Fundamentos de Tolerancias Dimensionales y Geométricas en Diseño Mecánico

Tolerancias Dimensionales y Geométricas en Diseño Mecánico

Este documento explora los conceptos fundamentales de las tolerancias dimensionales y tolerancias geométricas, esenciales en el diseño y fabricación de piezas mecánicas.

Tolerancias Dimensionales

Las tolerancias dimensionales definen los límites permitidos para las medidas de una pieza, asegurando su correcto funcionamiento y acoplamiento con otras. A continuación, se detallan los términos clave:

• Eje: Cualquier cilindro o pieza prismática diseñada para encajar en el interior de otro elemento.
• Agujero: Cualquier alojamiento prismático o cilíndrico donde se introduce un eje.
• Dimensión o Medida: El valor numérico que expresa la magnitud de una longitud o ángulo.
• Medida o Dimensión Nominal: El valor teórico de una dimensión, respecto al cual se establecen las medidas límites.
• Tolerancia: El margen de error admisible en la fabricación, respecto a la medida nominal y la forma geométrica de una pieza. Se indica numérica o simbólicamente. La fórmula es: T = D_M - D_m (donde D_M es la medida máxima y D_m es la medida mínima).
• Zona de Tolerancia: El área o espacio cuyo tamaño es igual al valor de la tolerancia.
• Medida Práctica, Real o Efectiva: La medida que una pieza posee efectivamente tras su fabricación.
• Medidas Límites: Los valores extremos que definen las medidas máximas y mínimas permitidas para una pieza.
• Medida Máxima: La mayor de las medidas admisibles en la fabricación.
• Medida Mínima: La menor de las medidas admisibles en la fabricación.
• Medida Buena: La primera medida obtenida durante el proceso de mecanizado que se encuentra dentro de la zona de tolerancia.
• Desviación o Diferencia: La diferencia entre una dimensión medida y la dimensión nominal.
• Desviación Superior: La diferencia algebraica entre la medida máxima y la medida nominal.
• Desviación Inferior: La diferencia algebraica entre la medida mínima y la medida nominal.
• Línea de Referencia o Línea Cero: La línea que coincide con la medida nominal y a la cual se refieren todas las demás desviaciones.

Ajustes entre Eje y Agujero

Se denomina acoplamiento o ajuste a la unión entre dos piezas, típicamente un eje y un agujero. Los conceptos relacionados son:

• Juego Máximo (JM): La diferencia entre la medida máxima del agujero y la medida mínima del eje. JM = D_M - d_m.
• Juego Mínimo (Jm): La diferencia entre la medida mínima del agujero y la medida máxima del eje. Jm = d_M - D_M.
• Apriete Máximo (AM): La diferencia entre la medida máxima del eje y la medida mínima del agujero. AM = d_M - D_m.
• Apriete Mínimo: La diferencia entre la medida mínima del eje y la medida máxima del agujero.
• Tolerancia de un Ajuste: La suma de las tolerancias individuales del eje (t) y del agujero (T).

Tipos de Ajustes

Existen tres tipos principales de ajustes:

• Móvil: Se caracteriza por la existencia de juego entre las piezas.
• Fijo: Se caracteriza por la existencia de apriete entre las piezas.
• Indeterminado: Un ajuste intermedio entre móvil y fijo, donde el juego o apriete puede variar.

Tolerancias Geométricas

Las tolerancias geométricas controlan la forma y la posición de las características de una pieza, asegurando la precisión en sus relaciones espaciales. Se aplican a cuerpos o piezas con dimensiones definidas (ancho, largo, alto) delimitadas por planos.

Tolerancias de Forma

Estas tolerancias se refieren a las características de líneas y superficies consideradas de forma aislada, definiendo una zona de permisividad dentro de la cual deben quedar dichas características.

Tipos de Tolerancias de Forma

• Rectitud: Evalúa la propiedad de una línea de ser perfectamente recta.
• Planitud: Evalúa la propiedad de una superficie de ser perfectamente plana.
• Redondez: Mide la aproximación de una línea a una circunferencia perfecta.
• Cilindricidad: Mide la aproximación de la superficie lateral de una pieza cilíndrica a un cilindro recto ideal.
• Exactitud de un Perfil: Indica el grado de aproximación de un perfil a una forma teórica deseada.
• Exactitud de una Superficie Cualquiera: Se refiere a la calidad y forma de una superficie no definida por las anteriores.

Tolerancias de Posición

Estas tolerancias delimitan las diferencias admisibles entre la situación relativa de dos o más partes de una pieza, o entre dos piezas distintas.

Tipos de Tolerancias de Posición

• Paralelismo: Controla la calidad de paralelo entre una recta o plano y un elemento de referencia.
• Perpendicularidad: Controla la calidad de perpendicularidad entre una recta o plano y un elemento de referencia (plano o recta).
• Inclinación: Mide la aproximación de un plano o recta a un ángulo deseado respecto a otro plano o recta de referencia.
• Posición: Determina el grado de exactitud en la ubicación de un punto, línea o plano en el espacio.
• Concentricidad: Mide la aproximación del centro de una circunferencia o círculo a su posición teórica deseada.
• Coaxialidad: Asegura la coincidencia de los ejes de dos cilindros rectos, tomando uno como referencia.
• Simetría: Determina la equidistancia de elementos respecto a un eje o plano de referencia.