Tolerancias dimensionales ISO 286: la guía completa

Cada pieza de un mueble para montar sale de una fábrica distinta, a menudo en un país distinto, y cuando las juntas encajan. No es suerte: es el resultado de un lenguaje preciso con el que el diseño le dice a la producción cuánto puede desviarse. Ese lenguaje se llama tolerancia dimensional.

El término viene del latín tolerare, soportar. Las tolerancias son las desviaciones que estamos dispuestos a aceptar sin comprometer la función de la pieza. No son errores: son decisiones de diseño conscientes, y son la traducción de una necesidad funcional en un requisito medible y verificable.

Esta guía parte de lo básico, recorre el sistema ISO 286 completo, resuelve cinco ejemplos de cálculo paso a paso y cierra con las normas, los procesos de fabricación y los errores que no hay que cometer.

1. Por qué existen las tolerancias

Hay una sola idea de fondo: la pieza exacta no existe. Variaciones de temperatura, desgaste de la herramienta, vibraciones de la máquina, destreza del operario: todo introduce desviaciones. Lo único que se puede hacer es definir un intervalo de aceptabilidad dentro del cual debe caer la dimensión real para que la pieza cumpla su función.

Toma un eje que debe girar dentro de un agujero. Si el plano pone ⌀50 para los dos y el taller entrega un eje de 50,004 y un agujero de 49,998, el eje no entra. Nadie se ha equivocado: ambas piezas están tan cerca de 50 como es razonable pedir. El error está en el plano, que nunca dijo de qué lado de 50 estaba lo importante.

El compromiso es siempre el mismo. Tolerancias estrechas dan más precisión pero mecanizados más caros: máquinas más exactas, más pasadas, controles más severos, más rechazos. Tolerancias amplias dan producción económica y rápida, con el riesgo de comprometer ajustes y funcionalidad. El buen proyectista no pide la máxima precisión posible, sino la precisión necesaria.

2. El vocabulario mínimo

Una convención que conviene aprender enseguida, porque es universal en el dibujo técnico: mayúsculas para los agujeros, minúsculas para los ejes. Si lees H7 estás mirando un agujero; si lees h6, un eje.

3. Cómo se indican en el plano

3.1 Desviaciones explícitas

Las desviaciones escritas directamente junto a la cota:

Es el método más directo y sin ambigüedad, ideal para cotas aisladas o que no correspondan a un ajuste normalizado. Fíjate en el caso asimétrico: +0,025/0 significa que la pieza puede crecer pero nunca bajar del nominal. No es una comodidad de redondeo: normalmente quiere decir que ahí dentro tiene que entrar algo.

3.2 Clases de tolerancia ISO

Para las dimensiones de ajuste se usa el sistema codificado: ⌀50H7 para un agujero, ⌀50g6 para un eje. La letra indica dónde se sitúa la zona de tolerancia respecto a la línea cero; el número, cuánto mide de ancho.

3.3 Tolerancias generales

Poner desviaciones en cada cota recargaría el plano hasta hacerlo ilegible. Para las cotas no críticas se invoca una sola vez, en el cajetín, la clase general: Tolerancias generales: ISO 2768-m. Todas las cotas sin tolerancia propia siguen automáticamente esa clase.

En la práctica diaria: clases ISO para los ajustes funcionales, desviaciones explícitas para las cotas especiales y tolerancias generales para todo lo demás.

4. El sistema ISO 286

El sistema lo define la ISO 286-1, que establece las bases, la terminología y las desviaciones, y la ISO 286-2, que contiene las tablas de valores. Tiene dos componentes: la calidad de la tolerancia y la posición de la zona.

4.1 Las calidades IT: cuánto mide la zona

Son dieciocho, de IT01 a IT18. Cuanto más bajo es el número, más estrecha es la tolerancia. Una calidad no es un número fijo de milímetros: se ensancha con la dimensión, porque mantener diez micrómetros en un pasador de 5 mm y en un alojamiento de 500 mm no es el mismo trabajo.

Valores en micrómetros: 1 µm = 0,001 mm. Las calidades de IT01 a IT4 no aparecen aquí porque pertenecen a calibres e instrumentos de medida, no a piezas de mecánica general; las superiores a IT12 corresponden a procesos en bruto y están completas en la ISO 286-2.

4.2 Las posiciones: dónde se sitúa la zona

Las letras colocan la zona de tolerancia respecto a la línea cero.

Atención: agujeros y ejes se mueven en direcciones opuestas. En un eje, las letras anteriores a la h quitan material y crean juego; en un agujero, las anteriores a la H añaden espacio y hacen lo mismo. Es simétrico, pero la primera vez confunde.

4.3 Las desviaciones fundamentales

Para cada posición la norma da una sola desviación, la del lado de la línea cero; la otra se obtiene con la calidad IT. Para las letras de la a a la h el valor tabulado es la desviación superior es, y la inferior sale restando el IT. De la k en adelante el valor tabulado es la inferior ei, y la superior sale sumando el IT.

Valores para ejes, en micrómetros. Para los agujeros valen las mismas cifras con el signo cambiado y la mayúscula correspondiente, salvo en las posiciones J, K, M y N en las calidades más finas, para las que la ISO 286-2 introduce una corrección: esas hay que leerlas en la tabla y no deducirlas de memoria. Por encima de 50 mm algunas posiciones subdividen aún más los campos de diámetro —a 65 y a 100 mm, por ejemplo—, así que a partir de ahí se consulta la norma en lugar de extrapolar.

4.4 Agujero base o eje base

En el sistema de agujero base el agujero se fija en posición H y el ajuste se cambia moviendo el eje: H7/g6, H7/k6, H7/p6. En el sistema de eje base se fija el eje en h y se mueve el agujero: F8/h7, K7/h6, P7/h6.

El primero se usa en la inmensa mayoría de los casos, y la razón es económica. Un agujero se obtiene con un escariador o una brocha de una medida concreta, y cambiar su tolerancia significa comprar una herramienta nueva; un eje se tornea a cualquier diámetro con la herramienta que ya tienes. El sistema de eje base tiene sentido cuando el mismo eje pasante debe acoplarse con varios agujeros distintos: entonces conviene dejarlo quieto y mover los agujeros.

5. Los tres tipos de ajuste

Al acoplar un agujero y un eje se obtiene una de tres situaciones.

• Con juego. El eje es siempre más pequeño que el agujero: las partes se mueven libremente. H7/g6, H8/f7, H9/d9.
• De transición. Según dónde caiga cada pieza se obtiene un ligero juego o un ligero aprieto: posicionamiento preciso con desmontaje posible. H7/js6, H7/k6, H7/n6.
• Con aprieto. El eje es siempre mayor que el agujero: montaje a prensa o en caliente, unión permanente. H7/p6, H7/s6, H7/u6.

6. Cinco ejemplos resueltos

Ejemplo 1 — Ajuste con juego: ⌀50 H7/g6

Un pistón que desliza en un cilindro: hace falta juego suficiente para la película de aceite. Diámetro 50, luego campo más de 30 a 50.

1. Agujero H7. De la tabla, IT7 = 25 µm. La posición H impone EI = 0, así que ES = +0,025 mm. Agujero de 50,000 a 50,025 mm.
2. Eje g6. IT6 = 16 µm; la posición g da es = −9 µm, luego ei = −9 − 16 = −25 µm. Eje de 49,975 a 49,991 mm.
3. Juego mínimo = agujero mínimo − eje máximo = 50,000 − 49,991 = 0,009 mm.
   Juego máximo = agujero máximo − eje mínimo = 50,025 − 49,975 = 0,050 mm.

El juego se mantiene positivo, entre nueve y cincuenta micrómetros: toda pieza fabricada con ese plano desliza, ninguna se agarrota y ninguna baila.

Ejemplo 2 — Ajuste de transición: ⌀25 H7/k6

Un alojamiento de rodamiento: centrado preciso, pero desmontable. Diámetro 25, campo más de 18 a 30.

1. Agujero H7. IT7 = 21 µm, EI = 0, ES = +0,021 mm. Agujero de 25,000 a 25,021 mm.
2. Eje k6. IT6 = 13 µm; k da ei = +2 µm, luego es = +2 + 13 = +15 µm. Eje de 25,002 a 25,015 mm.
3. Peor caso por un lado: agujero al mínimo y eje al máximo, aprieto de 0,015 mm.
   Peor caso por el otro: agujero al máximo y eje al mínimo, juego de 0,019 mm.

No sabes de antemano cuál de los dos obtendrás: por eso se llama de transición. El rodamiento quedará bien centrado y se desmontará con un extractor.

Ejemplo 3 — Ajuste con aprieto: ⌀40 H7/s6

El calado de una corona dentada sobre un eje: unión permanente. Diámetro 40, campo más de 30 a 50.

1. Agujero H7. IT7 = 25 µm. Agujero de 40,000 a 40,025 mm.
2. Eje s6. IT6 = 16 µm; s da ei = +43 µm, luego es = +43 + 16 = +59 µm. Eje de 40,043 a 40,059 mm.
3. Aprieto mínimo = eje mínimo − agujero máximo = 40,043 − 40,025 = 0,018 mm.
   Aprieto máximo = eje máximo − agujero mínimo = 40,059 − 40,000 = 0,059 mm.

El eje es siempre mayor que el agujero: hace falta una prensa, o se calienta la corona para dilatarla, se introduce y se deja enfriar. Cuidado con el orden de los términos: el aprieto mínimo nace de la combinación más favorable al montaje —eje pequeño en agujero grande— y no del número mayor en valor absoluto.

Ejemplo 4 — Desviaciones explícitas: 65 +0,04 / −0,02

Una cota funcional que no corresponde a un ajuste normalizado, por ejemplo un resalte.

1. Dimensión máxima = 65 + 0,04 = 65,04 mm; mínima = 65 − 0,02 = 64,98 mm.
2. Zona de tolerancia = ES − EI = 0,04 − (−0,02) = 0,06 mm, es decir 60 µm.

En el campo 50÷80 ese valor cae entre IT8 (46 µm) e IT9 (74 µm), así que la cota es más amplia que un IT8 y más estrecha que un IT9. Es trabajo de torno sin dificultad particular.

Ejemplo 5 — Sistema de eje base: ⌀30 F8/h7

El mismo eje pasante que debe acoplarse con varios agujeros distintos. Diámetro 30: ojo, cae en el campo más de 18 a 30.

1. Eje h7. IT7 = 21 µm; h da es = 0, luego ei = −0,021 mm. Eje de 29,979 a 30,000 mm.
2. Agujero F8. IT8 = 33 µm; la posición F da EI = +20 µm, luego ES = +20 + 33 = +53 µm. Agujero de 30,020 a 30,053 mm.
3. Juego mínimo = 30,020 − 30,000 = 0,020 mm.
   Juego máximo = 30,053 − 29,979 = 0,074 mm.

El eje es la referencia y el agujero aporta el juego. Para acoplar el mismo eje con otro elemento basta con cambiar la posición del agujero: G8, H8, y así sucesivamente.

7. Las tolerancias generales ISO 2768

Para las cotas no críticas la ISO 2768-1 define cuatro clases de precisión, invocadas una sola vez en el cajetín.

7.1 Dimensiones lineales

7.2 Dimensiones angulares

7.3 Tolerancias geométricas generales

La ISO 2768-2 cubre la geometría con las clases H, K y L. La rectitud y la planitud dependen de la longitud del elemento; no son un valor único:

La perpendicularidad y la simetría también dependen de la longitud del lado; el alabeo circular, en cambio, es un valor único por clase: 0,1 para H, 0,2 para K y 0,5 para L.

Elección de la clase: f para mecánica de precisión, m para mecánica general —la respuesta correcta en la gran mayoría de los casos—, c para calderería y chapa, v para piezas en bruto y fundiciones. Un plano con ISO 2768-mK ha cubierto lineales y geométricas en seis caracteres.

Leído al revés, ahí está la disciplina que la norma enseña de verdad: si una cota lleva tolerancia propia, es porque algo depende de ella. Un plano en el que cada cota está tolerada individualmente es el plano de alguien que no había decidido qué importaba.

8. El marco normativo

9. Qué precisión da cada proceso

Cada proceso alcanza un intervalo característico de calidades IT. Conocerlo es la única forma de especificar tolerancias realistas.

De ahí la pregunta que conviene hacerse antes de escribir una tolerancia: ¿qué proceso usará el taller? Pedir IT5 en una pieza fundida en arena es pedir lo imposible; escribir IT12 en un eje de precisión es desperdiciar el rectificado que se hará de todas formas.

10. Errores comunes

• Apretarlo todo «por si acaso». Es con diferencia el error más caro. Cada calidad IT puede multiplicar por dos o por tres el coste de la pieza, y en cotas sin función ese dinero está tirado.
• Equivocar el campo de diámetro. ⌀30 está en «más de 18 hasta 30». Es un error que no deja rastro: produce números creíbles.
• Tolerar las cotas auxiliares. Las cotas entre paréntesis son informativas: una tolerancia sobre ellas sólo crea ambigüedad y contradice las cotas reales.
• Acotar el mismo elemento dos veces. Desde dos direcciones la pieza puede cumplir una cota e incumplir la otra, y ninguna de las dos está mal por separado.
• Encadenar cotas. Las tolerancias se suman: cuatro cotas seguidas a ±0,1 pueden dejar la última cara a 0,4 mm del nominal. Si la cadena importa, se acota desde una única referencia.
• Especificar tolerancias que nadie puede medir. Si el taller no tiene el instrumento para verificarla, la tolerancia no existe: existe sólo en el papel.
• Poner un código de ajuste a un elemento que no ajusta con nada. H7 en un agujero de paso para un tornillo M8 no es precisión: es gasto sin objeto.

11. En resumen

• Especifica la precisión necesaria, no la máxima posible.
• Usa el sistema de agujero base cuando puedas: es más económico.
• Para las cotas no críticas, confía en la tolerancia general del cajetín.
• Comprueba siempre que la tolerancia se pueda medir con los instrumentos que hay.
• Ten en cuenta la acumulación en las cadenas de cotas.
• Recuerda la convención: mayúsculas para agujeros, minúsculas para ejes.
• En planos de otra procedencia, comprueba si rige la norma ISO o la ASME.

Las tolerancias se parecen a las normas de tráfico: parecen limitar la libertad y en realidad son lo que la hace posible. Sin ellas cada pieza iría por su cuenta y ningún conjunto se sostendría.

12. Ponerlo en una lámina

Leer llega hasta cierto punto. Coge una lámina del archivo con un eje y un alojamiento, decide tú qué cotas son funcionales, elige ajustes para ésas y una clase general para todo lo demás, y escríbelo en el plano. Después cambia de idea sobre un ajuste y mira hasta dónde llegan las consecuencias.

Es ese último paso el que enseña. Una tolerancia nunca es una propiedad de un elemento aislado: es una afirmación sobre una relación, y es en las relaciones donde los planos se vuelven interesantes.

El próximo artículo de la serie abordará las tolerancias geométricas según la ISO 1101: qué ocurre cuando la dimensión por sí sola no basta para describir lo que una pieza tiene que hacer.