La infame posición verdadera

Este es mi primer post, espero que les sirva....

Uno de los conceptos más comunes en las tolerancias geométricas es la "posición verdadera". Aunque de acuerdo a las normas de ingeniería ISO se le debe llamar simplemente "posición".

Este post es con el propósito de explicar el concepto de posición a lo novatos en  tolerancias geométricas. Así que, como dijo Torquemada: "empecemos lentamente".

Imaginemos que tenemos dos piezas que vamos a ensamblar, una es una placa metalica con un perno y la otra es una placa con un agujero en su centro. También, como es un ejemplo, imaginemos que el perno y en el agujero no tienen variación en sus diámetros. En la vida real todo tiene tolerancias, pero estos supuestos nos ayudaran a entender mejor el concepto.

Imaginemos la placa con el perno, por simplicidad vamos a suponer que el tamaño del perno es perfecto, sin variaciones hacia arriba o debajo de su tamaño nominal, que en esta caso es 9 mm

Por otra parte vamos a suponer que la placa con el perno ensambla en una placa con un agujero, el agujero de esa placa mide 10 mm.

Al ensamblar ambas partes  tenemos un huelgo de .5 mm cuando están perfectamente centrados. Vamos a agregar la restricción de que el ensamble requiere que los lados izquierdo e inferior siempre estén alineados, en la imagen el borde de ambos lados se marcó en color amarillo

Supongamos que la placa con el perno (gris) no tiene variación, y que la única característica con variación en su posición es el agujero. ¿Cuánto es lo máximo que se puede mover lateralmente el agujero? La respuesta es .5 mm, que es el huelgo máximo.

Aquí mostramos que pasa cuando se mueve el agujero hacia  la derecha, el huelgo se vuelve cero a la izquierda y 1.00 mm a la derecha.

Al desplazar el agujero hacia arriba lo máximo permisible, esto es 0.5 mm, se crea el mismo efecto:

Un enfoque, si deseamos añadir tolerancias, es considerar que el agujero se puede “mover” +/- 0.5 mm. De esta manera nuestro diseño  para la placa quedaría así:

¿Funcionaría este diseño? La respuesta es no. La razón es la siguiente:

Al colocar una tolerancia de más/menos estamos creando una zona de tolerancia rectangular. Los valores del centro del agujero pueden variar de 9.5 a 10.5 creándose una zona de tolerancia cuadrada de 1.00 por lado.

El enfoque de diseño que escojamos debe asegurar que el perno y el agujero ensamblen si el centro del agujero cae en cualquier lugar dentro de la zona de tolerancia.

La zona de tolerancia mide 1.0 milimetro por lado, lo que nos lleva a determinar por trigonometría que la distancia del centro a su esquina es de 0.707 mm.

¿Qué pasaría si colocamos el centro del agujero exactamente en  una esquina de la zona de tolerancia? Coloquemos el centro del agujero en la esquina inferior izquierda de la zona.

Como dijimos antes, ambas placas deben estar alineadas contra los lados marcados en amarillo. En este caso vemos que al colocar el agujero en la esquina inferior izquierda se genera una interferencia de 0.207 mm que haría imposible el ensamble. El área fuera del máximo circulo inscrito de la zona de tolerancia es inutilizable

La razón es que en un agujero redondo no importa la dirección a donde se desplace el centro, puesto que un círculo tiene la característica de que todos los puntos del perímetro son equidistantes al centro. En otras palabras, la zona de tolerancia de un agujero redondo es siempre circular. No importa donde quede el centro, si está dentro de la zona de tolerancia la pieza será funcional. Si el centro queda fuera de esa zona, existirá interferencia.

Se puede pensar que se pueden seguir utilizando tolerancias rectangulares, si  reducimos el área de tolerancia dejando solo la zona amarilla.

Este enfoque es poco práctico, ya que desperdiciaríamos una buena cantidad de tolerancia disponible, el 36%  para ser más precisos.

¿Cómo especificar una zona de tolerancia circular? Empecemos por decir que la zona debe estar referenciada a características físicas de las partes. En nuestro caso las cotas están referenciadas a los lados izquierdo e inferior. A estos lados se les llama referencias (o “Datums”).  Las referencias se simbolizan con un triangulo que se coloca sobre la parte de la característica que servirá de referencia y se identifica con una letra colocada dentro de una caja.

A partir de las  referencias se trazan las distancias teóricamente perfectas al centro de la zona. Estas dimensiones se simbolizan al colocar el valor dentro de un rectángulo. A estas dimensiones se les llama “Dimensiones Básicas” y no llevan tolerancia.

La razón de que no lleven tolerancia es que solo indican la localización ideal de la zona de tolerancia.

Existen varios símbolos para las tolerancias geométricas, y los veremos más adelante, para este caso en particular se aplica el símbolo de posición, que es cómo la mira de un rifle, un circulo con dos lineas que forman una cruz.

Nuestro ejemplo, con sus nuevas tolerancias quedaría de este modo:

El símbolo de posición indica que el agujero debe de estar dentro de una zona circular de 1.0 mm de diámetro respecto a las referencias A y B.

Espero que esta información les sea útil. Cualquier comentario déjenme un mensaje.