La tolerancia de ingeniería es el límite o límites de variación permisibles en:
Las dimensiones, propiedades o condiciones pueden tener alguna variación sin afectar significativamente el funcionamiento de sistemas, máquinas, estructuras, etc. Una variación más allá de la tolerancia (por ejemplo, una temperatura demasiado caliente o demasiado fría) se dice que no cumple, se rechaza, o exceder la tolerancia.
Una preocupación principal es determinar qué tan amplias pueden ser las tolerancias sin afectar otros factores o el resultado de un proceso. Esto puede ser mediante el uso de principios científicos, conocimientos de ingeniería y experiencia profesional. La investigación experimental es muy útil para investigar los efectos de las tolerancias: Diseño de experimentos , evaluaciones formales de ingeniería, etc.
Un buen conjunto de tolerancias de ingeniería en una especificación , por sí solo, no implica que se logrará el cumplimiento de esas tolerancias. La producción real de cualquier producto (u operación de cualquier sistema) implica alguna variación inherente de insumos y productos. El error de medición y la incertidumbre estadística también están presentes en todas las mediciones. Con una distribución normal , las colas de los valores medidos pueden extenderse mucho más allá de más y menos tres desviaciones estándar del promedio del proceso. Porciones apreciables de una (o ambas) colas pueden extenderse más allá de la tolerancia especificada.
La capacidad de proceso de sistemas, materiales y productos debe ser compatible con las tolerancias de ingeniería especificadas. Deben existir controles de proceso y un sistema de gestión de calidad eficaz , como la Gestión de Calidad Total , debe mantener la producción real dentro de las tolerancias deseadas. Se utiliza un índice de capacidad del proceso para indicar la relación entre las tolerancias y la producción real medida.
La elección de las tolerancias también se ve afectada por el plan de muestreo estadístico previsto y sus características, como el nivel de calidad aceptable. Esto se relaciona con la cuestión de si las tolerancias deben ser extremadamente rígidas (alta confianza en un 100% de conformidad) o si un pequeño porcentaje de estar fuera de la tolerancia puede ser a veces aceptable.
Genichi Taguchi y otros han sugerido que la tolerancia bilateral tradicional es análoga a los "postes de portería" en un partido de fútbol : implica que todos los datos dentro de esas tolerancias son igualmente aceptables. La alternativa es que el mejor producto tenga una medida que coincida exactamente con el objetivo. Hay una pérdida creciente que es función de la desviación o variabilidad del valor objetivo de cualquier parámetro de diseño. Cuanto mayor sea la desviación del objetivo, mayor será la pérdida. Esto se describe como función de pérdida de Taguchi o función de pérdida de calidad , y es el principio clave de un sistema alternativo llamado tolerancia inercial .
El trabajo de investigación y desarrollo realizado por M. Pillet y sus colegas [1] en la Universidad de Savoy ha dado como resultado una adopción específica de la industria. [2] Recientemente, la publicación de la norma francesa NFX 04-008 ha permitido una mayor consideración por parte de la comunidad de fabricantes.
La tolerancia dimensional está relacionada con el ajuste , pero es diferente, en ingeniería mecánica, que es una holgura o interferencia diseñada entre dos piezas. Las tolerancias se asignan a las piezas con fines de fabricación, como límites para una construcción aceptable. Ninguna máquina puede mantener las dimensiones con precisión en el valor nominal, por lo que debe haber grados aceptables de variación. Si una pieza se fabrica, pero tiene dimensiones que están fuera de tolerancia, no es una pieza utilizable según la intención del diseño. Las tolerancias se pueden aplicar a cualquier dimensión. Los términos comúnmente utilizados son:
Esto es idéntico a la desviación superior para ejes y a la desviación inferior para agujeros. [3] Si la desviación fundamental es mayor que cero, el perno siempre será más pequeño que el tamaño básico y el orificio siempre será más ancho. La desviación fundamental es una forma de concesión , más que de tolerancia.
Por ejemplo, si un eje con un diámetro nominal de 10 mm debe tener un ajuste deslizante dentro de un orificio, el eje podría especificarse con un rango de tolerancia de 9,964 a 10 mm (es decir, una desviación fundamental cero, pero una desviación menor de 0,036 mm) y el orificio podría especificarse con un rango de tolerancia de 10,04 mm a 10,076 mm (desviación fundamental de 0,04 mm y desviación superior de 0,076 mm). Esto proporcionaría un ajuste de holgura de entre 0,04 mm (el eje más grande emparejado con el orificio más pequeño, llamado Condición Máxima del Material - MMC) y 0,112 mm (eje más pequeño emparejado con el orificio más grande, Condición Mínima del Material - LMC). En este caso, el tamaño del rango de tolerancia tanto para el eje como para el orificio se elige para que sea el mismo (0,036 mm), lo que significa que ambos componentes tienen el mismo grado de tolerancia internacional, pero no tiene por qué ser así en general.
Cuando no se proporcionan otras tolerancias, la industria del mecanizado utiliza las siguientes tolerancias estándar : [4] [5]
Al diseñar componentes mecánicos, a menudo se utiliza un sistema de tolerancias estandarizadas llamadas grados de tolerancia internacional . Las tolerancias estándar (tamaño) se dividen en dos categorías: orificio y eje. Están etiquetados con una letra (mayúsculas para los agujeros y minúsculas para los ejes) y un número. Por ejemplo: H7 (agujero, agujero roscado o tuerca ) y h7 (eje o perno). H7/h6 es una tolerancia estándar muy común que proporciona un ajuste perfecto. Las tolerancias funcionan de tal manera que para un agujero H7 significa que el agujero debe hacerse ligeramente más grande que la dimensión base (en este caso para un ajuste ISO 10+0,015−0, lo que significa que puede ser hasta 0,015 mm más grande que la dimensión base, y 0 mm menor). La cantidad real mayor/menor depende de la dimensión de la base. Para un eje del mismo tamaño, h6 significaría 10+0−0,009, lo que significa que el eje puede ser tan pequeño como 0,009 mm más pequeño que la dimensión de la base y 0 mm más grande. Este método de tolerancias estándar también se conoce como Límites y Ajustes y se puede encontrar en ISO 286-1:2010 (Enlace al catálogo ISO).
La siguiente tabla resume los grados de Tolerancia Internacional (IT) y las aplicaciones generales de estos grados:
Un análisis de ajuste por interferencia estadística también es extremadamente útil: indica la frecuencia (o probabilidad) de que las piezas encajen correctamente.
Una especificación eléctrica puede requerir una resistencia con un valor nominal de 100 Ω ( ohmios ), pero también indicará una tolerancia como "±1%". Esto significa que cualquier resistencia con un valor en el rango de 99 a 101 Ω es aceptable. Para componentes críticos, se podría especificar que la resistencia real debe permanecer dentro de la tolerancia dentro de un rango de temperatura específico, durante una vida útil específica, etc.
Muchas resistencias y condensadores de tipos estándar disponibles comercialmente, y algunos inductores pequeños , suelen estar marcados con bandas de colores para indicar su valor y la tolerancia. Los componentes de alta precisión con valores no estándar pueden tener información numérica impresa.
Tolerancia baja significa sólo una pequeña desviación del valor dado a los componentes, cuando son nuevos, en condiciones normales de funcionamiento y a temperatura ambiente. Una tolerancia más alta significa que el componente tendrá una gama más amplia de valores posibles.
Los términos suelen confundirse pero a veces se mantiene una diferencia. Ver Tolerancia (ingeniería) § Confusión de los conceptos de ingeniería de tolerancia y tolerancia .
En ingeniería civil , el espacio libre se refiere a la diferencia entre el gálibo de carga y el gálibo de la estructura en el caso de vagones de ferrocarril o tranvías , o la diferencia entre el tamaño de cualquier vehículo y el ancho/alto de las puertas, el ancho/alto de un paso elevado. o el diámetro de un túnel así como el calado de aire bajo un puente , el ancho de una esclusa o el diámetro de un túnel en el caso de embarcaciones . Además existe la diferencia entre el calado profundo y el lecho de un arroyo o lecho marino de una vía fluvial .