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La norma ASME Y14.5 define cinco categorías de tolerancias de GD&T en función de los aspectos de las características que controlan: forma, orientación, ubicación, perfil y excentricidad.
Dentro de cada categoría hay varias tolerancias diferentes. La tolerancia de paralelismo, junto con la angularidad y la perpendicularidad, pertenece a la categoría de tolerancia de orientación, en la que todas las tolerancias controlan las relaciones angulares entre las características.
¿Qué es el paralelismo GD&T?
La tolerancia de paralelismo en GD&T es una tolerancia dimensional y geométrica de orientación que garantiza que una característica (un plano, un eje o un plano central) se mantenga a igual distancia de un plano o eje de referencia a lo largo de toda su extensión (una alineación de 0°). En términos sencillos, asegura que el plano o eje en cuestión se mantenga estrictamente paralelo a uno o varios planos o ejes de referencia.
Dado que controla estrictamente la orientación y no la ubicación, el elemento debe mantener una distancia constante con respecto al sistema de referencia a lo largo de toda su extensión, independientemente de dónde se encuentre físicamente en el espacio.
El paralelismo se puede aplicar a tres tipos principales de características:
- Paralelismo de la superficie: mantiene una superficie paralela a una superficie de referencia, que suele ser una superficie de acoplamiento. Esta es la aplicación más habitual.
- Paralelismo de ejes: controla el eje central de los elementos dimensionales, como pasadores y orificios.
- Paralelismo del plano medio: controla el paralelismo del plano medio de los elementos (como ranuras y lengüetas) con respecto a otra superficie. El plano medio se obtiene calculando la media de las ordenadas en toda la superficie de dichos elementos.
Sin embargo, optar por la tolerancia de paralelismo no siempre es la decisión más acertada. La tabla que figura a continuación ayuda a los ingenieros a decidir rápidamente cuándo utilizarla.
| Objetivo funcional | ¿Utilizar la tolerancia de paralelismo? | Una mejor alternativa, si no… |
| Mantener una cara alineada con una superficie de referencia | Sí | Planicidad si solo importa la forma local |
| Mantener el eje del agujero paralelo a la base | Sí | La posición también es fundamental si la ubicación del eje es crítica |
| Mantener una superficie a 30° o 45° con respecto a un plano de referencia | No | Angularidad |
| Mantener la forma de una superficie plana sin tomar como referencia ningún otro elemento | No | Planicidad |
Consejos para ingenieros
- NO utilice el paralelismo cuando la ubicación sea relevante → utilice la posición
- NO utilice el paralelismo para controlar la planitud → utilice la planitud
- Utilice el paralelismo de los ejes solo si la rotación o el ajuste dependen de la alineación
Ejemplo: uniones con bridas
La tolerancia de paralelismo se utiliza con frecuencia para alinear las caras de las bridas en las tuberías industriales. Las bridas de acoplamiento deben estar paralelas dentro de una tolerancia especificada para garantizar una unión correctamente alineada y estanca.
Mientras que la desalineación transversal se controla mediante la posición o la coaxialidad, la desalineación angular se controla principalmente mediante la tolerancia de paralelismo (a menudo complementado por la planitud o el perfil de la superficie). Al aplicar una tolerancia de paralelismo a una de las caras de la brida y utilizar la otra como referencia principal, los ingenieros garantizan una distribución uniforme de la carga entre los pernos, una junta presionada de manera homogénea y un riesgo mínimo de fallo.
La zona de tolerancia de paralelismo
La zona de tolerancia de paralelismo es un límite físico que define la variación admisible en la superficie controlada. La pieza encajará y funcionará satisfactoriamente siempre que todos los puntos de la característica controlada se encuentren dentro de esta zona.
- Para el paralelismo de superficies y planos centrales: la zona de tolerancia se establece por defecto en dos planos paralelos. La distancia entre estos planos constituye el límite de tolerancia. Por ejemplo, si la tolerancia de paralelismo de una superficie es de 0,05 mm, todos los puntos de dicha superficie deben estar comprendidos entre dos planos paralelos separados exactamente 0,05 mm entre sí.
- Para el paralelismo de ejes: la zona de tolerancia es una envolvente cilíndrica definida alrededor del eje mediano derivado. Para que la pieza supere la inspección, todos los puntos del eje deben encontrarse íntegramente dentro de este cilindro.
Anatomía del marco de control de la función de paralelismo
La tolerancia de paralelismo se aplica a un dibujo CAD mediante un marco de control de características. Este marco consta de tres bloques diferenciados: el bloque de símbolos GD&T, el bloque de tolerancia y el bloque de referencia.
El símbolo de paralelismo GD&T (según la norma ASME Y14.5) consiste en dos líneas paralelas que forman un ángulo de aproximadamente 60° con respecto a la horizontal.
1. El bloque de símbolos de GD&T
Este bloque informa al usuario de qué tolerancia geométrica se está aplicando. Cada tolerancia de GD&T tiene un símbolo específico que se coloca en este primer bloque. El símbolo de paralelismo GD&T según la norma ASME Y14.5 consiste en dos líneas paralelas que forman un ángulo de aproximadamente 60° con respecto a la horizontal.
2. El bloque de tolerancia
En este bloque se describe cómo se aplica la tolerancia, definiendo la forma de la zona, el valor y el estado del material.
- Forma de la zona: para el paralelismo de ejes, se utiliza un símbolo de diámetro (Ø) para especificar una zona cilíndrica. El paralelismo de superficies utiliza dos planos paralelos, que es el valor predeterminado de las tolerancias dimensionales y geométricas (GD&T) y no requiere ningún símbolo especial.
- Valor de tolerancia: esto se refiere al diámetro del cilindro (en el caso de los ejes) o a la distancia entre los dos planos (en el caso de las superficies). Según la regla n.º 1 de GD&T (el principio de la envolvente), la tolerancia de paralelismo no puede superar la tolerancia dimensional especificada para la característica.
- Modificadores de material: los modificadores de condición del material (MMC o LMC) pueden aplicarse al paralelismo entre ejes y al del plano central para controlar las características dimensionales (como agujeros o pasadores). Dado que estos modificadores dependen del tamaño, no son válidos para superficies planas. Según la norma ASME Y14.5, si no se especifica ningún modificador, la tolerancia predeterminada es «Independientemente del tamaño de la característica» (RFS).
3. El bloque de datos de la tolerancia de paralelismo
Dado que el paralelismo es un control de orientación, requiere una característica de referencia (punto de referencia) con la que compararlo. El punto de referencia define la orientación de referencia y limita los grados de libertad de la característica controlada.
El punto de referencia se incluye en el bloque de referencia, que se encuentra justo después del bloque de tolerancia.
- El paralelismo entre la superficie y el plano central solo requiere un punto de referencia.
- El paralelismo de los ejes puede requerir uno o dos planos de referencia, dependiendo de la complejidad de la pieza.
- Por lo general, el paralelismo nunca se especifica con tres referencias. La superficie más grande y estable suele seleccionarse como referencia principal. Es posible utilizar varias referencias principales o secundarias. Cuando se hace referencia a dos referencias principales o secundarias, como A y B, se especifican juntas en el mismo bloque de marco de control de características, separadas por un guión (A-B).
Entender la tolerancia de bonificación
Cuando se aplica el paralelismo de ejes o de planos centrales junto con un modificador MMC o LMC, se puede aplicar la tolerancia adicional.
La tolerancia de bonificación es un margen de error adicional permitido en el paralelismo que se produce cuando una característica dimensional se desvía de la condición del material especificada en el cuadro de control de características. Se calcula como la diferencia entre la medida real y la medida MMC/LMC.
- En el caso de las características internas (agujeros): la tolerancia adicional aumenta a medida que aumenta el tamaño físico. (Por ejemplo, un orificio con un MMC de 10,00 mm y un tamaño real de 10,10 mm obtiene una tolerancia adicional de 0,10 mm).
- En el caso de las características externas (pines): Se obtiene una tolerancia adicional a medida que el tamaño físico disminuye. (Por ejemplo, un eje con un tamaño medio matemático (MMC) de 10,00 mm y un tamaño real de 9,90 mm obtiene una tolerancia adicional de 0,10 mm).
La tolerancia de paralelismo total admisible es la suma de la tolerancia indicada en el marco de control y la tolerancia adicional calculada.
La tolerancia de paralelismo frente a otras notas al margen
El paralelismo puede confundirse a veces con otras indicaciones, ya que pueden parecer que controlan aspectos similares de una característica. Para evitar un sobredimensionamiento o una aplicación incorrecta de las tolerancias, es fundamental comprender en qué se diferencia el paralelismo de otras indicaciones de tolerancia dimensional y geométrica GD&T que parecen similares a simple vista.
Tolerancia de paralelismo frente a planitud
Tanto el paralelismo como la planitud se aplican a superficies planas y utilizan una zona de tolerancia formada por dos planos paralelos.
- La planitud es un control de forma. Es similar a la rectitud, circularidad, y cilindricidad.
- No hace referencia a un sistema de referencia. Solo se centra en la forma de la propia superficie.
- La tolerancia de paralelismo es un control de orientación. Mantiene una alineación de 0° con respecto a un punto de referencia específico. Una superficie puede ser perfectamente plana y, aun así, no superar una inspección de paralelismo si está inclinada con respecto al plano de referencia.
Tolerancia de paralelismo frente a angularidad
Ambos son controles de orientación con respecto a un punto de referencia.
- La tolerancia de paralelismo define estrictamente una zona de tolerancia que es paralela (0°) al plano de referencia.
- La angularidad define una zona de tolerancia angular y se utiliza para ángulos no paralelos o no perpendiculares comprendidos entre 0° y 90° (por ejemplo, 30°, 45°). Una superficie que forme un ángulo de 2° con respecto a un plano de referencia no superará la comprobación de paralelismo, pero podría superar la comprobación de angularidad si se especifica una tolerancia de 2°.
| Control | Referencia (Datum) requerido | Controles | Uso habitual |
| Planicidad | No | Forma de la superficie | Solo la forma de la superficie de sellado o de contacto |
| Paralelismo | Sí | 0° de orientación | Superficies de acoplamiento, ejes alineados |
| Angularidad | Sí | Ángulo distinto de cero | Superficies inclinadas |
| Puesto | Sí | Ubicación y orientación de elementos de gran tamaño | Orificios, pasadores y ranuras en conjuntos |
¿Cómo se mide el paralelismo?
La tolerancia de paralelismo es una tolerancia de orientación que siempre se aplica con respecto a un elemento de referencia específico. Para medir el paralelismo, la inspección debe realizarse con respecto a este elemento de referencia.
Existen varios métodos fiables para medir el paralelismo. El más preciso de ellos es el uso de una máquina de medición por coordenadas (CMM). En los casos en que esto no sea posible, un comparador de cuadrante con un simulador de referencia, como una placa de nivelación, suele ofrecer resultados satisfactorios.
Máquinas de medición por coordenadas
Destinada a aplicaciones que exigen una alta precisión, una máquina de medición por coordenadas (CMM) puede medir el paralelismo de superficies, ejes y planos centrales con una precisión extraordinaria. La CMM toma medidas en varios puntos de la superficie de referencia para establecer el punto de referencia y, a continuación, toma medidas en la superficie superior.
El software calcula la distancia mínima necesaria para que quepan dos planos paralelos que contengan todos los puntos de la superficie superior; esta distancia constituye el error de paralelismo. Aunque son muy precisas, las máquinas de medición por coordenadas (CMM) son caras, poco portátiles y requieren un costoso mantenimiento anual que ronda el 15-20 %.
Placa de nivelación y comparador de cuadrante
Un método habitual y portátil que se utiliza en el taller consiste en utilizar una placa de granito y un comparador de cuadrante. La superficie de referencia de la pieza se coloca directamente sobre la placa limpia, que actúa como simulador de referencia.
La sonda del comparador de cuadrante entra en contacto con la superficie superior y se desplaza a lo largo de la pieza. La diferencia entre las lecturas máxima y mínima registradas determina el valor de la tolerancia de paralelismo. (Por ejemplo, una lectura máxima de 0,08 mm y una mínima de 0,02 mm dan como resultado un error de paralelismo de 0,06 mm).
Interferómetro láser y autocolimador
En el caso de piezas extremadamente grandes o que no se pueden mover, los interferómetros láser y los autocolimadores son las soluciones de inspección más adecuadas.
Estas herramientas analizan las desviaciones angulares o los patrones de interferencia en un haz de luz reflejado para alcanzar una precisión submicrónica. Sin embargo, son muy sensibles a factores ambientales como la dilatación térmica, la humedad y las turbulencias del aire.
Dominar los controles de orientación
El paralelismo es una tolerancia dimensional y geometrica de orientación fundamental en el GD&T que resulta crucial para la fabricación fiable de superficies paralelas. Al mantener una separación y una alineación uniformes dentro de los límites y ajustes requeridos, garantiza un montaje adecuado, un sellado hermético y una fiabilidad mecánica a largo plazo.
Al conocer sus zonas de tolerancia geometrica específicas y las condiciones de los materiales, los ingenieros pueden aplicar el paralelismo de forma eficaz sin aumentar innecesariamente los costes de fabricación.
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