¿Qué es GD&T? Conceptos básicos y definiciones

A través de su información de dimensionamiento y tolerancia, el dibujo técnico tiene un lenguaje que pretende ser común para todos. Está compuesto por un conjunto de normas, símbolos y reglas muy precisos que transmiten las características geométricas y las tolerancias de una pieza.

Ingeniería utiliza dibujos técnicos en el diseño y desarrollo de productos. También son útiles para elegir los materiales y procesos de fabricación adecuados durante la planificación de la producción. La fabricación e inspección de piezas también requieren la interpretación rigurosa de la información comunicada por este lenguaje. ¡Solo tenemos que imaginar la magnitud de los problemas técnicos y los valores predeterminados que ocurrirían si este idioma no existiera!

¿Qué significa GD&T? Tolerancias y dimensiones geométricas

Esta publicación de blog tiene como objetivo guiarlo a través de los conceptos básicos y las definiciones de tolerancias y dimensiones geométricas (GD&T); más precisamente, esto incluye qué es GD&T, cómo funciona y por qué es importante implementar procesos de GD&T. Además, enfatiza que todas las características geométricas y tolerancias escritas en un dibujo técnico están ahí para un propósito específico de funcionalidad. A veces, nos dice que podemos ser más permisivos para reducir los costos de producción. A menudo, nos informa del conjunto de fijación que se utilizará durante la fabricación o inspección. En consecuencia, GD&T debe entenderse cuidadosamente porque impone un conjunto de restricciones que son primordiales a lo largo de todo el proceso de fabricación.

¿Qué es GD&T?

GD&T es un sistema para definir y comunicar las dimensiones y tolerancias de ingeniería. Utiliza un lenguaje simbólico en sus dibujos técnicos y modelos sólidos tridimensionales generados por computadora que describen explícitamente la geometría nominal (teóricamente perfecta) de piezas y ensamblajes. Especifica qué grado de exactitud y precisión se necesita para cada característica controlada de la pieza. Define el tamaño posible de las características individuales y la variación permitida en la orientación y ubicación entre estas características.

Como enfoque de diseño documentado y mecanismo de fabricación, GD&T ayuda a los diseñadores, ingenieros y técnicos a comunicarse sin ambigüedades entre sí; de esa manera, pueden dar vida a una pieza y construirla de una manera que coincida perfectamente con su diseño asistido por computadora (CAD).

¿Cómo funciona GD&T?

GD&T garantiza que todos los involucrados en los dibujos técnicos, desde el diseño hasta el mecanizado, hablen el mismo idioma. Su vocabulario consta de características geométricas, como planitud, rectitud, cilindricidad, redondez, perpendicularidad, paralelismo, angularidad, posición, perfil, concentricidad y simetría (entre otras). Estas diferentes características geométricas se clasifican en diferentes categorías de tolerancia (p. ej., forma, orientación, ubicación y desviación) y usan datos (p. ej., punto, línea, plano y volumen) como referencia con la que se pueden relacionar otros elementos de la composición de la pieza.

Se puede desperdiciar mucho dinero debido a malentendidos entre quienes están en investigación y desarrollo (I+D), quienes diseñan la pieza, y quienes leen e interpretan el dibujo técnico en el taller de máquinas. En consecuencia, el lenguaje uniforme y lógico que es GD&T ayuda a comprender las tolerancias y características geométricas de la pieza. Al ofrecer uniformidad y conveniencia, reduce las conjeturas y la interpretación al tiempo que garantiza geometrías uniformes en todo el diseño y la fabricación.

A medida que los diseños actuales se vuelven cada vez más complejos y sofisticados, los diseñadores, ingenieros y técnicos deben confiar en la comunicación más precisa y confiable. GD&T permite que todos los miembros del equipo se comuniquen entre sí de manera clara y efectiva, ahorrando tiempo y haciendo que los procesos de diseño y fabricación sean aún más eficientes.

¿Por qué implementar procesos GD&T?

Como lenguaje universal que permite a los ingenieros y maquinistas hablar el mismo vocabulario y entenderse entre sí, GD&T es la clave para una interpretación completa de los dibujos técnicos. Dado que algunos materiales son más fáciles de mecanizar que otros, la elección de un material específico puede analizarse por sus posibles repercusiones, lo que ayudará a reducir los costos de fabricación. Después de analizar el dibujo técnico, se puede preferir un material sobre otro, especialmente si no tiene un impacto funcional en la pieza.

Otro punto importante que justifica la implementación de procesos GD&T es que cada característica geométrica tiene una tolerancia, que es la diferencia entre los límites máximo y mínimo dentro de los cuales puede variar una dimensión. Las tolerancias se utilizan en los dibujos técnicos para controlar las piezas que deben encajar en un conjunto. El uso de tolerancias permite el intercambio de piezas y el reemplazo de componentes individuales.

Dado que la variación máxima entre dos características es igual a la suma de las tolerancias colocadas en las dimensiones de control, las tolerancias de las diferentes características se acumulan. Así, a medida que aumenta el número de dimensiones de control, también aumenta la acumulación de tolerancia. En el peor de los casos, una pieza mecanizada fácilmente podría estar dentro de estas tolerancias acumuladas, pero, una vez en la etapa de ensamblaje, es posible que no encaje con las otras piezas.

Sin embargo, con un enfoque GD&T que controla posiciones y orientaciones, es menos probable que este aspecto de la acumulación de errores cause problemas de ensamblaje. Por el contrario, considera el conjunto completo de tolerancias para que la fabricación del modelo sea repetible, con piezas reemplazables. Al establecer explícitamente todos los requisitos de diseño, un proceso completo de GD&T garantiza el cumplimiento exacto de todas las especificaciones dimensionales y de tolerancia.

¿Por qué es tan importante GD&T?

Cuanto más complejo sea un diseño y más estrictas sean las tolerancias, más sofisticadas serán las herramientas que se requerirán, más costosos serán los procesos de fabricación e inspección, y mayores serán las tasas de desechos. Por lo tanto, es importante tener esto en cuenta al diseñar una pieza.

Asi, en lugar de aplicar tolerancias dimensionales muy estrictas en las posiciones y los diámetros de los orificios, lo que hará que el mecanizado sea más costoso y complejo, los diseñadores e ingenieros pueden controlar los perfiles y el posicionamiento para ampliar las tolerancias. Esto les ahorrará dinero al reducir la complejidad del proceso de fabricación.

En este sentido, GD&T mejora la precisión del diseño al permitir las tolerancias adecuadas para maximizar la producción. Lo bueno es que, para muchos proyectos, el proceso proporcionará tolerancias adicionales para aumentar aún más la rentabilidad.

GD&T y Medición 3D

 GD&T se entrelaza con el proceso de inspección. Una de las fases esenciales del control de calidad y el aseguramiento de calidad es la adquisición de datos, que se pueden obtener con medición manual, palpado táctil o escaneado 3D. Usando estas técnicas, tomamos una parte física y la digitalizamos. Luego, determinamos si los valores medidos corresponden a las entidades geométricas esperadas, también conocidas como GD&T. Vemos si pasa o falla comparando los datos medidos con las dimensiones que se muestran en los modelos CAD. Más importante aún, podemos cuantificar la desviación de las tolerancias límite.

En resumen, se necesita la medición 3D para evaluar las referencias GD&T. Una vez adquiridos los datos palpando una muestra de puntos o escaneando una superficie, podemos evaluar la calidad de la pieza y, por lo tanto, el proceso de fabricación en función de determinadas características geométricas, como planitud, rectitud, cilindricidad, redondez, perpendicularidad, etc.

Definiciones

Planitud

Simbolizada por un paralelogramo, la planitud es la condición de una superficie o plano medio derivado que tiene todos los elementos en un plano. Una tolerancia de planitud especifica una zona de tolerancia definida por dos planos paralelos dentro de los cuales debe estar la superficie o el plano medio derivado.

Rectitud

La rectitud es una condición en la que un elemento de una superficie, o línea media derivada, es una línea recta. Una tolerancia de rectitud especifica una zona de tolerancia dentro de la cual debe estar el elemento considerado de una superficie o línea media derivada. Se aplica una tolerancia de rectitud en la vista donde los elementos a controlar están representados por una línea recta.

Cilindricidad

Simbolizada con un círculo encerrado por líneas paralelas en cada lado, la cilindricidad es una condición de una superficie de revolución en la que todos los puntos de la superficie son equidistantes de un eje común. Una tolerancia de cilindricidad especifica una zona de tolerancia delimitada por dos cilindros concéntricos dentro de los cuales debe estar la superficie.

Circularidad (redondez)

Simbolizada por un círculo, la circularidad es una condición de una superficie donde (a) para una característica que no sea una esfera, todos los puntos de la superficie intersecados por cualquier plano perpendicular a un eje o columna (línea curva) son equidistantes de ese eje o columna y (b) para una esfera, todos los puntos de la superficie intersecados por cualquier plano que pase por un centro común son equidistantes de ese centro. Una tolerancia de circularidad especifica una zona de tolerancia delimitada por dos círculos concéntricos dentro de los cuales debe estar cada elemento circular de la superficie, y se aplica de forma independiente en cualquier plano.

Perpendicularidad

Simbolizada por una línea horizontal con otra línea dibujada perpendicularmente, la perpendicularidad es la condición de una superficie, el plano central de una característica o el eje de una característica en ángulo recto con respecto a un plano o eje de referencia.

Paralelismo

Simbolizado por dos líneas paralelas oblicuas, el paralelismo es la condición del plano central de una superficie o característica, equidistante en todos los puntos de un plano de referencia; o el eje de una característica, equidistante a lo largo de su longitud desde uno o más planos de referencia o eje de referencia.

Angularidad

Simbolizada por dos líneas en un ángulo, la angularidad es la condición de una superficie, el plano central de una característica o el eje de una característica en cualquier ángulo especificado desde un plano de referencia o un eje de referencia.

Posición

Representada por un símbolo de cruz, una posición es la ubicación de una o más características de tamaño relativas entre sí o con uno o más datos. Una tolerancia posicional define cualquiera de las siguientes opciones: (a) una zona dentro de la cual se permite que el centro, el eje o el plano central de una característica de tamaño varíe de una posición verdadera (teóricamente exacta) y (b) (cuando se especifique sobre una base de MMC o LMC) un límite, definido como la condición virtual, ubicada en la posición verdadera (teóricamente exacta), que no puede ser violada por la superficie o superficies de la característica de tamaño considerada.

Perfil de una superficie

Representada por un semicírculo con el borde curvo hacia arriba y el borde plano hacia abajo, la zona de tolerancia establecida por el perfil de una superficie de tolerancia es 3D (un volumen), que se extiende a lo largo y ancho (o circunferencia) de la característica o características consideradas. El perfil de una superficie se puede aplicar a piezas de cualquier forma, incluidas piezas que tienen una sección transversal constante, piezas que tienen una superficie de revolución o piezas que tienen una tolerancia de perfil aplicada por todas partes.

Perfil de una línea

Cada zona de tolerancia de elemento de línea establecida por el perfil de un requisito de tolerancia de línea es 2D (un área) y la zona de tolerancia es normal al perfil real de la entidad en cada elemento de línea. Se crea un modelo sólido de diseño o una vista de dibujo para mostrar el perfil real. El perfil de una línea se puede aplicar a partes que tienen una sección transversal variable, como el ala cónica de un avión, o una sección transversal constante, como una extrusión, donde no se desea tener una zona de tolerancia que incluya toda la superficie de la característica como una sola entidad.

Concentricidad

La concentricidad es esa condición en la que los puntos medios de todos los elementos diametralmente opuestos de una superficie de revolución (o los puntos medios de los elementos correspondientemente ubicados de dos o más características dispuestas radialmente) son congruentes con un eje de referencia (o punto central). Una tolerancia de concentricidad es una zona de tolerancia cilíndrica (o esférica) cuyo eje (o punto central) coincide con el eje (o punto central) de las características de referencia. Los puntos medianos de todos los elementos correspondientemente ubicados de las características que se controlan, independientemente del tamaño de la característica, deben estar dentro de la zona de tolerancia cilíndrica (o esférica).

Simetría

La simetría es esa condición en la que los puntos medios de todos los elementos opuestos o correspondientemente ubicados de dos o más superficies características son congruentes con un eje de referencia o un plano central. La explicación dada en el párrafo anterior se aplica a las características consideradas, ya que los controles de simetría y concentricidad son los mismos conceptos, excepto cuando se aplican a diferentes configuraciones de piezas.

Descentramiento circular

Un descentramiento circular proporciona control de los elementos circulares de una superficie. La tolerancia se aplica de forma independiente en cada posición de medición circular a medida que la pieza gira en toda la extensión angular de la superficie alrededor del eje de referencia simulado.

Descentramiento total

El descentramiento total proporciona control de todos los elementos de la superficie. La tolerancia se aplica simultáneamente a todas las posiciones de medición circulares y de perfil a medida que la pieza gira 360° sobre el eje de referencia.

Condición máxima del material (MMC)

La condición máxima del material (MMC) es la condición en la que una característica de tamaño contiene la cantidad máxima de material dentro de los límites de tamaño establecidos (por ejemplo, diámetro mínimo del orificio, diámetro máximo del eje).

Condición mínima del material (LMC)

La condición mínima del material (LMC, por sus siglas en inglés) es la condición en la que una característica de tamaño contiene la menor cantidad de material dentro de los límites de tamaño establecidos (por ejemplo, diámetro máximo del orificio, diámetro mínimo del eje).

Características geométricas	Símbolo
Rectitud
Planitud
Circularidad
Cilindricidad
Simetría
Posición
Concentricidad
Perpendicularidad
Angularidad
Paralelismo
Perfil de una línea
Perfil de una superficie
Descentramiento circular
Descentramiento total

Referencia: ASME Y14.5-2009, Dimensioning and Tolerancing, Engineering Drawing and Related Documentation Practices, The American Society of Mechanical Engineers (ASME)