Procesó de fabricación, Summaries of Hydrologic Processes

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Universidad Nacional Experimenal

Indice:

Introducción:

En el campo de la ingeniería mecánica y manufactura, los conceptos de ajustes y

tolerancias representan pilares fundamentales para el diseño y fabricación de

componentes que requieren precisión y funcionalidad. Estos principios técnicos no

solo aseguran el correcto ensamblaje de las partes, sino que también garantizan la

intercambiabilidad, reducen costos de producción y previenen fallos en sistemas

mecánicos complejos. Su importancia se remonta a la Revolución Industrial,

cuando la producción en masa demandó la estandarización de piezas fabricadas

en diferentes lugares, dando origen a normativas internacionales como las

establecidas por ISO que rigen estos parámetros en la actualidad. La tolerancia se

define como la variación permisible en las dimensiones de una pieza,

reconociendo la imposibilidad de una fabricación perfectamente exacta. Por otro

lado, un ajuste describe la relación dimensional intencionada entre dos piezas que

se ensamblan, determinando el grado de holgura o apriete resultante. La

interacción de las tolerancias de las piezas acopladas da origen a diferentes tipos

de ajuste: con holgura, de transición y con apriete, cada uno adecuado para

aplicaciones específicas. La correcta implementación de ajustes y tolerancias es

crucial para lograr la intercambiabilidad, la capacidad de reemplazar componentes

sin ajustes adicionales, lo cual simplifica la producción, el mantenimiento y reduce

costos. La importancia de los ajustes y tolerancias radica en su impacto directo en

la funcionalidad, el ensamblaje, la intercambiabilidad, los costos de producción, la

calidad y la fiabilidad de los productos. Estos conceptos se clasifican según su

naturaleza (dimensionales y geométricas), su aplicación (unilaterales y bilaterales)

y el sistema de ajuste empleado (agujero base y eje base). Para estandarizar la

magnitud de las tolerancias, se utiliza el sistema del Grado de Tolerancia

Internacional (IT), que clasifica las tolerancias en varios grados según la precisión

requerida. Finalmente, las letras de posición de tolerancias (mayúsculas para

agujeros y minúsculas para ejes) especifican la ubicación de la zona de tolerancia

con respecto a la dimensión nominal, permitiendo definir completamente la

variación dimensional permitida y el tipo de ajuste resultante al ensamblar los

componentes. La comprensión profunda de estos principios es fundamental para

cualquier ingeniero involucrado en el diseño y la fabricación de sistemas y

componentes.

1.- Definición de Ajustes y Tolerancias.

1.1 Definición de Tolerancia La tolerancia en ingeniería y fabricación es el margen de variación permitido en las dimensiones o características geométricas de una pieza, dentro del cual se garantiza su funcionalidad y correcto ensamblaje. En otras palabras, define el rango aceptable de medidas para una pieza fabricada, asegurando que aún funcione correctamente dentro de un ensamblaje. Se expresa como la diferencia entre los límites superior e inferior de una dimensión. Por ejemplo, si una pieza tiene una dimensión nominal de 25 mm y una tolerancia de ±0.1 mm, su tamaño real puede estar entre 24.9 mm y 25.1 mm. Las tolerancias son cruciales porque:  Es imposible fabricar piezas con dimensiones exactas.  Permiten la intercambiabilidad de componentes.  Afectan el costo de fabricación; tolerancias más estrechas generalmente implican procesos más costosos. 1.2 tipos de tolerancias:  Tolerancia Dimensional : Define la variación permitida en las dimensiones lineales o angulares de una pieza. los límites de tamaño (máximo y mínimo) de una pieza. Ejemplo: Un eje con medida nominal Ø20 mm ± 0.1 mm puede medir entre 19. mm y 20.1 mm.  Tolerancia Geométrica: Controla la forma, el perfil, la orientación, la ubicación y la oscilación de las características geométricas de una pieza. Ejemplos: Planitud (superficie debe ser plana dentro de ±0.05 mm). Circularidad (el eje no debe desviarse más de 0.02 mm de un círculo perfecto). 1.3 Definición de Ajustes Un ajuste describe la relación dimensional entre dos piezas que se ensamblan. Determina el grado de holgura o apriete entre ellas antes del ensamble. El tipo de ajuste seleccionado depende de la función requerida del ensamblaje.

2.- Tipos de Ajuste.

Los ajustes se clasifican generalmente en tres tipos: 2.1 Ajuste con Holgura (o Juego): Siempre existe un espacio libre entre las piezas acopladas, permitiendo el movimiento relativo entre ellas. Por ejemplo, un eje giratorio en un rodamiento. 2.2 Ajuste de Transición : Puede resultar en una ligera holgura o una ligera interferencia dependiendo de las dimensiones reales de las piezas ensambladas. Se utiliza cuando se requiere precisión en la ubicación con un ajuste que puede ser ligeramente apretado o suelto.

 Intercambiabilidad Limitada (Ajuste Selectivo): Las piezas se clasifican en grupos dentro de rangos más estrechos para lograr un ajuste preciso (ej: pistones y cilindros en motores de alta precisión). Requiere medición y selección previa al ensamblaje.  Intercambiabilidad Funcional: Las piezas no son idénticas en dimensiones, pero cumplen la misma función (ej: repuestos compatibles de diferentes marcas).

4.- Importancia de los Ajustes y Tolerancias.

Los ajustes son cruciales porque determinan la naturaleza de la unión entre dos piezas que se ensamblan y, por lo tanto, influyen directamente en cómo funcionará ese ensamblaje. Aquí te detallo su importancia: 4.1 Control del Movimiento Relativo:  Ajustes con Holgura: Son esenciales cuando se requiere movimiento entre las piezas. Permiten la rotación de ejes en rodamientos, el deslizamiento de pistones en cilindros o el libre movimiento de eslabones en mecanismos. Un ajuste inadecuado (demasiado apretado) podría causar fricción excesiva, desgaste prematuro o incluso el agarrotamiento del sistema. Un ajuste demasiado holgado podría generar vibraciones, ruido o pérdida de precisión.  Ajustes de Transición : Permiten un ensamble que puede ser ligeramente libre o ligeramente forzado. Son importantes cuando se busca una ubicación precisa con la posibilidad de desmontaje, como en la fijación de algunas tapas o cubiertas.  Ajustes con Apriete: Son fundamentales para crear uniones fijas y seguras. Permiten la transmisión de fuerzas y pares de torsión sin deslizamiento entre las piezas, como en la unión de engranajes a ejes, la fijación de rodamientos en sus alojamientos o el montaje de elementos estructurales. Un apriete insuficiente podría resultar en un aflojamiento de la unión bajo carga, mientras que un apriete excesivo podría dañar las piezas durante el ensamblaje o generar tensiones internas no deseadas. 4.2 Aseguramiento de la Función del Ensamblaje:  Alineación y Posicionamiento: El tipo de ajuste seleccionado contribuye a la correcta alineación y posicionamiento de los componentes dentro de un ensamblaje, lo cual es vital para el funcionamiento preciso de máquinas y mecanismos.  Estanqueidad : En algunos casos, como en el ensamblaje de tuberías o recipientes a presión, un ajuste con apriete adecuado, a menudo combinado con elementos de sellado, es crucial para garantizar la estanqueidad y evitar fugas.  Transmisión de Potencia: En sistemas de transmisión de potencia, como cajas de cambios o reductores, los ajustes precisos entre engranajes, ejes y rodamientos son esenciales para asegurar una transmisión eficiente y sin pérdidas excesivas de energía.

4.3 Facilidad de Ensamble y Desensamble:  Optimización del Proceso : La elección del ajuste adecuado puede facilitar o dificultar el proceso de ensamblaje. Un ajuste con holgura bien dimensionado permite un ensamble rápido y sencillo, mientras que un ajuste con apriete requiere la aplicación de una fuerza controlada.  Mantenimiento y Reparación: La consideración del tipo de ajuste también es importante para facilitar las tareas de mantenimiento y reparación, permitiendo el desmontaje de componentes cuando sea necesario. Las tolerancias son tan cruciales como los ajustes, aunque cumplen un papel ligeramente diferente pero complementario: 4.4. Permiten la Fabricación Realista:

• Reconocen las limitaciones de los procesos : En cualquier proceso de fabricación, ya sea mecanizado, fundición, moldeo, etc., siempre habrá una cierta variabilidad. Es imposible producir cada pieza con dimensiones perfectamente exactas. Las tolerancias reconocen esta realidad y definen un rango aceptable de variación.
• Hacen posible la producción: Sin tolerancias, los requisitos de fabricación serían tan estrictos que la producción en masa sería prácticamente inviable o extremadamente costosa. 4.5. Aseguran la Intercambiabilidad:
• Componentes reemplazables: Al definir un rango aceptable de dimensiones, las tolerancias garantizan que las piezas fabricadas dentro de esos límites puedan ser intercambiadas entre sí sin necesidad de ajustes manuales. Esto es fundamental para el mantenimiento, las reparaciones y la producción en serie eficiente.
• Ensamblaje sin problemas: Si las tolerancias se especifican correctamente, las piezas de diferentes lotes de fabricación o incluso de diferentes proveedores encajarán y funcionarán juntas según lo previsto. 4.6 Controlan la Calidad y el Rendimiento:
• Definen los límites aceptables de funcionamiento: Las tolerancias se basan en los requisitos funcionales del diseño. Aseguran que, incluso con cierta variación, la pieza o el ensamblaje seguirán cumpliendo su propósito y manteniendo un nivel de calidad aceptable.
• Evitan fallos prematuros: Especificar tolerancias demasiado amplias puede resultar en ensamblajes que no funcionan correctamente o que fallan prematuramente debido a un ajuste inadecuado o a la acumulación de variaciones. 4.7 Impactan en los Costos de Fabricación:

Características: En este tipo de ajuste, la diferencia entre el tamaño del agujero y el del eje es muy pequeña. Dependiendo de las tolerancias de fabricación específicas de cada pieza, el ajuste resultante puede ser una ligera holgura o un ligero apriete. Propósito: Lograr un ensamble preciso y relativamente fijo, pero que aún pueda requerir un pequeño esfuerzo para ensamblar o desensamblar. A menudo se utiliza para asegurar la posición relativa de las piezas sin un juego significativo. Ejemplos comunes:

• Un pasador de localización que debe encajar con precisión pero que se puede insertar con la mano o con un ligero golpe.
• Un aro de retención que se ajusta en una ranura con una ligera interferencia o un ligero juego. Designación (Sistema ISO): Las letras de tolerancia para el agujero y el eje en los ajustes de transición suelen estar cercanas en el alfabeto (ejemplo: H7/k6, H7/m6). 5.3. Ajuste con Apriete (o Interferencia): Características: En este tipo de ajuste, el tamaño del agujero es siempre menor que el tamaño mínimo del eje. Para ensamblar las piezas, es necesario aplicar una fuerza considerable, calentar la pieza con el agujero, enfriar el eje, o utilizar una combinación de estos métodos. Una vez ensambladas, las piezas quedan unidas de forma muy firme. Propósito: Crear una unión rígida y segura, a menudo permanente. Se utiliza para transmitir grandes esfuerzos, evitar el deslizamiento entre piezas o asegurar la concentricidad Ejemplos comunes:
• Un cojinete montado a presión en un alojamiento.
• Un engranaje fijado a un eje por contracción (shrink fit).
• Chavetas o pasadores ajustados a presión para transmitir torque. Designación (Sistema ISO): En la designación de ajustes con apriete, la letra mayúscula para el agujero suele estar antes en el alfabeto que la letra minúscula para el eje (ejemplo: H7/p6, H7/s6). La clasificación de los ajustes se basa en la condición dimensional resultante entre el agujero y el eje al ensamblarse, determinando si habrá holgura, una condición indeterminada entre holgura y apriete, o un apriete entre las piezas. Esta clasificación es fundamental para el diseño de máquinas y componentes, ya que asegura que las piezas funcionen de la manera prevista y que los ensamblajes se realicen correctamente. En Venezuela, se aplican estos mismos principios y normativas de ajuste. En Venezuela, al igual que a nivel internacional, la tolerancia se clasifica principalmente en dos grandes categorías: 5.4 Tolerancia Dimensional: Define la variación permisible en las dimensiones lineales o angulares de una pieza. Indica el rango aceptable dentro del cual debe encontrarse la medida real de la característica.
• Clasificación según su representación: Tolerancia Directa (o Bilateral Simétrica): Se indica una variación igual en ambas direcciones desde la medida nominal (ej: ∅25±0.1). Tolerancia Unilateral: La variación se permite en una sola dirección desde la medida nominal (ej: ∅25−0.0+0.1 o ∅25−0.1+0.0 ).

Tolerancia Bilateral Asimétrica: La variación permitida no es igual en ambas direcciones desde la medida nominal (ej: ∅25−0.1+0.2 ). Límites: Se especifican directamente los límites superior e inferior entre los cuales debe estar la dimensión (ej: ∅25.1/24.9).

• Clasificación según su aplicación en ajustes (Sistema ISO): Tolerancia para Agujero: Designada con letras mayúsculas (A, B, C, ..., ZC) que indican la posición de la zona de tolerancia respecto a la línea cero (dimensión nominal). Tolerancia para Eje: Designada con letras minúsculas (a, b, c, ..., zc) que indican la posición de la zona de tolerancia respecto a la línea cero. Calidades de Tolerancia (IT): El sistema ISO define grados de precisión o calidades de tolerancia (IT01, IT0, IT1, ..., IT18). A menor número, mayor precisión y menor valor de la tolerancia. 5.5. Tolerancia Geométrica: Controla la forma, orientación, ubicación y alabeo de las características geométricas de una pieza. Es esencial para asegurar el correcto funcionamiento y ensamblaje de los componentes.
• Clasificación según la característica controlada (Norma ISO 1101): Tolerancias de Forma: Controlan la desviación de un elemento de su forma geométrica ideal. Incluyen: Rectitud, Planicidad, Redondez, Cilindricidad, Perfil de una línea, Perfil de una superficie. Tolerancias de Orientación: Controlan la relación angular entre dos o más elementos. Incluyen: Paralelismo, Perpendicularidad, Angularidad (Inclinación). Tolerancias de Ubicación: Controlan la posición de un elemento con respecto a otro o a un sistema de referencia (datum). Incluyen:Posición, Concentricidad, Coaxialidad Simetría Tolerancias de Alabeo (Run-out): Controlan la variación superficial de un elemento durante una rotación. Incluyen: Alabeo circular, Alabeo total Es importante destacar que la correcta especificación de las tolerancias, tanto dimensionales como geométricas, es crucial para garantizar la intercambiabilidad de las piezas, facilitar los procesos de fabricación y asegurar la calidad y el rendimiento del producto final en Venezuela y en cualquier otro lugar. Se deben seleccionar las tolerancias adecuadas en función de los requisitos funcionales y los procesos de fabricación disponibles.

6.- Grado de Tolerancia Internacional (IT)

El Grado de Tolerancia Internacional (IT) es un sistema estandarizado por la norma ISO 286 que define la magnitud de la tolerancia en función del tamaño nominal de una pieza y su nivel de precisión requerido. Estos grados se utilizan para garantizar la intercambiabilidad de componentes en la fabricación mecánica. 6.1 Clasificación de los Grados de Tolerancia Internacional (IT): El sistema ISO 286 define 18 grados de tolerancia , que van desde IT01 (la tolerancia más precisa y pequeña) hasta IT18 (la tolerancia menos precisa y más grande). Estos grados se utilizan para cuantificar la magnitud de la tolerancia dimensional.  IT01 a IT4: Se utilizan para la fabricación de galgas de control, instrumentos de medición y componentes de alta precisión.  IT5 a IT7: Adecuados para ajustes en ingeniería de precisión.  IT8 a IT11: Para ingeniería general.  IT12 a IT14: Para trabajos de chapa metálica o estampación.

7.3 Letras J a ZC : Indican que la zona de tolerancia del agujero está a ambos lados de la línea cero (J) o por debajo de la línea cero (K a ZC). Esto generalmente resulta en ajustes de transición o con apriete. ✔ J: Zona de tolerancia que cruza la línea cero (puede dar holgura o apriete). ✔ K a M: Apriete ligero o ajuste de transición. ✔ N a ZC: Apriete creciente. 7.4 Letras de Posición para Ejes (Letras Minúsculas: a - zc): Las letras minúsculas se utilizan para designar la posición de la zona de tolerancia para los ejes. La posición de la tolerancia del eje se define por la distancia del límite superior de la zona de tolerancia a la línea cero. 7.5 Letras a a h: Indican que la zona de tolerancia del eje está por debajo de la línea cero o la incluye (en el caso de h, el límite superior es cero). Esto generalmente resulta en ajustes con holgura o de transición. ✔ a: Gran holgura. ✔ b: Holgura considerable. ✔ c a g: Holguras decrecientes. ✔ h: El límite superior de la tolerancia coincide con la línea cero (eje base). 7.6 Letras j a zc : Indican que la zona de tolerancia del eje está a ambos lados de la línea cero (j) o por encima de la línea cero (k a zc). Esto generalmente resulta en ajustes de transición o con apriete. ✔ j: Zona de tolerancia que cruza la línea cero (puede dar holgura o apriete). ✔ k a m: Apriete ligero o ajuste de transición. ✔ n a zc: Apriete creciente. 7.7 Combinación con el Grado de Tolerancia (IT): La letra de posición de tolerancia siempre va acompañada de un número que indica el grado de tolerancia (IT). Por ejemplo: ✔ H7: Indica un agujero con la posición de tolerancia "H" (límite inferior en la línea cero) y un grado de tolerancia "7". ✔ g6: Indica un eje con la posición de tolerancia "g" (zona de tolerancia por debajo de la línea cero) y un grado de tolerancia "6". La combinación de la letra de posición y el grado de tolerancia define completamente la zona de tolerancia para una característica dimensional. Al combinar la designación del agujero y el eje (ej: H7/g6), se especifica el tipo y la magnitud del ajuste entre las dos piezas. Las letras de posición de tolerancia son un componente esencial del sistema ISO para indicar dónde se ubica la variación permitida de una dimensión con respecto a su valor nominal, lo que a su vez determina las características del ajuste al ensamblarse con otra pieza. En Venezuela, al igual que internacionalmente, se sigue este sistema de clasificación.

Conclusión

El estudio de los ajustes y tolerancias representa un aspecto fundamental en el diseño y fabricación de componentes mecánicos, ya que establece los parámetros necesarios para garantizar la funcionalidad, precisión y durabilidad de los sistemas industriales. Estos conceptos, basados en normas internacionales como las establecidas por la ISO, permiten controlar las variaciones dimensionales en las piezas, asegurando que cumplan con los requisitos de ensamblaje y operación. La tolerancia, definida como el margen de variación permitido en una dimensión, es esencial para determinar los límites dentro de los cuales una pieza sigue siendo funcional. Por otro lado, el ajuste, que describe la relación entre dos componentes acoplados, puede clasificarse en tres tipos principales: con holgura, con interferencia y transicional, cada uno con aplicaciones específicas según las exigencias mecánicas del conjunto. La intercambiabilidad, uno de los beneficios más significativos de la normalización de ajustes y tolerancias, permite que piezas fabricadas en diferentes momentos o lugares puedan ser reemplazadas sin necesidad de modificaciones adicionales. Este principio es crucial en la producción en serie y el mantenimiento industrial, ya que reduce tiempos de inactividad y costos operativos. Además, la correcta aplicación de estos conceptos influye directamente en la calidad del producto final, evitando problemas como desgastes prematuros, vibraciones excesivas o fallos estructurales. La clasificación de los ajustes y tolerancias se rige por sistemas estandarizados, como el de agujero base y eje base, que simplifican el proceso de diseño y fabricación al establecer referencias claras para la selección de tolerancias. El Grado de Tolerancia Internacional (IT) proporciona una escala numérica que define el nivel de precisión requerido, desde tolerancias extremadamente estrechas (IT01 a IT4) para instrumentos de alta precisión, hasta tolerancias más amplias (IT12 a IT18) para componentes menos críticos. Complementando este sistema, las letras de posición de tolerancias indican la ubicación de la zona de tolerancia con respecto a la medida nominal, utilizando mayúsculas para agujeros (ejemplo. H7) y minúsculas para ejes (ejemplo. g6), lo que facilita la interpretación de planos y especificaciones técnicas. En conclusión, La correcta aplicación de estos conceptos no solo contribuye a la calidad del producto final, sino que también optimiza los procesos de fabricación, minimizando costos y tiempos de producción. En un mundo donde la precisión y la calidad son esenciales, la atención a ajustes y tolerancias no debe ser subestimada. Por ello, es imperativo que los profesionales de la ingeniería y la manufactura sigan educándose y actualizándose sobre las mejores prácticas y normativas internacionales en esta área. Al hacerlo, no solo asegurarán la calidad de su trabajo, sino que también contribuirán al progreso tecnológico y a la innovación dentro de sus respectivas industrias. el dominio de los ajustes y tolerancias es indispensable para cualquier profesional de la ingeniería mecánica, ya que su correcta aplicación impacta directamente en la eficiencia de los procesos de fabricación, la confiabilidad de los equipos y la reducción de costos asociados a reprocesos y fallas. La estandarización de estos conceptos bajo normas internacionales no solo promueve la interoperabilidad entre componentes, sino que también fomenta la innovación tecnológica al permitir el desarrollo de sistemas mecánicos más complejos y precisos. Por tanto, el conocimiento profundo de estos principios no solo es una herramienta técnica, sino también una ventaja competitiva en el ámbito industrial.

El diagrama muestra las relaciones dimensionales entre dos piezas que se ensamblan, con ejemplos de ajustes de interferencia, transición y holgura.

Tipos de Tolerancia.

Intercambiabilidad: La imagen muestra cómo diversas piezas de maquinaria, fabricadas por diferentes empresas, encajan perfectamente entre sí. Esto demuestra la importancia de la intercambiabilidad, que permite usar componentes estándar en

diferentes máquinas y sistemas, simplificando el diseño, la fabricación, el mantenimiento y las reparaciones.

Tipos de Ajustes