacidade limitada de criar expressões artísticas, é um ótimo aplicativo para desenho e renderização em 3D, que podem ser criados e visualizados de vários ângulos e parecer muito realistas com o sombreamento e a largura corretos. Com o CADD, você pode criar gráficos impressionantes com centenas de cores, estilos de linha, portas, íconesde exibição, estilos de texto e outros recursos. Mesmo que, no final, sua apresentação não tenha ficado do seu agrado, você pode alterá-la instantaneamente (Figura 11). Figura 11 - Exemplo de um corte perspectivado de apresentação gerado com o uso do software ArchiCAD. Fonte: https://bit.ly/3WXysMj Além de preparar apresentações de papel impressionantes, o CADD também pode ser usado para criar apresentações na tela. As ideias podem ser apresentadas na tela por meio de um cabo que conecta ao computador ao projetor. O software https://bit.ly/3WXysMj CADD avançado também pode criar animações. Você pode mostrar como é quando entra em uma edificação ou como um componente da máquina funcionará quando diferentes partes da máquina forem movidas, representando o estado bem real de determinada construção (KUBBA, 2014). 1.3 BIM – Building Information Modeling O significado da sigla BIM é mostrado tanto pelo Modelo de Informação da Construção, quanto pela modelagem de edificações, podendo ser entendida como uma coleção de informações geradas sobre um projeto. Isso pode ser entendido como a criação de um modelo de projeto que reúna todas as áreas de engenharia civil, arquitetura, hidráulica, elétrica, estrutural, entre outras, tudo em um único projeto, integrar e compatibilizar informações. Não desenhamos mais uma vista 2D para representar um edifício em 3D, mas construímos o edifício virtualmente antes de construí-lo fisicamente (KUBBA, 2014). BIM inclui geometria, relações espaciais, geografia, informações quantitativas, custo e características de construção dos componentes (por exemplo, fabricante e detalhes de custo). O BIM pode ser usado para demonstrar todo o ciclo de vida da construção, incluindo processos de construção, fases de instalação e manutenção. Projetar com a filosofia BIM leva mais tempo na execução do projeto, mas a qualidade do projeto é alta e o tempo de execução é otimizado. O BIM assume que ao projetar um modelo de construção virtual, por ferramentas tridimensionais (Scia Engineer, Allplan, Revit, Bentley Architecture, Archicad, VectorWorks, Tekla Structures, Cype, etc.), todas as informações necessárias para Representações gráficas, análises construtivas, quantificação de obra e tempo de obra, desde o início do projeto até o fim ou mesmo do processo de manutenção estão presentes no modelo. Vantagens do BIM Algumas das vantagens de utilização da metodologia BIM: Examinar o edifício de qualquer ponto; Testar e analisar o edifício; Conferência fácil e rápida de incompatibilidades no projeto; Realizar orçamentos desde os primeiros estudos; Possibilidade de realizar estudos de insolação, uso de energia; Documentação fiel ao modelo; Gerenciamento da construção com auxílio de softwares como MS Project e Navisworks 1.4 Autodesk Revit Architecture Com desenvolvimento iniciado em 1997 pela empresa de software Charles River Software, é uma das ferramentas mais populares que operam na filosofia BIM, a ponto de alguns autores terem usado erroneamente Revit como sinônimo de BIM. O Revit pode ser utilizado para as fases de desenvolvimento de projetos de arquitetura e engenharia, bem como para o orçamento de obras. Para as fases de planejamento e acompanhamento de construção, manutenção e demais fases, deve-se utilizar software específico. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CATAPAN, Márcio, Fontana. Apostila de desenho técnico.2015. KUBBA, Sam A. A. Desenho técnico para construção. Porto Alegre, 2014). MORAES, A.B. A expressão gráfica em cursos de engenharia: estado da arte e principais tendências. 2001.Tese (Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Construção Civil e Urbana da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP), 2001. SERRA, S. M.B. Breve histórico do desenho técnico. Apostila do departamento de engenharia civil da UFSCAR, p.2-9, 2008. SILVA, J.C. Aprendizagem mediada por computador: uma proposta para desenho técnico mecânico. 2001.Tese (Doutorado). Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), 2001. STAMATO, J.; OLIVEIRA, J.C.; GUIMAR, J.C.M. Desenho 3: introdução ao desenho técnico. Coleção Cadernos MEC, 1972. 1 HISTÓRIA DO DESENHO MANUAL 1.1 Disciplina de Expressão gráfica para engenharia 1.2 Projeto assistido por computador (CAD), desenho e projeto assistidos por computador (CADD) 1.3 BIM – Building Information Modeling 1.4 Autodesk Revit Architecture