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lunes, 12 de diciembre de 2016

TECNOLOGÍA 3º ESO: Cuestionario Tema 3.- Diseño asistido por ordenador

Cuestionario Tema 3.- Diseño asistido por ordenador

1.- ¿Qué es el Diseño asistido por ordenador (CAD)?

Se define el “diseño asistido por ordenador” como un conjunto de herramientas informáticas que tienen por objetivo ayudar al técnico en la realización física de los planos de un proyecto o prototipo.
También se puede decir que el Computer-aided design (CAD) (diseño asistido por ordenador) es el uso de programas informáticos para crear representaciones gráficas de los objetos físicos en dos o tres dimensiones (2D o 3D).

2.- ¿Cuando se empezaron a usar los sistemas de CAD?

El primer CAD data de los años 50 para las Fuerzas Aéreas de USA. En los 60, los sistemas CAD se utilizaron para diseñar espacios interiores de oficinas. En 1968 estaban ya disponibles los sistemas CAD 2D (muy básico, tal y como lo entendemos hoy en día).

3.- ¿Cuales son los dos tipos de imágenes con las que trabajan los programas de diseño?
Hay dos tipos de imágenes:

  • Las imágenes vectoriales se definen por sus características geométricas: por ejemplo ecuación matemática para una recta, centro y radio para un círculo, etc. 
Una imagen vectorial es una imagen digital formada por objetos geométricos independientes (segmentos, polígonos, arcos, etc.), cada uno de ellos definido por distintos atributos matemáticos de forma, de posición, de color, etc.

  • Las imágenes bitmap (mapa de bits) se definen por puntos o píxeles a los que se les asigna un color.
A las imágenes en mapa de bits se las suele definir por su altura y anchura (en píxeles) y por su profundidad de color (en bits por píxel), que determina el número de colores distintos que se pueden almacenar en cada punto individual, y por lo tanto, en gran medida, la calidad del color de la imagen.

4.- ¿Qué es un pixel?

Es el nombre técnico que recibe cada punto en una imagen digital de mapa de bits. El concepto de píxel tiene su origen en el vocablo inglés pixel y surgió como acrónimo entre los términos pix (expresión coloquial que refiere apicture, “imagen”) y element (traducido al español como “elemento”). La noción se utiliza en el ámbito informático para indicar la superficie homogénea más diminuta que forma parte de una imagen.
6.- ¿Como se pueden clasificar los programas de CAD?

Los programas de diseño asistido por ordenador pueden ser en dos dimensiones CAD 2D o en tres dimensiones CAD 3D. También podemos clasificar los programas CAD según su finalidad en los procesos de fabricación en la industria:
  •  CAD (Computer Aided Design).- diseño asistido por ordenador.
  •  CAM (Computer Aided Manufacturing).- fabricación asistida por ordenador.
  •  CAE (Computer Aided Engineering).- ingeniería asistida por ordenador.


7.- ¿Cuales son los programas de diseño en 2D?

Algunos ejemplos de programas de diseño en 2D son:
  • AutoCAD es un software de diseño asistido por computadora utilizado para dibujo 2D y modelado 3D. Actualmente es desarrollado y comercializado por la empresa Autodesk. 






  • QCad es un programa de diseño asistido por ordenador (CAD) de código libre para diseño 2D. Con QCad es posible crear planos de edificios, interiores o piezas mecánicas. QCad funciona en sistemas operativos Linux, sistemas UnixMac OS X y Windows. El código fuente de QCad está licenciado bajo GPL (Código abierto). Actualmente está siendo desarrollado por ribbonsoft . La página web oficial del proyecto es http://www.qcad.org/ 



  • LibreCAD es una aplicación informática de código libre de diseño asistido por computadora (CAD) para diseño 2D. Funciona en los sistemas operativos GNU/Linux, Mac OS X, Solaris y Microsoft Windows. LibreCAD fue desarrollado a partir de un fork de QCad Community Edition.

  • LITECAD : Pequeño programa propietario gratuito de dibujo CAD, sólo para 2D. Su principal característica es que no necesita instalarse por lo que es portable en un pendrive. Abre y exporta a formato DXF. 



Web: http://www.litecad.com/ Licencia: Freeware.
Sistema Operativo: Windows.



  • CADstd: Sin duda, AutoCAD es uno de los entornos de diseño industrial más potentes del mercado, pero para aprender no es la mejor opción. En cambio, CadStd es una interesante alternativa con la que podrás iniciarte en el diseño industrial bidimensional, una herramienta mucho menos potente que AutoCAD pero, también, mucho menos compleja. Es más, CadStd es el programa elegido por muchas universidades para enseñar CAD.
  • NANOCAD: Software CAD 2D/3D gratuito de la empresa NANOCAD en Rusia. La empresa distribuye gratuitamente el software base nanoCAD y cobra licencias por aplicaciones especialmente creadas por encargo a partir del programa base. Oficialmente es gratuito, pero requiere subscripción para su descarga. Sólo está disponible para Windows y lamentablemente no parece compatible con WINE. NanoCAD es una herramienta con todas las funciones, rápido, ligero y fiable diseño 2D. nanoCAD ha sido diseñado con la facilidad de uso en mente.


Web: http://nanocad.com/
Licencia: Freeware
Sistema Operativo: Window
  • Inkscape es un editor de gráficos vectoriales gratuito y de código libre. Inkscape puede crear y editar diagramas, líneas, gráficos, logotipos, e ilustraciones complejas. El formato principal que utiliza el programa es Scalable Vector Graphics (SVG) versión 1.1. Inkscape tiene como objetivo proporcionar a los usuarios una herramienta libre de código abierto de elaboración de gráficos en formato vectorial escalable (SVG). Inkscape se encuentra desarrollado principalmente para el sistema operativo GNU/Linux, pero es una herramienta multiplataforma y funciona Windows, Mac OS X, y otros sistemas derivados de Unix.

8.- ¿Cuales son los programas de diseño en 3D?

Algunos programas de diseño en 3D son: SolidEdge, SolidWork, Catia, Sketchup, Sweet Home 3D

  • Solid Edge es un programa parametrizado de diseño asistido por computadora de piezas tridimensionales. Permite el modelado de piezas de distintos materiales, doblado de chapas, ensamblaje de conjuntos, soldadura, funciones de dibujo en plano para ingenieros.

  • SolidWorks es un software CAD (diseño asistido por computadora) para modelado mecánico en 3D, desarrollado en la actualidad por SolidWorks Corp., una filial de Dassault Systèmes, S.A. (Suresnes, Francia), para el sistema operativo Microsoft Windows.

  • CATIA (computer-aided three dimensional interactive application) es un programa informático de diseño, fabricación e ingeniería asistida por computadora comercial realizado por Dassault Systèmes.



  • SketchUp es un software de modelado 3D que permite modelar en 3D de edificios, paisajes, escenarios, mobiliario, personas y cualquier objeto o artículo que imagine el diseñador o dibujante, diseñado con el objetivo de que pudiera usarse de una manera intuitiva y flexible. En principio fue diseñado para aprendizaje.

  • Sweet Home 3D es un editor CAD de ingeniería, arquitectura y construcción bajo licencia GNU General Public License para el diseño de los muebles de una vivienda en un plano 2D, y una vista previa en 3D.




  • FreeCAD es una aplicación libre de diseño asistido por computadora en tres dimensiones, ingeniería asistida por computadora, para la asistencia en ingeniería mecánica y el diseño de elementos mecánicos. Está basado en Open CASCADE y programado en los lenguajes C++ y Python. Funciona en entornos Linux.




9.- ¿Cuales son las herramientas de las que disponen los programas CAD?

Los programas CAD disponen de una serie de herramientas de dibujo de diferentes formas geométricas que se pueden localizar en el menú de "Dibujar", entre las que podemos encontrar: Puntos, Línea, Arco, Círculo, Elipse, Spiline, Polilínea, Texto, etc.




Todos estos formas geométricas también se pueden realizar mediante la ejecución de un comando en la línea de comandos:

10.- ¿Cual es el concepto de entidad en un programa CAD?

Las entidades son objetos gráficos en un sistema CAD. Las entidades típicas que son soportadas por la mayoría de los sistemas de CAD son: puntos, líneas y arcos circulares y elípticos. Las entidades más complejas y CAD incluyen polilíneas, textos, dimensionamiento, escotillas y splines.

Cada entidad tiene ciertos atributos tales como su color, tipo de línea y ancho de línea.

11.-¿Que son las capas de dibujo en un programa de CAD?

Un concepto básico del diseño asistido por ordenador es el uso de capas para organizar un dibujo. Cada entidad de un dibujo está en exactamente una capa y una capa puede contener muchas entidades. Normalmente, las entidades con una función común o atributos comunes se colocan en la misma capa. P.ej. Es posible que desee colocar todos los ejes en un dibujo en una capa denominada 'ejes' (ver Figura 1). Las capas pueden tener atributos (color, ancho de línea, estilo de línea). Cada entidad puede tener sus propios atributos o tener sus atributos definidos por la capa en la que se coloca. En este último caso, puede cambiar por ejemplo el color de todas las entidades 'ejes' cambiando el color de la capa 'ejes'.

Diferentes sistemas de construcción, como el cableado eléctrico y el aire acondicionado, se dibujaban a menudo en una hoja de papel transparente separada. Estas láminas se superponían una sobre otra para producir dibujos finales.

12.- ¿Que son los bloques en un programa de CAD?

Un bloque es un grupo de entidades. Los bloques se pueden insertar en el mismo gráfico más de una vez con diferentes Atributos y diferentes ubicaciones, factores de escala y ángulos de rotación (consulte la Figura). Esta instancia de un bloque se denomina generalmente Insertar. Las inserciones tienen atributos como entidades y capas. Una Entidad que forma parte de un Inserto puede tener sus propios atributos o compartir los atributos del Inserto. Una vez creados, los Insertos aún están vinculados al Bloque que instancian. La potencia de las inserciones es que se puede modificar el bloque una vez y todas las inserciones se actualizarán en consecuencia.



13.- ¿Cuales son los formatos más comunes de los ficheros generados con programas CAD?

Los formatos más comunes son: DXF, DWG, SVG, DWF, 


  • DraWinG (DWG) es un formato de archivo informático de dibujo computarizado, utilizado principalmente por el programa AutoCAD, producto de la compañía AutoDeskEl nombre de la extensión .dwg se originó de la palabra inglesa "drawing". Se limitó a tres caracteres después del punto, por protocolos y limitaciones del sistema operativo MS- DOSLos archivos DWG no son siempre compatibles entre sí, existiendo numerosas versiones de este tipo de archivo, aparejadas a muchas de las distintas versiones del programa AutoCAD, que desde 1982 ha sacado al mercado numerosas versiones.


  • DXF (acrónimo del inglés Drawing Exchange Format) es un formato de archivo para dibujos de diseño asistido por computadora, creado fundamentalmente para posibilitar la interoperabilidad entre los archivos DWG, usados por el programa AutoCAD, y el resto de programas del mercado. Este tipo de archivos surgió en 1982, junto con la primera versión del programa AutoCAD, propiedad de Autodesk. A lo largo del tiempo, los archivos DWG se han vuelto más complejos, y la portabilidad mediante DXF ha ido reduciéndose, pues no todas las funciones compatibles con el formato nativo DWG han sido trasladadas al formato DXF.
  • SVG se refiere a Scalable Vector Graphics. Es abierto y está basado en los gráficos XML, un formato que se está incorporando a los estándares Web. Muchos buscadores ya soportan SVG en cierto grado. Puede ser utilizado tanto para imágenes como para animaciones. Este formato está orientado dibujo más que a CAD.
  • DWFLos ficheros DWF son archivos vectoriales DWG comprimidos. Guardar dibujos de AutoCAD como archivos DWF permite que otras personas puedan ver e imprimir la información sin necesidad de tener instalado AutoCAD en sus computadoras. Aunque AutoCAD no reconoce los archivos DWF, introducir información DWF en AutoCAD es un proceso simple.
14.- ¿Qué tipos de programas de CAD existen actualmente?

Actualmente existe tres tipos de programas de CAD que son: Modelado, animación y simulación.

- Software 2D para realizar planos. Entre ellos hay programas comerciales como Autocad y otros son software libre como Qcad, LibreCAD, LiteCAd, etc.



- Software para modelado, para elaborar piezas virtuales en tres dimensiones. 3D Studio, Blender, Rhinoceros, Sweet Home 3D, etc.


- Software para animación, muy útil para ilustrar ensambles de maquinaria, diagramas de explosión, paseos virtuales, SketchUp, SoliEdge, Solidworks, Catia, etc.

- Software para simulación, para simular el comportamiento real de los objetos diseñados. Catia, Inventor, ProEnginer, Nastran, Ansys, etc.


15.- ¿Qué es un sistema de coordenadas en los programas CAD?


En geometría, un sistema de coordenadas es un sistema que utiliza uno o más números (coordenadas) para determinar unívocamente la posición de un punto o de otro objeto geométrico. En un sistema CAD 2D necesitamos definir un par de coordenadas (x,y), que se representa con la coordenada x y la coordenada y separadas por una coma. Estas coordenadas indican la posición de un punto en el plano con respecto a un origen definido previamente como punto (0,0). Para un sistema de CAD 3D necesitamos 3 coordenadas (x,y,z).

16.- ¿Qué sistemas de coordenadas se utilizan en los programas CAD?

En los programas CAD los sistemas de coordenadas pueden ser:


Cartesianas (absolutas y relativas)
• Polares (absolutas y relativas)
• Cilíndricas
• Esféricas

Nosotros sólo veremos los dos primeros tipos que son las más utilizadas.

Coordenadas Cartesianas:

Para entender cómo funcionan las coordenadas en CAD veremos que siguen sistema cartesiano (ejes X,Y), compuesto por un eje horizontal llamado eje X o eje de las abscisas y un eje vertical llamado eje Y o eje de las ordenadas, permite ubicar con un par de valores la posición univoca de un punto.
El punto de intersección entre el eje X y el eje Y es el punto origen, con coordenadas (0,0). Los valores sobre el eje X a la derecha son positivos y los valores a la izquierda negativos. Los valores sobre el eje Y hacia arriba son positivos y hacia abajo negativos.
Existe un tercer eje, perpendicular a los ejes X y Y, llamado eje Z, que usaremos para el dibujo 3D, por ahora lo ignoraremos y volveremos a él cuando dibujemos en 3D.

Coordinadas cartesianas absolutas

Se introducen en CAD separadas por comas, siguiendo el orden (x,y) para 2D y (x,y,z) para 3D.
Para un punto con coordenadas 100 en el eje x y 50 en el eje y, sus coordenadas serían (100,50) como se muestra en la figura.

Coordenadas cartesianas relativas:

Son parecidas a las anteriores, pero con la diferencia de que están referidas al último punto marcado, no al origen (0,0) como las absolutas.

Para indicar que estamos introduciendo una coordenada relativa lo hacemos mediante el símbolo @. Para un punto que tenga como coordenadas relativas desde el punto anterior 40 en el eje x y 60 en el eje y, sus coordenadas serían @(40,60) como se muestra en la figura.

Las coordenadas cartesianas relativas son mucho más usadas que las absolutas, por lo que el programa normalmente las hace automáticamente sin necesidad de @.


Coordenadas polares:

Ahora no necesitaremos las coordenadas en X e Y, sino la distancia y el ángulo que forma con el eje X positivo.


17.- ¿Como se miden los ángulos en los programas CAD?

     Para dibujar una línea con un ángulo determinado, debemos tener en cuenta como se miden los ángulos en los programas de CAD. Como vemos en la figura, se empieza a medir desde la posición 0º y girando en sentido contrario a las agujas del reloj obtenemos cualquier ángulo que queramos representar a partir de los valores indicados en la figura.
     Si queremos dibujar una figura en perspectiva isométrica debemos tener en cuenta que los ángulos que necesitamos son 30º a partir de 0º y 180-30=150º. Por ejemplo, vamos a dibujar un cubo en LibreCAD.
     Seleccionamos en el menú Dibujar el comando "Línea" -->"con ángulo".

Ahora indicamos los valores de ángulo=30 y longitud = 60. Ponemos las coordenadas del punto (0,0) en la línea de comandos y obtenemos:

Siguiente línea con ángulo de 150º y longitud 60 en el punto de coordenadas (0,0).
A continuación la línea vertical con ángulo 30º longitud 60 y coordenadas (0,0)
A partir de ahora las siguientes líneas las tenemos que dibujar a partir de los puntos finales de las líneas ya dibujadas.Vamos a dibujar las dos lineas verticales de los extremos. Para ello seleccionamos línea con ángulo de 90º y longitud 60, pero ahora en vez de indicar las coordenadas en la línea de comandos, tenemos que seleccionar en el menú "Forzar" --> "A punto final"
Ahora nos posicionamos en los puntos finales de la líneas y pulsamos click
Ahora dibujamos con el mismo procedimiento las líneas con angulo 30, colocando el curso en los puntos finales de las líneas correspondientes.
Ya solo nos quedan las dos líneas con ángulo de 150 en sus correspondientes posiciones: