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Este artículo ofrece una descripción general completa de la cilindricidad, un control de forma fundamental que se suma a la planitud, la rectitud y la circularidad. Abordaremos su definición, zona de tolerancia, métodos de medición y en qué se diferencia de otras especificaciones similares.
¿Qué es la cilindricidad?
La cilindricidad es un control de forma en dimensionamiento geométrico y tolerancias que califica una pieza cilíndrica garantizando la redondez de la superficie y la rectitud del eje para cumplir los requisitos funcionales. Para ello, define una zona de tolerancia alrededor de toda la superficie del cilindro.
También minimiza la fricción en los mecanismos de trabajo y prolonga la vida útil de los componentes al garantizar una alineación constante.
Al ser un control de forma, la cilindricidad no necesita un dato de referencia. Esto significa que no se define con respecto a nada externo, normalmente un punto fijo, un plano o un eje. Se aplica estrictamente a la forma de la propia característica. Sin embargo, una regla fundamental que hay que recordar es que la anchura de la zona de tolerancia de la cilindricidad debe ser inferior a la tolerancia de tamaño del diámetro. Si no se garantiza esto, se producirá una llamada inválida o redundante.
Muchas aplicaciones requieren una pieza cilíndrica que debe encajar dentro de un orificio o sobre un eje. En tales casos, si una pieza no es lo suficientemente cilíndrica, no se montará correctamente.
Ejemplo: en entornos corrosivos, a menudo se coloca un manguito metálico cilíndrico sobre el eje de una bomba para protegerlo de la erosión, la corrosión y la abrasión. El manguito debe ser lo suficientemente cilíndrico como para ajustarse al eje sin rozarlo.
Esto es especialmente importante, ya que el manguito puede estar fabricado con un material de mayor calidad que el eje. Por lo tanto, es fundamental que el eje y el manguito encajen correctamente para proteger el eje. Un montaje incorrecto no solo frustraría su propósito, sino que, de hecho, causaría más daño. La holgura entre el eje y el manguito suele ser minúscula para garantizar un ajuste a prueba de fugas. Si el manguito no es lo suficientemente recto o cilíndrico, no funcionará según lo previsto.
La cilindricidad se utiliza en diversas aplicaciones en múltiples sectores, incluidos la industria y la automoción, para componentes como cilindros hidráulicos, cigüeñales de motores, espárragos largos, tuberías y ejes de vehículos.
Zona de tolerancia de cilindricidad
La zona de tolerancia de cilindricidad se define por el volumen entre dos cilindros coaxiales (uno dentro del otro). Para superar la inspección, todos los puntos de la superficie de la pieza deben encontrarse dentro del espacio entre estos dos cilindros virtuales.
El valor de tolerancia es la distancia radial entre estos dos cilindros, no el rango de diámetros.
Piense en un cilindro como una pila de monedas. Al definir una zona de tolerancia cilíndrica, el control garantiza dos cosas:
- Cada moneda individual es perfectamente redonda (circularidad).
- Toda la pila forma una línea recta sin inclinarse (rectitud).
Si tan solo una moneda es ovalada, o si una moneda sobresale de la pila debido a una desalineación, la pieza no supera la prueba. La única forma de satisfacer el control es siendo lo suficientemente redonda en cada sección transversal y lo suficientemente recta a lo largo de todo el eje.
Es fundamental destacar que el valor de tolerancia para la cilindricidad debe ser estrictamente inferior a la zona de tolerancia diametral (tolerancia de tamaño). Si no se cumple este requisito, se produce una llamada no válida.
Cuadro de control de la característica de cilindricidad
El cuadro de control de características (FCF) es el método estándar para anotar una tolerancia en un dibujo técnico. Normalmente consta de compartimentos diferenciados que definen el símbolo, el valor de tolerancia y los datos de referencia. De este modo, toda la información necesaria para definir una característica queda completamente contenida dentro de este cuadro.
Para la cilindricidad, el FCF se conecta a la característica mediante una flecha guía. Dado que esta tolerancia controla estrictamente la forma de la superficie, la flecha guía debe apuntar siempre a la superficie cilíndrica en sí o a su línea de extensión (no a la línea de cota).
El marco se divide en los siguientes tres bloques distintos:
1. Bloque de símbolos GD&T
El bloque de símbolos GD&T contiene el símbolo de característica geométrica estándar definido por ASME Y14.5.
- El símbolo de cilindricidad consiste en un círculo entre dos líneas paralelas inclinadas (/○/).
- Este icono indica inmediatamente al operario y al inspector que la característica debe tratarse como una única superficie cilíndrica, controlando simultáneamente la redondez y la rectitud.
2. Bloque de valores de tolerancia
El segundo compartimento define los límites específicos de la tolerancia. Este bloque contiene el valor numérico que determina la anchura de la zona de tolerancia.
En el caso de la cilindricidad, el valor de tolerancia representa la separación radial entre los dos cilindros concéntricos. Define la anchura total de la pared en la que debe encontrarse la superficie.
A diferencia de una tolerancia de tamaño o una tolerancia de posición, la zona de cilindricidad es una zona de tolerancia total (también conocida como zona de tolerancia total). Se trata, en la práctica, de una zona de planitud 2D que envuelve un cilindro.
Dado que se trata de una anchura radial y no de un tamaño de límite cilíndrico, no se utiliza ningún símbolo de diámetro (Ø) en este compartimento. Cualquier zona de tolerancia sin símbolo se considera, por defecto, una zona de anchura total.
Los modificadores de material (como MMC o LMC) no se aplican de forma inherente a la tolerancia de cilindricidad. El control se aplica independientemente del tamaño de la característica (RFS), lo que significa que la tolerancia de forma permanece constante independientemente de si la pieza se fabrica con el tamaño máximo o mínimo permitido.
3. Bloque de datos (no aplicable)
La tercera zona de un marco de control de características suele reservarse para referencias de datos (por ejemplo, A, B, C). Sin embargo, en el caso de la cilindricidad, este bloque se deja vacío.
- La cilindricidad es un control de «forma pura». Evalúa la forma de la característica independientemente de su ubicación u orientación en el espacio 3D.
- Siempre que todos los puntos de la superficie se encuentren dentro de la zona de tolerancia coaxial especificada, la pieza se considera aceptable. Su ángulo con respecto a una base o su distancia a una pared no afectan a la clasificación de cilindricidad, lo que hace que los datos sean redundantes.
Cilindricidad frente a otras tolerancias
La cilindricidad es un potente control «compuesto» que evalúa simultáneamente la redondez, la rectitud y la conicidad. Debido a que se superpone con otros controles geométricos, a menudo se confunde o se utiliza incorrectamente.
La siguiente tabla resume las diferencias clave de un vistazo:
| Control | Tipo | Diferencia clave frente a cilindricidad | Ideal para |
| Circularidad | Forma (2D) | Controla solo secciones transversales individuales, no la rectitud del eje. | Anillos de sellado, casquillos cortos. |
| Rectitud | Forma (2D) | Controla solo las líneas superficiales o el eje, no la redondez. | Rieles guía, barras largas. |
| Posición | Ubicación | Controla la ubicación del eje, no la forma de la superficie. | Orificios para pernos, pasadores de acoplamiento. |
| Concentricidad | Ubicación | Control de eje derivado. No controla directamente la forma de la superficie. | Equilibrado de masas giratorias. |
| Descentramiento total | Descentramiento | Controla la forma y la ubicación con respecto a un eje de referencia (Datum). | Ejes giratorios en conjuntos. |
Como se ha comentado anteriormente, la cilindricidad controla la sección transversal redonda, la rectitud del eje y la forma general del cilindro de la pieza cilíndrica.
Repasemos una comparación clara y práctica entre la cilindricidad y otros controles (en parte) similares.
Cilindricidad frente a circularidad
La cilindricidad es el equivalente tridimensional de la circularidad.
- Circularidad (2D): solo comprueba si las secciones transversales individuales son redondas. No comprueba si están alineadas. Una pieza podría estar doblada como un plátano y aún así pasar la prueba de circularidad.
- Cilindricidad (3D): comprueba toda la superficie. Para pasar la comprobación, la pieza debe ser redonda y recta.
La circularidad se puede aplicar a cualquier característica circular o esférica, mientras que la cilindricidad solo funciona con piezas cilíndricas.
Cilindricidad frente a rectitud
La rectitud controla las líneas, no el volumen. También es un control de forma 2D.
- La rectitud garantiza que los elementos superficiales o el eje sean rectos. Ignora la forma de la sección transversal.
- Imagina cortar un cilindro por la mitad a lo largo. La parte semicircular resultante seguiría superando una inspección de rectitud (el eje es recto), pero no superaría una inspección de cilindricidad inmediatamente, ya que la sección transversal ya no es un círculo.
Cilindricidad frente a posición
El control de posición es un tipo de control de ubicación que especifica la ubicación del eje de una característica con respecto a puntos de referencia o ejes conocidos como datos. Es similar a la cilindricidad, ya que ambos tienen la misma forma de zona de tolerancia (cilíndrica). Sin embargo, estos controles tienen funciones opuestas.
La cilindricidad es una característica de la forma y no se ve afectada por su posición en el espacio 3D. El control de posición, por otro lado, es lo contrario.
- La cilindricidad controla la forma. Ignora la ubicación de la pieza en el espacio 3D.
- Los controles de posición determinan la ubicación de la característica. Ignoran la forma de la superficie.
- Una pieza con un eje perfectamente recto (como una pirámide desde la base hasta el vértice) podría cumplir la tolerancia posición, ya que el eje se encuentra en el lugar correcto. Sin embargo, no cumpliría la tolerancia cilindricidad, ya que la forma no es cilíndrica.
Cilindricidad frente a concentricidad
La concentricidad es un control de eje derivado, no un control de superficie.
- La concentricidad garantiza que los ejes medianos de las características cilíndricas/circulares se encuentren dentro de la zona de tolerancia definida.
- Una pieza ovalada o «con forma de cacahuete» podría, en teoría, superar la prueba de concentricidad si sus puntos opuestos son simétricos alrededor del eje. Sin embargo, no superaría la prueba de cilindricidad, ya que la superficie en sí no es redonda.
- La concentricidad es aún más difícil de inspeccionar que la cilindricidad, ya que es necesario medir más secciones transversales para encontrar el eje mediano y, por lo general, se ha eliminado de las normas modernas (ASME Y14.5-2018) en favor de la posición o el descentramiento.
Cilindricidad frente a descentramiento
Cilindricidad frente a descentramiento circular
El descentramiento circular se utiliza para controlar la oscilación de una pieza durante la rotación. Sin embargo, a diferencia de la cilindricidad, que garantiza que toda la longitud tenga secciones transversales circulares, el descentramiento circular solo se aplica en secciones transversales individuales.
Cilindricidad frente a descentramiento total
Son funcionalmente similares, pero la diferencia radica en el datum.
- La cilindricidad aprueba una pieza siempre que sea redonda y recta, incluso si está construida con un ángulo incorrecto o con un desplazamiento.
- El descentramiento total requiere que la pieza sea redonda, recta y esté perfectamente alineada con un eje de referencia (centro de rotación). Si la pieza está destinada a girar en un conjunto, el descentramiento total es la mejor opción.
Aplicación de la cilindricidad
La cilindricidad es una tolerancia relativamente común para componentes críticos como ejes, pasadores y camisas de cilindro. Sin embargo, también es una de las tolerancias más difíciles de inspeccionar. Su uso injustificado puede disparar los costes de fabricación.
Para evitar un exceso de tolerancia, los ingenieros deben seguir estrictamente estas directrices sobre cuándo aplicarla y cuándo evitarla.
¿Cuándo utilizar la cilindricidad?
Debe utilizar la llamada de cilindricidad en los siguientes casos:
- Cuando el sellado sin fugas es imprescindible: este es el principal caso de uso. Cylindricity ofrece un rendimiento excepcional en aplicaciones hidráulicas de alta presión, como pistones, camisas de cilindros y válvulas. Al garantizar que la superficie sea perfecta en toda su longitud, minimiza los riesgos de fugas.
- Para ajustes deslizantes de precisión: es ideal para controlar piezas deslizantes como ejes, cojinetes y bujes. Garantiza que la pieza se mueva suavemente sin atascarse ni perder energía por fricción.
- Para controlar simultáneamente la redondez y la rectitud: en lugar de aplicar dos controles separados (circularidad + rectitud), la cilindricidad los combina en una sola llamada. Esto mantiene el dibujo más limpio y define el requisito de forma 3D en un solo símbolo.
- Cuando solo se necesita controlar la forma: la cilindricidad puede controlar una forma mucho mejor que la mayoría de las llamadas, pero no existe el concepto de eje mediano ni control de ubicación. Si la pieza flota libremente (no está unida a una estructura de referencia) y solo le importa su forma, la cilindricidad es la definición más precisa de un «cilindro perfecto».
¿Cuándo evitar la cilindricidad?
La cilindricidad es una tolerancia potente, pero tiene ciertas limitaciones que hacen que se malinterprete y sea difícil de inspeccionar. Estas advertencias pueden llevar a veces a los fabricantes a elegir múltiples indicaciones, como el tamaño y la posición, para sustituir una única tolerancia de cilindricidad.
Es prudente evitar la cilindricidad en estas situaciones:
- Cuando la ubicación del eje es importante: la cilindricidad ignora la ubicación. Mide la superficie con respecto a un eje «óptimo» calculado, no a un dato real. Si un pasador debe alinearse perfectamente con un orificio, una pieza podría superar la prueba de cilindricidad, pero seguir estando fuera de posición, lo que provocaría un fallo en el montaje. En estos casos, utilice posición o descentramiento total.
- Cuando la inspección es difícil o limitada: la cilindricidad requiere un escaneo de alta densidad y longitud completa (CMM o medidor de redondez). No existen medidores funcionales sencillos para ello. Si se aplica a piezas muy largas, el tiempo de inspección y el volumen de datos aumentan exponencialmente.
- Cuándo se necesitan «tolerancias adicionales»: a diferencia de la rectitud o la posición, la cilindricidad no permite el uso del modificador de condición máxima del material (MMC). No hay «tolerancia adicional». Si necesita flexibilidad para el ensamblaje, elija un control diferente.
- Cuando el descentramiento total es suficiente: si una pieza gira alrededor de un eje de referencia fijo (como un eje de transmisión), el descentramiento total es casi siempre la mejor opción. Controla la forma y la alineación con respecto a los cojinetes. El uso de la cilindricidad en este caso suele dar lugar a falsos pases (buena forma, mala alineación) o a fallos innecesarios.
Nota de ingeniería: utilice la cilindricidad con moderación. Dado que el símbolo en sí mismo no explica por qué está ahí, es recomendable incluir notas en el dibujo que describan el requisito funcional (por ejemplo, «Superficie de sellado crítica»).
¿Cómo medir la cilindricidad?
Medir la cilindricidad es mucho más complejo que comprobar el diámetro con un calibre. Dado que requiere verificar toda la superficie (3D) en relación con un eje central, las herramientas manuales sencillas son insuficientes.
1. Máquina de prueba de redondez (plato giratorio)
Este es el estándar de referencia para verificar la forma cilíndrica.
- La pieza se monta en una plataforma giratoria de precisión. Una sonda toca la superficie y se mueve verticalmente (eje Z) mientras la pieza gira.
- La máquina traza una topografía en espiral de la superficie. A continuación, el software calcula la separación radial mínima entre dos cilindros concéntricos que contienen todos los puntos de la superficie.
2. Máquina de medición por coordenadas (CMM)
La MMC es el método industrial más común para este control.
- La sonda se mueve alrededor de la parte fija, recopilando una «nube de puntos» mediante una trayectoria de exploración helicoidal o múltiples trazas circulares a diferentes alturas.
- Los algoritmos (normalmente mínimos cuadrados o zona mínima) procesan los datos para determinar la desviación.
3. Escaneo 3D
El escaneo 3D es un método sin contacto para medir la cilindricidad.
- Se proyecta una luz o un láser sobre la pieza y se mide el reflejo para crear una nube de puntos 3D.
- Se ajustan matemáticamente cilindros perfectos a esta nube de puntos para encontrar los radios mínimo y máximo que contienen todos los puntos de la superficie. La diferencia entre estos radios es el valor de cilindricidad.
Por qué no se recomiendan los bloques en V
Un error común en el taller es intentar medir la cilindricidad utilizando un bloque en V y un indicador de cuadrante.
- El problema: los bloques en V no pueden detectar «lobulaciones» (por ejemplo, una forma triangular con esquinas redondeadas). Una pieza lobulada puede girar en un bloque en V y mostrar una lectura de diámetro constante, pasando falsamente la inspección.
- El veredicto: los bloques en V miden el descentramiento circular en relación con la configuración, no la cilindricidad real.
Relación con la tolerancia dimensional
Según el principio de envolvente (norma ASME Y14.5 n.º 1), salvo que se especifique lo contrario, la forma de una característica no debe extenderse más allá de su límite perfecto en condiciones máximas del material (MMC).
La regla de oro: la tolerancia de cilindricidad siempre debe ser menor que la tolerancia de tamaño (diámetro).
- Ejemplo: si un pasador tiene una tolerancia de diámetro de 0,2 mm, la tolerancia de cilindricidad debe ser más estricta (por ejemplo, 0,05 mm).
- Llamada no válida: si establece la cilindricidad en 0,3 mm, lógicamente está permitiendo que la superficie se deforme fuera de sus propios límites de tamaño.
Glosario de términos clave
| Término | Definición | Contexto |
| Cilindros coaxiales | Dos cilindros que comparten el mismo eje pero con diámetros diferentes. | La forma de la zona de tolerancia de cilindricidad. |
| Separación radial | La distancia entre los cilindros interior y exterior de la zona de tolerancia. | Este es el valor introducido en el cuadro de control de características. |
| Lóbulo / Lobulación | Un error de forma en el que la sección transversal no es redonda (por ejemplo, triangular). | Común en el rectificado sin centros; no detectado por herramientas de medición de 2 puntos (calibres). |
| Zona total amplia | Una zona de tolerancia que se aplica a toda la superficie. | La cilindricidad utiliza una zona total ancha (sin símbolo de diámetro). |
Dominar los controles de forma
La cilindricidad es uno de los controles de forma GD & T definitivos para ejes, pasadores, cojinetes y orificios, ya que garantiza que sean redondos y rectos. Sin embargo, debido a la dificultad de la inspección, debe utilizarse con prudencia.
- Vs. circularidad: si no necesita controlar la rectitud del eje, utilice circularidad para ahorrar tiempo de inspección.
- Vs. descentramiento: si la pieza gira en un conjunto (como el eje de un motor), descentramiento total suele ser la mejor opción funcional.
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