CAD/CAM · 2020-05-01 · ESDEP TOMO 7 CAD/CAM Lección 7.1: Introducción al diseño y la...

CAD/CAM

Instituto Técnicode la Estructuraen Acero

I T E A

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ÍNDICE DEL TOMO 7

CAD/CAM

Lección 7.1: Introducción al Papel del Acero en la Construcción en Europa ............................................................................ 1

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 4

2 EL SOPORTE INFORMÁTICO ...................................................................... 6

3 IMPRESORAS Y PLOTTERS (TRAZADORES GRÁFICOS) ....................... 8

4 ENTRADA/SALIDA Y ALMACENAMIENTO DE DATOS .............................. 10

5 COMUNICACIONES ...................................................................................... 11

6 EL INTERFAZ DEL USUARIO ....................................................................... 12

7 PROGRAMACIÓN DE LOS ORDENADORES ............................................. 14

8 ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y DISEÑO DEL SOFTWARE ........................... 15

9 DISEÑO ASISTIDO POR ORDENADOR (C.A.D.): DELINEACIÓN EN DOS DIMENSIONES ................................................................................ 17

10 MODELO ESTRUCTURAL TRIDIMENSIONAL ............................................ 19

11 CONTROL NUMÉRICO EN LA FABRICACIÓN ........................................... 24

12 EL FUTURO ................................................................................................... 25

13 RESUMEN FINAL .......................................................................................... 27

Lección 7.2: Futuro desarrollo de los sistemas de información en la construcción en acero ............................................. 29

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 32

2 EL INTERCAMBIO DE INFORMACIÓN EN EL PROCESO DE CONSTRUCCIÓN ..................................................................................... 33

2.1 El intercambio de información: situación actual ............................... 33

2.2 El intercambio de información: el futuro ............................................ 34

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ÍNDICE

3. UN ESUQEMA PARA CAMBIAR ................................................................... 37

3.1 El Modelo de Producto ......................................................................... 37

3.2 Intercambio de información entre los programas informáticos ....... 38

3.2.1 Introducción ............................................................................... 38

3.2.2 Formatos “neutros” de intercambio de ficheros de gráficos ... 38

3.3 Gestión de los sistemas de información (MIS-Management Information System) .............................................................................. 40

4 INSTALACIÓN ................................................................................................. 43

5 RESUMEN FINAL ........................................................................................... 44

6 REFERENCIAS ............................................................................................... 45

II

ESDEP TOMO 7CAD/CAM

Lección 7.1: Introducción al diseño y la fabricación asistidospor ordenador (C.A.D./CAM)

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OBJETIVOS/ALCANCE

OBJETIVOS/ALCANCE

Se repasarán brevemente los principalesavances de la informática y se describirán losdistintos modos en los cuales los ordenadorespueden ser usados en el campo de la construc-ción metálica, haciendo un énfasis especial en eldiseño y la delineación.

CONOCIMIENTOS PREVIOS

Ninguno.

LECCIONES AFINES

Lección 7.2: Futuras tendencias y desa-rrollo de los sistemas infor-máticos en la construcciónen acero.

RESUMEN

El reducido coste de los relativamentepoderosos ordenadores personales ha permitidoque labores tradicionalmente realizadas “amano” se realicen ahora con la ayuda de dichasherramientas. Se analizarán los avances en lainformática que han permitido este desarrollo.

Se describirán los usos potenciales de losordenadores dentro de cada una de las activida-des asociadas a la construcción con acero,desde la idea inicial del cliente hasta el trabajoen obra. Aunque se tratarán las aplicacionesgenerales tales como los procesadores de tex-tos, las hojas de cálculo o las bases de datos, sehará especial énfasis en los cálculos de diseño yanalíticos y en la delineación asistida por orde-nador (C.A.D.). Se distinguirán los sistemas dedibujo en 2-D (dos dimensiones) de los de mode-lado sólido y la posibilidad de transferir la infor-mación del modelado sólido a la maquinariaautomática, a través de su control numérico.

1. INTRODUCCIÓN

Los avances alcanzados en los soportes,entornos, programas y en los sistemas de inter-cambio de información han provocado cambiosen diversas actividades de la construcción enacero. Estos avances informáticos se han mez-clado con avances en los equipos (hardware), loque ha permitido que se abran nuevas posibili-dades para el desarrollo de aplicaciones o pro-gramas (software). Sin embargo, no todos losavances han seguido esta secuencia desde elpunto de vista del usuario final; en numerosasocasiones el desarrollo de aplicaciones más fáci-les de usar ha precedido a la disponibilidad oaccesibilidad de las instalaciones necesariaspara soportarlas.

Los diversos procesos informatizadosexistentes en los campos del diseño y la fabrica-

ción asistidos por ordenador (CAD/CAM) debenintegrarse en la secuencia normal de actividadesque aparecen durante la concepción, el diseño yla fabricación de estructuras (figura 1). Todo esteproceso de integración debe ser manejado porgrupos de especialistas en distintas disciplinas,junto al propio fabricante. Un planteamientoalternativo podría consistir en encargar el proce-so global de diseño y construcción a una únicaorganización que tome la responsabilidad detodas las tareas, aunque se subcontraten ciertosaspectos de ellas a especialistas. En amboscasos, aparecerán problemas de comunicación,y el grado de éxito al superarlos es crucial parael éxito global del proyecto.

Las tecnologías de manejo de la informa-ción se ocupan del intercambio eficaz de datos,y pueden ser empleadas para maximizar la efi-ciencia en todas las etapas del proyecto. Si bien,

desde el punto de vista de este programa esta-mos interesados en su influencia sobre losaspectos estructurales, todos los grupos deespecialistas involucrados en el proyectodeben considerarse parte de un equipo inte-grado. Con esta idea las posibilidades ofreci-das por los sistemas de ordenadores a la horade compartir información deben utilizarse, porejemplo, para asegurarse que las instalacionesauxiliares pueden situarse en el interior de laestructura, evitando los problemas que puedanpresentarse en la última fase del proyecto, par-ticularmente a pie de obra. Desde el punto devista arquitectónico, es importante que los ele-mentos estructurales no obstruyan la entradade luz natural desde las ventanas o que existauna libre circulación de ocupantes dentro deledificio. Incluso en el contexto puramenteestructural, hay áreas donde se pueden pre-sentar problemas, uno muy típico ocurre aldiseñarse la estructura con todos los elemen-tos en su tamaño óptimo, pues esto plantea alfabricante el problema de encargar pequeñascantidades de un gran número distinto de per-files y a diseñar y fabricar diferentes tipos deuniones, que siendo eficientes desde el puntode vista del aprovechamiento y coste del mate-rial, provocan elevados costes en la fabrica-ción, que podrían evitarse con la estandariza-ción de las uniones para adaptarse al

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Figura 1 Procesos de diseño y construcción (esquemático)

fabricante. Estos problemas puede que no sepresenten en todos los casos, y el hecho de quese produzcan es una prueba de la falta de efica-cia en la comunicación entre los miembros delequipo de diseño.

En la fase de presentación de ofertas, losdiseñadores deben:

• Contactar con el Cliente, sus arquitec-tos y otros especialistas, posiblementeincluyendo a fabricantes de estructura.

• Concebir, acordar y racionalizar undiseño estructural.

• Realizar los cálculos de diseño de laestructura con rapidez.

• Preparar un número reducido de pla-nos.

• Decidir los requisitos que se solicitaránal material y el proceso de construcción.

• Usar todos estos datos para estimar unprecio de oferta y emitir la documenta-ción adjunta a dicha oferta.

Esta etapa representa una gran cantidadde trabajo que, después de que el contrato hayasido adjudicado, puede haber resultado infruc-tuosa. Desde este punto de vista, existe la nece-sidad de minimizar el esfuerzo empleado duran-te esta fase tan arriesgada. Por otro lado, en elcaso en el que se consiga la adjudicación delContrato, es esencial reducir la cantidad devariaciones eventuales con respecto a la especi-ficación en el momento de la oferta, por lo queesta actividad debe realizarse de una maneramuy concienzuda. Existe, pues, una justificaciónmuy clara para la introducción de una aproxima-ción, basta que pueda desarrollarse por ordena-dor, facilitando un ahorro de tiempo en mano deobra en el dimensionamiento inicial de los ele-mentos, en la elaboración de los planos de ofer-ta y en la estimación de los costes.

Una vez que se ha superado la fase deoferta, y el Contrato ha sido adjudicado, el equi-po de diseño designado debe enfrentarse con:

• Producción de cálculos de diseño dedetalle.

• Producir un conjunto de planos parafabricación, construcción y control de laedificación y para facilitar el intercambiode información entre los especialistasde estructuras, arquitectura y de instala-ciones.

• Preparar la lista de mediciones y docu-mentos de contratación.

• Identificar una secuencia eficiente defabricación y construcción que asegureque los componentes lleguen a obrapoco antes de que sean necesitados, yque no se presenten situaciones ines-peradas en obra.

En cada una de estas tareas el uso deordenadores, bien directamente, mediante progra-mas con aplicaciones, o bien, para el intercambiode información, es una posibilidad que hay quetener en cuenta para asegurarse de que la obra serealiza eficazmente y que funciona correctamente.

Aunque es normal que en una leccióncomo esta se haga hincapié en la entrada de datostécnicos para el diseño y la fabricación, deberecordarse que una parte importante de un even-tual aumento en la eficacia de un proceso comple-jo con múltiples tareas, puede provenir de una inte-gración adecuada de los programas de uso normalen una oficina: procesadores de textos, hojas decálculo y bases de datos. Las decisiones que seantomadas acerca de cómo se deben compartir yenviar los datos y el modo en que se debe organi-zar el proceso global, puede suponer importantesdiferencias para su eficiencia.

En esta lección se presupondrá que el lec-tor tiene unos conocimientos generales sobre lainformática y su uso, así como de las aplicacionesal control automático de la fabricación. Por ello, enesta lección solo se realizará un repaso generalde la informática actual y los desarrollos alcanza-dos en los últimos 40 años. Cuando sea necesa-rio introducir un término del lenguaje informático,éste aparecerá en letras itálicas.

El desarrollo de la informática es muyrápido y, por lo tanto, toda la información que seva a presentar tiene un período de validez muyreducido tras la fecha de su publicación.

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INTRODUCCIÓN

2. EL SOPORTE INFORMÁTICO(HARDWARE)

Los primeros “computadores” con funcio-namiento mecánico, se desarrollaron por losmatemáticos del siglo XIX. Tras estas primerasmáquinas los avances no pasaron de la obten-ción de calculadoras y computadoras electro-mecánicas (la mayoría de las veces analógicosen lugar de digitales), usados en aplicacionescomerciales, industriales y militares hasta lamitad del siglo XX. Realizaban operacionesnuméricas más rápidamente de lo que se podíahacer manualmente, pero estaban limitadas porel alto número de piezas de precisión necesariaspara operaciones de aritmética general, o paraoperaciones especiales como cálculo de trayec-torias en artillería.

Los primeros ordenadores electrónicos sedesarrollaron a mitad del siglo XX, usando válvu-las como elementos básicos de procesado. Éstoscomponentes se disponían en placas, y por ellolos computadores recibían el nombre de placasmadre. Generaban grandes cantidades de calory, por ello era necesario instalar sistemas deenfriamiento y aire acondicionado. Estos prime-ros computadores eran poco fiables debido a lalimitada vida de las válvulas termoiónicas, ycuanto mayor era su tamaño, mayor era la proba-bilidad de fallo. El límite natural de dicho tamañose alcanzaba cuando se concebía un diseño quetenía tantos componentes, que usando la proba-bilidad simple tendría una media de 57 minutosde paro por hora. Su uso y mantenimiento reque-ría el empleo de un gran número de personal demantenimiento y para el manejo de la maquina-ria. Comparadas con sus precedentes mecánicoseran extremadamente poderosas. En el sectorindustrial se aplicaron preferentemente a la con-tabilidad y a los departamentos financieros, perosu uso en el campo de la investigación permitió elcrecimiento inicial del análisis numérico.

El desarrollo de los transistores en losaños 50 y de los circuitos integrados (microchips) en los 60 y 70 condujeron a la mejora deltamaño, del consumo de energía, de la potenciade cálculo, de la fiabilidad y de los costes deequipos (hardware). Estos avances permitieron

una gran diversificación de las aplicaciones de lainformática y de las máquinas que las hacíanposibles. El primero de estos avances fue la apa-rición de los miniordenadores -ordenadores rela-tivamente transportables y con la suficientecapacidad de cálculo como para desarrollarlabores que antes sólo eran posibles con las pla-cas madres-. El procesador central se podía ins-talar en una cabina que podía montarse sobre uncarrito con los elementos periféricos, y que podíausarse en una oficina o laboratorio de tamañonormal. En comparación con las placas madre,los miniordenadores sólo necesitaban un sopor-te técnico modesto. Su tamaño se redujo drásti-camente durante los años 80, de manera quesus descendientes, conocidos como estacionesde trabajo (workstations), tenían un aspecto muysimilar al de los ordenadores personales actua-les. Las placas madres se convirtieron en superordenadores con el objetivo puesto en almace-nar y manejar cantidades enormes de informa-ción con velocidades de procesamiento muyaltas. Estos super ordenadores son empleadosen la actualidad para gestionar bases de datosde gran tamaño y simulaciones numéricas desistemas complejos.

En la mitad de los años 70 la tecnologíade los micro chips se había desarrollado tantocomo para que se dispusiera de una considera-ble capacidad de cálculo, que pudiera ser insta-lada en unidades muy pequeñas -denominadasmicroordenadores u ordenadores personales-.Al principio tenían una capacidad de memoriainstalada en una unidad muy pequeña, pero eranprogramables desde el teclado en lenguajeBASIC, pudiéndose cargar programas desdecasete. Los primeros fabricantes de microorde-nadores tenían cada uno su propio sistema ope-rativo (o programa de control), y no era posibletransferir programas o datos directamente desdeun tipo de máquina a otro. También había variostipos de micro chips, cada uno con su conjuntode instrucciones, por lo que cada uno de loscompiladores de los lenguajes de programacióndebían reescribirse para cada tipo. La escriturade un sistema operativo común para una familiade procesadores supuso un importante avance.Este sistema permitió la fabricación de un núme-ro importante de microordenadores entre los

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cuales podían intercambiarse los programas.Este proceso de estandarización ha continuadohasta el punto que en el momento de redacciónde esta lección solo hay dos grandes grupos deordenadores personales usados en ambientesprofesionales y de negocios, ordenadores perso-

nales PC compatibles con IBM PC y los AppleMacintosh. En el caso de Macintosh no existeuna industria de fabricación compatible, que noimpide que exista una programación muy ampliaen algunas áreas, especialmente en el diseño yla publicación gráficas.

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EL SOPORTE INFORMÁTICO (HARDWARE)

3. IMPRESORAS Y PLOTTERS(TRAZADORES GRÁFICOS)

A pesar de la multiplicidad de mediosexistentes para la presentación y almacenamien-to de información, sigue siendo necesaria laposibilidad de disponer de copias en papel de losdatos de entrada, listados de programas, resul-tados de análisis, gráficos y documentos. En elcaso de copias de datos alfanuméricos lo másconveniente es el uso de una impresora. Dentrode este área existe un considerable abanico deopciones, aunque el principal cambio en los últi-mos años ha sido el paso de los caracteres tipo-gráficos a las impresoras matriciales de distintostipos. La gran mayoría de las modernas impre-soras pertenecen al último de estos grupos, enlos cuales la salida está formada por una matrizde puntos que cubre el área de impresión de unaforma similar a la que los pixels forman las imá-genes en la pantalla. En las impresoras en blan-co y negro cada uno de estos puntos se activa odesactiva para determinar la forma del carácter ola imagen gráfica, y la calidad de la impresióndepende de la densidad con que estos puntosestén espaciados. La principal diferencia entrelas impresoras de un tipo u otro está constituidapor el modo en que se imprimen estos puntos enel papel.

Las impresoras que se usaban con lasantiguas computadoras se basaban en principiossimilares a las de la máquina de escribir,mediante el uso de caracteres tipográficosestampados sobre un material metálico y queescribían mediante la presión de éstos sobre uncartucho impregnado de tinta. Estas impresoraslineales podían realizar impresiones de textosvoluminosos con bastante rapidez, pero estabanmuy limitadas para la impresión de gráficos. Lasimpresoras daisywheel and thimble, derivadasde las anteriores, compartían sus limitaciones,pero eran capaces de suministrar trabajos demayor calidad.

Las impresoras matriciales por impacto sehan usado durante años, proporcionando un sis-tema relativamente barato para conseguir impre-siones de una calidad razonable, tanto para tex-

tos como para gráficos. La cabeza impresorapuede desplazar una o más filas verticales deagujas, cada una de las cuales puede proyectar-se hacia el papel para producir un punto. Los sis-temas típicos se componen de 9 agujas en unasola columna o 24 agujas en 3 columnas. La cali-dad borrador se obtiene con rapidez imprimiendolas agujas sin que éstas se superpongan enabsoluto, mientras que impresiones de mayorcalidad se obtienen al simular los caracteresmediante series de puntos que se superponen.En las impresoras de 9 agujas esto se consiguemediante una pasada doble por línea con unpequeño desplazamiento entre ellas, lo que per-mite imágenes más densas y precisas. Se pue-den usar varios tipos de letras y una gran varie-dad de caracteres. El control de cada una de lasagujas de la cabeza de impresión a su paso porel papel permite la impresión de imágenes gráfi-cas. Éstas se pueden definir como mapas de bitsen los que se almacena la imagen como un con-junto continuo de puntos que cubren todo el áreade impresión y que puede enviarse a la impreso-ra como un solo barrido de pantalla que convier-te directamente un pixel de la pantalla en una omás puntos de la impresora. A veces, las imáge-nes vectoriales (como planos de ingeniería) pue-den convertirse en mapas de bits mediante unprograma instalado en el ordenador o la impre-sora.

Las impresoras láser, que depositan suspuntos electrostáticamente, de forma parecida alas fotocopiadoras, permiten alcanzar mapas debits mucho más densos. Aunque son caras, ofre-cen una calidad de impresión excelente, ademásde rapidez y flexibilidad (en términos de caracte-res, tipos de letras y tamaños de impresión). Lagran densidad de sus matrices permite a lasimpresoras láser imprimir imágenes gráficas asícomo texto. Las impresoras de chorro de tinta,más baratas, que proyectan pequeñas gotitas detinta en el papel desde una cabeza impresora,ofrecen resultados de calidad comparable, perocon menor flexibilidad y rapidez.

La mayoría de los planos que se delineancon sistemas CAD se almacenan en vectores deinformación (o instrucciones gráficas). Los traza-

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dores de plumas (plotters), que han sido usadosdurante muchos años, usan plumillas para obe-decer estas instrucciones, actuando en unaforma muy similar a como lo haría un delineantemecanizado. La tecnología de estos trazadoresse ha desarrollado hasta el punto de que en elmomento de escribir este texto representan toda-vía un método económico de conseguir grandescantidades de planos con una velocidad razona-ble, con múltiples colores y con diferentes espe-sores de línea. Puesto que están basados en ser-vomotores, el aumento en el tamaño del plano nosupone que se haya de enviar y almacenar unacantidad mayor de información, pues ésta depen-de sólo del número de vectores de instruccionesen el plano. Por otro lado, la dependencia de laspartes móviles limita su velocidad y precisión.Estos trazadores cubren todo el rango de tama-ños de papel en uso, desde A4 hasta AO. Puestoque su método de trabajo consiste en desplazarla pluma siguiendo los vectores a lo largo delpapel (a veces moviendo el papel y la pluma con-juntamente) el método más económico para

representar caracteres es dibujar caracteres tipo-gráficos mediante líneas en vez de intentar simu-lar los tipos de letras. Por la misma razón no soneficientes para dibujar áreas sombreadas quenecesitan un gran número de movimientos. Enlos modelos más caros, se incluye la alimenta-ción continua o automática del papel.

Los plotters electrostáticos, que derivande las impresoras láser se emplean cada vezmás en detrimento de los plotters de plumas. Lagran memoria necesaria para reproducir imáge-nes matriciales de alta calidad, perjudica su usopara formatos de gran tamaño, al ser muy caras.Son, sin embargo, muy rápidas y precisas. Lasimpresoras láser producen resultados de altacalidad y son una solución más económica cuan-do se tiene una gran cantidad de trabajo quepuede desarrollarse en tamaños pequeños (A4 yA3). Las impresoras de chorro de tinta seencuentran disponibles a precios más baratosque las electrostáticas y son una opción econó-mica para la impresión en color.

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IMPRESORAS Y PLOTTERS…

4. ENTRADA/SALIDA Y ALMACENAMIENTO DE DATOSEn los sistemas de procesamiento por

lotes, toda la información, incluyendo el progra-ma y el lote de datos de entrada es suministradapor el usuario antes de que el procesamientocomience. Esto puede hacerse en distintas for-mas. En los primeros computadores se usabantarjetas perforadas, difíciles de editar y que con-ducían a cometer numerosos errores. Éstas fue-ron sustituidas en los años 70 por cintas magné-ticas y discos. En los microordenadores seusaban cintas casete, que actualmente han sidosustituidas por los discos o disquetes, más fáci-les de controlar. Éstos últimos permiten el alma-cenamiento de una cantidad importante dedatos, y que después de varias fases de mejora,se han establecido en un formato de 3,5 pulga-das, que es lo suficientemente robusto comopara protegerse del deterioro físico exterior. Losllamados discos duros, que se instalan en lamayoría de los ordenadores personales actualespermiten un acceso más rápido y una capacidadde memoria mayor que los disquetes, pero nor-malmente no pueden ser desplazados de unaunidad a otra. Sistemas de cintas son usadoscon frecuencia en la actualidad para realizarcopias de seguridad de la información almace-nada en los discos duros.

Una forma de almacenamiento diferente alos sistemas magnéticos recién mencionados esel disco compacto (CD-ROM). Este producto es

muy similar a los usados para la reproducción desonido o imágenes y, comparado con los siste-mas magnéticos, permite el almacenamiento yrecuperación de enormes cantidades de datos.Estos sistemas de discos compactos se incorpo-ran con bastante frecuencia en los ordenadorespersonales usados en la enseñanza, puesto quepermiten la mezcla de programación, grandesbases de datos y video-gráficos de manera inte-ractiva. En algunos casos es posible escribir enlos discos compactos para que se conviertan enun medio de almacenamiento transportable,pero es imposible usar de nuevo el espacio unavez escrito por primera vez, por lo que el discocompacto es un medio de almacenamiento deuna sola escritura y múltiples lecturas. Sinembargo, cuando es necesario producir, almace-nar y recuperar enormes cantidades de datos, esuna elección obvia.

El uso de escáner para la entrada de tex-tos o gráficos directamente desde el papel alordenador es bastante común. La clave de estatecnología no es tanto la habilidad del escánerpara reproducir el papel suministrado, sino en losprogramas que permiten reconocer los caracte-res individuales y los transforman en sus bitscorrespondientes. Para el caso de gráficos, laproducción de un mapa de bits de una fotografíao figura en general es directa. En este momentoexisten programas que permiten producir fiche-ros de vectores procedentes de mapas de bits deplanos, si bien esto aún están en fase de desa-rrollo. En ambos casos, la entrada de datos pro-cedente de un escáner es todavía poco fiable.

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5. COMUNICACIONES

En los computadores iniciales el trabajo inte-ractivo directo no era posible, pero progresivamentese ha ido convirtiendo en el método más efectivo enla mayoría de los casos. Inicialmente se usaron ter-minales dumb que permitían al usuario escribir yenviar al ordenador los comandos de programación,previamente leídos en lote desde las tarjetas perfo-radas. Sin embargo, en los ordenadores iniciales lacomunicación biunívoca era lenta, puesto que eltiempo de proceso de la unidad central había de sercompartido por varios usuarios y porque la veloci-dad de transmisión también era lenta. Al numerarlas velocidades de procesamiento y de transmisiónde información se ha hecho posible el uso de pro-gramas interactivos. En este momento, se puededetener la ejecución de un programa y solicitar latoma de decisiones o información adicional al usua-rio, y continuar la ejecución cuando esta informaciónse ha introducido. Los resultados pueden mostrarseen el terminal o imprimirse.

El ordenador personal tiene, por si mismo,suficiente capacidad de procesamiento y de memo-ria para la mayoría de las aplicaciones, por lo quela comunicación con la unidad de proceso no estásujeta a tiempos de espera y por ello la programa-ción realmente interactiva es posible. Cuando elacceso a la información o los pro-gramas debe ser compartido entrevarios usuarios, es normal conectarlos ordenadores mediante una red.En una red cierto número de orde-nadores, cada uno de los cualesusa su propia capacidad de proce-samiento, están unidos (figura 2) demanera que cada uno tiene accesoa una enorme memoria centraldonde la información y los datosson almacenados. Esta memoria escontrolada por un ordenador “escla-vo” conocido como servidor, el cualhace funcionar la red. Cuando unordenador dentro de la red necesitausar un programa particular locarga desde la memoria central y loejecuta localmente. La informacióngenerada por un ordenador puedeser guardada en una base de datos

común en la memoria central, accesible para elresto de usuarios. Estas redes se suelen conectara autopistas o redes más grandes, nacionales ointernacionales, de modo que la información puedeser compartida por un gran número de personas.Incluso en los ordenadores domésticos el uso demodem permiten a los usuarios el acceso a redesmediante la conexión de teléfono ordinaria. Estaposibilidad conlleva la necesidad de proteger lainformación de un posible deterioro por parte deusuarios no autorizados y, en algunos casos, elmantener la confidencialidad de los mismos. Paraevitar el acceso más allá de las zonas donde sepermite legítimamente, se usan diversos sistemasde claves de protección.

Los ordenadores no son los únicos disposi-tivos que pueden conectarse a una red. La mayorparte de los periféricos (como impresoras, plotter,escáner, etc.) pueden ser conectados igualmente.En el caso, por ejemplo, de un plotter el servidorcontrolará el acceso al dispositivo mediante elestablecimiento de colas de espera. Este sistemade cola de espera puede ser aplicado a cualquierperiférico que sea susceptible de conectarse a unared; en el entorno de una planta de fabricaciónpuede aplicarse a las máquinas de control numéri-co para las cuales puede haber un número de tra-bajos esperando al mismo tiempo.

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COMUNICACIONES

Figura 2 Ilustración de la configuración típica de red

6. EL INTERFAZ DEL USUARIO

El término interfaz del usuario denota elmodo en el cual el usuario y el ordenador inter-cambian información. En su sentido más básicopuede referirse a cómo el usuario da instruccio-nes cuando el ordenador se enciende o estáaccesible, y cómo responde el ordenador.

Se controla mediante el sistema operati-vo, el cual se carga desde el disco duro cuandose enciende el ordenador, e incluye una serie deutilidades que pueden ser introducidas por elusuario mediante comandos. Al referirse muchasde estas funciones a las operaciones de controlde ficheros en el disco (borrado, renombrado,acceso, etc.), el sistema operativo suele recibir elnombre de sistema de manejo de discos (DOS-disk operating system).

En los computadores más antiguos lasdos únicas funciones del interfaz del usuarioeran:

• Mostrar en la pantalla la línea de carac-teres que se acababa de mecanografiary eventualmente enviarla a la unidadcentral (normalmente después de pul-sar una tecla de “entrada”).

• Mostrar en pantalla cualquier mensajeenviado a la terminal desde el ordena-dor.

La naturaleza de esta comunicación esta-ba marcada por la estricta secuencialidad. Laslíneas de texto progresaban desde la cabecerade la pantalla hasta el final de la pantalla y laslíneas finales iban desapareciendo para darpaso a las nuevas en lo alto de la misma.

Dada la actual velocidad de transferenciade información, y debido a que la pantalla escontrolada por un solo ordenador, la comunica-ción entre pantalla y ordenador es prácticamen-te simultánea en lo que respecta al usuario. Estoha posibilitado un rápido desarrollo de la interfazdel usuario, con el claro objetivo de convertir eluso de los ordenadores en una actividad huma-na más “natural” y menos especializada. Cadavez existe un mayor consenso en el reconoci-

miento de la necesidad de que los procesos dedecisión deben estar basados en figuras icóni-cas, en vez de en lógica verbal. La apertura deluso de los ordenadores a una mayoría de pobla-ción depende de la eliminación de la necesidadde aprender lenguajes de programación de altonivel, incluyendo los comandos especiales de unsistema operativo o un programa comercial.

La presente generación de interfaces conforma de ventana (figura 3) ha intentado minimi-zar la cantidad de conocimientos específicosnecesarios para el usuario y contemplar la natu-raleza no verbal del proceso de pensamientohumano. Su apariencia básica es una pantallade ordenador, en la que se colocan una serie deventanas. Estas ventanas contienen una colec-ción de herramientas (programas) y documentos(ficheros de información). Estas ventanas pue-den llevarse al fondo o tenerse en un primerplano y desplegar sus contenidos, al igual queuna ventana puede ser parcialmente cubierta porotra. Cada herramienta está representada por unicono (pequeña figura) y un título. Un punterocontrolado directamente por el ratón se usa paraseleccionar el programa; para ello basta conapuntar a él y apretar el botón del ratón. Una vezque un programa está funcionando, éste cumplelas mismas reglas comunes de este sistemaoperativo, por lo que no hay necesidad de apren-der un método de trabajo nuevo cuando secomienza a usar una nueva herramienta. El prin-cipio de funcionamiento es el de minimizar en loposible el uso del teclado para la toma de deci-siones (que continúa siendo, obviamente, lamejor herramienta para la entrada de textos oinformación) al permitir mediante un puntero laselección de una gran cantidad de opcionesrepresentadas por unas imágenes gráficasestandarizadas. Estas opciones incluyen menúsdesplegables y cuadros de diálogo, los cualesson pequeñas pantallas en las que se puedenrealizar selecciones mediante la presión de boto-nes usando el puntero. Es posible, mientras seestá ejecutando una aplicación en una ventana,detener la operación y usar otra herramienta enotra ventana. Esta posibilidad no supone un tra-bajo multitarea real, puesto que sólo hay unaaplicación activa en cada momento, pero esposible mezclar una serie de tareas en un tiem-

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po determinado sin tener que cerrar completa-mente una de ellas. Por ejemplo, cuando se estáescribiendo un informe técnico puede ser nece-sario mantener abiertos simultáneamente unprocesador de textos, una hoja de cálculos, unprograma de análisis y un programa de CAD, detal manera que el documento final puede prepa-rarse al tiempo que las figuras, los cálculos o lainformación de las tablas o gráficos se generan omodifican. Un procesamiento real multitarea, enel que un gran análisis mediante elementos fini-tos, por citar un ejemplo, pueda ejecutarse mien-tras se realizan otras tareas más rutinarias, solose encuentra disponible en las estaciones de tra-bajo más poderosas.

A pesar de que los sistemas de ventanashacen los ordenadores más accesibles a unacantidad creciente de usuarios potenciales, pre-sentan algunas dificultades para los programa-dores informáticos. Los requerimientos dememoria RAM y de memoria para almacena-miento de información son altos. El desarrollo deprogramas originales compatibles con estos sis-

temas de ventanases lento y requieremucho tiempo y, porello, el coste de laescritura de un pro-grama técnico desti-nado a un gruporestringido de usu-arios los hace mu-chas veces pro-hibitivos. La con-versión de progra-mas muy extendi-dos y que funcionencon sistemas opera-tivos normales, detal manera que sepreserve el funcio-namiento y el méto-do de trabajo quelos ha hecho popu-

lares al tiempo que se aprovechen las ventajasdel nuevo sistema operativo, es una tarea muchomás difícil aún. Muchas veces es necesario tra-bajar dentro del sistema operativo basado en laintroducción de comandos desde el teclado. Enlos ordenadores personales, el más extendido esel MS-DOS y, en las estaciones de trabajo lo esel UNIX. El uso de ordenadores con estos siste-mas requiere un mayor conocimiento de las fun-ciones del sistema operativo y del sistema dealmacenamiento de la información en el disco.Visualmente se presentan como una pantallanegra, o al menos parte de ella, con un cursorque luce intermitentemente, y que se encuentraa la derecha de un pequeño texto. Con el objeti-vo de que el ordenador realice cualquier tarea esnecesario teclear un comando en el lenguaje deprogramación de alto nivel del sistema operativo.Este funcionamiento es más efectivo de lo queparece su descripción, pues con un número limi-tado de comandos y un conocimiento de laestructura del disco duro es posible trabajar conbastante eficiencia, bien en un ordenador perso-nal o en una estación de trabajo.

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EL INTERFAZ DEL USUARIO

Figura 3 Una ventana

7. PROGRAMACIÓN DE LOS ORDENADORES

El trabajo a nivel de un chip de un proce-sador requiere que hasta las operaciones mássencillas se realicen mediante la ejecución de ungran número de instrucciones muy simples. Latarea de programar un ordenador en esos térmi-nos es un proceso muy tedioso que sólo se plan-tea cuando la velocidad de ejecución tiene laprioridad absoluta. Los lenguajes de programa-ción de alto nivel suministran una vía alternativapara manejar el ordenador mediante el uso deuna secuencia de instrucciones más avanzadascon un parecido razonable con el lenguaje verbalordinario. Este conjunto de instrucciones (el pro-grama de ordenador) se traducen (compilan) aun código máquina que pueda ser entendido porel ordenador. A estos lenguajes máquina se lesdenomina de bajo nivel, en contraste con los len-guajes de programación.

Cualquier lenguaje de programación tieneun vocabulario de comandos y unas reglas desintaxis. Además contienen un conjunto de ope-radores aritméticos, incluyendo muchos de losusados en las operaciones matemáticas másavanzadas, y la posibilidad de usar variables demuy distintos tipos. El programador ha de prepa-rar una lista de instrucciones que representan elflujo de control dentro del programa. Hay muchos

lenguajes de programación, pero cada uno deellos tiene una filosofía básica que lo hace efi-ciente en un campo específico. Para aplicacio-nes técnicas el FORTRAN (originalmente usadoen los primeros ordenadores para el procesadopor lotes), es usado ampliamente debido a sueficiencia matemática y a su gigantesca libreríade subrutinas matemáticas. El lenguaje máspopular para programación general es el BASIC,que existe en diferentes formas, desde el intér-prete casi sin estructurar que generalmente seentrega en cualquier ordenador personal, hastaversiones compilables muy avanzadas con unagran cantidad de librerías de funciones.Posiblemente el lenguaje más versátil y podero-so para aplicaciones generales empleado funda-mentalmente por programadores profesionaleses el C. el cual incluye operadores que permitenun acceso directo y fácil a la memoria del orde-nador. Otros lenguajes se usan principalmenteen tipos específicos de aplicaciones con sus pro-pios requerimientos funcionales, sobre los cua-les no vamos a dar más detalles aquí. En estemomento los usuarios de ordenadores no nece-sitan escribir programas, sino usar los produci-dos por profesionales. Una excepción a estaregla son las hojas de cálculo y, a veces, lasbases de datos, en las cuales puede ser conve-niente la escritura de aplicaciones en lenguajede alto nivel que se incluyen junto a estos pro-gramas.

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8. ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y DISEÑO DE SOFTWARE

Principalmente debido a su estrecha rela-ción con las investigaciones sobre los ordenado-res realizadas en las universidades, los progra-mas de análisis estructural estuvierondisponibles desde hace mucho tiempo, inicial-mente en los primeros ordenadores modernos ymás recientemente en todo tipo de hardware.Excepto en los procesos de análisis más com-plejos la capacidad de los ordenadores persona-les actuales es suficiente incluso para los pro-blemas más especializados que se presentan enla ingeniería estructural. En el caso de cálculosestáticos de componentes estructurales, las ruti-nas de cálculo suelen estar contenidas dentrode las aplicaciones de ingeniería de diseño. Elanálisis elástico de pórticos planos es probable-mente la herramienta más útil para el diseñadorde estructuras. Actualmente, está disponible enordenadores personales en una multiplicidad deformas distintas. Las diferencias más importan-tes entre éstos tiende a residir en la mayor omenor facilidad de uso, más que en sus capaci-dades técnicas: pues todos tienden a tener laopción de representación gráfica (figura 4), detal manera que la geometría y los resultadospuedan ser visualizados convenientemente. Esen el proceso de edición de dicha geometríadonde varían muchísimo, al igual que en susposibilidades de interacción con los programasde diseño y CAD. Distintos análisis como no line-ales, elasto-plásticos y tridi-mensionales de pórticos sepresentan habitualmenteintegrados en paquetes decálculos por elementos fini-tos generalistas, que fuerondesarrollados para los pri-meros ordenadores durantesu concepción en los cen-tros de investigación univer-sitarios. Estos paquetes,aunque muy útiles para lacomprobación de tensio-nes, deformaciones y com-portamientos dinámicos enproblemas complejos, exi-gen una gran cantidad de

información de entrada y producen una cantidadde resultados muy superior a la necesaria habi-tualmente. Su uso se adapta mejor a la compro-bación final de un diseño, más que en la fase deanálisis inicial donde se usan como parte delproceso global de selección del tamaño de loselementos estructurales.

Los programas de diseño estructural sonun fenómeno mucho más reciente, puesto quese basan primordialmente en su interacción con-tinua con el ingeniero diseñador y sólo comenzóa estar disponible cuando aparecieron los micro-ordenadores a principios de los años 80. Muchosde los diseños estructurales sólo requieren cál-culos relativamente simples (cálculos de cargasnormalizadas, análisis y dimensionamientobasados en las reglas establecidas en códigos ynormas). Estos cálculos se han realizado tradi-cionalmente a mano, pero la informática interac-tiva permite actualmente al diseñador aprove-charse de las ventajas de los procesosinformáticos sin perder control sobre las decisio-nes del diseño. Estos programas de diseño per-miten al diseñador evitar laboriosos cálculosmanuales, en muchos casos un cierto grado deoptimización automática forma parte del progra-ma, pero siempre la decisión de elegir el tamañofinal de cada uno de los elementos sigue siendopotestad del diseñador. Los programas de dise-ño cubren todos los campos, pero son muy varia-bles en naturaleza, estilo y calidad. Las mejorespermiten una flexibilidad considerable, facilitando

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ANÁLISIS ESTRUCTURAL…

Figura 4 Ejemplo de salida gráfica

la revisión de los diseños y permitiendo el inter-cambio de información con programas de análi-sis, de CAD, de modelización y de estimacionesde costes.

En el contexto del diseño estructural enacero, el material disponible comienza con dis-cos divulgativos suministrados por los fabrican-tes de productos siderúrgicos, que incluyentablas con valores de cargas mayoradas ydimensiones principales y en función de las con-diciones de sustentación. El diseño de elemen-tos de acuerdo con diferentes normas, incluyevigas (de acero o mixtas), pilares y vigas-pilar yuniones de varios tipos. Aunque el diseño de loselementos toma normalmente la forma de pro-gramas ejecutables independientes, la capaci-dad actual de las hojas de cálculo es tal que cier-tas aplicaciones basadas en hojas de cálculoestándar, pueden ser un método flexible de auto-matizar estos procesos de diseño relativamentesimples, con una buena transmisión de informa-ción resultante a otros programas. El diseñoplástico de pórticos metálicos, particularmenteen el caso de baja altura o pocos niveles, estádisponible en diferentes grados de sofisticacióndesde el punto de vista de su facilidad de uso,conexión a otros programas y CAD, y al orden delos cálculos realizados. Este tipo de diseño es unárea donde los diferentes niveles de capacidad

analítica suministran distintos grados de acerca-miento a los resultados reales; el análisis no line-al, que permita el desarrollo de zonas plásticas,puede producir capacidades resistentes para losmismos elementos distintas a las de las versio-nes rigidoplásticas o elastoplásticas.

Probablemente lo más destacable de losprogramas de diseño actuales es que diferentesmaneras de trabajar pueden ser convenientespara distintos campos de diseño. Un taller deestructuras con una orientación mayoritariahacia el diseño y la fabricación necesitará un sis-tema realmente integrado, preferentementebasado en un modelo tridimensional, donde seafácil manejar una gran cantidad de elementos,donde puedan estandarizarse las dimensiones ylas uniones, hacer rápidas revisiones, y obtenerdatos lo más exactos posible, acerca de los cos-tes y de la fabricación. Una pequeña empresa deconsultoría puede encontrar más convenientedisponer de una librería bastante extensa de pro-gramas de diseño independientes con un mane-jo por parte del diseñador lo más simple posible,de tal manera que los dimensionamientos bási-cos de los elementos estructurales y la presen-tación de los cálculos para el control de su apro-bación pueda realizarse con fiabilidad y sin unproceso de reaprendizaje cuando cada aplica-ción se usa únicamente ocasionalmente.

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9. DISEÑO ASISTIDO POR ORDENADOR (C.A.D):DELINEACIÓN EN DOS DIMENSIONESEl desarrollo de representaciones gráficas

interactivas a principios de los años 70 ofreció laoportunidad de usar ordenadores para la deline-ación. Estos sistemas usaban los ordenadoresde placa madre con terminales gráficas y podíandelinear incluso en 3 dimensiones. Inicialmentesu uso estaba limitado a la industria de fabrica-ción pesada, particularmente en la producciónde aviones, barcos y coches, donde la produc-ción en masa permitía asumir las gigantescasinversiones requeridas por los sistemas de CADde estas épocas. Ya desde la época de estos sis-temas pioneros, los resultados obtenidos deestos sistemas de delineación incluían la elabo-ración de mediciones automáticas y conectadasa máquinas de control numérico (C.N.) permitie-ron la mejora de la eficacia en la fabricación.

En los últimos años de la década de los70, el desarrollo de los super miniordenadoressupuso un factor muy importante en el creci-miento de la extensión de los sistemas de CAD.Estos equipos posibilitaron el trabajo individual ypodrían denominarse como “diseñadores perso-nales”. Su extensión seguía estando concentra-da en las industrias orientada a la producción,pero se incrementó el uso de sistemas relativa-mente más baratos y simples de delineación endos dimensiones en el sector de la construcción.El uso de estos diseñadores personales era difí-cil fundamentalmente porque no estaban pensa-dos con el objetivo de facilitar su manejo. Lacomunicación usuario ordenador, no estabaestandarizada, y se realizaba generalmente enforma de líneas de comandos con una sintaxiscompleja. Sus posibilidades replicaban las de losprocesos de delineación manual, con muy pocasposibilidades de decisión automáticas por partede la máquina. Por ejemplo, era muy típica laposibilidad de cambiar la dimensión que figurabasobre una cota, sin cambiar dicha dimensión ysin que se emitiera un mensaje de advertenciaautomático. Algunos sistemas simples todavíaposibilitan dichas operaciones. Las ventajas quepresentaban este tipo de CAD eran muy limita-

das y, básicamente, se reducían a la posibilidadde revisar un plano y volverlo a imprimir. Lostiempos empleados en la realización de los pla-nos originales solía ser muy similar, sino superiora los empleados en la producción del mismomediante la delineación manual.

Se han ido introduciendo rápidamentenuevas posibilidades, con mayores ventajas.Éstas empiezan por la mejora en la producciónde construcciones geométricas como:

• Chaflanes automáticos, generados alfinal o en el punto medio de una línea,de un punto de una malla, o de una tan-gente, etc..

• Generación de mallas de referenciaautomáticamente.

• Entidades geométricas, como rectángu-los, círculos y otras figuras, permitién-dose su sustitución, redimensionamien-to o distorsión.

• Dimensiones relacionadas, en la cualuna flecha se asocia a dos puntos o auna entidad y varía su dimensión si elobjeto cambia su tamaño.

• Capas, que permiten que distintos gru-pos de información, como pueden serlos detalles arquitectónicos, las cimen-taciones, los detalles estructurales, o delas instalaciones, puedan superponerseen una vista única, como en la figura 5.

• Objetos, definidos por el usuario y quepueden ser redimensionados y coloca-dos en cualquier parte del plano, de talmanera que al cambiar una de lasdimensiones del objeto se cambienautomáticamente el resto de dimensio-nes dependientes de ella.

• Librerías de símbolos con formas geo-métricas normalizadas, como puedenser los detalles arquitectónicos o estruc-turales. Estas librerías se pueden usar,no solamente durante la delineación,sino también como información quepuede usarse en otras aplicaciones,como en la producción de listas demateriales. Existen librerías especiali-

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DISEÑO ASISTIDO POR ORDENADOR (C.A.D.)…

zadas de símbolos que pueden ser cre-adas o adquiridas.

Todas estas opciones se encuentran dis-ponibles en las aplicaciones de CAD para orde-nadores personales. Las posibilidades aumentancada día, y los programas cada vez ofrecen másfacilidades para la generación de ciertas repre-sentaciones, por ejemplo en algunas relacionesparticulares de los elementos a delinear. No obs-tante, estas ventajas llevan acarreadas algunasdesventajas:

• El usuario debe especificar un númerocreciente de datos.

• Se requiere un sistema de manejo debases de datos y con ella una crecientememoria del sistema.

• Estas ventajas incrementan los tiemposde procesamiento del ordenador.

Los sistemas de delineación en dos dimen-siones tienen un papel importante en la producciónde las plantas de disposición general, que son tra-dicionalmente la responsabilidad de las ingenierí-

as. A menos que el sistema vaya a serusado posteriormente en la produc-ción de los planos de detalle, que nor-malmente son responsabilidad delfabricante, no existe una ventaja en eluso de un sistema de modelado tridi-mensional. Un sistema estándar endos dimensiones permite un intercam-bio fácil de información con los arqui-tectos y los ingenieros encargados delas instalaciones auxiliares. Permite laintegración de parte de los trabajos deingeniería civil y de ingeniería estructu-ral mediante una superposición simplede capas. Los planos pueden sercopiados directamente en paquetes deprocesamiento de textos para la pre-paración de informes. En el futuro ade-más será posible usar los sistemas 2Den el pre-proceso de modelación tridi-mensional.

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Figura 5 Distribución de la información por capas

10. MODELO ESTRUCTURAL TRIDIMENSIONALLos sistemas de delineación

tridimensional pueden variar desdeuna simple malla de líneas, queopera únicamente con entes unidirec-cionales, pasando por el modeladocon superficies hasta el auténticomodelado sólido que requiere unconjunto de datos que permita definircompletamente dicho volumen y susrelaciones con otros, pero que a cam-bio ofrece un potencial enorme.

Los sistemas tridimensiona-les más simples ofrecen pocas ven-tajas sobre el CAD bidimensionalpara la industria de la construcción.Sin embargo, el desarrollo de for-mas específicas de modelado pue-den ofrecer un potencial enorme ensu aplicación al campo estructural(incluidos los detalles de diseño). Eneste contexto, el modelado 3D supo-ne la posibilidad de representar laestructura completa, lo que lo distin-gue del CAD tradicional en el que loselementos individuales se represen-tan como formas planas. Se consi-gue, pues, una descripción completade la estructura, incluyendo conexio-nes de las que se puede extraertoda la información sobre la fabrica-ción y el montaje de una maneraautomática. El modelado se crea deuna manera similar a como se reali-za el diseño, con una definiciónbasta al principio, a la que se vanañadiendo más detalles progresiva-mente.

Inicialmente se define la disposicióngeneral mediante una malla de líneas (figura 6a).Esto puede llevarse a cabo con la ayuda de unamalla tridimensional de líneas y los datos denivel, que corresponden a la disposición generalsuministrada por el arquitecto o ingeniero. Con elmodelado tridimensional pueden darse más pla-

nos de detalle, incluyendo vistas isométricas(figura 6b). La información sobre tamaños de loselementos, elevaciones de nivel y otras informa-ciones adicionales como las reacciones obteni-das en el diseño pueden introducirse fácilmente.La siguiente responsabilidad del fabricante serádiseñar las uniones. Esta tarea se verá facilitada

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MODELO ESTRUCTURAL TRIDIMENSIONAL

Figura 6a Modelo de pórticos de alambre

Figura 6b Vista isométrica generada de un modelo 3D

por el uso de uniones estándar previamente defi-nidas (que pueden acomodarse a las necesida-des de cada compañía o cliente) y que se dimen-sionarán automáticamente teniendo en cuenta eltamaño de los elementos a unir (figura 7). Sepodrán realizar cálculos de detalle de acuerdo alas normas de diseño vigentes y teniendo encuenta las reacciones introducidas en el modela-do de la malla de líneas. Allí donde sea necesa-rio introducir una unión no definida previamenteo no disponible, se pueden usar subrutinas degeneración de los detalles necesarios, bien par-tiendo desde cero o partiendo de modelos yaexistentes. El resultado puede ser añadido a lalibrería para su uso futuro.

La definición de un modelo tridimensio-nal de la manera reciéndescrita contiene una des-cripción topográfica y mor-fológica completa de laestructura incluyendo susvértices, bordes y superfi-cies para cada pieza deacero. Consecuentemente,las dimensiones de los ele-mentos pueden ser com-probadas automáticamen-te, evitando las inter-ferencias que pueden pro-ducirse fácilmente en elproceso tradicional. Elmodelo permite la genera-ción eficiente de los planos,incluyendo la disposicióngeneral (plantas, alzados,secciones, vistas isométri-cas y cimentaciones), pla-nos de despiece completospara la fabricación de todoslos elementos, ensambladode piezas, y cálculo deáreas y volúmenes de todala estructura (figuras 8, 9ay b). Algunas otras ventajasde estos sistemas estánaparejadas a la posibilidadde enlace con otras partesdel proceso de producción.Se pueden generar planti-

llas para, por ejemplo, rigidizadores y tuberías.Se pueden extraer planos de montaje y listas demateriales automáticamente (incluyendo deta-lles de corte ensamblado, tornillos, etc.). Si sedispone adicionalmente de una conexión a unsistema de gestión de información, se puedenextraer datos para el control de stocks, previ-siones y contabilidad, etc. Una posibilidad conunas posibilidades potenciales muy importan-tes es la transmisión directa de datos al controlnumérico de las máquinas, lo que permite auto-matizar gran parte de la fabricación. Con rela-ción a este aspecto, el modelado tridimensionales la pieza clave para el control de un taller defabricación totalmente integrado, lo que posibili-tará que se ofrezca un producto completo llaveen mano.

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Figura 7 Típica librería de detalles de conexiones

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Figura 8 Vista isométrica típica de una disposición general preparada en un sistema CAD

Figura 9a Detalles de definición de una viga de forjado

En términos generales, el modelado delas superficies puede suministrar informaciónadicional. La aplicación más obvia es la de defi-nir los límites dentro de los cuales hay superfi-cies de unas características determinadas.Técnicas de modelización más sofisticadas,como las que permiten adaptar una superficiesiguiendo una forma geométrica, no tienen apli-cación directa en la mayor parte de las activida-des de construcción, pero son particularmentevaliosas cuando se están desarrollando recipien-tes o tanques, como en el caso del diseño y lafabricación del chasis de un automóvil. Es posi-ble que adelantos futuros como los recién des-critos permitan integrar el modelado de “esque-letos”, con modelos de superficie que describanla envoltura del edificio y sistemas de visualiza-ción arquitectónicos, pero por el momento noestán aún disponibles.

Normalmente los planos de distribucióngeneral han sido la base para la elaboración delas mediciones usadas en las ofertas. Su prepa-ración requiere el cálculo de los pesos de laestructura, incluyendo las uniones y elementosestructurales auxiliares, la fabricación y el monta-je. Las especificaciones, que pueden presentarse

en formato estándar, suministran información adi-cional, como las características de la protecciónanticorrosiva. Estas mediciones suelen preparar-se manualmente. Sin embargo, si se usa un sis-tema de modelado tridimensional adecuado,puede obtenerse información de dicho modeloque pueda usarse como base de la medición, aldeterminarse las cantidades automáticamente.Esta técnica no sólo presenta la ventaja de aho-rrar el tiempo empleado en los tediosos cálculos,sino que reduce los posibles errores de cálculo.Como parte de los planos de detalle de la estruc-tura, cada pieza recibe un marca de referencia.Esta marca puede usarse para identificar cadapieza en la fase de fabricación y en las operacio-nes de montaje y sirve también como base parala elaboración de listas de materiales que seenvían al departamento de suministros y al deplanificación de la producción.

En un contrato llave en mano, no se usauna lista de mediciones oficial. Por el contrario elfabricante de la estructura metálica debe estimarunas cifras basándose en su experiencia y encálculos preliminares. Una vez que se ha adjudi-cado el contrato, el fabricante prepara los cálcu-los de diseño y unos planos de disposición gene-

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Figura 9b Detalles de definición de un pilar

general. Se necesita a continuación la elabora-ción de listas de acopio preliminares siguiéndoseposteriormente los pasos normales en el proce-so de compra de materiales. En este contexto, el

uso de modeladores tridimensionales mejora laexactitud de la estimación de las listas de mate-riales, incluso antes de que exista un modelosólido completo.

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11. CONTROL NUMÉRICO EN LA FABRICACIÓN

Los métodos tradicionales de prepara-ción de los elementos estructurales de aceropara la construcción -corte a la longitud adecua-da, taladrado, fabricación de elementos auxilia-res (orejetas, rigidizadores, cartelas, etc.) y elensamblado de subconjuntos (como cerchas)-son labores que consumen gran cantidad de tra-bajo, y que están basadas en la informaciónexacta proveniente de los planos de detalle. Lamedición y marcado manual se ha hecho duran-te mucho tiempo mediante el uso de plantillas,típicas de los trabajos en madera. Después lasmáquinas apropiadas (serradoras, taladros,etc.) pueden ser posicionadas manualmente,realizándose las operaciones en secuencia paralo que la pieza pasa de una máquina a otra. Losensamblajes preliminares se unían disponiéndo-los sobre el suelo, sobre el que se había marca-do la geometría usando métodos tradicionalesde trazado.

La introducción de máquinas de controlnumérico ha permitido que las operaciones depreparación como el corte a medida y el posicio-namiento de taladros sean realizados numérica-

mente desde una consola de ordenador. De estamanera, las largas operaciones de marcado,posicionamiento y preparación se integran en unproceso único que permite la consecución deahorros importantes en la eficiencia de la fabri-cación, especialmente dónde hay una cantidadestándar de operaciones, o éstas son muy repe-titivas. Esta mejora puede ser aún mayor si lainformación necesaria sobre la mecanización seenvía directamente desde el programa de mode-lado a la máquina de control numérico, evitandotener que hacerlo manualmente desde los pla-nos y las especificaciones. Esta operación sóloes posible si el programa de modelado puedetransferir los datos de las operaciones de meca-nización de una manera adecuada. Esta infor-mación puede ser transferida mediante un dis-quete que pueda ser leído por el controlnumérico o bien mediante el uso de una cone-xión de red entre los ordenadores de CAD y lamaquinaria. Actualmente sólo unos pocos talle-res han alcanzado una integración completa víaordenador tal como la descrita, fundamental-mente debido a incompatibilidades entre losequipos informáticos y las máquinas, pero estaintegración puede permitir una mayor eficiencia ymejor calidad que el sistema semi-manual mayo-ritario hoy en día.

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12. EL FUTURO

La predicción de los avances futuros en elcampo de la informática es notoriamente peligro-sa. No obstante, la tendencia continua deaumento en la capacidad de los ordenadorescon un pequeño aumento de precio, o incluso sinél, parece no tener fin, por lo que parece lógicosuponer que las aplicaciones de la informática seextenderán aún más. Las aplicaciones, que eneste momento requieren una cantidad de proce-samiento excesivo, y por ello no son posibles, loserán en el futuro. La evolución de los dispositi-vos gráficos parece haber alcanzado una mese-ta de estabilidad, pero las aplicaciones de losgráficos pueden aún extenderse, como por ejem-plo, con la aplicación de la realidad virtual, quepodría permitir, tanto al ingeniero estructuristacomo al arquitecto, visualizar de una manerarealista los nuevos avances. Esta aplicación yaha sido usada, en forma de demostraciones,para un pequeño número de nuevas construc-ciones.

Las rutinas de cálculos de diseño podríanser más sofisticadas, permitiendo solucionesmás audaces, pero existe el peligro de que eldiseñador padezca una dependencia del poderde procesamiento del ordenador. Un conoci-miento elemental del comportamiento estructurales absolutamente esencial. Puede haber unatentación que lleve a usar métodos de análisis ydiseño elaborados en exceso, y el ingenierosiempre debe considerar si éstos son apropia-dos, particularmente teniendo en cuenta las ine-vitables incertidumbres en los valores de las car-gas de diseño, características de los materiales,etc.. Otro peligro consiste en refinar en excesolos diseños con el objetivo de optimizar la efi-ciencia estructural. Por ejemplo, una estructuraen la que todos los elementos hayan sido dise-ñados con un peso mínimo necesario parasoportar las solicitaciones, resultará en unareducción del peso final, pero casi con todaseguridad será a expensas de un aumento en loscostes de fabricación y montaje.

Algunos aspectos del diseño estructural,como la resistencia a un incendio, han sido tra-tados tradicionalmente de una manera simplifi-

cada y el incremento en el uso de los ordenado-res permitirá que se puedan incluir en los cálcu-los de diseño unos principios más racionales.Otros aspectos del comportamiento han sidocompletamente ignorados. Por ejemplo, el com-portamiento dinámico es un tema en el quehabrá una demanda creciente de atención porparte del diseñador, y de nuevo, la integraciónque permite la informática puede colaborar a quese haga con menor dificultad. La posibilidad deque el diseñador cree un modelo inteligente de laestructura y lo exponga a un número determina-do de escenarios de diseño, observando e inter-pretando sus respuestas, será cada vez máshabitual. En este aspecto las posibilidades gráfi-cas tendrán otra vez un papel prominente, con laposibilidad de visualizar el comportamiento envez de representarlo en forma de listados de difí-cil interpretación.

La integración de los ordenadores encada una de las fases del diseño y la construc-ción no sólo conllevará un aumento en la eficien-cia con el transvase de la información de unafase a la siguiente, sino que expandirá el uso dela informática en áreas que, hasta el momento,se consideraban triviales. Si en el esquema dediseño se incluye la creación de un modelo demalla de la estructura, los cálculos de cargas sonprácticamente automáticos. A pesar de que estafase no es una parte difícil de los cálculos dediseño, es aburrida y su determinación automáti-ca puede conllevar cierto ahorro de tiempo. Esimposible que eventuales sistemas expertos, quehasta ahora han tenido un éxito limitado en elcampo estructural, puedan ser útiles en la fasede concepción inicial y en la de integración de laforma estructural con las instalaciones auxiliareso con las formas requeridas por el uso del edifi-cio.

Estos avances, que se basan en el esta-blecimiento de una estructura de base de datoscomún y universal, permitirá que la informaciónsobre la estructura se pueda compartir entre lasdiferentes aplicaciones, por lo que un cambiocomo consecuencia de un proceso automática-mente se incorpora en todos los procesosdependientes para asegurar la consistencia. Losconceptos de programación orientada a objetos

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EL FUTURO

y las bases de datos relacionales son los vehí-culos que permitirán estos avances. Se ha vistoque la delineación en 3D ya ha sido enlazadacon las máquinas y con otros aspectos de laconstrucción. Estos nexos serán seguramentemás comunes al introducirse datos sobre lasestructuras normalizadas y los fabricantes explo-

tarán los beneficios que ofrece la integración.Esta conexión puede extenderse a la planifica-ción en obra, donde podrán observarse aúnmayores beneficios. Otros aspectos no estructu-rales también se verán mejorados gracias a laintegración de la información: análisis de losrequerimientos de energía, luz solar, etc..

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13. RESUMEN FINAL• Los equipos informáticos continúan

desarrollándose vertiginosamente y suuso permite la reducción de costes enuna amplia variedad de actividadesintegradas en la construcción conacero.

• Los equipos gráficos interactivos se hanconvertido en estándares, facilitando el

uso de los ordenadores a los no espe-cialistas.

• Diferentes organizaciones dentro delmundo de la construcción necesitan dis-tintos tipos de equipos.

• Cuanto mayor sea el grado de transfe-rencia automática de datos entre dife-rentes aplicaciones, mayor será la efi-ciencia del proceso global.

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RESUMEN FINAL

ESDEP TOMO 7CAD/CAM

Lección 7.2: Futuro desarrollo de los sitemas de información en la construcción en acero

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OBJETIVOS/ALCANCE

OBJETIVOS/ALCANCE

Se analizarán los avances futuros en latransmisión de datos entre las distintas etapasdentro del proceso de construcción en acero,hasta acercarse a una modelización del producto.Se indicarán las ventajas que se pueden obtenerde ello, y cómo pueden alcanzarse estos cambios.

CONOCIMIENTOS PREVIOS

Lección 7.1: Introducción al diseño y lafabricación asistidos porordenador

LECCIONES AFINES

Ninguna.

RESUMEN

Se revisará brevemente los procesos deintercambio de información en las distintas fasesde la construcción en acero. Se destacan lasventajas potenciales de realizar este intercambiomediante ordenadores, en vez realizarlo, comoactualmente, mediante información manuscrita.Se discutirán los principios y requerimientosbásicos que deben cumplirse de tal manera quese pueda implementar dicho sistema, a la vezque se considerarán los medios prácticos en loscuales puede alcanzarse. Se explicará el papelde los sistemas de gestión de información, y sedescribirá una método realista para su instala-ción en toda la industria.

1. INTRODUCCIÓN

El progreso del proyecto de un edificiodesde las condiciones del cliente hasta la con-clusión de la ejecución conlleva la generación ytransferencia de grandes cantidades de informa-ción, mucha de ella en forma de documentos enpapel. Mucha gente realiza aportaciones para elavance del proyecto en sus diversas fases.

La necesidad de transferir la informaciónde un formato a otro ( como ocurre, por ejemplo,en la creación de planos de taller para la fabrica-

ción de la estructura de acero), junto con latransmisión de información errónea o inadecua-da y las modificaciones tardías provocan proble-mas de ineficiencia e interrupciones, que exigenrepeticiones costosas de trabajo.

El propósito de esta lección es extenderlas ideas de intercambio estándar de informa-ción, desarrolladas para la industria de la fabri-cación, a los procesos de transferencia de infor-mación entre las distintas fases de laconstrucción, con el objetivo de mejorar su efi-ciencia y su coste.

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2. EL INTERCAMBIO DE INFORMACIÓN EN EL PROCESO DE CONSTRUCCIÓN

2.1 El intercambio de información:situación actual

Las figuras 1 y 2 dan una idea de la infor-mación generada e intercambiada dentro del pro-ceso de construcción, y las distintas partes quepodrían estar involucradas en dichos intercambiosde información. La figura 3 representa esquemáti-camente una parte de esta información, usando laterminología del modelo del producto - siendo eneste caso el producto, la parte del conjunto de laconstrucción de un edificio correspondiente a laestructura metálica. Esta figura marca las etapasen la vida del producto, e ilustra la acumulación dedatos al progresar su vida. Los intercambios deinformación entre varias fases tienen una signifi-cación legal particular. Un ejemplo, es el conjunto

de datos que se intercambian al final de la fase dediseño y que está marcada por la firma de un con-trato. Existe la obligación, por parte de los partici-pantes, de asegurar la corrección, claridad, finali-dad e integridad de dichos intercambios, puestoque los errores producen pérdidas de tiempo ydinero y las variaciones conducen a reclamacio-nes contractuales.

El sentido común sugiere que la cantidadde información intercambiada se limite a lo esen-cial, compatible, por supuesto, con la necesidad depermitir un entendimiento de las requerimientos.

En la actualidad este intercambio entre losparticipantes se realiza por medio de materialimpreso, ya sean informes, cálculos, planos, etc.La interpretación de estos datos en cada etapa esuna tarea que consume mucho tiempo, particular-mente si hay ambigüedades, o si hay aspectosincompletos. Las modificaciones de la informacióngeneralmente acarrean cambios en cada una delas etapas posteriores de la ruta del modelo de

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EL INTERCAMBIO DE INFORMACIÓN…

Figura 2 Información transferida en el proceso deconstrucción: participantes

Figura 1 Información transferida durante el proceso de construc-ción: documentación

producto. Los cambios en las especificaciones delcliente, por ejemplo, causan una repetición de loscálculos de diseño, de los planos, detalles, etc. y,si se produce tardíamente en el programa puedeprovocar retrasos significativos. La sustitución delos tamaños de las secciones durante la fase deingeniería de detalle debido, por ejemplo, a loscondicionamientos del acopio puede tener meno-res consecuencias, pero aún así los cambiosnecesarios provocan perdidas de tiempo. Siempreexiste el peligro de que cambios aislados tenganimplicaciones en otras partes de la construcción,los cuales pasan desapercibidos debido a las pri-sas durante la introducción de las correcciones.Un cambio tan simple como el del canto de unaviga puede, en algunos casos, tener una impor-tancia considerable en la colocación de las insta-laciones auxiliares.

Los sistemas actuales ofrecen, sin embar-go, oportunidades muy útiles para comprobar losdatos, puesto que en cada transferencia de infor-

mación, éstos se examinan como si fueran losprimeros. Esto posibilita una gran flexibilidad alsistema, con parte de la información transferidaen un determinado formato, y en una variedad deformatos. El intercambio de puntos de vista entrelas posteriores fases de la ruta de vida del pro-ducto y las fases iniciales del proceso son relati-vamente fáciles.

2.2 El intercambio de información:el futuro

El uso de los ordenadores, en cada unade las etapas de un proyecto, crece cada día conel objetivo de aumentar la eficiencia. Una de lasactividades que consumen mayor cantidad detiempo cuando se usan los ordenadores es laintroducción de los datos, por tanto se puedenproducir grandes ahorros si dicho fase se mini-miza. Este objetivo puede conseguirse mediantela transferencia electrónica de datos entre las

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Figura 3 Producción e intercambio de información

sucesivas etapas, en vez de la transferenciahabitual mediante papel.

En el futuro la transferencia de informa-ción implicará un uso creciente de los ordenado-res para reducir la introducción manual de datosy hacer que el flujo de datos sobre el “productoestructural” sea mejor. Por ejemplo la informa-ción originada durante los cálculos de diseñopodría ser transferida directamente a un sistemade dibujo por ordenador (CAD), evitándose deesta manera la duplicidad en la definición de losdatos básicos como vanos de las vigas, alturasde los pilares, etc. y permitiendo que los resul-tados de los cálculos (tamaño de las secciones,reacciones sobre las vigas, etc.) puedan ser usa-dos en las siguientes etapas.

Ya se han producido algunos avances enesta dirección. La integración de la delineaciónde los planos de disposición general y los dedetalles, y la salida de datos de los modelos tri-dimensionales directamente a las máquinas decontrol numérico. Esto significa la sustitución delas limitadas convenciones y protocolos actualesde intercambio de información, tanto manualescomo informáticos, por un sistema mucho másriguroso que pueda ser usado en el conjunto delsector de la industria de la construcción, y quesea capaz de operar en todas las fases de la vidadel proyecto.

Este sistema requiere:

1. El establecimiento de una descripciónunificada del producto mediante orde-nador.

Se necesitaría incluir, de una maneracomprensible, toda la informaciónnecesaria para describir todos losaspectos del producto en todas susetapas.

2. La creación de estándares para latransferencia de información entre dis-tintos ordenadores y organizaciones.

3. La creación de sistemas de gestión dela información, que controlen los cam-bios, el acceso a ella y las garantíasde calidad.

Estas exigencias pueden ilustrarsemediante los siguientes sencillos ejemplos:

1. Un programa de ordenador para elanálisis elástico de pórticos necesitadescribir las secciones transversalesde los elementos en función de su áreay momento de inercia. No es necesarioconocer cómo se distribuye dicha áreaen la sección, es decir su forma. Sinembargo esta descripción, quizás,puede ser inadecuada para la genera-ción de las uniones. Por ello, es prefe-rible tener un formato común quepueda satisfacer ambas necesidades,permitiendo una eficiente transicióndesde el análisis al dibujo de planos.

El ejemplo anterior puede parecer tri-vial. La mayoría de los programas deanálisis permiten la definición de unasección transversal mediante unalibrería estándar. Sin embargo, ilustrala idea de que la información quepuede ser suficiente para describir unproducto en una determinada fasepuede ser insuficiente para otrasfases.

2. Un fabricante de estructuras trabajacon una gama de productos, tiene queproducir planos de fabricación coninformación de diseño elaboradamediante una gran variedad de progra-mas y equipos informáticos, algunosde los cuales son incompatibles entreellos. El fabricante podría beneficiarsesi tuviera acceso directo a la informa-ción gráfica creada por el diseñador encada caso. Esto significaría tener unsistema de CAD compatible con todoslos demás del mercado. Los encarga-dos del desarrollo de los sistemas deCAD se han concentrado con másfuerza en la transferencia de informa-ción entre los ordenadores que usan elmismo programa, más que en facilitarel intercambio con otras máquina queejecuten programas de CAD de lacompetencia. El formato de intercam-

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EL INTERCAMBIO DE INFORMACIÓN…

bio de información particular de un sis-tema de CAD se le denomina formato“nativo” del sistema.

En el campo de los datos alfanuméri-cos se ha alcanzado un considerableprogreso en esta dirección. El formatoASCII constituye un estándar básicode tal manera que un texto producidoen un procesador de textos determina-do puede ser extraído, eventualmente,en este formato, permitiendo quepueda ser leído directamente por otrossistemas o programas de aplicación.El manejo de textos es una tarea rela-tivamente simple, por el reducidonúmero de caracteres. No obstante, el

sistema ASCII transfiere solamente loscaracteres básicos, sin ningún formatode estilo de texto. Los datos para larepresentación gráfica son mucho máscomplejos, pero se han establecidoalgunos estándar, los ficheros IGES yDXF cumplen una función similar,estableciendo un formato apropiadopara las instrucciones de dibujo, per-mitiendo que las salidas de un sistemasean interpretadas por otro. Sinembargo, hay que tener presente queeste no es en sí mismo suficiente paraconseguir una descripción completade lo que se está dibujando. El produc-to completo requiere una informaciónmucho más completa.

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3. UN ESQUEMA PARA CAMBIAR

3.1 El Modelo de Producto

Un paso inicial hacia un enfoque integra-do es el desarrollo de una especificación técnicaestándar para la organización de la informacióntécnica de una estructura metálica. Esta especi-ficación se denomina modelo lógico del producto(“logical product model”), y constituye la basepara la producción de las comunicaciones entrelos distintos programas informáticos relaciona-dos con estructuras de acero. Cuando la infor-mación técnica de un proyecto se organiza deacuerdo con un modelo lógico de producto, se lesuele denominar simplemente modelo de pro-ducto. Este enfoque puede ser usado para latransferencia de información entre toda clase deprogramas informáticos, mediante el uso dearchivos modelo (archivos informáticos) que sontransferidos automáticamente. Versiones docu-mentadas en papel se pueden generar a partirde estas descripciones digitales unificadas omodelos de producto.

A grandes rasgos, el sistema debería fun-cionar de la siguiente manera:

• Cada programa informático involucradoen alguna fase de un proyecto deestructuras metálicas debe tener supropio modelo de producto para transfe-rir sus resultados.

• Los ficheros de los modelos pueden serusados para transferir la información deun programa informático a otro.

• Los comunicadores deben leer informa-ción de, y escribirla en, los ficheros mode-lo de producto, cuando sea requerido.

En la figura 4 se representa una compa-ración entre la transferencia de informaciónsegún métodos tradicionales y la del modelo deproducto. Las principales ventajas del modelo deproducto es la flexibilidad que ofrece a los usua-rios, para configurar o desarrollar sistemasusando los programas informáticos de su prefe-rencia ( siempre que cada uno de los productosque se vayan a usar tenga un modelo de pro-ducto para su comunicación).

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UN ESQUEMA PARA CAMBIAR

Figura 4 Intercambio de información actual y futura

Un modelo de producto para el sector delas estructuras en acero está siendo desarrolla-do dentro del proyecto europeo Eureka EU130CIMSTEEL.

A largo plazo, este planteamiento escapaz de desarrollarse con el objetivo de alcan-zar una integración de las bases de datos deproductos informáticos. El futuro de los desarro-llos estarán encaminados a integrar las activida-des arquitectónicas en el sistema.

3.2 Intercambio de informaciónentre los programas informáticos

3.2.1 Introducción

Los formatos nativos de los ficheros deintercambio son los estándar “de facto” estableci-dos por cada creador de programas y que perma-necen bajo su control. El concepto de un formatoneutral de ficheros supone un estándar universalindependiente de cada vendedor particular. Estosestándares surgieron durante la elaboración deproyectos de investigación, pero hay una tenden-cia creciente a que pasen a estar controlados porinstituciones internacionales de normalización.

Uno de los principales objetivos de los pro-yectos de investigación actuales, como EUREKA,ESPRIT, es hacer posible el intercambio de infor-mación fácil y económica entre distintos productosinformáticos ya disponibles o que estén siendodesarrollados para la industria estructural. Estoincluye la transferencia digital de información quepermita obviar la necesidad de interpretaciónmanual de planos, etc.

Algunos ejemplos de programas informáticosinvolucrados son:

• Programas de análisis estructural.

• Diseño asistido por ordenador y siste-mas de detalle.

• Programas para el manejo de máquinasde control numérico (CN), como sierras,

taladradoras, oxicorte, etc..

• Programas para el manejo de máquinasde soldadura.

• Sistemas de gestión de información(MIS-management information sys-tems) y de estimación de costes.

Los principales beneficios que se puedenobtener de la conexión de distintos programas esel esfuerzo y tiempo que pueden ser ahorrados,y los errores de transcripción que pueden elimi-narse.

Tradicionalmente, cuando una compañíanecesitaba un método eficiente de comunicaciónentre productos informáticos específicos, sedebía crear una nueva aplicación específicamen-te con este objetivo, un comunicador.Desafortunadamente, éste sólo funciona con losprogramas para los cuales ha sido diseñadoespecíficamente. Por lo tanto, cada vez que seintroduce un nuevo producto, se han de crearcomunicadores nuevos que conecten todos ycada uno de los programas con aquellos con losque intercambia información. Un comunicadorque conecte únicamente dos aplicaciones sol-ventará un problema local y creará un incremen-to puntual en la eficiencia (figura 5). Para obte-ner una solución que responda a lasnecesidades de toda la industria se necesita unaperspectiva más global.

3.2.2 Formatos “neutros” de intercambio de ficherosgráficos

El estándar IGES

El formato de intercambio de ficheros másextendido es el IGES (Initial Graphic ExchangeStandard). Fue creado en 1980 en la OficinaNacional para la Normalización de los EstadosUnidos. En 1988 se había publicado ya la versión4.0, en el momento de redacción de esta lecciónse espera la salida de la versión 5.0. Al mismotiempo que ha mejorado su capacidad pararesolver los problemas de eficacia, el formato se

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ha vuelto más complejo. Esmuy similar en su base alsistema DXF, que es unproducto propiedad deAutodesk.

El concepto de fiche-ros neutros establecido porIGES ha liderado la evolu-ción de otros estándares decomunicación, desarrolla-dos, cada uno de ellos parasatisfacer las necesidadesde un grupo específico deusuarios de CAD/CAM. Enestos casos, el objetivo fuehacer el intercambio deinformación más eficiente yfiable, y maximizar la capaci-dad de los formatos de inter-cambio de información pararepresentar clases de infor-mación de ingeniería espe-cífica.

Aunque estos varia-dos estándares permitieronun avance técnico impor-tante, el resultado fue laproliferación de diferentesformatos. Se planteó enese momento la necesidadde introducir un únicoestándar de segunda gene-ración que pudiera suminis-trar una estructura para elintercambio de informaciónen todos los sectores de la ingeniería. El resulta-do fue el nacimiento de ISO (InternationalStandars Organization) STEP estándar.

El estándar ISO STEP

STEP (Standard for the Exchange ofProduct model), es el estándar para el intercam-bio de datos que persigue el suministro demodelos consistentes con una amplia variedadde aplicaciones mecánicas, los cuales puedanser aplicados a la totalidad del desarrollo de losproductos ingenieriles. Consecuentemente, los

modelos STEP permitirán, eventualmente, repre-sentar todos los aspectos de un proyecto deconstrucción, desde la concepción hasta la pos-trera demolición de la estructura.

En algunos aspectos, STEP es tan sólootro formato neutro de intercambio de ficherosde datos. Sin embargo, la importancia real deSTEP es que usa estándares de intercambio deinformación técnica definidamente de segundageneración, basados en los conceptos de mode-lo de producto. Es importante hacer notar quedurante los primeros pasos de desarrollo de

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Figura 5 Intercambio de información entre instalaciones de CAD y CN enfoque tradicional

IGES eran los datos delmodelo los que se iban aintercambiar. El salto a“modelo de producto” deSTEP refleja el reconoci-miento de que era la infor-mación (es decir su signifi-cado), no los datos, lo quehabía de transferirse (verfigura 6).

Actualmente, STEP espoco más que una tecnologíamuy poderosa y, aunquepuede ser una labor a largoplazo la reunión de los nece-sarios componentes de losmodelos de los productos, latecnología para la implemen-tación de STEP estará dispo-nible pronto [1, 2].

3.3 Gestión de los sistemas de información(MIS-ManagementInformationSystem)

Para poder conseguiravances importantes en elárea de la gestión de los sis-temas de información es necesario tener un ideaclara y común de cómo se relaciona con elmodelo de producto. El principio más importantees reconocer que dicho modelo se limita a infor-mación técnica. La gestión de la informacióndebe ser tratada separadamente por el MIS(Management Information Systems).

La figura 7 presenta una visión simplistadel proceso de diseño y fabricación de estructu-ras, con ventanas que representan las funcionesde diseño básico, ingeniería de detalle, fabrica-ción y montaje. Los programas informáticos quepueden usarse se muestran bajo cada función.En la parte alta del diagrama se encuentra el

MIS, que supervisa y controla las funciones. Enla parte baja del diagrama se encuentra el mode-lo del producto que suministra la información téc-nica necesaria para los productos informáticosen forma de ficheros.

Aunque teóricamente se puede estable-cer una división clara entre información técnica yde gestión, en realidad la MIS necesitará:

• Conocer dónde se localiza y organiza lainformación técnica.

• Supervisar y controlar todas las modifi-caciones de la información.

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Figura 6 Intercambio de información entre instalaciones de CAD y CN - enfoque de modelo de producto

• Supervisar y controlar todas las transfe-rencias de ficheros desde y hasta lasaplicaciones informáticas.

Por lo tanto, además de un controlador dela gestión de la información, la MIS debe incluirtambién, un controlador de la información delmodelo de producto cuya función es manejar elflujo de información en la forma de ficheros demodelo de producto. La figura 8 ilustra el modo enque se pueden establecer estas funciones. Enesencia, la MIS controla las funciones de gestión yde transferencia de información. Los ficheros de

modelo de producto se almacenan en el almacénde ficheros de producto y se usan para transferir lainformación necesaria para que cada una de lasaplicaciones realice sus operaciones para cual-quier contrato que se esté ejecutando en el taller.

En la figura 8 se ha representado la comu-nicación entre ficheros de modelos de producto ,y no se ha representado la integración en basede datos de la información de modelos de pro-ducto. En ese sentido, sólo representa un pasoen dirección a la conclusión de un sistema deintegración plena.

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Figura 7 Representación simplificada de los procesos de diseño y construcción de estructuras de acero

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Figura 8 Posible organización del sistema de transferencia de información

4. INSTALACIÓN

Instalación progresiva

Se ha de reconocer que muchos de estosobjetivos a largo plazo sólo tienen un significadoteórico hoy. Consecuentemente, la instalaciónprogresiva es esencial para que la industria puedaempezar a beneficiarse de sus ventajas a cortoplazo. Los objetivos a corto plazo de los estánda-res comunes de intercambio de información per-miten la conexión de sistemas, lo que suponetomar las primeras decisiones hacia la instalaciónde una fabricación integrada por ordenador (CIM-Computer Integrated Manufacture).

Reconociendo los diferentes modos en quelas industrias del sector de las estructuras se ges-tionan, y cómo lo serán en el futuro, es evidenteque será difícil de conseguir un avance acompa-sado de los estándar de gestión de la información.

Sin embargo, si se excluyen las funcionesfinancieras, administrativas, recursos humanos y

comerciales por el momento, entonces se puedellegar a un acercamiento común en las siguien-tes áreas:

• Planificación de contratos.

• Planificación de la capacidad.

• Planificación del proceso.

• Control del diseño.

• Control de suministros.

• Control de la fabricación.

• Gestión de expedición y transporte.

• Control del montaje.

Es en estas áreas dónde se puede desa-rrollar un enfoque común en un sector amplio dela industria. Se puede instalar un sistema degestión de la información en una industria quecubra dichas funciones, el cual incluirá un núme-ro de módulos que operarán en unión de unabase de datos y un almacén de ficheros demodelos de producto.

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INSTALACIÓN

5. RESUMEN FINAL• La transferencia estándar de informa-

ción entre el diseñador y el fabricanteasistida por ordenador, reduce el tiempode elaboración de los informes, de losdetalles de diseño y de los planos defabricación, al permitir la transferenciaautomática de toda ella.

• Los beneficios secundarios asociadosson un incremento significativo de la efi-ciencia debido a la reducción de lasreclamaciones por variaciones en elcontrato y consecuentemente unamenor crispación en las relaciones con-tractuales. Un acceso temprano y con-trolado a información pertinente tienegrandes ventajas en la reducción detiempos de espera y errores.

• Estos futuros avances provocarán uncambio dramático en los métodos deestimación de los costes con respecto alos actuales. El fabricante recibirá par-tidas estándar de información de la pro-ducción, ficheros históricos de fabrica-

ción (tanto de materiales como de manode obra) y datos de costes. La partecientífica de la estimación podrá serautomatizada. Los decisiones comer-ciales podrán hacerse con mayor con-fianza, al tener una mayor exactitud enlas estimaciones.

• Hay tres requisitos claves para la trans-ferencia eficiente y efectiva de la infor-mación en la industria de la construc-ción de estructuras. Éstos son:descripciones de los productos disponi-bles en soporte informático, estándaresde intercambio de información interna-cionales para la industria (formatos deintercambio de ficheros neutros) y con-trol de la información (MIS).

• Estos avances representan un cambiofundamental con respecto a los méto-dos de trabajo actuales. La aceptaciónpor parte de la industria sólo podrá con-seguirse por el planteamiento de objeti-vos a corto plazo que conduzcan haciael objetivo final.

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6. REFERENCIAS

[1] National Economic Development Council(NEDC), Information Transfer in Building, NEDO,London, 1990.

[2] Watson, A. S., CAD Data Exchange, Proc.Institution of Civil Engineers, Part 1, 1990, Vol.88, Diciembre, 955-969.

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REFERENCIAS

CAD/CAM · 2020-05-01 · ESDEP TOMO 7 CAD/CAM Lección 7.1: Introducción al diseño y la...

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