Tolerancias dimensionales y geométricas: Conceptos y ventajas de GDT (página 2)

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

¿Qué es
el Geometric Dimensioning and Tolerancing
(GD&T)?

Es uno de los tres tipos de dimensiones usado en los
dibujos
(planos) industriales y de ingeniería, como se puede apreciar en el
diagrama
siguiente:

FIGURA 1.1 DIAGRAMA DEL
DIMENSIONADO

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 ANSIY14.5-M-1994 de la American National Standards
Institute de EUA. Segundo, e igual de importante, el DGT 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.

Un concepto muy
importante acerca de DGT es que las dimensiones en un dibujo 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.

Ventajas de
DTG

La industria
militar, la automotriz y muchas otras más han estado usando
DTG por más de 40 años, debido a una razón
muy sencilla:

REDUCE COSTOS.

Algunas de las ventajas que proporciona son:

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

Dimensionado
funcional

El dimensionado funcional es una
filosofía del dimensionado y de las tolerancias de una
pieza basado en el cómo debe funcionar. Cuando se
dimensiona funcionalmente una pieza, el diseñador realiza
un análisis funcional, que es un proceso donde
el diseñador identifica las funciones de la
pieza y usa esta información para definir las dimensiones y
tolerancias de la pieza real. El dimensionado funcional y el
análisis funcional es una herramienta muy importante en
diseño, pero convertirse en un buen diseñador con
DTG puede implicar muchos años de esfuerzo. Los beneficios
para la persona en forma
individual y para la compañía retribuyen los
esfuerzos realizados y algunos de ellos se mencionan a
continuación:

* El diseñador desarrollará
un objetivo de la
filosofía en el diseño.

* El diseñador desarrolla una
interpretación real de cada pieza tomando en cuenta su
funcionamiento.

* Algunos problemas potenciales de la pieza
se identificarán desde la etapa de
diseño.

* Puede establecerse un método
objetivo para evaluar cambios en la pieza.

* Se pueden obtener tolerancias mayores
para la fabricación de la pieza. Las tolerancias se basan
en la máxima tolerancia
admisible, de manera que no afecte la función del
producto.

* Promueve mejores comunicaciones entre los
departamento de diseño y desarrollo de
producto.

* En muchos casos las tolerancias de las
piezas requieren pocos cambios, debido a que trabajan a su
máximo valor.

El Geometric Dimensioning and
Tolerancing (GD&T) es un lenguaje universal de
símbolos parecido al sistema de
señales
de tráfico que aconsejan al conductor cómo circular
por las carreteras. Los símbolos del GD&T le sirven al
ingeniero de diseño para describir de forma precisa y
lógica
características de la pieza, de manera que se pueden
fabricar y inspeccionar con precisión.El GD&T se
expresa en el marco de control de
características (Fig.22). El marco de control de
características es como leer una frase de izquierda a
derecha. Por ejemplo, en el marco de control de
características que se ilustra se puede leer que la forma
de 5mm cuadrados (1) está controlada por una envolvente
(2) tolerancia de perfil (3) de 0,05 mm (4), en relación
con el dato primario A (5) y el dato secundario (6). La forma y
la tolerancia determinan los límites de
la variedad de producción.

Figura 22

Hay siete formas, llamadas elementos geométricos,
que se usan para definir una pieza y sus características.
Las formas son: punto, línea, plano, círculo,
cilindro, cono y esfera. También hay ciertas
características geométricas que determinan la
condición de piezas y la relación de
características.

Esos símbolos geométricos se parecen a los
que se usan en los mapas para
representar características, como por ejemplo dos y cuatro
autopistas, puentes y aeropuertos. La finalidad de esos
símbolos es configurar un lenguaje común que todo
el mundo entienda

Símbolos para
características geométricas

Hay trece símbolos de características
geométricas usados en el lenguaje de
DTG y se muestran en las figuras 1-5. Están divididos en
cinco categorías: forma, orientación,
localización, variación y perfil. Los siguientes
capítulos contienen una explicación detallada de
cada símbolo. Véase el apéndice para las
proporciones dimensionales de los símbolos de tolerancias
geométricas.

FIGURA 1-5 SÍMBOLOS
GEOMÉTRICOS

* Datum son planos de referencia utilizados en la
verificación dimensional de la parte.

RECTANGULO 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.

ELEMENTO CONTROLADO

El rectángulo de tolerancia se une el elemento
controlado mediante una línea de referencia terminada en
flecha, en la forma siguiente:

?? Sobre el contorno del elemento o en su
prolongación (pero no como continuación de una
línea de cota), cuando la tolerancia se refiere a la
línea o superficie en cuestión.

?? Como prolongación de una línea de cota,
cuando la tolerancia se refiere al eje o plano de simetría
del elemento en cuestión.

?? Sobre el eje, cuando la tolerancia se refiere al eje
o plano de simetría de todos los elementos que lo tienen
en común.

ELEMENTOS DE REFERENCIA

Cuando el elemento a controlar se relacione con una
referencia, esta se identifica con una letra mayúscula
colocada en un recuadro que va unido a un triángulo de
referencia. La misma letra que identifica la referencia se repite
en el rectángulo de tolerancia.

Si el rectángulo de tolerancia se puede unir
directamente al elemento de referencia, la letra de referencia
puede omitirse.

El triángulo y la letra de referencia se
colocan:

?? Sobre el contorno del elemento o en una
prolongación del contorno (pero claramente separada de la
línea de cota), cuando el elemento de referencia es la
propia línea o superficie que define dicho
contorno.

?? Como una prolongación de la línea de
cota cuando el elemento de referencia es el eje o plano de
simetría del elemento en cuestión.

?? Sobre el eje o plano de simetría cuando la
referencia es el eje común o plano de simetría de
todos los elementos que lo tengan en común.

?? Un sistema de referencias múltiples consiste
en varios elementos de referencia. Si las referencias deben ser
aplicadas en un determinado orden, las letras mayúsculas
de referencia deberán ser colocadas en recuadros
contiguos, en el mismo orden en que se tengan que
aplicar.

?? Si las referencias múltiples no deben ser
aplicadas en un determinado orden, las letras mayúsculas
de referencia deberán de colocarse juntas en el
último recuadro del rectángulo de
tolerancia.

?? Una referencia común formada por dos elementos
de referencia se identifica con dos letras separadas por un
guión.

Especificaciones
restrictivas

Indicaciones restrictivas sobre la forma del elemento
dentro de la zona de tolerancia, deberán indicarse al lado
del rectángulo de tolerancia.

Cuando sea necesario especificar más de una
tolerancia a un elemento, se darán las especificaciones en
rectángulos colocados uno sobre otro.

Cuando la tolerancia se aplica a una longitud parcial,
en cualquier posición, el valor de dicha longitud debe
añadirse detrás del valor de la tolerancia,
separado por una barra inclinada. Igualmente, si en lugar de una
longitud, se refiere a una superficie, se usa la misma
indicación. En este caso la tolerancia se aplica a
cualquier línea de la longitud indicada, en cualquier
posición y cualquier dirección.

Cuando una especificación referida a un elemento
completo deba ser complementada con otra referida a una parte de
él, esta última deberá colocarse debajo de
la anterior, en otro recuadro.

Si la tolerancia se aplica a una parte concreta del
elemento, deberá dimensionarse con la ayuda de cotas y una
línea gruesa de trazo y punto. Del mismo modo, cuando se
toma como referencia solamente una parte de un elemento,
deberá dimensionarse con la ayuda de cotas y una
línea gruesa de trazo y punto.

COTAS TEORICAMENTE EXACTAS

En el caso de tolerancias de posición,
orientación o forma de un perfil, las cotas que determinan
respectivamente la posición, orientación o forma
teóricamente exactas, no deben ser objeto de tolerancia.
Tales dimensiones se colocan dentro de un recuadro.

Especificación de las tolerancias
geométricas

ZONAS DE TOLERANCIA

De acuerdo con la característica objeto de la
tolerancia y de la forma en que esté acotada, la zona de
tolerancia puede ser una de las siguientes:

?? La superficie de un círculo.

?? La superficie comprendida entre dos círculos
concéntricos.

?? La superficie comprendida entre dos rectas paralelas
o dos líneas equidistantes.

?? El espacio interior a un cilindro.

?? El espacio comprendido entre dos cilindros
coaxiales.

?? El espacio comprendido entre dos planos paralelos o
dos superficies equidistantes.

?? El espacio interior a un
paralelepípedo.

INDICACION DE TOLERANCIAS GEOMETRICAS

FORMA:

ORIENTACION:

LOCALIZACIÓN:

OSCILACION

CABECEO:

¿De donde
viene la Geometric Dimensioning and Tolerancing
(GD&T)?

Desde que el ser humano creó artefactos ha
utilizado medidas, métodos de
dibujo y planos.

Los planos ya eran conocidos hacia el año 6,000
a. C. En esas épocas la unidad de medida utilizada por las
civilizaciones del Nilo y de los Caldeos fue un "cubito real".
Durante cerca de los dos mil años esta medida
fluctuó entre la longitud de 45 a 48 cm. Alrededor del
año 4,000 a. C. El cubito real fue estandarizado en 46.33
cm. Esto estableció un patrón que siguió por
más de 6,000 años. Desde que existen medidas,
métodos para dibujar y dibujos, ha habido controversias,
comités y estándares.

La manufactura, tal como la conocemos el día de
hoy, se inició con la Revolución
Industrial en los 1800"s. Ya existían dibujos, claro
está, pero estos eran muy distintos a los utilizados
actualmente. 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.

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 Practices". De sus escasas 18 páginas, solo
cinco se dedicaban al dimensionamiento. Las tolerancias solamente
se cubrían en dos breves párrafos.

Esto fue el principio, pero sus deficiencias obvias 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 los más / menos del 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.

DGT en los Estados
Unidos

En 1940 en los Estados Unidos,
Chevrolet, publico un manual para
dibujantes, la primera publicación conteniendo alguna
discusión significativa sobre posición de
tolerancias. En 1945, el ejército de los EUA publico su
"Ordinance Manual on Dimensioning and Tolerancing" (manual de
ordenanza para dimensionamiento y tolerancias), el cual introdujo
el uso de símbolos (en lugar de notas) para especificar la
forma de posicionamiento de las tolerancias.

Aún así, la segunda edición
de la Asociación Americana de Estándares "American
Standard Drawing and Drafting Room Practice", publicada en 1946
sólo mencionó tolerancias en forma mínima.
El mismo año, sin embargo, la Society of Automotive
Engineers – SEA (sociedad de
ingenieros automotrices) expandió la cobertura de
prácticas de dimensionamiento aplicadas en la industria de
la aviación en su "SEA Aeronautical Drafting Manual". Una
versión automotriz de estos estándares fuepublicado
en 1952.

En 1949, los militares de los EUA siguieron a los
británicos con la primera publicación de
dimensiones y tolerancias, conocida como MIL -STD-8. Su sucesor,
MIL-STD-8A, publicado en 1953 autorizó el uso de 7
símbolos básicos e introdujo una metodología para el dimensionamiento
funcional.

Ahora ya había tres diferentes grupos en los
Estados Unidos publicando estándares de dibujo: ASA, SAE y
los militares. Esto llevó a años de
confusión por las inconsistencias entre los
estándares, pero también a un progreso lento pero
seguro en la
unificación de dichos estándares.

En 1957, la ASA aprobó el primer estándar
dedicado a dimensiones y tolerancias, en coordinación con los Británicos y
Canadienses; el estándar MIL-STD-8B de 1959 acercó
a los militares a los de ASA Y SAE; y en 1966, después de
años de debate, el
primer estándar unificado fue publicado por el American
National Standards Institute (ANSI) , sucesor de ASA, conocido
como ANSI Y14.5 Este primer estándar fue actualizado en
1973 para reemplazar notas por símbolos en todas las
tolerancias, y el estándar actual fue publicado en 1982.
ANSI tiene programada la publicación de la revisión
de este estándar para 1993.

Dimensiones y Tolerancias Geométricas
están ahora en uso en el 70 – 80% de todas las
compañías en los Estados Unidos y son el
estándar reconocido para contratos
militares.

N.T.: En Europa el mismo
estándar (con mínimas variaciones) se utiliza bajo
el nombre ISO 1101 y en
Alemania como
DIN 7184.

¿Para
qué usamos el Geometric Dimensioning and Tolerancing
(GD&T)?

Resuelve los problemas entre cliente –
proveedor, dentro y fuera de la empresa, han
mejorado la
comunicación y la calidad.

El GD&T se expresa en el marco de control de
características, es usado para definir la geometría
nominal de las partes y los ensambles, especifica las variaciones
en la forma y tamaño de piezas individuales, además
de definir los límites entre estas.

Con Dimensiones y Tolerancias Geométricas se
hacen dibujos de calidad los cuales al hacer la pieza está
será clara y completamente definida, sin posibilidad de
error o confusión, sin más aclaraciones al momento
de inspección, todos en la empresa
entenderán y sabrán que hacer. Además el
funcionamiento está protegido, las piezas no solo se
aprobarán, sino que trabajarán.

Los símbolos del GD&T sirven para describir
de forma precisa y lógica características de una
pieza, de manera que se pueda fabricar y inspeccionar con
precisión.

GD&T fue creado con el fin de garantizar la
producción de partes y ensambles de una forma
estandarizada y de alta calidad, es un método de
dimensionamiento, que nos da tolerancias adicionales, reduciendo
los porcentajes de desecho, reduce tiempos, etc.; es decir da un
costo de
producción menor.

Las GD&T deberían facilitar:

•La comunicación entre
técnicos

•La fabricación de las piezas

•El intercambio de las partes

¿Cuándo
usamos el Geometric Dimensioning and Tolerancing
(GD&T)?

En el momento en que se necesita ejercer control sobre
desviaciones geométricas,

Se usa cuando se quiere especificar el tamaño, la
forma, la orientación y la localización de partes
en una pieza.

También cuando se busca que los planos y dibujos,
puedan ser interpretados de una forma única y con lo cual
obtener un costo efectivo en
la producción y en ensambles.

Se utiliza cuando se busca que el dibujo no sea
más entendible si no cuando se quiere que no sea mal
interpretado.

Cabe destacar que mientras sea más alto el grado
de precisión de una pieza esta aumentara su costo ya que
su producción tendrá que ser más precisa y
especializada

En general utilizamos el GD&T cuando deseamos
unificar todas las partes de un proceso en un solo objetivo claro
y determinado.

Por ejemplo:

¿Qué es
un 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. Por razones prácticas se supone que existe un datum
y se simula con un dispositivo de inspección o
fabricación como mesas o placas planas, mandriles o
superficies de equipos medidores.

OBJETIVO DE LOS DATUMS

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.

¿QUÉ ES UNA FIGURA DE
DATUM?

Una figura de datum es una figura ideal de la pieza que
hace contacto, o se usa para establecer un datum.

Conclusión

Apliquen adecuadamente los conceptos de TDyG,

•Tengan instrumentación adecuada para realizar las
mediciones,

•Tengan las instalaciones adecuadas para efectuar
las mediciones,

•Estén acreditados / certificados por un
organismo de tercera parte.

•Cuenten con la tecnología suficiente
para ofrecer una adecuada relación entre:

TIEMPO vs EXACTITUD vs
$$$

Fuentes de
información

http://www.interempresas.net/MetalMecanica/Articulos/Articulo.asp?A=26029

http://www.fi.uba.ar/materias/6712M/tolerancias_geometricas.pdf

http://www.icicm.com/files/CurTolGeom.pdf

http://dtg.ccbenoit.com/dtg.html

http://www.engineersedge.com/training_engineering/key_topics_gdt.htm

http://www.bivitec.org.mx/

http://www.asme.org

BIBLIOGRAFÍA

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http://www.icicm.com/files/CurTolGeom.pdf. Recuperado el
26 de agosto de 2008

Carbajal, C. Y. (4 de mayo de 2009).
http://www.monografias.com. Recuperado el 27 de agosto
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Corral, R. A. (21 de octubre de 2008).
http://www.monografias.com/trabajos64/standards-calibrators/standards-calibrators.shtml.
Recuperado el 29 de agosto de 2009

Gonzales, C. G., & Vazquez, R. Z.
(1998). Metrologia (2 ed.). MEXICO D.F: Mc Graw Hill
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http://www.cenam.mx/cmu-mmc/Evento_2008/Presentaciones/CMU-MMC_2008_Navarrete.pdf.
Recuperado el 27 de agosto de 2008

http://en.wikipedia.org/wiki/GD&T. (febrero de
2009). Recuperado el 28 de agosto de 2009

Jensen, C., & Short, J. D. (2004).
Dibujo y diseño en ingenieria (6 ed.). Mexico
D.F: Mc Graw Hill/ interamericana Editores S.A.de C.V.

Luzadder, W. J., & Duff, J. M. (1994).
Fundamento de Dibujo en Ingenieria (11 ed.). Edo. Mexico
: Pearson / Prentice Hall Hispanoamericana S.A.

Alumnos:

Gerardo Aranda
Gutiérrez

Félix Gracia
Zamora

Omar Gutiérrez
Hernández

INSTITUTO TECNOLOGICO DE
CHIHUAHUA

METROLOGIA AVANZADA 14:00-15:00

CATEDRATICO: Pedro Zambrano

02/SEPTIEMBRE/2009