17/04/2012
La gráfica de tolerancia es una herramienta fundamental en ingeniería y fabricación para representar la variabilidad permitida en las dimensiones de una pieza. Comprender su funcionamiento es crucial para asegurar la calidad y el correcto funcionamiento de los productos.
¿Qué es la Tolerancia?
En metrología, la tolerancia se define como la cantidad total de variación permitida en la fabricación de una pieza con respecto a la medida nominal especificada en el plano. Esta variación, aunque permitida, debe mantenerse dentro de límites estrictos para garantizar la funcionalidad y el intercambio de piezas.
Tolerancia dimensional, específicamente, se refiere a la variación permitida en una dimensión particular. Un entendimiento claro de estos conceptos es fundamental para la fabricación precisa.
Términos Clave en Tolerancias
- Cota nominal: La medida básica indicada en el plano.
- Medida máxima: El límite superior de la dimensión permitida.
- Medida mínima: El límite inferior de la dimensión permitida.
- Tolerancia (t): La diferencia entre la medida máxima y la mínima (t = Medida máxima - Medida mínima).
- Ajuste: El acoplamiento entre dos o más piezas.
- Eje: Pieza con contactos externos (la parte contenida en un ajuste).
- Agujero: Pieza con contactos internos (la parte continente en un ajuste).
- Diferencia superior: Diferencia entre la medida máxima y la nominal.
- Diferencia inferior: Diferencia entre la medida mínima y la nominal.
- Diferencia de referencia: La menor entre la diferencia superior e inferior, usada para posicionar la zona de tolerancia.
Sistema de Tolerancias ISO
La Organización Internacional de Normalización (ISO) ha estandarizado un sistema de tolerancias para piezas hasta 500 mm (existen normas para dimensiones mayores). Este sistema emplea códigos alfanuméricos que definen la calidad y posición de la tolerancia respecto a la cota nominal.
Ejemplo: 50H7 indica una dimensión nominal de 50 mm con una tolerancia definida por el código H
Unidades: mm para medidas nominales y milésimas de mm para tolerancias.
Calidad de Tolerancia
La calidad de la tolerancia indica la precisión de la fabricación. Una mayor calidad implica una tolerancia menor y, por ende, mayor precisión. El sistema ISO define 18 calidades, desde IT01 (alta precisión) hasta IT16 (baja precisión).
| Calidades | Aplicaciones |
|---|---|
| IT01 - IT05 | Instrumentos de control y mecánica de alta precisión. |
| IT06 - IT11 | Mecánica de precisión y ajustes mecánicos generales. |
| IT12 - IT16 | Trabajos de fabricación general y piezas de fundición o forja. |
Amplitud de la Zona de Tolerancia
La amplitud de la zona de tolerancia depende de la calidad asignada y de la dimensión de la pieza. Es más fácil obtener una tolerancia pequeña en un diámetro pequeño que en uno grande.
Posición de la Tolerancia
La posición de la tolerancia se determina mediante letras (mayúsculas para agujeros, minúsculas para ejes), indicando la relación entre la zona de tolerancia y la cota nominal. La posición H (agujeros) y h (ejes) son posiciones de referencia, donde la diferencia inferior o superior, respectivamente, es cero.
Determinación de la Diferencia de Referencia
Las tablas ISO definen las diferencias superior e inferior para cada calidad y dimensión, permitiendo determinar la diferencia de referencia para cada posición de tolerancia.
Ajustes
En la construcción de conjuntos mecánicos, los ajustes determinan la relación entre las dimensiones de las piezas que se acoplan. Se definen por las condiciones de trabajo, la función a desempeñar y el tipo de elemento mecánico.
Términos empleados en ajustes
- Juego: El agujero es mayor que el eje.
- Apriete: El eje es mayor que el agujero.
- Juego máximo: Diferencia entre la medida máxima del agujero y la mínima del eje.
- Juego mínimo: Diferencia entre la medida mínima del agujero y la máxima del eje.
- Apriete máximo: Diferencia entre la medida máxima del eje y la mínima del agujero.
- Apriete mínimo: Diferencia entre la medida mínima del eje y la máxima del agujero.
Tipos de Ajustes
- Ajustes móviles: Presentan juego (Jmáx > 0 y Jmín > 0).
- Ajustes fijos: Presentan apriete (Amáx > 0 y Amín > 0).
- Ajustes indeterminados: Pueden presentar juego o apriete (Jmáx > 0 y Jmín < 0).
Sistemas de Ajustes ISO
- Sistema Agujero-base: El agujero tiene una posición de referencia (H), y la posición del eje determina el tipo de ajuste.
- Sistema Eje-base: El eje tiene una posición de referencia (h), y la posición del agujero determina el tipo de ajuste.
| Posición del eje (Sistema Agujero-base) | Tipo de ajuste (para posición H) |
|---|---|
| a, b, c, cd, d, e, ef, f, g | Móvil |
| h, j, js, k, m, n | Indeterminado |
| p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb, zc | Fijo |
| Posición del agujero (Sistema Eje-base) | Tipo de ajuste (para posición h) |
|---|---|
| A, B, C, CD, D, E, EF, F, G | Móvil |
| H, J, JS, K, M, N | Indeterminado |
| P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC | Fijo |
Ajustes recomendados ISO
(Tabla de ajustes recomendados omitida por brevedad, pero se puede incluir en la versión completa)
Operaciones con Tolerancias
En ocasiones, es necesario modificar las cotas de tolerancia en un dibujo, sustituyendo algunas por otras nuevas. Esto se puede hacer siempre y cuando la tolerancia resultante sea mayor o igual a la original.
Cálculo de la Tolerancia Resultante
Para una cadena de tolerancias en la misma dirección, la tolerancia resultante es la suma de las tolerancias individuales.
Sustitución de Cotas con Tolerancias
Para sustituir una cota con tolerancia, la cota que se sustituye debe tener una tolerancia mayor que la que se conserva. El procedimiento implica calcular la nueva cota manteniendo las condiciones originales.
Aplicaciones Particulares de Tolerancias
Las tolerancias dimensionales se aplican de forma específica a formas geométricas complejas como superficies cónicas, roscas, engranajes, etc.
Ajustes Cónicos
En ajustes cónicos, el empuje axial es el que determina la fuerza del ajuste. La conicidad (aumento de diámetro por unidad de longitud) es un parámetro clave.
Tolerancias sobre Ángulos
Las tolerancias angulares se indican en casos especiales, y se pueden consultar tablas de valores generales.
Uniones Roscadas
En roscas, además de las tolerancias dimensionales, se deben considerar errores de paso y ángulo de flanco. Las tolerancias de roscas ISO se definen mediante un número (calidad) y una letra (posición).
Resumen de dimensiones de paso normal correspondientes a Tolerancias 6g-6H
(Tabla omitida por brevedad, pero se puede incluir en la versión completa)
La tabla de tolerancias del ángulo del flanco (A/2)
(Tabla omitida por brevedad, pero se puede incluir en la versión completa)
La tabla de tolerancias del paso métrico de la rosca es:
(Tabla omitida por brevedad, pero se puede incluir en la versión completa)
Cómo se saca el rango de tolerancia
Para determinar un rango de tolerancia, se utilizan intervalos de tolerancia que calculan un rango de valores para una característica de producto que abarque una proporción especificada de los productos fabricados. Se debe especificar un porcentaje mínimo de la población y un nivel de confianza.
Tipos de Tolerancia
El concepto de tolerancia también se aplica en otros contextos, más allá de la ingeniería. Ejemplos incluyen la tolerancia religiosa, civil y política.
Tolerancia religiosa: Permisividad del Estado o la sociedad respecto a la práctica de religiones diferentes a la oficial.
Tolerancia civil: Aceptación de prácticas y conductas contrarias a la ética o moral mayoritaria.
Tolerancia política: Convivencia de distintas fuerzas ideológicas en un mismo estado.
La tolerancia, en todos sus aspectos, es fundamental para una sociedad sana y funcional.