La tolerancia de ingeniería es el límite o límites permisibles de variación en:
Las dimensiones, propiedades o condiciones pueden tener alguna variación sin afectar significativamente el funcionamiento de los 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 excede la tolerancia.
Una de las principales preocupaciones es determinar qué tan amplias pueden ser las tolerancias sin afectar otros factores o el resultado de un proceso. Esto se puede hacer 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 mismo, no implica que se logrará el cumplimiento de esas tolerancias. La producción real de cualquier producto (o el funcionamiento de cualquier sistema) implica alguna variación inherente de entrada y salida. 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 los sistemas, materiales y productos debe ser compatible con las tolerancias de ingeniería especificadas. Deben implementarse 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 de 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 el 100 % de conformidad) o si un pequeño porcentaje de tolerancias fuera de tolerancia puede ser aceptable en ocasiones.
Genichi Taguchi y otros han sugerido que la tolerancia bilateral tradicional es análoga a los "postes de la 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 medición que esté exactamente en el objetivo. Existe una pérdida creciente que es una 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 la 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 Saboya ha dado como resultado una adopción específica en la industria. [2] Recientemente, la publicación de la norma francesa NFX 04-008 ha permitido una mayor consideración por parte de la comunidad manufacturera.
La tolerancia dimensional está relacionada con el ajuste en ingeniería mecánica, pero es diferente de este, 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 se fabrica una pieza, pero tiene dimensiones que están fuera de tolerancia, no es una pieza utilizable de acuerdo con la intención del diseño. Las tolerancias se pueden aplicar a cualquier dimensión. Los términos que se utilizan comúnmente son:
Esto es idéntico a la desviación superior para ejes y 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 agujero siempre será más ancho. La desviación fundamental es una forma de tolerancia , en lugar 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 inferior 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 con holgura de algún lugar entre 0,04 mm (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 este no tiene por qué ser el caso en general.
Cuando no se proporcionan otras tolerancias, la industria del mecanizado utiliza las siguientes tolerancias estándar : [4] [5]
Al diseñar componentes mecánicos, se suele utilizar un sistema de tolerancias estandarizadas llamadas grados de tolerancia internacional . Las tolerancias estándar (de tamaño) se dividen en dos categorías: agujero y eje. Se etiquetan con una letra (mayúsculas para agujeros y minúsculas para 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 ajustado. 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 más pequeño). La cantidad real más grande/más pequeña depende de la dimensión 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 base y 0 mm más grande. Este método de tolerancias estándar también se conoce como Límites y ajustes y se puede encontrar en la norma 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 puede especificar que la resistencia real debe permanecer dentro de la tolerancia dentro de un rango de temperatura específico, durante una vida útil específica, etc.
Muchos resistores y capacitores de tipos estándar disponibles comercialmente , y algunos inductores pequeños , suelen estar marcados con bandas de colores para indicar su valor y tolerancia. Los componentes de alta precisión de valores no estándar pueden tener información numérica impresa en ellos.
Una tolerancia baja significa que solo hay 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 un rango más amplio de valores posibles.
Los términos se confunden a menudo, pero a veces se mantiene una diferencia. Véase Tolerancia (ingeniería) § Confusión de los conceptos de ingeniería de tolerancia y tolerancia .
En ingeniería civil , el gálibo se refiere a la diferencia entre el gálibo de carga y el gálibo de 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 bajo un puente , el ancho de una esclusa o el diámetro de un túnel en el caso de las embarcaciones . Además, existe la diferencia entre el calado profundo y el lecho fluvial o marino de una vía navegable .