EAP INGENIERIA MECANICA DE FLUIDOS
TOLERANCIAS GEOMETRICAS ISO 8015
POR: ING. NYKUE GAMBOA ALARCON
1. INTRODUCCION. E n el dis di señ o de cual cua l qui qu i er pie pi eza o herr her r ami en ta se se debe cons con si der der ar ciert ci erta a tolerancia toleranci a para para su su f abri cació cación. n. Exi Ex i sten ten dos dos tipos ti pos de tolerancia; toleranci a; l a toleranci a dimens dimensii onal y la l a tolerancia toleranci a geomé tr i ca. La L a pri pr i mera mer a contr cont r ola ol a las l as medidas medi das o dimensi di mension one es de u n a pie pi eza, no controla contr ola ni l a for ma, ni l a pos posi ción, ción, ni l a ori entación ntación que tengan tengan l os el eme ment ntos os a los l os que se se apli ca la tol t ole er ancia anci a dimensi dimensi onal . E n determ determii nadas ocasi ocasi ones, ones, como por ej emplo: mpl o: mecani mecani smos mu muyy pre pr ecis ci sos, os, pie pi ezas de gran des des dimension es, etc., etc., la l a espe especi ciff i cación cación de tole tol er anci as dime di mension nsional ale es puede puede no ser ser suf i ciente par para a ase asegur ar un corr ecto montaj e y fun f un cionami cion amie ento nt o de l os me mecani canissmos. mos.
E n l a fi f i gur a 1.1 se se muestr muestr an tr t r es casos casos donde un a de l as pie pi ezas puede ser corr cor r ecta desde desde el el pun pu n to de vis vi sta di mension mensi onal al (di ámetros metr os de las se seccion cci one es dentr o de tol er anci a) y no se ser apta para par a el el montaj mon taj e: en el pri pr i mer caso caso ten ten drí dr íamos u n defe def ecto de rectitu recti tud, d, en en el segun do caso caso tendr íamos un def def ecto de coaxial coaxi alii dad, y en en el tercer caso caso tendr íamos u n defe def ecto de per per pendi cul cu l ar i dad.
L a toleranci a geomé tr ica controla la forma, posición u orientación de los elementos a l os que se aplican, pero no sus dimensiones, en otr as palabras podríamos definir la tol eranci a geomé tr ica de un elemento, una pieza, superficie, eje, plano de simetría, etc. como l a zona de toleranci a dentro de la cual debe estar conteni do dicho elemento. Dentr o de la zona de tolerancia el elemento puede tener cualqui er forma u orientación, salvo si se da alguna i ndi cación más restr ictiva
El uso de tol erancias geomé tr icas permi ti rá, pues, un funcionami ento satisfactori o y la i ntercambiabilidad, aunque las piezas sean f abri cadas en talleres diferentes y por disti ntos equi pos y operarios.
2. SIMBOLOS PARA LA INDICACION DE TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS. ISO 8015
3. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES El " Pri nci pio de toleranci as fu ndamental es" ; establece el pr in cipio de relación entr e tol erancias di mension al es y geomé tr icas.
El El El El
requisito de la envolvente. pri nci pio de máxi mo materi al pri ncipi o de míni mo materi al. prin cipio de in diferencia dimensional
3.1 REQUISITO DE LA ENVOLVENTE
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. DEBE RESPETAR LAS TOLEREAN CIAS DIM ENSION ALES DE NO H ACERLO NO ESTARAN CUM PLIENDO EL REQUISITO DE LA ENVOLVEN TE
El requisito de envolvente se indica por medio de la letra mayúscula E encerrada dentro de un círculo, situado a continuación de la cota lineal a la que afecta o haciendo referencia a la norma que establezca este requisito. Algunos ejemplos se muestran en la Fig. 3.1
TOD OS LOS PUN TOS DE LA GEOMETRIA DEBEN CUM PLIR CON LOS LIM ITES ESTABLECIDOS POR LA TOLERANCIA DIM ENSIONAL
3.2 PRINCIPIO DE MAXIMO MATERIAL (PMM) 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. FABRICAR CON EL MA XIM O M ATERIAL (DIAM ETRO MAXIM O) PARA OBTENER UNA HOLGURA MI NIM A ENTRE AGUJERO Y EJE.
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 Se indica por medio de la letra mayúscula M encerrada dentro de un círculo, dentro del rectángulo de referencia de la tolerancia de forma, a continuación del valor numérico de la tolerancia Fig 3.2
En la figura, se tiene un eje de diámetro nominal 10 mm y tolerancia de rectitud 0.10 mm. Cuando el eje está en condiciones de máxima material, la rectitud se limita a 0.10 mm; pero si el diámetro real es 9.98 mm (valor mínimo permitido) el juego entre el eje y el agujero aumenta, por lo que el eje podría tener una desviación de forma mayor. El principio de máximo material permite una tolerancia de rectitud adicional e igual a: 10 – 9.98 = 0.02 mm. Así, la tolerancia de rectitud del eje será igual a: 0.10+0.02 = 0.12 mm, cuando el eje está en condiciones de mínimo material
3.3 PRINCIPIO DE MÍNIMO MATERIAL (PmM) POR LO CUAL RESULTA M AS BARATO.
Está basado en la condición de mínimo material (CmM, LMC en inglés), en la cual la pieza contiene la mínima cantidad de material que permite la tolerancia considerada. La condición de mínimo material para elementos “eje” se consigue con la menor dimensión permitida por la tolerancia dimensional. En caso de medidas “agujero”, será la mayor dimensión permitida. El principio de mínimo material (PmM) está directamente relacionado con el PMM. Su principal aplicación reside en el establecimiento de requisitos de espesores mínimos de piezas o de máximas dimensiones de agujeros, con el fin de conseguir resistencias mecánicas adecuadas y prevenir fracturas y roturas del material. El PmM solo se aplica a: 1) tolerancias de posición; 2) tolerancias de simetría y 3) tolerancias de orientación de elementos dentro de una misma pieza. EJE
Se indica por medio de la letra mayúscula L encerrada dentro de un círculo HOLGURA M AXIM A ENTRE LAS DOS PIEZAS
DIAMETRO MINIMO AGUJERO DIAMETRO MAXIM O
3.4 PRINCIPIO DE INDIFERENCIA DIMENSIONAL Agujero y el eje deben estar dento de las tolerancias geometricas
es indiferente a la hora de fabricar debe estar referido con la letra S
Otra condición que debe conocerse es cómo definir una figura dimensional que no está en ningún extremo (ni en condición de máximo material, ni en condición de mínimo material) pero que a cualquier condición (o tamaño) puede estar en una dimensión de la pieza en particular. El término para esta condición es “indiferencia dimensional de la figura” ( RFS en inglés) que es cuando una tolerancia geométrica (o base de referencia) se aplica en forma independiente del tamaño de la figura. La tolerancia geométrica se limita a la cantidad definida, sin tomar en cuenta el tamaño de la figura. Se indica con la letra S mayúscula, encerrada en un círculo.
4. DEFINICIONES 4.1 RECTANGULO DE TOLERANCIAS La indicación de las tolerancias geométricas en los dibujos se r ealiza por medio de un rectángulo dividido en dos o más compartimientos, figura 4, 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 ı si la zona de tolerancia es circular o cilíndrica. Letra identidad del elemento o elementos de referencia, si los hay.
4.2 ELEMENTO CONTROLADO Sobre el contorno del elemento o en su prolongación (pero no como continuación de una línea de cota), cuando la toleranci a se refiere a la línea 0 superf icie en cuesti ón.
Como pr olongaci ón de una l ínea de cota, cuando la tol eranci a se refiere al eje ó plano de simetría del elemento en cuesti ón
Sobre el eje, cuando l a tolerancia se refiere al eje o plano de simetr ía de todos los elementos que lo ti enen en común
4.3 ELEMENTO DE REFERENCIA Cuando el elemento a controlar se relacione con u na referenci a, esta se identi fica con una l etra mayúscula colocada en u n r ecuadro que va uni do a un tr iángulo de referenci a. L a misma letr a que identifica la referencia se repite en el rectángu lo de toleranci a.
Si el rectángul o de tol erancia se puede un ir directamente al elemento de referenci a, la letr a de refer enci a puede omiti rse, EN ESTECASO LA LETRA PUEDE OM ITIRSE
El tr ian gulo y l a letra de r eferencia se colocan: Sobre el contor no del elemento o en una pr olon gación del cont orno (pero cl aramente separada de la línea de cota). cuan do el element o de r eferencia es la propia línea o la superf icie que defi ne dicho contorn o
Como una pr olongaci ón de la línea de cota cuando el elemento de referencia es el eje o pl ano de simetr ía del elemento en cuesti ón.
Sobr e el eje o pl ano de simetría cuan do la referencia es el eje común o plano de simetr ía de todos los elementos que lo tengan en común.
Un sistema de referencias múlti ples consiste en varios elementos de referencia. Si las referenci as deben ser apli cadas en un determinado orden, las tetr as mayúscul as de referencia deberán ser Col ocadas en recuadr os conti guos, en el mi smo orden en que se tengan qu e aplicar
Si las referencias múlti ples no deben ser aplicadas en u n determi nado orden, l as letr as mayúsculas de referencia deberán de colocarse juntas en el últi mo recuadro del rectángul o de tol eranci a
Una r eferenci a común f ormada por dos elementos de referenci a se identifica con dos letr as separadas por u n gui ón
4.4 ESECIFICACIONES RESTRITIVAS ESPECIFICACIO N ESRESTRICTIVA S
Cuando sea necesario especificar más de una tol er anci a a un elemento, se crearan las especificaciones en rectángulos colocados uno sobre otro.
Cuando la tolerancia se apli ca a una l ongitu d parcial, en cual qui er posición, el valor de dich a longitud debe añ adi rse detr ás del valor de la tolerancia, separ ado por una barr a in cli nada. I gualmente, si en l ugar de una longitu d, se refiere a una superficie, se usa la mi sma indicación. En este caso la tol eranci a se aplica a cual qui er línea de la longi tud i ndicada, en cual quier posición y cualqui er dir ección.
Cuando un a especif icación referida a un elemento completo deba ser complementada con otra referida a una par te de é l, esta últi ma deberácol ocar se debajo de la anteri or, en otr o recuadr o
Si la tol eranci a se aplica a una parte concreta del elemento, deberá dimensionar se con la ayuda de cotas y una línea gruesa de trazo y punto. D el mismo modo, cuando se toma como referenci a solamente un a parte de un elemento, deberádi mensionar se con la ayuda de cotas y un a línea gruesa de tr azo y pun to.
5. ESPECIFICACION DE LAS TOLERANCIAS GEOMETRICAS De acuerdo con la caracter ísti ca objeto de la tol eranci a y de la forma en que esté acotada, la zona de tol eranci a puede ser un a de las sigui entes:
L a superficie de un círcul o. L a superficie comprendida entr e dos círculos concé ntr icos. L a superficie comprendida entre dos rectas paralelas 0 dos líneas equi distantes. El espacio interior a un cil in dro. El espacio comprendi do entre dos cil indr os coaxi ales.
· El espacio comprendido entre dos planos paralelos 0 dos superficies equidistantes. · El espacio interior a un paralelepípedo.
6. INDICACION DE TOLERANCIAS GEOMETRICAS
En las sigui entes tabl as se presentan una serie de ejemplos de indicación e interpretaci ón de tol eran cias geomé tr icas.
