GD&T Tolerancias Geométricas y Dimensionales

Preguntas frecuentes

¿Qué es GD&T?

GDT (Geometric Dimensioning and Tolerancing) es un estándar global que proporciona un lenguaje común para la especificación de las tolerancias dimensionales y de forma de las piezas.

GDT se utiliza en los dibujos y símbolos de ingeniería para describir con precisión el tamaño, forma, orientación y ubicación de las características de la pieza. Es también un diseño de dimensionamiento que anima a los diseñadores para definir una parte sobre la base de cómo funciona en el producto final o de montaje.

Nota: simetría, concentricidad y coaxialidad eliminadas en versión 2018.

El sistema de tolerancias geométricas se describe en el estándar ASME Y14.5-2018, también conocido como «Geometric Dimensioning and Tolerancing (GD&T)». Este estándar es reconocido y utilizado en todo el mundo en la industria. El estándar ISO para tolerancias geométricas se llama ISO 1101: Geometrical product specifications (GPS). Estos estándares proporcionan un conjunto de símbolos y reglas para especificar las tolerancias geométricas de las piezas y los ensambles, asegurando su funcionamiento. La “tolerancia geométrica” define la magnitud del error permitido para la forma y posición, además del tamaño.

Función de GD&T

GDT permite a los ingenieros de diseño «decir lo que quieren decir» en un dibujo, mejorando así los diseños de productos y la reducción de costos. Los ingenieros de proceso y fabricación deben utilizar el lenguaje y simbología para interpretar la intención del diseño y para determinar el mejor método de fabricación. El control de calidad e inspección deben utilizar el lenguaje de GD&T para determinar el seguimiento adecuado y verificación de piezas.

Tolerancia dimensional

Una tolerancia dimensional aplicada a una medida ejerce algún grado de control sobre desviaciones geométricas, por ejemplo: la tolerancia dimensional tiene efecto sobre el paralelismo y la planicidad. Sin embargo, en algunas ocasiones la tolerancia de medida no limita suficientemente las desviaciones geométricas; por tanto, en estos casos se deberá especificar expresamente una tolerancia geométrica, teniendo prioridad sobre el control geométrico que ya lleva implícita la tolerancia dimensional.

Tolerancia geométrica

El uso de las 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. Las tolerancias geométricas deberán ser especificadas solamente en aquellos requisitos que afecten a la funcionalidad, intercambiabilidad y posibles cuestiones relativas a la fabricación; de otra manera, los costos de fabricación y verificación sufrirán un aumento innecesario. En cualquier caso, estas tolerancias geométricas habrán de ser tan grandes como lo permitan las condiciones establecidas para satisfacer los requisitos del diseño. El uso de tolerancias geométricas permitirá el funcionamiento satisfactorio y la intercambiabilidad, aunque las piezas sean fabricadas en talleres diferentes y por distintos equipos y operarios.

Diferencia de tolerancias dimensional y geométricas

Un dibujo dimensional solo con tolerancias de tamaño, muchas veces es insuficiente para otorgar la información que se requiere para la completa y correcta definición de una parte. Pueden darse casos en que la pieza cumpla con el dibujo dimensional, pero la pieza no sea funcional por las variaciones que permite en su proyección.

Simbología de tolerancias

GD&T utiliza una simbología estandarizada para indicar las tolerancias dimensionales y de forma en los planos de dibujo. A través de un cuadro de control en forma de cajita, la cual contiene:

• El símbolo de forma, orientación, ubicación o descentrado o alabeo.
• La definición de la zona de tolerancia expresada numéricamente.
• Los datums o referencias.
• La clave del modificador que se requiera aplicar. Existen ocho posibles.
• Las condiciones máximas y mínimas de material.

Datums

Un punto teóricamente exacto, eje, línea, plano, o una combinación. Existen dos tipos de datums o referencias:

• Datum features (características de referencia): son superficies, ejes o puntos teóricos que se utilizan como puntos de referencia para establecer la posición y orientación de otras características de la pieza. Los datum features se designan con letras mayúsculas (por ejemplo, A, B, C).
• Datum targets (objetivos de referencia): son áreas o puntos de contacto en la superficie de una pieza que se utilizan como puntos de referencia para medir la posición y orientación de otras características de la pieza. Los datum targets se designan con una letra mayúscula y un círculo (por ejemplo, A○, B○, C○) y se utilizan para medir la posición y orientación de las características de la pieza en relación con los datum features.

Simbología de GD&T

Tolerancias: Hay 4 tipos de tolerancias, estos son:

1. Forma: rectitud, planitud, redondez, cilindricidad, perfil de una línea y perfil de una superficie.
2. Orientación: paralelismo, perpendicularidad y angularidad.
3. Localización: posición, concentricidad y coaxialidad, y simetría.
4. Descentrado: variación circular y variación total.
5. Alabeo: circular y total.

Simbología de Forma

Veamos los símbolos utilizados por GD&T y su significado:

Tolerancias de forma simple

• Rectitud o linealidad

Una condición en la que todos los puntos forman una línea recta, la tolerancia se especifica con la representación de un cilindro con diámetro igual a la tolerancia.

• Planitud o planicidad

Todos los puntos en una superficie están en un plano, la tolerancia se especifica con dos planos paralelos. Más adelante veremos un ejemplo ilustrativo.

• Redondez o circularidad

No existe un círculo perfecto en la práctica. Esta tolerancia se especifica con la definición de dos círculos concéntricos, dentro de los cuales debe quedar el perímetro de la pieza.

• Cilindricidad

La definición de una tolerancia cilíndrica implica que todos los puntos de una superficie están a la misma distancia de un eje central. Esta tolerancia define una zona de tolerancia que está limitada por dos cilindros que comparten el mismo eje central.

Tolerancias de forma por perfil

• Perfil

Un método de tolerancia para controlar superficies irregulares, líneas, arcos o planos normales. La tolerancia del perfil detalla un límite uniforme a lo largo del perfil real dentro del que se deben colocar los componentes de la superficie. Veremos más adelante un ejemplo.

Simbología de orientación

• Perpendicularidad

La perpendicularidad se refiere a la condición de una superficie o eje que forma un ángulo de 90 grados con respecto a otro. Esta tolerancia define dos planos que son perpendiculares al otro plano o eje de los datos, o una zona definida por dos planos paralelos que son perpendiculares al eje de los datos.

• Angularidad

Similar a la perpendicularidad pero con un ángulo distinto a 90 grados. La zona de tolerancia está establecida por dos planos paralelos al ángulo básico específico desde el eje o plano de un dato.

• Paralelismo

El paralelismo se refiere a la condición de una superficie o eje que se encuentra a la misma distancia de todos los puntos del plano o eje de los datos. La tolerancia del paralelismo establece una zona definida por dos planos o líneas paralelos al plano o eje de los datos, o bien una zona de tolerancia cilíndrica cuyo eje es paralelo al eje de un dato.

Simbología de localización

• Posición

Una tolerancia de posición define una zona en la que el eje central o plano central puede variar desde la posición real (teóricamente exacta). Una tolerancia de posición es la variación total admisible entre la situación de una característica y su situación en el dibujo.

Para propiedades cilíndricas como agujeros y diámetros externos, la tolerancia de posición por lo general es el diámetro de la zona de tolerancia, donde se deben ubicar los ejes de la característica.

En el caso de características que no sean redondeadas, como ranuras y lengüetas, la tolerancia de posición se refiere al ancho de la zona dentro de la cual el centro del plano de la característica debe situarse. Veremos más adelante un ejemplo.

• Concentricidad

(Esta característica fue eliminada en la versión 2018) Cuando tenemos dos elementos circunscritos (uno dentro del otro), sus ejes deberán ser concéntricos, esto es, caber en un cilindro de diámetro igual a la tolerancia.

Simbología de Descentrado (Runouts)

• Control circular

Describe la variación permitida en la posición de la característica de un objeto cuando el objeto (parte) se gira alrededor de un eje (línea recta especificada). Esta tolerancia especifica la distancia máxima permitida entre el centro verdadero de la característica y el eje de rotación especificado. El Runout circular solo se mide en un solo punto, el cual al girar será un círculo, en el punto donde lo indique el dibujo. Más adelante se presenta un ejemplo.

• El descentrado o variación total

Se refiere al desplazamiento de toda la superficie de una pieza cuando se rota. Para cumplir con el requisito de descentrado total, el valor medido del desplazamiento en toda la superficie del cilindro debe quedar en el rango de tolerancia especificado. El Runout total se mide en toda la superficie de la pieza y no solo en un solo punto o círculo. Veremos a continuación algunas aplicaciones prácticas de GD&T, poniendo cómo se especificaría la condición en el dibujo y cómo lo interpretaríamos.

Ejemplos de aplicación

• Tolerancia de Planicidad

• Tolerancia de Perfil

• Tolerancia de Perpendicularidad

• Tolerancia de Posición Correcta o True Position

El centro del círculo debe quedar dentro del círculo de tolerancia a con un diámetro de 0.1 mm.

• Tolerancia de Descentrado

El descentrado de la superficie cilíndrica en la dirección radial, indicada por la flecha no debe superar los 0.03 mm al girar la pieza.

Modificadores

Los modificadores son símbolos que nos indican las condiciones que se deben cumplir en cuanto a la geometría del material. Los más usados son los de condición máxima y mínima de material. Para indicar el requerimiento de material máximo a una característica, se debe escribir el símbolo M después del valor de tolerancia geométrica. Para la condición de material mínimo, se escribe el símbolo L (o less).

Si la característica es un tamaño de pieza, la condición máxima de material se va a dar cuando la pieza sea lo más grande que permita la tolerancia de la característica. Si la característica es un orificio, la condición máxima de material se dará cuando el orificio sea lo más pequeño que permita la tolerancia. El principio de máximo material establece que las condiciones de montaje más críticas se dan cuando un eje se ajusta a un agujero, y la dimensión del eje es la máxima permitida mientras que el agujero se encuentra en su dimensión mínima permitida con el máximo defecto geométrico. En estas condiciones, se produce el máximo apriete o interferencia entre el eje y el agujero.

Expresado de otra manera, cuando una característica de tamaño (como un perno) se encuentra en su medida mínima, la tolerancia geométrica puede verse aumentada en el valor de la tolerancia dimensional sin que las circunstancias cambien las condiciones de montaje.

Bonos de tolerancia

De manera similar, cuando un agujero se encuentra en su dimensión máxima, el valor de la tolerancia geométrica puede aumentarse en el valor de la dimensión. Además, esto puede ser necesario para permitir un mayor rango de ajuste para los ejes que se ajustan en el agujero. Este es el concepto de los bonos de tolerancias. Si un material está dentro de sus dimensiones quiere decir que hay un poquito de holgura, la cual podemos aprovechar si el cuadro de tolerancias nos lo marca como M o máxima Condición de Material, entonces la tolerancia geométrica, por ejemplo de forma o posición, podría incrementarse debido a esa holgura.

En la tabla siguiente se sumariza la manera de calcular dicho bono.

Otros modificadores

Estos son los modificadores que contempla el estándar de GD&T:

En resumen, GDT es una herramienta clave para garantizar la calidad y la eficiencia en la fabricación de piezas mecánicas. Proporciona un lenguaje común para la especificación de las tolerancias dimensionales y de forma; como resultado, permite a los fabricantes y los diseñadores trabajar juntos para garantizar que las piezas cumplan con los requisitos de calidad y sean intercambiables.

Glosario GD&T

• Tolerancias Geométricas

Las tolerancias geométricas de un elemento de una pieza (superficie, eje, plano de simetría, etc.) se definen como la zona de tolerancia dentro de la cual debe estar contenido dicho elemento. Dentro de la zona de tolerancia el elemento puede tener cualquier forma u orientación, salvo si se da alguna indicación más restrictiva.

• Eje Datum

Eje de una característica establecida.

• Dimensión

Un valor numérico o matemático expresado en unidades apropiadas de mediciones usadas para definir la forma, el tamaño, orientación o posición de una parte o una característica.

• Dimensión Básica

Una dimensión teóricamente exacta.

• Dimensión de Referencia

Una dimensión generalmente sin tolerancia, que es usada para propósitos de información solamente.

• Tolerancia

Es la cantidad total que se permite que una dimensión específica pueda variar. La tolerancia es la diferencia entre el límite máximo y el límite mínimo.

• Tolerancia Bilateral

Tolerancia en la cual la variación permitida está en ambas direcciones de la dimensión especificada.

• Tolerancia Unilateral

Tolerancia en la cual la variación permitida es en una sola dirección de la dimensión especificada.

Artículo por SPC Consulting Group en colaboración con el Ingeniero Gustavo Gutiérrez.

DERECHOS DE USO: Queda prohibido copiar, reproducir, distribuir, publicar, transmitir, difundir, o en cualquier modo explotar cualquier parte de este material sin la correcta atribución correspondiente o sin la autorización previa por escrito de Servicios Profesionales de Alta Consultoría S.C. (SPC Consulting Group) o de los titulares correspondientes.
Usted debera citar este artículo copiando y pegando el siguiente texto:

GD&T Tolerancias Geométricas y Dimensionales
SPC Consulting Group
https://spcgroup.com.mx/gdt/

Si deseas saber más sobre GD&T, comunícate hoy con nosotros, o te invitamos a nuestros próximos entrenamientos en diferentes ciudades como Monterrey, Querétaro, Guadajalara, entre otras dentro y fuera de la República Mexicana y en modalidad online desde cualquier ciudad.

También te puede interesar: