Tolerancias Geometricas

INTRODUCCIÓN

El desarrollo de la Ciencia y Tecnología actuales implican la generación y aplicación

del conocimiento en muchas áreas y consecuentemente el estudiante de Ingeniería

debe estar al tanto de los mismos, sin embargo, debido a la actualización poco

frecuente de los programas y planes de estudio y por las limitaciones propias de

semestres de apenas cuatro meses de actividades académicas, es difícil la

actualización del estudiante en dichos conocimientos, además, dejar trabajos de

investigación no funciona de la manera deseada, ya que en muchas ocasiones se

descargan de Internet y se imprimen sin siquiera leerlos, de ese modo, surge la idea

de crear una serie de apuntes de temas básicos para el ingeniero actual como son: el

endurecimiento superficial del acero, las fundiciones de hierro, la tribología y el

desgaste, la superplasticidad, los avances en la industria siderúrgica, superaleaciones,

etc.

En esta lectura, se estudian las tolerancias geométricas, su nomenclatura y su

importancia dentro del diseño en Ingeniería.

Esperando como siempre que sea de utilidad e interés para los alumnos y

personas interesadas en el tema, finalmente, cualquier comentario o corrección será

bienvenido.

ATTE.

Mtro. Felipe Díaz del Castillo Rodríguez.

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TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS

1. ¿QUÉ SON LAS TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS?

En el diseño de cualquier pieza o herramienta se debe considerar cierta

tolerancia para su fabricación.

Existen dos tipos de tolerancia; la tolerancia dimensional y la tolerancia

geométrica. La primera controla las medidas o dimensiones de una pieza, no

controla ni la forma, ni la posición, ni la orientación que tengan los elementos a

los que se aplica la tolerancia dimensional.

En determinadas ocasiones, como por ejemplo: mecanismos muy precisos,

piezas de grandes dimensiones, etc., la especificación de tolerancias

dimensionales puede no ser suficiente para asegurar un correcto montaje y

funcionamiento de los mecanismos. En la figura 1.1 se muestran tres casos donde

una de las piezas puede ser correcta desde el punto de vista dimensional

(diámetros de las secciones dentro de tolerancia) y no ser apta para el montaje: en

el primer caso tendríamos un defecto de rectitud, en el segundo caso tendríamos

un defecto de coaxialidad, y en el tercer caso tendríamos un defecto de

perpendicularidad.

Figura 1.1. Defectos de geometría

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En la fabricación se producen irregularidades geométricas que pueden

afectar a la forma, posición y orientación de los diferentes elementos

constructivos de las piezas. Una tolerancia dimensional aplicada a una medida

ejerce algún grado de control sobre desviaciones geométricas. Por ejemplo: la

tolerancia dimensional tiene efecto sobre el paralelismo y la planicidad. Sin

embargo, en algunas ocasiones la tolerancia de medida no limita suficientemente

las desviaciones geométricas; por tanto, en estos casos se deberá especificar

expresamente una tolerancia geométrica, teniendo prioridad sobre el control

geométrico que ya lleva implícita la tolerancia dimensional.

La tolerancia geométrica controla la forma, posición u orientación de los

elementos a los que se aplican, pero no sus dimensiones, en otras palabras

podríamos definir la tolerancia geométrica de un elemento, una pieza, superficie,

eje, plano de simetría, etc. como la zona de tolerancia dentro de la cual debe estar

contenido dicho elemento. Dentro de la zona de tolerancia el elemento puede tener

cualquier forma u orientación, salvo si se da alguna indicación más restrictiva.

Las normas ANSI Y14.5M, ISO 8015 y la española UNE 1-149 establecen el

Principio de independencia:

"Cada requisito dimensional o geométrico especificado sobre un dibujo debe ser

respetado por sí mismo, al margen de otros que pueda haber, excepto en el caso en

que esté especificada una relación particular.

Por lo tanto, sin una relación particular especificada, la tolerancia geométrica se

aplica sin tener en cuenta la medida del elemento, y ambos requisitos se

consideran independientes".

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El uso de tolerancias geométricas evita la aparición en los dibujos de

observaciones tales como “superficies planas y paralelas”, con la evidente

dificultad de interpretación cuantitativa que conllevan; aún más, a partir de los

acuerdos internacionales sobre símbolos para las tolerancias geométricas, los

problemas de lenguaje están siendo superados.

Las tolerancias geométricas deberán especificarse solamente en aquellos

requisitos que afecten a la funcionalidad, intercambiabilidad y posibles cuestiones

relativas a la fabricación; de otra manera, los costes de fabricación y verificación

sufrirán un aumento innecesario. En cualquier caso, estas tolerancias habrán de

ser tan grandes como lo permitan las condiciones establecidas para satisfacer los

requisitos del diseño.

El uso de tolerancias geométricas permitirá, pues, un funcionamiento

satisfactorio y la intercambiabilidad, aunque las piezas sean fabricadas en talleres

diferentes y por distintos equipos y operarios.

El "Principio de tolerancias fundamentales"; establece el principio de

relación entre tolerancias dimensionales y geométricas.

• El requisito de la envolvente.

• El principio de máximo material

• El de mínimo material.

El requisito de la envolvente exige que la envolvente de forma perfecta en

condición de máximo material no se sobrepase. Afecta únicamente a tolerancias

de forma y establece una forma límite del elemento para unos valores

determinados de las tolerancias dimensionales (los que corresponden a máximo

material) de manera que esta especificación determina la forma extrema que

puede tener el elemento. Sólo afecta a tolerancias de forma del elemento.

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El acoplamiento de dos elementos depende de; las medidas reales de las

piezas (tolerancias dimensionales) y de los errores de forma y posición de los

elementos a acoplar (tolerancias geométricas).

El objetivo fundamental del Principio de máximo material, es establecer

condiciones de diseño que garanticen el montaje de dos piezas, que deben acoplar

entre sí, teniendo en cuenta las tolerancias dimensionales de las piezas, y

determinando en función de ellas, los valores de tolerancias geométricas

necesarias para garantizar el montaje de las piezas y abaratar la fabricación y el

proceso de verificación.

El Principio de máximo material establece unas condiciones de montaje

específicas que corresponden a las más desfavorables: Condiciones de Máximo

Material y errores de forma y posición máximos; para garantizar de esta forma

que siempre se pueda realizar el montaje.

De esta forma, si las medidas efectivas de los elementos acoplados se alejan

de los límites de máximo material, la tolerancia geométrica especificada puede

incrementarse sin perjudicar las condiciones de montaje

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2. SÍMBOLOS PARA LA INDICACIÓN DE LAS TOLERANCIAS

GEOMÉTRICAS.

La tabla 1.1 presenta los símbolos utilizados para la indicación de las

tolerancias geométricas según las normas ANSI Y14.5M, ISO 8015 y la

española UNE 1-149

TIPO DE

TOLERANCIA

CARACTERÍSTICAS SÍMBOLO

Rectitud

Planicidad

Redondez

Cilindricidad

Forma de una línea

Forma

Forma de una superficie

Paralelismo

Perpendicularidad

Orientación

Inclinación

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Posición

Concentricidad y

Coaxialidad

Situación

Simetría

Circular

Oscilación

Total

3. RECTÁNGULO DE TOLERANCIA

La indicación de las tolerancias geométricas en los dibujos se realiza por medio de

un rectángulo dividido en dos o más compartimientos, figura 2, los cuáles

contienen, de izquierda a derecha, la siguiente información:

• Símbolo de la característica a controlar.

• Valor de la tolerancia expresada en las mismas unidades utilizadas para el acotado lineal. Este valor irá precedido por el símbolo si la

zona de tolerancia es circular o cilíndrica.

• Letra identidad del elemento o elementos de referencia, si los hay.

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Figura 2. División del rectángulo en 2 o más compartimientos

4. ELEMENTO CONTROLADO

El rectángulo de tolerancia se une el elemento controlado mediante una línea

de referencia terminada en flecha, en la forma siguiente:

• Sobre el contorno del elemento o en su prolongación (pero no como

continuación de una línea de cota), cuando la tolerancia se refiere a la línea 0

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