Joan Sneider García Ardila

Aunque se tenga un valor nominal determinado, nunca se podrá definir el valor real del mismo, pues nunca se podría asegurar que el sistema de medida del fabricante de uno de los medios fuese igual al del otro.

Desde el punto de vista de la fabricación, debido a la imposibilidad para poder asegurar medidas exactas al nominal, se debe manejar un concepto que asegura la montabilidad teniendo en cuenta este factor.

Ese concepto es la tolerancia

La tolerancia es un concepto propio de la metrología industrial, que se aplica a la fabricación de piezas en serie. Dada una magnitud significativa y cuantificable propia de un producto industrial (sea alguna de sus dimensiones, resistencia, peso o cualquier otra), el margen de tolerancia es el intervalo de valores en el que debe encontrarse dicha magnitud para que se acepte como válida, lo que determina la aceptación o el rechazo de los componentes fabricados, según sus valores queden dentro o fuera de ese intervalo.

El propósito de los intervalos de tolerancia es el de admitir un

margen para las imperfecciones en la manufactura de componente, ya que se considera imposible la precisión absoluta desde el punto de vista técnico, o bien no se recomienda por motivos de eficiencia: es una buena práctica de ingeniería el especificar el mayor valor posible de tolerancia mientras el componente en cuestión mantenga su funcionalidad, dado que cuanto menor sea el margen de tolerancia, la pieza será más difícil de producir y por lo tanto más costosa.

Calidades

01 1 2 3 4

5 6 7 8 9 10 11

12 13 14 15 16

Campo de aplicación

Calidades y piezas de gran precisión. Elementos de control para procesos de fabricación (calibres y galgas).

Piezas mecanizadas y ajustadas para construcción de máquinas

industriales.

Tolerancias de acabado para piezas no ajustadas. Piezas en bruto, laminadas, estiradas, forjadas o fundidas.

oLos valores de tolerancia dependen directamente de la cota nominal del elemento construido y, sobre todo de la aplicación del mismo. oA fin de definir las tolerancias, se establece una clasificación de calidades (normalmente se definen de 01, 1, 2, …,16) que, mediante una tabla, muestra para determinados rangos de medidas nominales los diferentes valores máximos y mínimos en función de la calidad seleccionada. oEn cuanto a la calidad de la tolerancia podemos decir que cuanto mayor sea la calidad menor será la tolerancia.

En la tabla figuran los 18 grupos de calidades ISO de mecanizado que hay homologados y en cada casilla figura el valor en micras (0,001 mm) que existe entre la cota máxima y la cota mínima de cada valor nominal que se considere.

El concepto de calidad de la tolerancia o índice de tolerancia (IT) está directamente relacionado con el grado de calidad del acabado de la pieza fabricada o precisión de mecanizado. La norma ISO 286 recoge un conjunto de 18 calidades diferentes, de forma quela calidad en el acabado disminuye cuando aumenta el índice de tolerancia. En la tabla aparece una descripción muy general del campo de aplicación de cada grupo de índices. Hay que tener en cuenta que una empresa de maquinaria que trabaje con índices de calidad muy bajos (alta calidad) ofrecerá productos mejor acabados, aunque también con un mayor coste. Esto hace necesario el encontrar un cierto equilibrio entre la funcionalidad de los elementos de maquinaria diseñados y su calidad mínima requerida.

Anteriormente se ha explicado que a mayor calidad menor será la tolerancia admisible; por otro lado la experiencia demuestra que es mas fácil obtener una tolerancia de 5µm en un diámetro de 50mm que en uno de 400mm. De donde se deduce que la amplitud de la zona de tolerancia dependerá de :

o La calidad que se asigne.

o Dimensión a obtener.

Se denomina Ajuste a la relación mecánica existente entre dos piezas que pertenecen a una máquina o equipo industrial, cuando una de ellas encaja o se acopla en la otra.

Las tareas relacionadas con esta actividad pertenecen al campo de la mecánica de precisión.

En mecánica, el ajuste mecánico tiene que ver con la tolerancia de fabricación en las dimensiones de dos piezas que se han de ajustar la una a la otra.

El ajuste mecánico se realiza entre un eje y un orificio. Si uno de ellos tiene una medida nominal por encima de esa tolerancia, ambas piezas sencillamente no ajustarán y será imposible encajarlas.

Es por eso que existen las normas ISO que regulan las tolerancias aplicables en función de los diámetros del eje y del orificio. Para identificar cuándo el valor de una tolerancia responde a la de un eje o a la de un orificio, las letras iníciales son mayúsculas para el primer caso y minúsculas para el segundo caso.

Las formas constructivas unificadas de los productos y su

fabricación en serie en talleres especializados facilitan el

abastecimiento de los mercados y abaratan la producción.

Los elementos sueltos fabricados deben, empero, ajustar

perfectamente en el montaje y ser intercambiables, es decir, han de

poderse montar, con "ajuste" apropiado a su empleo, sin posterior

labor de adaptación. Para esto es para lo que sirven los ajustes.

Se entiende por ajuste, la relación mecánica existente entre dos

elementos cuando uno de ellos se acopla (encaja) en el otro; esta

relación resulta con "juego" (holgura) cuando los dos elementos

pueden moverse entre sí con facilidad y con "apriete" cuando los

elementos han quedado sin posibilidad de movimiento relativo entre

ellos. Las consecuencias del encaje, juego o apriete, constituyen los

"asientos" que definen el ajuste.

Los ajustes se clasifican en tres tipos fundamentales. Los

cuales son: Ajuste Forzado, Ajuste Holgado o móvil y Ajuste Indeterminado.

Los tipos de ajuste más comunes son los siguientes:

◦Forzado muy duro

◦Forzado duro

◦Forzado medio

◦Forzado ligero

◦Deslizante

◦Giratorio

◦Holgado medio

◦Muy holgado

Se entiende por ajuste forzado en los diferentes grados que existen cuando una pieza se inserta en la otra mediante presión y que durante el funcionamiento futuro en la máquina, donde esté montada, no tiene que sufrir ninguna movilidad o giro.

o En el ajuste forzado muy duro el acoplamiento de las piezas se produce por dilatación o contracción, y las piezas no necesitan ningún seguro contra la rotación de una con respecto a la otra.

o En el ajuste forzado duro las piezas son montadas o desmontadas a presión pero necesitan un seguro contra giro, chaveta por ejemplo, que no permita el giro de una con respecto a la otra.

o En el ajuste forzado medio las piezas se montan y desmontan con gran esfuerzo, y necesitan un seguro contra giro y deslizamiento.

o En el ajuste forzado ligero las piezas se montan y desmontan sin gran esfuerzo, con mazos de madera, por ejemplo y necesitan seguro contra giro y deslizamiento.

Por ajuste deslizante o giratorio se entiende que una pieza se va a mover cuando esté insertada en la otra de forma suave, sin apenas holgura.

o Los ajustes de piezas deslizantes tienen que tener una buena lubricación y su deslizamiento o giro tiene que ser con presión o fuerza manual.

o Las piezas con ajuste giratorio necesitan estar bien lubricadas y pueden girar con cierta holgura.

Ajuste holgado es que una pieza se va a mover con respecto a la otra de forma totalmente libre.

o Las piezas con ajuste holgado son piezas móviles que giran libremente y pueden estar o no lubricadas.

o Las piezas con ajustes muy holgados son piezas móviles con mucha tolerancia que tienen mucho juego y giran libremente.

Además de los valores de calidad y, concretamente para agujeros y ejes, se establecen posiciones relativas en cuanto a los valores nominales de los mismos.

Mediante el símbolo de una letra mayúscula para agujeros y minúscula para ejes, se define la distancia a la que se encuentran los intervalos de tolerancias del nominal.

◦Para agujeros:

◦Las posiciones A, B, C, CD, D, E, F, EF, FG, G dan un diámetro mayor que el nominal.

◦La posición H tiene su menor medida en el valor nominal. ◦Las posiciones P, R, S, T, U, V, X, Y, Z, ZA, ZB, ZC dan un diámetro menor que el

nominal. ◦Para ejes: ◦Las posiciones a, b, c, cd, d, e, f, ef, fg, g, dan un diámetro menor que el

nominal. ◦La posición h tiene su medida menor que el valor nominal. ◦Las posiciones p, r, s, t, u, x, y, z, za, zb, zc dan un diámetro mayor que el

nominal.

Para definir un ajuste, se da una combinación de la posición que

ocupa la tolerancia respecto a la cota nominal y de la calidad de la

misma. Para cada uno de estos valores existe un valor tabulado

que define, según el nominal, unos valores determinados.

Ejemplo:

◦Un ajuste 60 H7/g6:

◦La cota nominal es de 60 mm.

◦El agujero tiene un ajuste H7 con lo cual sus tolerancias serán:

60H7 60 0/0,025 Cota Min.= 60 mm; Cota Máx.= 60,025

mm.

◦El eje tiene un ajuste de g6 con lo cual sus tolerancias serán:

60g6 60 -0,010/-0,020 Cota Min.= 59,990 mm; Cota

Máx.= 59,980 mm.

Sistema de árbol único: En este sistema, para toda clase de ajuste, la medida máxima del

eje o árbol corresponde con el nominal del mismo y los agujeros tendrán distintos intervalos de tolerancia, para conseguir los aprietes o juegos necesarios.

Sistema de agujero único: En la figura se ve, tomando como base este sistema, como se

obtienen los tres tipos principales de ajuste teniendo un agujero de un mismo diámetro y cambiando los diámetros de los ejes que se introducen en el mismo

Como es lógico, una empresa no puede disponer de recursos para conseguir fabricar cualquier calibre con todos los grados de calidad. Esto sería excesivamente costoso. Por ello, se suelen escoger los ajustes estrictamente necesarios para abarcar el campo de fabricación de la empresa. Contando con la experiencia del fabricante, factor de especial importancia, se pueden dar algunas recomendaciones generales para la selección del sistema de ajuste de un determinado mecanismo. Algunas variables que es preciso tener en cuenta son: o Material de las piezas.

o Estado superficial. Es contradictorio el fabricar una pieza con una tolerancia muy baja, si vamos a mecanizar su superficie con una rugosidad muy alta.

o Temperatura en reposo y en funcionamiento. Es un factor de importancia, debido a las dilataciones que va a experimentar el material. La alineación de los ejes de las piezas hembra y macho debe conocerse con exactitud, sobre todo en acoplamientos móviles. En este caso, el estudio de las tolerancias de forma y posición debe ser riguroso.

o Velocidad de funcionamiento, desgaste y lubricación.

o Hay que huir de buscar un acoplamiento con una calidad muy alta, ya que también va a ser un ajuste más caro. Como decíamos al principio de este capítulo, es necesario acogerse a una calidad suficiente, y solo suficiente, para la funcionalidad del mecanismo diseñado.

o Si es posible, los índices de tolerancia no deben variar en más de dos unidades entre eje y agujero.

Medida Nominal: Valor de la medida teórica de una magnitud lineal o angular. Son las medidas que generalmente aparecen en los catálogos técnicos. Sirve de referencia para las demás medidas.

Cota Nominal: Es la medida indicada en el plano como básica e identificativa.

Holgura: Se denomina holgura a la diferencia que existe entre dos piezas en el lugar donde se acoplan.

Juego: Se da siempre que la dimensión del agujero es mayor que la del eje.

Apriete: Se da siempre que la dimensión del eje es mayor que la del agujero.

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