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Cumplimiento y auditorías

Tolerancias de ajuste a presión, ajuste de transición y ajuste con juego

15 min de lectura Publicado

Casi todo el mundo llega a este tema con una designación en la mano y buscando un número. H7. g6. Apriete ligero. El número es lo último que deberías buscar, y en esta página no vas a encontrar ninguno. Lo que sí encontrarás es el razonamiento que lo produce, que es la parte que ninguna tabla te da. Esta guía va desde lo que tiene que hacer la unión, pasando por el mecanismo que hace funcionar cada tipo de ajuste, hasta la pregunta que casi nadie trata: cómo demuestras que una pieza cumplió de verdad el ajuste una vez que lo has especificado.

Empieza por la función, no por una tabla

Dos reglas de lectura hacen que el resto de esta página sea útil. La letra de una clase de tolerancia fija dónde se sitúa la zona de tolerancia respecto a la medida nominal. El número, el grado IT, fija lo ancha que es esa zona. En la mayoría de las clases son decisiones independientes, y esa separación es lo que hace compacto el sistema. No es universal. Unas pocas clases se definen en función del propio grado, y varias letras llevan una corrección que también depende del grado. Esas posiciones hay que leerlas en la tabla en lugar de deducirlas.

Las mayúsculas son elementos internos, que la norma llama agujeros. Las minúsculas son elementos externos, que llama ejes. Un ajuste siempre es un par y se escribe con el agujero primero, como en H7/g6. Que la letra vaya en mayúscula o en minúscula no es decoración. Te dice qué miembro del par estás mirando, y la misma letra en mayúscula y en minúscula no describe la misma zona. Lo que no te dice es a qué lado de la medida nominal cae la zona. Eso lo da la letra y, en varias letras, también se desplaza con el grado.

Casi todo lo demás se deduce de dos hechos. Un agujero H nunca es más pequeño que la medida nominal. Un eje h nunca es más grande. Con esos dos hechos claros puedes razonar muchísimos ajustes sin leer un solo valor.

Lo que la norma no hará es decirte si la unión funciona. No tiene opinión sobre tu carga, tu temperatura, tu lubricante, tu método de montaje ni sobre cada cuánto hay que desmontar el conjunto. Elegir el ajuste es ingeniería. La designación es solo la forma de escribir la respuesta.

Consejo: Agujero y eje son términos genéricos para los elementos dimensionales internos y externos. Nada tiene que ser redondo. El ancho de una ranura y la chaveta que entra en ella se tolerancian con las mismas letras y los mismos grados.

Cómo elegir un ajuste, paso a paso

Recorre esta lista en orden. Las primeras preguntas descartan casi todo el espacio de búsqueda, y la última es el único punto en el que aparece una letra.

  1. Pregúntate para qué es la unión. Hay cuatro respuestas. Permite movimiento relativo. Posiciona piezas mientras otra cosa soporta la carga. Transmite carga por rozamiento a través del propio ajuste. O sujeta un componente de precisión comprado.
  2. Si sujeta un componente comprado, para y abre el catálogo de ese componente. Los rodamientos, retenes, casquillos y patines de guías lineales traen sus propias recomendaciones de ajuste, y esas prevalecen sobre el sistema general.
  3. Si se mueve, dimensiona el juego a partir de la película de lubricante, la dilatación térmica diferencial, el error de forma de las dos piezas, la contaminación que esperas y el desgaste que estés dispuesto a tolerar. El juego es una dimensión diseñada, no un sobrante.
  4. Si solo posiciona, decide qué soporta de verdad la carga. Una chaveta, un estriado, unos tornillos o una brida significan que el ajuste solo tiene que mantener la concentricidad. Eso es terreno de los ajustes de transición o, como mucho, de un apriete ligero.
  5. Si el ajuste es el único camino de la carga, dimensiona la presión de contacto y comprueba la tensión circunferencial en la pieza exterior. Estás haciendo un cálculo de tensiones, no eligiendo una letra de una lista.
  6. Pregúntate cómo se desmonta y dónde. Nunca, en una fábrica con prensa, o en campo a las dos de la mañana con lo que haya en la furgoneta. Son tres ajustes distintos.
  7. Comprueba los efectos transversales antes de decidirte. La temperatura de servicio, la velocidad de giro, la combinación de materiales distintos, los recubrimientos electrolíticos y otros recubrimientos pueden deshacer, cada uno por su cuenta, una designación correcta.
  8. Solo ahora elige las clases. Especifica el agujero un grado IT más basto que el eje salvo que tengas un motivo para no hacerlo, porque un agujero es más difícil de mantener en medida que un eje con el mismo esfuerzo de fabricación.
Consejo: Una clase sola no es un ajuste. H7 por sí sola no te dice nada sobre cómo se comporta la unión. Necesitas los dos miembros antes de poder decir nada.

Si tiene que moverse: qué fija el juego

El juego es una dimensión funcional y hay que llegar a él de forma deliberada. Suma la película de lubricante que necesitas, la dilatación diferencial entre las dos piezas a la temperatura de servicio, el error de forma permitido en cada pieza, la suciedad con la que esperas convivir y el desgaste que aceptarás antes de que la unión sea chatarra. Esa suma es tu juego mínimo. La clase se elige para cubrirlo, no al revés.

Algunos casos te dan la respuesta a través de su propia física. Un cojinete hidrodinámico funciona sobre una película cuyo espesor, pérdida de potencia y estabilidad salen todos del juego. Con demasiado juego, la película se rompe a baja velocidad. Con demasiado poco, aparece calor y después el gripado. Es un cálculo de cojinetes, y te da un juego objetivo para el que luego buscas una clase que lo cubra.

La fuga a través de un intersticio anular es extremadamente sensible al tamaño del intersticio. El juego de una corredera de válvula o de un émbolo lo fija la fuga permitida, y pequeños cambios en el intersticio producen grandes cambios en el caudal. Todo lo que funcione caliente, sucio o sin lubricar necesita más juego que la misma unión funcionando limpia y fría.

Si solo tiene que posicionar: los ajustes de transición y lo que no prometen

Un ajuste de transición, también llamado ajuste incierto, es aquel en el que las zonas de tolerancia del agujero y del eje se solapan. Un par concreto puede salir con un pequeño juego o con un pequeño apriete, según dónde haya caído cada pieza dentro de su propia zona. Esa es la definición, y tiene una consecuencia que la mayoría de las explicaciones se saltan.

Un ajuste de transición no tiene una respuesta. Tiene una distribución. Y esa distribución no es un reparto a partes iguales entre los dos resultados, que es lo que la gente supone sin decirlo. Dónde cae depende de dónde trabajan de verdad tus dos procesos dentro de sus zonas, y los procesos no se quedan en el centro. Un escariador produce agujeros que se desplazan por la zona a medida que la herramienta se desgasta. Los mecanizadores sesgan habitualmente los ejes hacia el extremo alto y los agujeros hacia el extremo bajo, porque un eje sobredimensionado o un agujero infradimensionado se pueden volver a mecanizar, mientras que lo contrario es chatarra. En un par de agujero base, los dos sesgos empujan en el mismo sentido, hacia el apriete.

Así que la planificación del montaje tiene que funcionar con los dos resultados. Si el proceso no puede con un par flojo, o si la función depende del agarre, un ajuste de transición es la elección equivocada por bueno que parezca el promedio. Úsalo cuando quieras un posicionamiento concéntrico preciso con muy poca holgura radial y otra cosa soporte la carga.

Si el ajuste es el camino de la carga: el apriete y por qué más no es más seguro

Un ajuste con apriete sujeta por rozamiento. El apriete estira el cubo y comprime el eje, esa recuperación elástica produce presión de contacto en la interfaz, y la fuerza de sujeción es esa presión multiplicada por el área de contacto y por el coeficiente de rozamiento. Todo lo demás se deduce de esa frase.

Merece la pena tener presentes dos hechos de escala, y los dos salen del mismo sitio. La fuerza de rozamiento es la presión de contacto por el área de contacto por el coeficiente de rozamiento, y el área de contacto crece tanto con el diámetro como con la longitud de ajuste. Así que la capacidad de sujeción axial crece con ambos. La capacidad de par crece con el mismo producto y además gana un factor más de diámetro, porque esa fuerza de rozamiento actúa a un radio. Con la misma presión de contacto, duplicar el diámetro aproximadamente duplica la capacidad axial y aproximadamente cuadruplica la capacidad de par.

Ahora, la razón por la que más apriete no es más seguro. La presión de contacto que agarra el eje también pone en tracción el agujero del cubo, y en un cubo con la superficie exterior libre la tensión circunferencial de tracción en el agujero es mayor que la presión de contacto que la produjo, con cualquier espesor de pared. Si subes el apriete, estás aumentando una tensión que ya es la más alta de la pieza. Los cubos de pared delgada son donde más se nota, porque la presión de contacto es muy sensible a la relación de espesor cuando la pared es delgada y poco sensible cuando es gruesa. Un cubo delgado te da poco agarre a cambio de mucha tensión.

El acabado superficial se come en silencio parte de tu apriete. Al prensar se aplastan las asperezas de las dos superficies, así que el apriete efectivo después del montaje es menor que el apriete que mediste antes. La pérdida depende del acabado de las dos piezas y no escala con el diámetro, lo que significa que un ajuste con apriete de diámetro pequeño es proporcionalmente mucho más sensible al acabado superficial que uno grande. Un ajuste por contracción o por expansión evita el problema, porque durante el montaje las superficies no se deslizan una contra otra bajo presión, así que da más capacidad de sujeción que un prensado en frío con el mismo apriete nominal.

Dos cosas más que pillan a la gente. Prensar un casquillo de pared delgada en un alojamiento cierra su agujero. En el límite de pared delgada, la pared se desplaza hacia dentro en bloque en lugar de comprimirse, así que el diámetro del agujero se cierra prácticamente en todo el apriete diametral. Mecanizar ese agujero a la medida final antes de prensar es, por tanto, un error, y la solución habitual es terminarlo después del montaje. Y dos conjuntos que cumplen la misma designación pueden necesitar fuerzas de prensado muy distintas, porque un par puede estar en los extremos opuestos de sus zonas respecto al otro. Un límite de fuerza de prensado fijado a partir de una muestra no es un control del proceso.

Consejo: Un chavetero tallado en el agujero de un cubo mete una concentración de tensiones justo en la zona más solicitada del cubo. Una chaveta y un ajuste con apriete en la misma unión no se reparten la carga transmitida en ninguna proporción predecible. Decide cuál es el camino de carga de diseño y trata el otro como un seguro.

Si sujeta un rodamiento: decide el catálogo, no el sistema de ajustes

Ve al catálogo del fabricante del rodamiento para esa referencia y usa lo que diga. No es deferencia porque sí. Los agujeros y diámetros exteriores de los rodamientos se tolerancian según la norma de rodamientos, ISO 492 para los rodamientos radiales, y no según el sistema general de ajustes, y los dos están desplazados por debajo de la medida nominal. Así que una clase de eje que da una transición ligera con un agujero corriente da un apriete real con el agujero de un rodamiento. Razonar aquí desde el sistema general te da un ajuste más apretado de lo que pretendías.

Merece la pena conocer la lógica de decisión que hay debajo del catálogo, porque las tablas la dejan implícita. La pregunta que manda es qué aro soporta la carga rotativa. Un aro soporta una carga rotativa cuando la dirección de la carga aplicada recorre la circunferencia de ese aro. No es lo mismo que el aro gire, y confundir las dos cosas es de donde salen casi todos los errores. El aro que soporta la carga rotativa es el que necesita el apriete.

Veámoslo con casos. En un eje que gira bajo una carga fija en el espacio, que es el caso corriente de un reductor o de un motor, el aro interior soporta la carga rotativa y lleva el apriete. En un eje fijo dentro de un alojamiento que gira, como el cubo de una rueda, la soporta el aro exterior. Y en un rotor desequilibrado, donde el desequilibrio domina la carga y su dirección gira con el eje, la respuesta se invierte respecto al caso corriente y es el aro exterior el que soporta la carga rotativa. Los rotores reales también soportan cargas fijas en el espacio, así que comprueba cuál manda de verdad antes de invertir nada.

Si te equivocas, el aro migra sobre su asiento, lo que en inglés se llama creep. Bajo una carga rotativa, el aro se deforma en el punto cargado, ese punto recorre el asiento y el aro rueda muy despacio respecto a su asiento. El síntoma es la corrosión por frotamiento (fretting), con restos de óxido de color marrón rojizo alrededor del asiento, y un desgaste progresivo que agranda el asiento y empeora el problema. Ninguna fijación axial arregla la migración.

La otra mitad de la decisión sobre el rodamiento es que montar un aro con apriete lo comprime, y eso reduce el juego interno radial del rodamiento. La selección del ajuste y la clase de juego interno se tienen que decidir juntas. Un ajuste elegido sin tener en cuenta la clase de juego puede precargar el rodamiento contra sí mismo, lo que sube la temperatura de funcionamiento y acorta su vida. Es la forma más concreta del error de creer que más es más seguro.

Si posiciona un utillaje: los pasadores son otro problema

Los ajustes de los pasadores se tratan casi en todas partes como un problema de asiento de rodamiento, y no lo son. Un asiento de rodamiento transmite carga y nunca se desmonta. Un pasador da un posicionamiento repetible y normalmente tiene que desmontarse. Esa diferencia lo determina todo.

La convención es apriete en una pieza y un ajuste de posicionamiento en la otra, para que el conjunto se pueda separar y volver a colocar exactamente donde estaba. Si prensas los dos, no puedes desmontarlo sin daños, y además has obligado a que las posiciones de los dos agujeros coincidan a la perfección o se peleen entre sí.

Dos pasadores redondos en dos agujeros redondos sobrerrestringen el conjunto. La distancia entre centros de una pieza tiene que coincidir exactamente con la de la otra, cosa que ningún proceso te da. La solución habitual es rebajar el segundo pasador a lo largo de la línea que une los dos agujeros, para que restrinja el giro sin intentar restringir también la distancia entre centros.

Dos detalles prácticos que cuestan dinero de verdad. Los agujeros ciegos para pasadores necesitan un respiradero, porque el aire atrapado impide que el pasador asiente del todo y el fluido atrapado puede agrietar la pieza. Y los agujeros escariados antes del tratamiento térmico se mueven en medida y en posición durante el temple, y por eso las placas templadas se rectifican en coordenadas o se mecanizan por electroerosión de hilo después del tratamiento térmico en lugar de escariarse antes.

Cómo leer la designación que has elegido

El grado IT expresa un nivel de precisión de fabricación y no una anchura física. Dos elementos con el mismo grado y distintos tamaños son más o menos igual de difíciles de fabricar, y no tienen la misma variación permitida. La anchura permitida crece con el tamaño, porque la flexión, la dilatación térmica, la incertidumbre de medida, el desgaste de la herramienta y la deformación por la sujeción crecen con el tamaño, pero crece menos que en proporción directa. Duplicar el tamaño no duplica la tolerancia.

El sistema es escalonado, no continuo. Los tamaños se dividen en grupos y una misma anchura se aplica a todo un grupo, así que la variación permitida es plana dentro de un escalón y salta en el límite. Un diseñador que desplaza una medida nominal al otro lado de un límite de escalón cambia la tolerancia sin cambiar nada más en el plano. Merece la pena saberlo y casi nunca se enseña.

Las letras van por bandas. Frente a un agujero H, las letras de eje hasta la h incluida dan juego, y el juego de diseño se reduce en cada paso a medida que avanzas en el alfabeto. La h es el límite, y es el eje más ajustado que todavía no puede producir apriete. Alrededor de js, j, k, m y n estás en terreno de transición. De la p en adelante estás en apriete. Trata esas bandas como un mapa y no como una regla, porque el punto en el que la transición pasa a ser apriete se desplaza tanto con la medida nominal como con los grados.

Ese último punto se generaliza en la corrección más útil de todo este tema. La categoría del ajuste es una propiedad del par de clases, no de la letra del eje por sí sola. La misma letra de eje da un ajuste de transición con una clase de agujero y otra cosa con otra, porque al cambiar los grados cambian las anchuras de las zonas y, con ellas, si las zonas llegan a solaparse. Quien te diga que una letra concreta es una letra de transición, sin nombrar la clase del agujero y los dos grados, está adivinando.

  • H7/h6 es un ajuste con juego, no un ajuste de transición. Un agujero H nunca está por debajo de la medida nominal y un eje h nunca está por encima, así que las zonas no pueden solaparse sean cuales sean los grados. Su juego mínimo es cero, y un ajuste cuyo juego mínimo es cero sigue siendo un ajuste con juego. Es la clasificación errónea más frecuente en las explicaciones publicadas.
  • Los nombres descriptivos, como deslizante, giratorio justo, de transición para posicionamiento o de arrastre medio, vienen de la práctica de los manuales y de los ajustes métricos preferentes, no del texto de la propia norma de ajustes. Son vocabulario útil. No son definiciones que puedas citar.
  • Un agujero un grado más basto que el eje es convención, no ley. Grados iguales en los dos miembros son perfectamente válidos. Solo cuestan más para el mismo resultado.

La temperatura, la velocidad y los recubrimientos mueven el ajuste después de especificarlo

Una tolerancia dimensional es una afirmación sobre la pieza a la temperatura de referencia normalizada de veinte grados Celsius, que fija la ISO 1, y a ninguna otra temperatura. Todo lo de esta sección trata de lo que pasa entre esa afirmación y una máquina funcionando en un edificio real.

Dos piezas del mismo material a la misma temperatura uniforme conservan el mismo ajuste en lo que importa. Todas las dimensiones escalan por el mismo factor, el apriete escala con ellas y, por tanto, la presión de contacto no cambia. El intersticio absoluto se mueve un poco. El carácter del ajuste, no. Los materiales distintos no tienen esa protección. Un eje de acero en un alojamiento de aluminio pierde apriete a medida que el conjunto se calienta, porque el aluminio se dilata más deprisa que el acero. Eso hay que comprobarlo a la temperatura de servicio y no en el banco. Peor aún, los ciclos térmicos repetidos en un ajuste con apriete de materiales distintos pueden aflojarlo progresivamente, porque las piezas deslizan un poco en cada ciclo y no vuelven del todo.

La velocidad hace lo mismo por otro camino. Un cubo que gira crece radialmente en proporción al cuadrado de su velocidad angular, y ese crecimiento se come el apriete que tienes en reposo. Un ajuste correcto en parado puede quedarse justo a la velocidad de funcionamiento.

Por último, recuerda que el tratamiento superficial se hace después del mecanizado. El recubrimiento electrolítico y el anodizado duro cambian las dimensiones terminadas. Un eje recubierto termina más grande de lo que se mecanizó y un agujero recubierto termina más pequeño. Especifica en qué punto del proceso se aplica la dimensión, o tendrás una discusión sobre ello más adelante.

Consejo: Los termoplásticos fluyen bajo carga sostenida, así que un ajuste con apriete en un polímero se relaja con el tiempo. Las poliamidas además absorben la humedad del ambiente y crecen dimensionalmente. Una clase de ajuste métrica es una especificación poco fiable para una pieza moldeada.

Las dos piezas estaban dentro de especificación y aun así no entraban

Este es el puente entre el diseño y la inspección, y es donde la medición en dos puntos te falla sin avisar.

La primera causa es la regla con la que trabaja tu plano. En el esquema ISO, el valor por defecto es el principio de independencia, recogido en la revisión de 2011 de la ISO 8015, así que la medida y la forma son requisitos independientes salvo que se invoque expresamente el requisito de envolvente. Los planos antiguos pueden no llevar ese valor por defecto, así que comprueba qué invoca el cajetín. Según ASME Y14.5, la regla uno exige forma perfecta en la condición de máximo material para un elemento dimensional regular, y permite que el error de forma crezca a medida que el elemento se aleja de esa condición. El mismo plano nominal, un significado distinto. Una pieza ISO perfectamente conforme puede tener un error de forma que una pieza ASME equivalente no podría tener.

La segunda causa es el lobulado. Un agujero con un número impar de lóbulos, y el de tres lóbulos es el ejemplo clásico, puede dar un diámetro constante con cualquier instrumento de dos puntos en todas las orientaciones y aun así negarse a aceptar un tampón de ese diámetro. La pieza pasa todas las comprobaciones con micrómetro que se te ocurran y no se puede montar. El lobulado impar lo producen típicamente el rectificado sin centros y la sujeción en plato de tres garras, así que no es nada exótico.

Verificar el ajuste: qué demuestra de verdad cada tipo de comprobación

Hay dos tipos de comprobación y producen evidencias distintas. Las comprobaciones por atributos te dan una decisión y ningún número. Las comprobaciones por variables te dan un número. Cuál uses cambia lo que podrás detectar más adelante, así que la decisión es más importante de lo que parece.

Los calibres de límites son el caso por atributos. Según el principio de Taylor, el lado PASA comprueba el límite de máximo material en toda la longitud y la forma completa del elemento, así que evalúa medida y forma a la vez, mientras que el lado NO PASA comprueba el límite de mínimo material en secciones transversales individuales con un contacto que en la práctica es de dos puntos. Por eso un agujero que pasa un tampón PASA no está simplemente dentro de medida: está dentro de medida en toda su longitud, incluida cualquier curvatura, conicidad o lobulado. Ten en cuenta que esto es el principio y no una descripción de todos los calibres de la estantería. Los tampones y anillos NO PASA reales se fabrican a menudo de forma completa y no como la comprobación de dos puntos que pide el principio, lo que significa que el error de forma puede bloquearlos y dejar pasar una pieza que una verdadera comprobación de dos puntos habría detectado.

El caso por variables funciona con una escalera de capacidad. En los grados bastos, los instrumentos de mano van perfectamente. En la banda media, los micrómetros, los alesámetros de reloj y los calibres de límites cumplen, y aquí es donde está casi toda la práctica de taller. En los grados finos todo pasa a ser comparativo. Un alesámetro o un calibre neumático no mide un agujero: mide la diferencia entre ese agujero y un patrón, así que toda la exactitud de la comprobación se hereda de un anillo patrón o de una pila de bloques patrón. En los grados más finos necesitas una sala con temperatura controlada, piezas estabilizadas y un presupuesto de incertidumbre de verdad, y sin eso no puedes verificar el grado con honestidad compres el instrumento que compres.

La medición neumática merece una mención porque los responsables de calidad a menudo no saben que existe esa opción. Es sin contacto, así que no desgasta la pieza, es lo bastante rápida para producción y funciona bien en agujeros estrechos. A cambio, es comparativa en un intervalo estrecho alrededor de un patrón de reglaje, necesita un patrón para cada medida y responde a la textura superficial además de a la medida.

Con una CMM (máquina de medición por coordenadas), ten cuidado con lo que significa la especificación. Una cifra de error máximo permitido de un ensayo de aceptación según ISO 10360 es una especificación de la máquina obtenida en condiciones de ensayo definidas. No es la incertidumbre de tu medición concreta. Para establecerla hace falta compararla con piezas calibradas, que es el método descrito en la ISO 15530-3.

  • Los calibres PASA se desgastan en el sentido que aumenta lo que aceptan. Un tampón PASA se hace más pequeño y empieza a aceptar agujeros por debajo de medida. Un anillo PASA se hace más grande y empieza a aceptar ejes por encima de medida. Los dos modos de desgaste fallan hacia la falsa aceptación, que es el sentido peligroso.
  • Un calibre por atributos no produce ningún valor medido, así que nada en tus datos pieza a pieza puede mostrar que el calibre ha derivado. Hay una señal indirecta a nivel de proceso, porque el desgaste mueve la fracción de rechazos en un sentido predecible, y representar esa fracción en un gráfico o volver a comprobar las piezas rechazadas con un instrumento de variables puede levantar sospechas. Es una señal tardía, se confunde fácilmente con un cambio real del proceso y nunca te dice qué piezas se vieron afectadas. El registro de calibración es la evidencia directa.
  • La tolerancia de fabricación y el margen de desgaste de los calibres de límites se fijan por convención como fracciones de la tolerancia de la pieza. Por eso, la misma cantidad física de desgaste consume el margen más deprisa en un calibre que se usa para un elemento de grado fino que en uno que se usa para un elemento de grado basto.

Qué hace la incertidumbre de medida con la decisión de aceptar o rechazar

Aquí está el punto de giro. A medida que el grado se estrecha, la tolerancia se reduce mientras que la incertidumbre de tu proceso de medición se queda exactamente donde estaba. Así que la relación entre ellas baja solo porque alguien cambió el plano. Llega un momento en que el instrumento ya no es capaz de tomar la decisión que el plano le pide, y nada de eso se ve en la propia medición.

El número que sigue esto es la relación de incertidumbre de prueba (TUR). Toma la tolerancia de la característica que se juzga, como semiamplitud, y la divide entre la incertidumbre expandida del proceso de medición tal como lo haces de verdad. Ese denominador es la parte en la que la gente se equivoca. Tiene que incluir el patrón de reglaje, el comparador, la resolución, la repetibilidad, la reproducibilidad entre operarios, los efectos térmicos y la propia pieza. Si en su lugar pones ahí la exactitud de la hoja de datos del instrumento, obtienes una relación de exactitud de prueba (TAR), que es un número distinto y más favorecedor.

Sobre las convenciones, conviene precisar de dónde vienen. La conocida relación de cuatro a uno procede de la práctica de calibración militar de Estados Unidos y pasó a ANSI/NCSL Z540.3 como una de las vías para cumplir su límite de riesgo de falsa aceptación. La antigua regla de diez de la metrología de calibres llegó primero, y la relación militar fue una relajación deliberada de esa regla por motivos de coste. La tolerancia del fabricante de calibres que se aplica al fabricar calibres de límites y los umbrales porcentuales del estudio R&R de AIAG expresan otra vez la misma idea de fondo con relaciones distintas y para fines distintos. Así que están relacionadas y no son independientes. Aun así, no son intercambiables, y citar una para cumplir un requisito redactado sobre otra es una discusión que pierdes en una auditoría.

ISO/IEC 17025 no fija ninguna relación numérica. Exige que se documente una regla de decisión y que se aplique de forma coherente. La regla por defecto de la ISO 14253-1, la norma GPS sobre reglas de decisión, resta la incertidumbre de medida de la zona de especificación, así que la conformidad solo queda demostrada dentro de una zona de conformidad reducida, y es el proveedor quien demuestra la conformidad y el cliente quien demuestra la no conformidad. Si tu práctica de aceptación nunca se ha puesto por escrito, esa regla por defecto no es lo que has estado haciendo.

Una última trampa, porque es muy común. Un estudio de repetibilidad y reproducibilidad del instrumento estima solo la precisión. No incluye la incertidumbre del patrón de referencia y no detecta el sesgo. Un instrumento puede pasar un estudio R&R con holgura y aun así tener una relación de incertidumbre de prueba demasiado baja para juzgar la tolerancia a la que lo estás aplicando.

Los errores que más cuestan

  • Elegir un ajuste de una lista porque parece más o menos adecuado, en lugar de averiguar qué tiene que hacer la unión.
  • Sacar el asiento de un rodamiento del sistema general de ajustes en lugar del catálogo del rodamiento, lo que te da más apriete del que pretendías.
  • Tratar un ajuste de transición como si fuera a salir con juego más o menos la mitad de las veces. Saldrá donde trabajen tus procesos, y los dos sesgos de mecanizado habituales empujan en el mismo sentido.
  • Añadir apriete para ir sobre seguro, cuando la tensión circunferencial en el agujero del cubo ya es mayor que la presión de contacto que intentas aumentar.
  • Elegir el ajuste de un rodamiento sin decidir al mismo tiempo la clase de juego interno.
  • Especificar un ajuste para una unión en la que una chaveta o unos tornillos soportan la carga y solo hace falta concentricidad.
  • No tener en cuenta en qué punto del proceso se aplica la dimensión y descubrir después que el recubrimiento la movió.
  • Estrechar un grado en el plano sin preguntarse si el instrumento del taller todavía puede juzgarlo.
  • Dar por hecho que un estudio R&R superado significa que la medición es suficiente para la tolerancia.

Por qué en esta página no hay valores de tolerancia y dónde conseguirlos

Las tablas de límites y ajustes se publican en la ISO 286-1 y la ISO 286-2, que son documentos protegidos por derechos de autor que venden ISO y los organismos nacionales de normalización. No tenemos derecho a reproducirlas y no lo vamos a hacer. Eso vale igual para una calculadora que devuelve los mismos valores que para una tabla, y por eso tampoco vas a encontrar aquí una de esas.

Hay una segunda razón, y es la que más te importa. La tabla publicada es la autoridad. Los valores generados con las fórmulas de tolerancia no coinciden de forma fiable con los publicados, así que una página que los calcula sin decirlo te está ofreciendo algo que parece autorizado y no lo es. Si un número va a ir en un plano, debería salir de la fuente.

Así que saca los valores de una copia con licencia. Compra las dos partes de la norma a ISO o a tu organismo nacional de normalización (en España, UNE las publica como UNE-EN ISO 286-1 y UNE-EN ISO 286-2), usa un manual de ingeniería con licencia o usa las tablas integradas en tu sistema CAD o PLM si tu licencia las incluye. Cualquiera de esas opciones te da un número que puedes defender en una disputa con un proveedor. Una tabla cualquiera de internet, no.

Dónde encaja Axiospec

Axiospec no elige ajustes ni contiene las tablas de tolerancias. Es un software de gestión de calibraciones, y todo lo anterior es contenido de referencia gratuito que no requiere cuenta.

La conexión es el calibre. Vuelve a los dos hechos de la sección de verificación. Un calibre de límites se desgasta en el sentido que le hace aceptar más, y un calibre de límites no produce ningún valor medido. Júntalos y no hay cantidad de datos de producción que pueda decirte que un tampón PASA se ha desgastado de más. El registro de calibración es el único mecanismo que puede detectarlo, y cuanto más fino es el grado, menos desgaste hace falta para que importe.

Ese es el lado que cubre Axiospec. El estado de calibración de cada calibre, las lecturas como se encontró y como se dejó de cada evento, y presupuestos de incertidumbre por instrumento que alimentan una relación de incertidumbre de prueba, para que veas qué tolerancias pueden juzgar de verdad tus instrumentos.

La lectura como se encontró es la que demuestra su valor aquí. Cuando un tampón vuelve fuera de tolerancia, la pregunta no es qué hacer con el calibre. Es qué piezas aceptaste con él desde la última calibración y si alguna se envió. Es una cuestión de registros, y solo tiene respuesta si los registros se llevaron bien antes de que nadie supiera que harían falta.

Preguntas frecuentes

¿Qué tolerancia necesito para un ajuste a presión?
No hay una respuesta única, y cualquier fuente que te dé una sin hacer preguntas está adivinando. Un ajuste a presión sujeta por rozamiento. El apriete estira el cubo y comprime el eje, esa recuperación elástica crea presión de contacto, y la fuerza de sujeción es la presión por el área de contacto por el coeficiente de rozamiento. Así que el apriete que necesitas depende del par o del empuje que tengas que transmitir, de la longitud de ajuste, del espesor de pared del cubo, de los dos materiales, de la temperatura de servicio y del acabado superficial. Calcula primero la presión de contacto que necesitas, comprueba la tensión circunferencial que genera en el agujero del cubo y solo entonces busca una clase que la proporcione.
¿Qué es un ajuste de transición?
Un ajuste de transición es aquel en el que las zonas de tolerancia del agujero y del eje se solapan. Un par concreto puede acabar con un pequeño juego o con un pequeño apriete, según dónde haya caído cada pieza dentro de su propia zona. Existe para dar un posicionamiento concéntrico preciso con muy poca holgura radial, en uniones en las que otra cosa soporta la carga. La consecuencia importante es que no promete qué resultado obtendrás en cada par, así que tu proceso de montaje tiene que funcionar con los dos.
¿Qué diferencia hay entre un ajuste con juego, un ajuste de transición y un ajuste con apriete?
Todo depende de si las dos zonas de tolerancia se solapan. En un ajuste con juego, el agujero más pequeño permitido es al menos tan grande como el eje más grande permitido, así que cualquier par que puedas montar dentro de tolerancias tiene holgura. En un ajuste con apriete, el agujero más grande permitido no es mayor que el eje más pequeño permitido, así que cualquier par necesita fuerza, calor o frío para montarse. En un ajuste de transición las zonas se solapan, así que unos pares salen con holgura y otros con agarre. El juego y el apriete garantizan un resultado y solo varían en cantidad. La transición no garantiza nada.
¿H7/h6 es un ajuste con juego o de transición?
Es un ajuste con juego, y llamarlo ajuste de transición es el error más frecuente en las explicaciones publicadas sobre este tema. Un agujero H nunca es más pequeño que la medida nominal. Un eje h nunca es más grande. Así que las dos zonas no pueden solaparse sean cuales sean los grados, y ninguna combinación válida produce apriete. Su juego mínimo es cero, y la gente ve el cero y supone que significa transición. Un ajuste cuyo juego mínimo es cero sigue siendo un ajuste con juego, porque un juego cero no es un apriete.
¿Qué tolerancia debo usar para montar un rodamiento a presión?
Ve al catálogo del fabricante del rodamiento para esa referencia y usa lo que diga. Los agujeros y diámetros exteriores de los rodamientos se tolerancian según la norma de rodamientos, ISO 492 para los rodamientos radiales, y no según el sistema general de ajustes, y los dos están desplazados por debajo de la medida nominal. Así que una clase de eje que da una transición ligera con un agujero corriente da un apriete real con el agujero de un rodamiento. Razonar desde el sistema general te da un ajuste más apretado de lo que pretendías. Decide el ajuste y la clase de juego interno del rodamiento a la vez, porque montar un aro con apriete lo comprime y reduce ese juego.
¿Por qué ha girado mi rodamiento sobre el eje?
Casi siempre porque el aro que soporta la carga rotativa no tenía suficiente apriete. Un aro soporta una carga rotativa cuando la dirección de la carga recorre la circunferencia de ese aro, que no es lo mismo que el propio aro gire. Bajo una carga rotativa, el aro se deforma en el punto cargado, ese punto se desplaza y el aro rueda muy despacio alrededor de su asiento. Eso es la migración del aro, lo que en inglés se llama creep, y la fijación axial no la detiene. El síntoma es la corrosión por frotamiento (fretting), con restos de óxido de color marrón rojizo y un asiento que se desgasta y se agranda progresivamente, lo que lo empeora con el tiempo.
¿Debo usar el sistema de agujero base o el de eje base?
El agujero base es la opción por defecto y la razón son las herramientas. Los agujeros se hacen y se comprueban con herramientas de medida fija, así que cada clase de agujero adicional que especificas supone otro escariador o brocha y otro calibre tampón. Un eje se tornea o se rectifica a la medida que marques, así que variar el eje no cuesta nada más. Mantén el agujero en H y varía el eje. El eje base se gana su sitio en dos casos: cuando usas barra estirada o rectificada con su diámetro de suministro, y cuando un único eje continuo lleva varios componentes que necesitan cada uno un ajuste distinto.
¿Cómo compruebo que una pieza cumple de verdad su tolerancia de ajuste?
Con dos tipos de comprobación, que te dan evidencias distintas. Los calibres de límites dan una decisión y ningún número. El lado PASA comprueba el límite de máximo material en toda la longitud y la forma, así que detecta medida y forma a la vez, y el lado NO PASA comprueba el límite de mínimo material en secciones transversales individuales. Los instrumentos de variables dan un número, pero en los grados finos pasan a ser comparativos, así que la exactitud se hereda de un patrón de reglaje. Uses lo que uses, comprueba la relación entre la tolerancia y la incertidumbre del proceso de medición antes de fiarte del resultado.
¿Por qué esta guía no da los valores de tolerancia de la ISO 286?
Porque las tablas se publican en la ISO 286-1 y la ISO 286-2, que son documentos protegidos por derechos de autor que venden ISO y los organismos nacionales de normalización. No tenemos derecho a reproducirlas, y eso vale para una calculadora que devuelve los mismos valores tanto como para una tabla. También hay una razón práctica. Los valores generados con las fórmulas de tolerancia no coinciden de forma fiable con los publicados, así que una página que los calcula sin decirlo parece autorizada y no lo es. Si un número va a ir en un plano, sácalo de una copia con licencia de la norma, de un manual con licencia o de las tablas integradas en tu sistema CAD.

Ponlo en práctica

¿Tienes una lista de instrumentos? Envíanosla y la cargamos por ti, normalmente en un par de días laborables. Sin coste en todos los planes. Después registra cada calibración en un historial de auditoría con detección de manipulaciones y produce los registros cuando te los pidan.

Axiospec es una herramienta de documentación y de flujo de trabajo. Te ayuda a mantener registros limpios, trazables y listos para una auditoría. La certificación depende de tus propios procesos, de tu alcance y de tu evaluador.

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