Metrología avanzada: Las GD & T (página 2)

Las empresas han
descubierto que les era difícil describir claramente los
límites
de tamaño y forma de partes individuales y las
características de montaje. Por ejemplo, no estaba claro
en sus dibujos
cómo ciertas superficies planas tenían que ser, y
en otros casos no está exactamente claro lo que los
requisitos de tamaño y de forma para un
agujero.

Ellos encontraron que tenían incluso
mayor dificultad en describir cuánta variación fue
permitida entre las características. Por ejemplo, era
aún más difícil entender cuánto le
era permitido un agujero inclinarse con respecto a una
superficie, o cuánta variación fue permitida entre
las superficies relacionadas. GD & T ha sido desarrollado
específicamente para abordar estos problemas y
eliminar la ambigüedad que el uso de la tradicional Plus and
Minus Dimensioning and Tolerancing tenía. Sus
propósitos primarios son hacer las especificaciones del
dibujo claras
e inequívocas, y eliminar los problemas, la
confusión, el desecho, la reprocesos y la pérdida
de beneficios de los resultados.

El estándar de dimensionamiento y
tolerancias de ASME Y14.5M-1994 es el resultado de muchos
años de experiencia en la industria, de
investigación y desarrollo de
varios comités de normalización. Es el último de una
larga línea de estándares de dimensionamiento y
tolerancias de los E.U.A. que datan de 1946.

Para que usamos
la GD&T

El uso de tolerancias geométricas
evita la aparición en los dibujos de observaciones tales
como "superficies planas y paralelas", con la evidente dificultad
de interpretación cuantitativa que conllevan;
aún más, a partir de los acuerdos internacionales
sobre símbolos para las tolerancias
geométricas, los problemas de lenguaje
están siendo superados.

En determinadas ocasiones, como por
ejemplo: mecanismos muy precisos, piezas de grandes dimensiones,
etc., la especificación de tolerancias dimensionales puede
no ser suficiente para asegurar un correcto montaje y
funcionamiento de los mecanismos.

El uso de tolerancias geométricas
permitirá, pues, un funcionamiento satisfactorio y la
ínter cambiabilidad, aunque las piezas sean fabricadas en
talleres diferentes y por distintos equipos y
operarios.

GD&T saves the time
and costs associated with poor design documentation.
This includes: time wasted trying to interpret drawings;
reworking manufactured parts; taking meaningless inspection data;
failing to check critical part feature relationships; throwing
away "good" parts; sorting, shimming, and filing of parts in
assembly; assemblies failing to operate; meetings to correct
problems; customer complaints; and loss of market
share.

Proper use of GD&T guarantees the form,
fit and function that engineering intended without assumptions in
the shop or elaborate notes that everyone interprets differently.
GD&T will save your company money by providing consistent
interpretations, increasing manufacturing tolerances and
promoting efficiency and quality throughout the engineering,
manufacturing and quality functions.

Cuando usamos la
GD&T

Se utilizan para cuidar el buen
funcionamiento del bien final. Esto se logra comunicando las
medidas y las relaciones geométricas del diseño
entre las diferentes personas que intervienen en el. El sistema de
tolerancias geométricas y dimensionales es utilizado en
varias etapas del proceso de
fabricación, desde la creación del diseño
hasta la inspección final, pasando por la compra de los
materiales y
componentes necesarios para la fabricación del producto
final.

Durante el diseño del producto, el
diseñador debe de señalar las tolerancias
indispensables que el modelo
requiere, teniendo en cuenta que si coloca demasiadas tolerancias
o si estas son muy cerradas aumentara el costo de construcción y afectando el costo del bien
final.

La GD&T también se utiliza
cuando la fabricación del bien se realiza en diferentes
fabricas, en diferentes lugares e incluso en diferentes idiomas.
Por lo que tener un sistema generalizado de tolerancias es muy
útil para facilitar el trabajo, y
más importante para que sea barato.

COMO FUNCIONA LA GD&T

Las tolerancias geometrías son especificadas solo
en los requisitos que afecten la funcionalidad, intercambialidad
y las cuestiones relativas en la fabricación, es decir,
los costos de
fabricación y verificación tendrán un
aumento innecesario. En todos los casos estas tolerancias
tendrán que ser tan grandes como lo permitan las
condiciones establecidas para satisfacer los requisitos del
diseño.

Símbolos
para la indicación de las tolerancias
geométricas

Con el establecimiento de los acuerdos internacionales
sobre normalización de símbolos para representar
tolerancias geométricas conseguimos evitar la
aparición en los dibujos de observaciones tales como
"superficies planas y paralelas", con la evidente dificultad de
interpretación cuantitativa que ello conlleva.

Las siguientes tablas presentan los símbolos
utilizados para la indicación de las tolerancias
geométricas según UNE-EN ISO
1101.

CUADRO DE TOLERANCIA

La indicación de las tolerancias
geométricas en los dibujos se realiza por medio de un
cuadro rectangular dividido en dos o más casillas, las
cuáles contienen, de izquierda a derecha, la siguiente
información:

– Símbolo de la característica
geométrica 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, o por el símbolo "SÃ~" para el
caso de una zona de tolerancia esférica.

– Letra(s) identificativa(s) del elemento o elementos de
referencia, si los hay.

Si la tolerancia se aplica a más de un elemento
geométrico se deberá indicar encima del cuadro de
tolerancia mediante el número de elementos seguido del
signo "x".

A continuación algunos de los usos de las
tolerancias mas frecuentes:

1. Tolerancia de rectitud

a) Al proyectar la zona de tolerancia sobre un plano,
queda limitada por dos rectas paralelas separadas una distancia
–t-.

Figura 1. Cualquier línea de la superficie
indicada por el rectángulo de tolerancia deberá
estar comprendida entre dos rectas paralelas equidistantes 0,05
mm.

b) La zona de tolerancia es un cilindro de
diámetro –t-, siempre que el valor de la tolerancia
venga precedido por el signo Ã~.

Figura 2. El eje del componente señalado por el
rectángulo de tolerancia deberá estar comprendido
en el interior de un cilindro de diámetro 0,08
mm.

2. Tolerancia de planicidad

La zona de tolerancia está limitada por dos
planos paralelos separados una distancia
–t-.

Figura 3. La superficie superior de la pieza
deberá estar comprendida entre dos planos paralelos
separados 0,08 mm.

3. Tolerancia de redondez

La zona de tolerancia plana está limitada por
dos círculos concéntricos separados una distancia
–t-.

Figura 4. La circunferencia de cualquier sección
ortogonal debe estar comprendida entre dos círculos
concéntricos coplanares separados 0,1 mm.

4. Tolerancia de cilindridad.

La zona de tolerancia está limitada por dos
cilindros coaxiales con una diferencia entre radios
–t-.

Figura 5. La superficie señalada por el
rectángulo de tolerancia debe estar comprendida entre dos
cilindros coaxiales cuya diferencia de radios es 0,2
mm.

5. Tolerancia de forma de una
línea.

La zona de tolerancia está limitada por las
dos envolventes de círculos de diámetro –t-,
con sus centros situados sobre una línea que tiene la
forma geométrica perfecta.

En cada sección paralela al plano de
proyección en que se especifica la tolerancia, el perfil
controlado debe mantenerse dentro de la zona de tolerancia
especificada, la cual está limitada por las dos
envolventes de círculos de diámetros 0,04 mm, cuyos
centros están situados sobre un perfil
geométricamente perfecto.

6. Tolerancia de forma de una
superficie.

La zona de tolerancia está limitada por las
dos superficies envolventes de esferas de diámetro
–t-, con sus centros situados sobre una superficie
geométricamente perfecta, definida con cotas
teóricamente exactas.

Figura 7. La superficie controlada debe estar contenida
entre las dos envolventes de esferas de diámetro 0,2 mm,
cuyos centros están situados sobre una superficie
geométricamente perfecta.

7. Tolerancia de paralelismo.

a) La zona de tolerancia está definida por dos
planos paralelos entre sí y al plano de referencia,
separados una distancia –t-.

Figura 8. La superficie superior del componente debe
estar comprendida entre dos planos paralelos entre sí y a
la superficie de referencia A, separados 0,1 mm.

b) La zona de tolerancia está definida por un
cilindro de diámetro –t- de eje paralelo a la
referencia, cuando el valor de la tolerancia viene precedido por
el signo Ã~.

Figura 9. El eje del taladro indicado por el
rectángulo de tolerancia debe estar comprendido en el
interior de un cilindro de diámetro 0,2 mm, paralelo a la
superficie de referencia

Figura 10. El eje del taladro indicado por el
rectángulo de tolerancia debe estar comprendido en el
interior de un cilindro de diámetro 0,03 mm, paralelo a la
recta de referencia A.

8. Tolerancia de perpendicularidad.

a) La zona de tolerancia está limitada por un
cilindro de diámetro –t-, de eje perpendicular al
plano de referencia, cuando el valor de la tolerancia viene
precedido por el signo Ã~.

Figura 11. El eje del cilindro
controlado, el superior, debe estar comprendido en el interior de
una zona de tolerancia cilíndrica de diámetro 0,01
mm, y eje perpendicular al plano de referencia.

b) La zona de tolerancia está definida por dos
planos paralelos entre sí, perpendiculares al plano de
referencia y separados una distancia –t-.

Figura 12. La superficie indicada por el
rectángulo de tolerancia debe estar comprendida entre dos
planos paralelos entre sí, separados 0,05 mm, y
perpendiculares al plano de referencia B.

9. Tolerancia de inclinación.

La zona de tolerancia está limitada por dos
planos paralelos separados una distancia –t- e inclinados
el ángulo especificado respecto al plano de
referencia.

Figura 13. El plano inclinado de la pieza debe estar
comprendido entre dos planos paralelos entre sí, separados
0,1 mm, e inclinados 25º respecto al plano de referencia
A.

10. Tolerancia de posición.

La zona de tolerancia está limitada por un
cilindro de diámetro –t-, cuyo eje está en la
posición teórica exacta de la recta controlada,
cuando el valor de la tolerancia viene precedido del signo
Ã~.

Figura 14. El eje del taladro debe encontrarse en el
interior de una zona de tolerancia cilíndrica de
diámetro 0,05 mm, cuyo eje está en la
posición teórica exacta con relación a los
planos de referencia C y D.

11. Tolerancia de coaxialidad.

La zona de tolerancia está limitada por un
cilindro de diámetro –t-, cuyo eje coincide con el
eje de referencia, cuando el valor de la tolerancia viene
precedido por el signo Ã~.

Figura 15. El eje del cilindro indicado por el
rectángulo de tolerancia, el derecho, debe encontrarse en
el interior de una zona cilíndrica de tolerancia de
diámetro 0,1 mm, coaxial con el eje de referencia, el
izquierdo.

Figura 16. El eje del cilindro indicado por el
rectángulo de tolerancia, el central, debe encontrarse en
el interior de una zona cilíndrica de tolerancia de
diámetro 0,08 mm, coaxial con el eje de referencia
A-B.

12. Tolerancia de simetría.

La zona de tolerancia está limitada por dos
planos paralelos separados una distancia –t- y colocados
simétricamente con respecto al plano de simetría (o
eje) de referencia.

Figura 17. El plano de simetría de la ranura debe
estar contenido entre dos planos paralelos separados 0,025 mm y
colocados simétricamente respecto al plano de
simetría que especifica la referencia A.

13. Tolerancia de oscilación circular
(radial).

La zona de tolerancia está limitada, dentro de
cualquier plano de medida perpendicular al eje, mediante dos
círculos concéntricos de diferencia entre radios
–t- y centro coincidente con el eje de
referencia.

Figura 17. La tolerancia de oscilación radial no
debe sobrepasar más de 0,1 mm en cualquier plano de
medición, durante una vuelta completa,
alrededor del eje de referencia A-B.

14. Tolerancia de oscilación total
(radial).

La zona de tolerancia está limitada mediante
dos cilindros coaxiales de diferencia entre radios –t-,
cuyos ejes coinciden con el de referencia.

Figura 19. La tolerancia de oscilación total
radial no debe sobrepasar más de 0,1 mm, en cualquier
punto de la superficie especificada, durante varias revoluciones
alrededor del eje de referencia A-B, y con movimiento
axial relativo entre la pieza y el instrumento de
medida.

Datum

El datum es un conjunto de
parámetros que especifican la superficie de referencia o
el sistema de coordenadas de referencia empleado para el cálculo de
dimensiones de diferentes puntos en el plano de una pieza u
objeto.

El término datum se aplica en varias
áreas de estudio y trabajo
específicamente cuando se hace una relación hacia
alguna geometría
de referencia importante, sea ésta una línea, un
plano o una superficie (plana o curva).

Por lo tanto, los datums pueden ser
visibles o teóricos, y frecuentemente son identificados
(A, B, C,… etc.).

En ingeniería, un datum puede ser representado
en dibujo técnico, y la representación de
éste puede variar un poco dependiendo de las normas
ISO.

En una forma simplificada, se puede decir
que los datums generalmente reflejan los planos
cartesianos "X", "Y" y "Z", para establecer las superficies
críticas desde donde medir y controlar la altura, el ancho
y el grosor de un cuerpo. Aunque realmente los datums pueden
estar en cualquier posición dependiendo de la geometría de los objetos (y no ser
necesariamente etiquetados con X, Y, y Z).

Los datums son esenciales para controlar la
geometría y tolerancias de fabricación de una
variedad de características, como lo puede ser la
cilindricidad, simetría, angularidad, perpendicularidad,
etc.

En aviación, la línea datum
es un plano vertical imaginario desde el cual todas las
distancias horizontales son medidas para propósito de
balance.

En la manufactura de
objetos para ser ensamblados, donde dos superficies planas deben
hacer contacto óptimo (siendo una superficie de un objeto,
y la otra del otro objeto), éstas, por su importancia en
el producto final, serán asignadas como datums, (por
ejemplo, identificados en un dibujo
técnico por la letra "A") puesto que se
querrá controlar el paralelismo de ambas superficies
además de lo plano y liso con que sean acabadas durante el
proceso de fabricación para lograr el cometido de contacto
óptimo entre ambas

A continuación tenemos uno de los
más claros ejemplos del uso de un datum, el cual consiste
en poner un punto de referencia para todo el planeta (tierra) y
utilizarlo para calcular coordenadas ya sea de latitud o de
longitud en cualquier punto del plano terrestre. En la siguiente
tabla se muestran algunos datums o puntos de referencias en el
mundo.

Hablar de datums diferentes es hablar de
diferentes orígenes para las coordenadas de latitud de
longitud por lo tanto un mismo punto de la superficie de la tierra va a
presentar coordenadas diferentes si lo ubicamos o posicionamos de
acuerdo a uno u otro datum.

Ejemplo. En la figura de arriba el sistema
de referencia A puede representar el origen para las coordenadas
en NAD27 y el sistema de referencia B el origen para las
coordenadas en ITRF92.

Para fines del estudio de nuestra materia el
datum adquiere una gran importancia ya que si requerimos hacer la
medición de alguna pieza u objeto, tendremos la libertad de
ubicar algún eje o punto de referencia, es decir, poner
nuestro propio eje de coordenadas y utilizar esta como referencia
para obtener las dimensiones del objeto analizado.

Conclusiones

Las GD & T fueron creadas para tener un
lenguaje universal refiriéndose a las dimensiones y
tolerancias a las cuales se debe ajustar un cierto diseño
de un ensamble y que permitirán también que sus
piezas puedan ser intercambiables en un momento dado y no
importara quien sea el fabricante ya que el plano de
diseño están establecidos todas las dimensiones y
tolerancias requeridas.

Las GD & T han permitido establecer
normas donde
especifican un gran numero de simbología y los cuales se
deben de ajustar cada fabricante para que sin importar el idioma
o cultura del
mundo pueda ser leídos en los planos de
diseño.

Bibliografía

Wikipedia. Geometric dimensioning and
tolerancing

Recuperado el 4 de sep. 2009

Engineers edge. What Is Geometric
Dimensioning?

Recuperado el 4 de sep 2009

http://www.engineersedge.com/training_engineering/What_Is_GD&T.htm

Advanced dimensional management LLC.
Justification for GD&T.

Extraído el 4 de sep
2009.

http://www.advanceddimensionalmanagement.com/gdt_justification.php

Mech sigma GD & T

Recuperado 5- sep-2009

http://www.mr-gdt.ca/

http://www.mechsigma.com/MechSigma_GD&T_Public_3-day.pdf

Tolerancias geometricas Recuperado
5-sep-2009 http://materias.fi.uba.ar/6712M/tolerancias_geometricas.pdf

http://cursos.itchihuahua.edu.mx/course/view.php?id=220
controles de forma 05-sep-09

http://en.wikipedia.org/wiki/Geometric_dimensioning_and_tolerancing
Geometric dimensioning and tolerancing
05-sep-09

Wikipedia.org, datum, recuperado:
5-sep-2009

http://en.wikipedia.org/wiki/Datum

semarnat.gob, Georreferencias, recuperado:
4-sep-2009

http://infoteca.semarnat.gob.mx/reunion_nal/Downl/Georreferencias

Autor:

Abraham Arizmendi

José Luis
Núñez

Iván Zapata

Luis Aguilar

INSTITUTO TECNOLOGICO DE
CHIHUAHUA