Sistema de ajustes y tolerancias

Introducción

La industria a nivel mundial está en una evolución constante, la necesidad por ser competitivo para mantenerse dentro del mercado y de la preferencia de los clientes se ha convertido en la razón de actuar tanto de empresas grandes como pequeñas, pero ¿Qué es lo que el cliente de verdad necesita?, bueno en el siguiente trabajo podremos apreciar como la confianza de los clientes hacia las empresas se ve reflejada en la calidad de su trabajo, y es por ésta razón que es imprescindible el uso de un sistema de ajustes y tolerancias para la fabricación de maquinaria, piezas, herramientas y equipos. No obstante, la mayoría de las empresas están encargadas solamente de la fabricación parcial de aquello que se convertirá en el producto final en otra localidad y muchas veces hasta en otro país, es por esto que el uso de sistemas de ajustes y tolerancias distintos para cada uno de estos elementos converge en errores de cálculo, de interpretación y en defectos de ensamblaje. He aquí la importancia de la unificación a nivel mundial de los sistemas antes mencionados.

Ventajas del sistema ISO de ajustes y tolerancias

La estructura del sistema de tolerancias ISO está basada en la posición de la zona de tolerancia respecto a la línea cero o de referencia y el valor de la tolerancia se hace depender de la magnitud de la medida nominal (figura 1). Las posiciones consideradas se designan por letras mayúsculas para agujeros y minúsculas para ejes en la figura se muestran las establecidas.

Figura 1

Las magnitudes de las tolerancias se hacen depender para un mismo grupo de medidas nominales de una escala con 18 escalones denominada calidad IT y designada por los números 01, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 y 16. Los valores de las tolerancias IT son función de la magnitud de los diámetros. De esta forma la designación de una tolerancia se realiza con letras y números, correspondiendo las primeras a la posición de la tolerancia y su magnitud por las cifras IT, ejemplo 40 H7 con límites correspondientes a 40,000 y 40,025. (Universidad politécnica de Madrid, 2008)

Las Normas ISO 286 establecen:

• Un sistema de tolerancias.

• Un sistema de ajustes.

• Un sistema de calibres límites para la verificación y control de piezas.

Las ventajas que se obtienen al implementar el sistema ISO son las siguientes:

• Intercambiabilidad.- Característica de un sistema de fabricación en el que todas las piezas obtenidas responden a los requisitos fijados de antemano.

• Economía de materias primas: menor cantidad de rechazos.

• Aumento de la productividad.

• Economía de mano de obra correctiva: se evitan los retoques y ajustes manuales en las superficies de asiento.

• Facilidad de montaje: no hay dificultades por estar la pieza dentro de la tolerancia. Puede sistematizarse y/o automatizarse la operación. (universidad nacional de mar del plata, 2013)

¿Por qué conviene usar un sistema estandarizado ya sea métrico o americano?

El establecimiento de tolerancias en el diseño debe asegurar que se han definido todas las características dimensionales y geométricas de todos los elementos de la pieza, no se debe sobrentender ni dejar nada a la apreciación del personal del taller o del servicio de control. Además de las tolerancias, se pueden asignar tolerancias dimensionales y geométricas específicas (generalmente, de mayor precisión) dependiendo de la funcionalidad de la pieza. A continuación se muestran las ventajas de trabajar con un sistema estandarizado de ajustes y tolerancias:

• Las tolerancias son necesarias porque en caso de no poder mecanizar una pieza en el taller habitual, se tendrá que mecanizar en otro taller que cumpla los requisitos dimensionales requeridos para asegurar que no habrá ningún problema de ajustes entre elementos.

• Dibujos más fáciles de entender y de manejar en el taller.

• El dibujo normalizado de los diferentes elementos permite identificar fácilmente aquellos elementos que pueden fabricarse según el procedimiento normal de fabricación.

• Facilita la gestión del sistema de calidad, reduciendo los niveles de inspección.

• Para el diseñador resulta sencillo determinar la tolerancia y, a partir de esta, definir sólo los elementos que deben fabricarse con más cuidado y precisión.

• Fijan un rango de valores permitidos para las cotas funcionales de la pieza.

• El taller conoce su precisión habitual y es conocida por los clientes.

• Es posible controlar que esta precisión no se degrade con el tiempo. (universidad Carlos III de Madrid, 2011)

¿Cuál es la tendencia mundial que se sugiere como mejores prácticas a seguir en el cálculo o medición de las tolerancias de ajustes?

La necesidad que ha tenido la humanidad para comerciar (contar y medir) entre las diferentes poblaciones y de realizar comparaciones entre fenómenos o cosas, con el fin de encontrar explicaciones, la ha llevado a crear sistemas de medida o comparación, los cuales hoy en día son parte primordial en el desarrollo de los procesos, por lo que las empresas han encontrado en estos una base importante de mejoramiento.

En el mundo entonces se han creado una serie de sistemas que al final han dificultado el entendimiento entre los diferentes países, entre estos se encuentran el sistema inglés, el MKS, CGS y el SI. La tendencia mundial entonces a largo plazo contar con un solo sistema de unidades que permita la unificación de medidas y no tener que realizar conversiones que nos pueden llevar a generar mayor incertidumbre en las mediciones. (Walter Link, 1997)

De igual manera sucede con los sistemas de ajustes y tolerancias, la unificación global en el uso del sistemas ISO conlleva las ventajas que a continuación se presentan para el sistema internacional de unidades.

¿Porque emplear el SI de unidades?

• Para facilitar las operaciones numéricas.

• Para facilitar la comunicación.

• Para facilitar la educación.

• Para facilitar el comercio internacional.

• Para facilitar la simplicidad en la manufactura.

• Para facilitar la comparación de precios. (Ing. Enrique González Fierro, 2013)

Herramientas para el cálculo de ajustes

• 1. Calidad: es la mayor o menor amplitud de la tolerancia, que relacionada con la dimensión básica, determina la precisión de la fabricación. Para elegir la calidad es necesario tener en cuenta que una excesiva precisión aumenta los costos de producción, requiriéndose máquinas más precisas; por otro lado, una baja precisión puede afectar la funcionalidad de las piezas. Es necesario conocer las limitaciones de los procesos de producción, en cuanto a precisión se refiere, y los grados de calidad máximos que permiten el buen funcionamiento de los elementos. Para el empleo de las diversas calidades se definen rengos para ejes y agujeros.

• 2. Posiciones de tolerancia: Además de definir las tolerancias (mediante la elección de la calidad) de los elementos que hacen parte de un ajuste, es necesario definir las posiciones de las zonas de tolerancia, ya que de esta manera queda definido el tipo de ajuste. Mediante fórmulas empíricas, la ISO ha definido 28 posiciones de tolerancia para ejes y 28 para agujeros, las cuales se ubican respecto a la línea de referencia, con el fin de normalizar tanto ajustes como tolerancias.

• 3. Agujero normal básico: cuando en un sistema de tolerancias se desea referir todas las elecciones de ajustes a una determinada posición de la tolerancia del agujero, se dice que se está trabajando con un sistema de agujero normal, agujero base o agujero básico.

• 4. Eje normal básico: cuando en un sistema de tolerancias se desea referir todas las elecciones de ajustes a una determinada posición de la tolerancia del eje, se dice que se está trabajando con un sistema de eje normal, eje base o eje básico.

• 5. Ajustes preferentes: Las normas ISO permiten 784 combinaciones de zonas de tolerancia, y adoptando uno de los dos sistemas, eje o agujero base, se tienen 28 combinaciones. Sin embargo, la mayoría de las aplicaciones puede ajustarse a un número menor de opciones. Para cada sistema, la ISO seleccionó 10 ajustes que se denominan "ajustes preferentes", 5 de los cuales son libres, 2 indeterminados y 3 con apriete. Estos ajustes preferentes tienen definidas tanto las posiciones de tolerancia como las calidades para las piezas eje y agujero. (universidad tecnológica de Pereira, 2011)

Conclusión

Los sistemas de ajustes y tolerancias al igual que todo sistema estandarizados proveen facilidad de trabajo, de comunicación, eficiencia y calidad de los productos a las empresas en las que están implementados, pero esto no basta, por más normalizados que estén los procesos de una industria, la verdadera uniformidad se dará solamente cuando se hay unificado el uso de un solo sistema a nivel global para así de esta manera asegurar la intercambiabilidad de cualquier pieza, de cualquier empresa del mundo.

Bibliografía

• Universidad politécnica de Madrid. (2008). Tolerancias de fabricación. Recuperado de http://ocw.upm.es/expresion-grafica-en-la-ingenieria/ingenieria-grafica-metodologias-de-diseno-para-proyectos/Teoria/LECTURA_COMPLEMENTARIA/TOLERANCIAS/tolerancias.pdf

• Universidad nacional de mar del plata. (2013). Ajustes y tolerancias. Recuperado de http://www3.fi.mdp.edu.ar/tecnologia/archivos/Metrologia/PPT-Ajustes%20y%20Tolerancias%202013.pdf

• Universidad Carlos III de Madrid. (2011). Tolerancias dimensionales. Recuperado de http://ocw.uc3m.es/ingenieria-mecanica/diseno-mecanico-1/material_clase/ocw_tol_dim

• Walter Link. (1997). Aseguramiento metrológico y aseguramiento de equipos. Recuperado de http://www.docstoc.com/docs/32541123/METROLOGIA—ISO

• Ing. Enrique González Fierro. (2013). Metrología y normalización (manual evidencias)

• Universidad tecnológica de Pereira. (2011). Ajustes y tolerancias. Recuperado de http://blog.utp.edu.co/lvanegas/files/2011/08/Cap10.pdf

Autor:

Miguel Alejandro López Lozano

Samuel Iván Ubanda Rodríguez

Daniela Martínez Muñoz

Martha Araceli Granados Armendáriz

Randy Alberto Peña Vázquez