El término “ajuste” es fundamental cuando se trata de piezas móviles. Una máquina potente con numerosos enlaces y conjuntos puede fallar simplemente por un juego muy reducido, lo que provoca que las piezas se deslicen unas sobre otras en lugar de transmitir fuerzas a lo largo del sistema. Imagina que diseñas el eje de un motor para acoplarlo al orificio con el fin de transmitir potencia. Te das cuenta de que el eje no se desliza por el orificio. Esto te obliga a devolverlo al mecánico, lo cual resulta costoso. También puede ocurrir que un rodamiento gire con holgura sobre el eje cuando debería quedar bien ajustado. Imagina también que tienes un pasador que agrieta la carcasa en la que debía encajar. Estas situaciones ilustran fallos de ingeniería que surgen de descuidos en los ajustes. Los ajustes entre las piezas de acoplamiento y las tolerancias no se definieron adecuadamente durante el proceso de diseño.
“En ingeniería mecánica, el ”ajuste» es una relación dimensional entre dos piezas que encajan entre sí. En la mayoría de los casos, se da entre un eje y un orificio. El ajuste determina cómo interactúan estas piezas. Existen tres tipos comunes de ajuste en el diseño de ingeniería: holgura, transición e interferencia. En un ajuste con holgura, siempre hay un espacio libre que permite montar y mover las piezas. En un ajuste con interferencia, existe una tolerancia de solapamiento. En este tipo de montaje, se requiere una fuerza adicional o métodos térmicos. El ajuste de transición se sitúa entre ambos extremos. Produce una holgura pequeña o leve, dependiendo de la tolerancia disponible.
En esta guía se analizan en detalle estos tres tipos de ajustes, su funcionamiento, sus aplicaciones y las consideraciones relativas a las tolerancias. En este análisis, nos referiremos a un orificio y a un eje, aunque el material no sea redondo. Un orificio es una característica interna, mientras que un eje es una característica externa.
¿Qué es el ajuste «clearance»?
El ajuste con holgura es el tipo de ajuste más habitual, en el que el orificio es ligeramente más grande que el eje, lo que crea un espacio intencionado entre ambas piezas. El espacio entre las dos superficies, o simplemente la holgura, se diseña deliberadamente para permitir un movimiento libre sin fricción ni interferencias. Las tolerancias de ambos elementos del componente controlan la holgura, lo que garantiza un ajuste suave sin holgura excesiva.
En el ámbito del diseño, este tipo de ajuste permite a los ingenieros evitar un montaje a la fuerza o mediante presión. El eje es más pequeño que el orificio, lo que permite que ambas superficies encajen correctamente.
Medición del ajuste con holgura
El ajuste de holgura se mide con micrómetros o calibres. Con estas herramientas, se pueden determinar la holgura máxima y la mínima. El juego máximo es la distancia entre el orificio más grande y el eje más pequeño. Por otro lado, el juego mínimo se refiere al espacio entre el orificio más pequeño y el eje más grande. El juego se mide en milímetros y se calcula de la siguiente manera:;
Juego = diámetro del orificio - diámetro del eje
Si un orificio tiene un diámetro de 6,36 mm y el diámetro del eje es de 6,12 mm, el juego será de 0,24 mm.
Niveles de tolerancia para el ajuste con holgura
Al diseñar el juego, debes especificar las tolerancias del proceso de fabricación para minimizar los errores. Los niveles de tolerancia indican cuánta variación debe tener el juego. Por ejemplo, si necesitas fabricar un orificio de 20 mm y un eje de 19 mm con una tolerancia de ±0,020 mm, esto significa que cualquier orificio mecanizado entre 20,00 mm y 20,020 mm ofrecerá holgura con cualquier eje mecanizado entre 19,00 mm y 19,020 mm. Del mismo modo, se puede mecanizar un orificio con un diámetro comprendido entre 19,98 mm y 20,00 mm y un eje con un diámetro comprendido entre 18,98 mm y 19,00 mm.
Los ingenieros se rigen por normas ISO específicas a la hora de seleccionar las tolerancias. Estas normas utilizan letras mayúsculas y números (como H7, H8) para los orificios, y letras minúsculas y números (como g6, h6, f7) para los ejes. [1]. La siguiente tabla resume la interpretación de las letras utilizadas en la especificación de tolerancias.
| Carta | Componente | Significado |
|---|---|---|
| H | Agujero | Desviación menor = 0 (el orificio comienza con el tamaño básico) |
| h | Eje | Desviación superior = 0 (la medida máxima del eje es igual a la medida básica) |
| g | Eje | Ligeramente por debajo de la medida básica, lo que deja un pequeño margen. |
| f | Eje | Se sitúa algo por debajo de la medida básica «g», lo que proporciona un mayor espacio libre |
Las cifras corresponden a los grados de tolerancia internacional (IT). Cuanto menor sea la cifra, más ajustada será la tolerancia y más preciso será el mecanizado. Las tolerancias IT5 e IT6 se utilizan para aplicaciones de alta precisión. La IT7 se utiliza para aplicaciones de ingeniería general. Las IT8 e IT9 indican una precisión media, mientras que la IT10 y las superiores indican una tolerancia amplia.
Por ejemplo, en un proyecto de ingeniería, si se diseña un orificio de 20 mm y un eje de 20 mm con una tolerancia H7/h6, esto significa:
- El orificio tiene una tolerancia positiva admisible a partir de la cota básica de 20,00 mm.
- El eje se fabrica con gran precisión, con unas dimensiones próximas a las básicas o ligeramente inferiores a estas, lo que garantiza un ajuste fiable, ya sea deslizante o de fijación.
La siguiente tabla muestra algunas áreas de aplicación para diferentes tolerancias de holgura.
| Ajuste | Tipo | Aplicación típica |
|---|---|---|
| H7/g6 | Ajuste ceñido | Ejes de motores eléctricos, rodamientos de precisión |
| H7/h6 | Ajuste con holgura de deslizamiento o de posición | Ejes guía, poleas, piezas de fijación |
| H8/f7 | Ajuste holgado | Maquinaria general, piezas de fácil montaje |
¿Cuáles son los diferentes tipos de ajuste de holgura?
Existen varios tipos de ajustes con holgura, tal y como se ha descrito;
- Ajuste por deslizamiento: El eje y el orificio están diseñados con un juego pequeño y controlado entre ellos. Las piezas se deslizan suavemente entre sí sin resistencia ni holgura excesiva. Algunos ejemplos son los carriles guía y los rodamientos lineales.
- Ajuste «Easy Slide»: El espacio libre es ligeramente mayor que en el ajuste «Slide». El deslizamiento resulta aún más fácil. El ajuste «Easy Slide» permite un montaje y desmontaje sencillos gracias al reducido espacio disponible. Un ejemplo es un cajón.
- Ajuste de funcionamiento: Este ajuste es más holgado que el ajuste deslizante, pero más ceñido que el ajuste de funcionamiento holgado. Está diseñado para piezas sometidas a movimiento continuo. Un ejemplo es una cinta transportadora.
- Ajuste holgado: Ofrece un juego mayor que el ajuste de carrera. Se aplica en piezas en las que se admite un pequeño juego o una desalineación aceptable. Algunos ejemplos son los accesorios de fijación y los soportes ajustables de las máquinas.
- Ajuste holgado: es el que ofrece mayor holgura. Es adecuado para aplicaciones en las que no es necesaria una alineación exacta. Algunos ejemplos son las puertas correderas y los paneles.
¿Qué es el ajuste con holgura?
El ajuste por interferencia se denomina a veces «ajuste por fricción» o «ajuste a presión». Se trata de una unión entre dos piezas que encajan a la perfección y que, una vez empujadas una contra otra, se mantienen unidas por fricción. [2]. En la práctica, el diámetro del eje en este ajuste es ligeramente mayor que el diámetro del orificio. Para unir ambas piezas es necesario aplicar fuerza.
Los ajustes con interferencia crean una unión sólida y estable que puede ser permanente o semipermanente. Este tipo de ajuste se utiliza en engranajes y poleas, conjuntos de rodamientos y cubos de rueda de automóviles, donde los componentes deben permanecer fijos bajo esfuerzo y vibraciones.
La medición de un ajuste con holgura de interferencia es similar a la de un ajuste con holgura libre. Sin embargo, la holgura de interferencia se calcula de la siguiente manera:;
Interferencia = Diámetro del eje - Diámetro del orificio
Los ajustes con interferencia suelen utilizar tolerancias de eje más ajustadas, como s6, t6 o u6, para garantizar un acoplamiento a presión.
¿Qué es «Transition Fit»?
En este ajuste, un eje puede ser ligeramente más pequeño o más grande que el orificio (antes del montaje). Este ajuste se utiliza para crear una unión firme y segura entre ambos en aplicaciones que requieren alta precisión y estabilidad. Ofrece una gran precisión, pero las piezas de unión pueden desmontarse y volver a montarse sin sufrir daños. Permite desmontar y volver a montar las piezas de unión al tiempo que transmite eficazmente cargas operativas moderadas. Este ajuste logra un equilibrio entre los ajustes con holgura y los ajustes con interferencia. Se utiliza principalmente cuando la alineación precisa es fundamental. Entre sus aplicaciones habituales se incluyen los dispositivos de sujeción para herramientas, los conjuntos de precisión —como componentes de motores y maquinaria— y los rodamientos.
Un ajuste de transición es ideal cuando se necesitan componentes que puedan montarse a mano con una fuerza mínima, manteniendo al mismo tiempo una precisión de posicionamiento razonable. Este tipo de ajuste ofrece una ligera interferencia dentro del rango de holgura, lo que lo hace ideal para piezas que requieren un desmontaje ocasional o un posicionamiento temporal.
Las características principales del ajuste de transición son un juego mínimo o nulo y una fuerza de montaje reducida. Es adecuado para el montaje manual, mantiene una precisión razonable y permite el desmontaje ocasional.
Aplicación industrial del ajuste de transición
Diferentes sectores aprovechan los ajustes de transición con diversos fines:
| Industria | Ejemplos de aplicación | Ventajas principales |
|---|---|---|
| Automoción | Soportes de rodamientos, cubos de rueda | Fácil mantenimiento |
| Aeroespacial | Bujes guía | Posicionamiento preciso |
| Electrónica | Disipadores térmicos, soportes para componentes | Compensación de la dilatación térmica, facilidad de mantenimiento |
| Médico | Carcasas para instrumentos | Compatibilidad con la esterilización |
Conclusión
El “ajuste” es la relación dimensional entre dos piezas que encajan entre sí antes del montaje. El ajuste es fundamental para garantizar que las máquinas y los sistemas funcionen de forma eficiente y segura. Comprender los tres tipos de ajuste —de holgura, de interferencia y de transición— es esencial para un diseño y una fabricación eficaces de los productos. Cada tipo tiene una finalidad distinta: los ajustes con holgura permiten el movimiento entre las piezas, los ajustes con interferencia crean uniones permanentes y los ajustes de transición garantizan un movimiento controlado con una alineación precisa. La selección del ajuste correcto mejora la durabilidad, simplifica el mantenimiento, permite gestionar los costes y garantiza un rendimiento fiable. Hay que tener en cuenta que las propiedades de los materiales y los cambios de temperatura desempeñan un papel fundamental a la hora de conseguir el ajuste deseado.
Referencia
[1] Organización Internacional de Normalización (ISO). (2010). ISO 286-1:2010 Especificaciones geométricas de productos (GPS) — Sistema de códigos ISO para tolerancias en dimensiones lineales. Catálogo de normas ISO. https://www.iso.org/standard/45975.html
[2] ScienceDirect. (s. f.). Ajuste con holgura de interferencia: visión general. Temas de ScienceDirect. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/interference-fit
ES 
EN 
FR 
DE 
IT 
PT 
NL 
PL 
AR 
JA 
KO 
ZH