Tolerancias Geométricas

Introducción

Las Tolerancias Dimensionales y Geométricas son de gran utilización en el diseño y fabricación de artículos, en los cuales es necesario que cumplan con algún tipo de especificación, se usan para describir la pieza a fabricarse y también para dar un cierto margen de error aceptable, con lo que se pretende incrementar la calidad en algún producto, o incrementar la producción de este.

Una de las principales finalidades de la aplicación de las Tolerancias Dimensionales y Geométricas, es lograr que los productos puedan ser construidos en cualquier fábrica y que sean intercambiables entre ellos. Ya que sin este tipo de controles, los planos se prestarían para varias interpretaciones, y con esto las piezas de una línea de producción serian muy variadas entre ellas.

A continuación se detallaran algunos datos y aspectos importantes sobre las DTG, y de lo trascendental de la utilización de las DTG; también se incluye el porqué se empezó a utilizar este control, para que los procesos puedan ser más exactos y con la calidad requerida; y que realmente es muy importante tener un solo criterio para los procesos, no solo el diseño, sino también la elaboración, revisión, entrega, etc.

OBJETIVO

Con la presente investigación se pretende comprender y emplear las dimensiones y tolerancias geométricas (DTG) enfocadas hacia la mejora continua, así como conocer la importancia de la aplicación de estas y cómo influyen en la mejora del proceso de producción y en dibujos de ingeniería.

La razón por la cual es de vital importancia el conocer el uso de las DTG va encaminado a que nosotros como ingenieros estaremos directamente ligados con la utilización de las DTG; esto se debe a que en la actualidad para poder empezar, mejorar o simplemente revisar un producto, el uso de estas es elemental, ya que las piezas son revisadas desde el diseño de estas, y con esto se asegura la calidad del producto.

Principalmente con la comprensión total del tema se adquirirán las habilidades necesarias para la revisión óptima sobre los planos de cualquier pieza, e incluso si se conoce la funcionalidad de esta, se podrán diseñar completamente, y dentro de los estándares establecidos por la norma, la pieza, o piezas totales que desarrollen una actividad deseada (producto final).

Estando consientes de la importancia y el uso que tienen, y seguirán teniendo las DTG debemos de estar interactuando muy frecuentemente con ellas, ya sea a través de cursos, conferencias o aplicándolas directamente en una área de trabajo.

El tiempo necesario para lograr este objetivo puede ser una variable, ya que se necesita una gran dedicación y no perder la secuencia, debido a que el uso de las DTG está y estará presente en muchos de los productos y equipos con los que interactuamos día con día.

Desarrollo

La manufactura, tal como la conocemos el día de hoy, se inició con la Revolución Industrial en los 1800"s. Un dibujo típico de los 1800"s fue una joya artística con muchas vistas hechas con tinta y con una precisión que se asemejaba a un fotografía. Ocasionalmente el diseñador anotaba una dimensión, pero por lo general, esto se consideraba innecesario. En esos tiempos, la manufactura era una industria casera y el "obrero" lo hacía todo, desde la fabricación de partes hasta el ensamble final y los conocimientos adquiridos con mucho esfuerzo se heredaban de generación en generación. Para estos hombres no existía el concepto de variación.

Con el fin de mejorar la calidad de los dibujos, se hicieron esfuerzos para su estandarización. En 1935, después de años de discusión la American Standards Association (Organización Americana de Estándares) publicó los primeros estándares para dibujo con la publicación "American Draqing and Drafting Room".

Al iniciarse la segunda Guerra mundial. En Inglaterra, la producción bélica fue fuertemente afectada por el alto índice de desecho, ya que las partes no embonaban adecuadamente. Los ingleses determinaron que esta debilidad tenía su origen en el desarrollo del sistema de tolerancias más/menos o sistema de coordenadas y, más crítico todavía, la ausencia de información completa en dibujos de ingeniería.

Impulsados por las necesidades de la guerra, los Británicos innovaron y estandarizaron. Stanley Parker de la Royal Torpedo Factory (fábrica real de torpedos) en Alexandría, Escocia, creó un sistema de posicionamiento de tolerancias con zonas de tolerancias circulares (vs. Cuadradas). Los ingleses continuaron publicando un juego de estándares en 1944 y en 1948 publicaron "Dimensional Análisis of Engineering Design" (análisis dimensional del diseño de ingeniería). Este fue el primer estándar completo usando los conceptos básicos de dimensiones de posicionamiento actuales.

Concretamente las dimensiones y tolerancias geométricas (DTG) tienen un doble propósito, primero, es un conjunto de símbolos estandarizados para definir características de un pieza y sus zonas de tolerancias. Los símbolos y su interpretación están regulados por la norma ANSI Y14.5-M-1994 de la American National Standards Institute de EUA. Segundo, e igual de importante, el DTG es una filosofía para definir la función o el trabajo de la pieza, para permitirle al diseñador dar a conocer exactamente como trabaja esa pieza, de manera que los departamento de manufactura e inspección puedan entender exactamente las necesidades de diseño.

¿Qué son dimensiones y tolerancias geométricas?

Es un estándar internacional para comunicar instrucciones acerca del diseño y manufactura de piezas. DTG utiliza símbolos universales y enfatiza la función de la pieza. Las DTG definen el tamaño y la forma de una pieza para que funcione tal y como lo planeo el diseñador. Esta filosofía en dimensionado es una herramienta muy poderosa que puede resultar en una reducción en los costos de producción.Las DTG pueden verse como una herramienta para mejorar comunicaciones y como una filosofía de diseño entre diferentes departamentos para obtener ahorros significativos en los gastos de operación de una compañía.

Tolerancias de forma

Una tolerancia de forma, de situación, de orientación o de oscilación de un elemento geométrico (punto, línea, superficie o plano medio) define la zona teórica dentro de la que debe estar contenido el elemento. De esta forma, el elemento considerado puede tener cualquier forma, posición u orientación comprendida dentro de esta zona de tolerancia, siempre que se cumplan las especificaciones señaladas.

Tolerancias de orientación, situación y oscilación

Estas limitan las desviaciones relativas de orientación y/o situación entre dos o más elementos. La especificación de una tolerancia geométrica es siempre debida a exigencias de tipo funcional. Las características de las tolerancias geométricas se representan en planos por símbolos normalizados.

Tolerancia de posición

Una Tolerancia de posición define una zona dentro de la cual el centro, eje ó plano central de un elemento de tamaño se le permite variar de su posición verdadera (cota exacta).

Rectángulo de tolerancia

La indicación de las tolerancias geométricas en los dibujos se realiza por medio de un rectángulo dividido en dos o más compartimentos, 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 ø si la zona de tolerancia es circular o cilíndrica.

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

Datum

Un datum es un punto, una línea, un eje o plano teóricamente exacto que indica la relación dimensional entre una figura controlada por tolerancias y una figura de la pieza señalada como un datum, que sirve como figura de datum mientras que su contraparte ideal ( el dispositivo medidor o calibrador ) establece el eje o plano de datum.

Los datums se usan principalmente para localizar una pieza de manera repetible para revisar tolerancias geométricas relacionadas a las figuras de datum. Además los datums proporcionan información de diseño funcional acerca de la pieza. Por ejemplo, la figura de datum en un dibujo de una pieza orienta y dirige a los usuarios del dibujo para su correcto montaje y ensamble y con el datum primario se puede establecer cuál es la sección más importante de la pieza en su ensamble.

Importancia de las DTG en los procesos de producción

• Mejora comunicaciones.

DTG puede proporcionar uniformidad en la especificación de dibujos y su interpretación, reduciendo discusiones, suposiciones o adivinanzas. Los departamentos de diseño, producción e inspección trabajan con el mismo lenguaje.

• Mejora el diseño del producto.

Porque proporciona al diseñador mejores herramientas para "que diga exactamente lo que quiere". Segundo, porque establece una filosofía en el dimensionado basada en la función en la fase del diseño de la pieza, llamada dimensionado funcional, que estudia la función en la fase del diseño y establece tolerancias de la pieza basado en sus necesidades funcionales.

• Incrementa tolerancias para producción.

Hay dos maneras por las que las tolerancias se incrementan con el uso de DTG. Primero, bajo ciertas Condiciones DTG proporcionan tolerancias extras para la fabricación de las piezas, que permiten obtener ahorros en los costos de producción. Segundo, basado en el dimensionado funcional, las tolerancias se asignan a la pieza tomando en cuenta sus más grandes para fabricarla y se elimina la posibilidad de que el diseñador copie tolerancias de otros planos o asigne tolerancias demasiado cerradas cuando no hay alguna referencia para determinar tolerancias funcionales.

Desventajas

Sin embargo, hay algunos problemas con DTG. Uno es la carencia de centros de capacitación, debido a que hay pocas escuelas o Institutos que proporcionen este tipo de entrenamiento. Mucho del aprendizaje viene de personas que están suficientemente interesadas en leer artículos y libros para aprender por si solos. Otro problema es el gran número de malos ejemplos sobre DTG en algunos dibujos actuales. Hay literalmente miles de dibujos en la industria que tienen especificaciones sobre dimensiones incompletas o no interpretables, lo que hace muy difícil, aunque no imposible, corregir e interpretar apropiadamente a los dibujos con DTG.

Conclusiones generales

El uso de la Tolerancias Geométricas y dimensionales, son una herramienta muy importante ya que mediante estas el diseñador puede tener una mejor comunicación con el área de manufactura, elevando así la calidad de los productos, y los costos que podría generar el trabajar de nuevo en caso de algún defecto de fabricación debido a algún malentendido por la no aplicación de las GDT.

Al tener un mismo lenguaje universal en las GDT un producto o pieza puede fabricarse en cualquier parte del mundo y ser ensamblado en otro lugar diferente, ayudando asi a la globalización de las empresas.

Bibliografía

Dr. Primitivo Reyes A., Dimensiones y Tolerancias Geométricas (2003), consultado el 21 de Septiembre de 2011, (http://www.icicm.com/files/CurTolGeom.pdf )Tolerancias Geométricas, Consultado el 19 de Septiembre de 2011, Universidad Politécnica de Cartagena,  http://www.upct.es/~deg/Antonio_Guillamon/pdf/Tolerancias%20geometricas.pdfTolerancias Geométricas, consultado el 21 de Septiembre de 2011, Facultad de ingeniería de la Universidad de Buenos Aires, http://materias.fi.uba.ar/6712M/tolerancias_geometricas.pdf

Normalización, consulatdo el 22 de Septiembre de 2011, Área de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Univerisda Miguel Hernandez, España, http://isa.umh.es/asignaturas/tf/tema3

Tipos de tolerancias geométricas (2010), consultado el 19 de Septiembre de 2011, Universidad de Cantabria http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/ingenieria-grafica/material-de-clase-1/4.3%20Tipos%20de%20Tolerancias%20Geometricas.pdf

Autor:

Cano Montes Miguel Ángel     

Córdova Pérez Brenda Liliana     

Salazar Reyes Daniel     

Seáñez Sepúlveda Erick     

Torres Franco Ana Isabel    

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CHIHUAHUAMetrología Avanzada

Uso de las GDT