¿La redondez o la cilindricidad: qué control evita barrenos ovalados en su pieza?

Datos clave

• En México, la Ley de Infraestructura de la Calidad, publicada en el Diario Oficial de la Federación el 1 de julio de 2020, encarga al Centro Nacional de Metrología (CENAM) los patrones nacionales de medida, base de la trazabilidad de la calibración de micrómetros, equipos de redondez y máquinas de medición por coordenadas (DOF, 2020)
• ISO 1101:2017 define la tolerancia de redondez como la zona entre dos círculos concéntricos en cada sección y la de cilindricidad como la zona entre dos cilindros coaxiales; ninguna de las dos lleva datum (ISO, 2017)
• Según ISO 8015:2011 (principio de independencia), en un plano ISO la tolerancia de tamaño no limita la forma, salvo que el diámetro lleve el requisito de envolvente (una E en círculo) o un control de forma explícito (ISO, 2011)
• Saola Manufacturing hace el torneado CNC y el fresado CNC en su planta asociada principal de maquinado CNC en Vietnam; los controles de redondez y cilindricidad del plano se revisan al cotizar.

¿Qué es un barreno ovalado o cónico y cómo se reconoce?

Es un diámetro cuya forma se aleja del círculo (ovalado o con lóbulos) o del cilindro (más abierto en un extremo, abarrilado o curvo), aunque su tamaño medido caiga dentro de tolerancia; en el ensamble se nota como fuga, juego disparejo, calentamiento o un ajuste que cambia según la posición angular.

Conviene separar los cuatro defectos de forma, porque cada uno tiene una causa distinta en el taller. La ovalidad (también llamada ovalamiento) es un diámetro con dos ejes, uno mayor y otro menor. Los lóbulos son tres, cinco o más «lados» redondeados; los de número impar son los más engañosos, porque el diámetro medido entre dos puntos opuestos sale casi igual en cualquier ángulo. La conicidad es un diámetro que crece o decrece a lo largo del eje. El abarrilamiento o la cintura de reloj de arena son diámetros más grandes o más chicos al centro que en los extremos.

La redondez solo ve los dos primeros, porque juzga cada sección por separado. La cilindricidad ve los cuatro. Las señales en el ensamble ayudan a sospechar cuál es: un o-ring que fuga solo en ciertas posiciones de giro, o que se marca de forma dispareja, apunta a ovalidad o lóbulos; un balero que entra fácil y se atora al final, o un sello que fuga solo cuando el pistón llega al fondo, apunta a conicidad.

¿Cómo se mide la redondez sin caer en la trampa de los dos puntos?

Con un equipo de redondez de husillo giratorio o un barrido denso en CMM; el micrómetro y el calibre de dos puntos miden tamaño, no forma, y no ven los lóbulos impares.

Una sección con tres lóbulos tiene ancho constante: entre dos puntos opuestos mide lo mismo en cualquier ángulo, aunque a simple vista o en un equipo de redondez se vea claramente como un triángulo de esquinas redondeadas. Por eso un barreno puede pasar el micrómetro de interiores en cada giro y aun así fugar con un o-ring. Girar la pieza en un bloque en V con un indicador tampoco resuelve todo: según el ángulo del bloque, ciertos números de lóbulos se amplifican y otros casi desaparecen, que es la razón por la que la medición de dos y tres puntos es un método de taller y no de arbitraje.

El número de lóbulos de la gráfica polar del equipo de redondez es la mejor pista de la causa: dos lóbulos (óvalo) suelen venir de sujeción en dos puntos, tensiones o calor desigual; tres lóbulos, de un chuck de tres mordazas; muchas ondulaciones pequeñas, de vibración o marcas de herramienta. Si la sección es redonda pero el diámetro cambia entre la sección de entrada y la del fondo, el problema es conicidad y la causa está en la herramienta, no en la sujeción. Una prueba barata para separar el defecto de origen del de montaje: medir la misma pieza libre y luego atornillada al par de ensamble.

Para arbitrar, el método es un equipo de redondez que gira la pieza (o el palpador) sobre un eje de precisión y calcula la desviación contra un círculo de referencia. El reporte debe decir qué círculo usó, porque el valor cambia con él: el de mínima zona es el que corresponde a la definición de la norma, y el de mínimos cuadrados es el que el software de muchos equipos muestra por omisión. También debe decir el filtro, expresado en ondulaciones por revolución (UPR), porque un filtro más fino o más grueso cambia la lectura en una superficie con marcas de herramienta. En cilindricidad se agregan varias secciones a lo largo del eje, o un barrido helicoidal, y el reporte indica cuántas.

Antes de reclamar un lote, pida a las dos partes el método completo: equipo, círculo de referencia, filtro, alturas de medición y temperatura de la pieza. Si una parte midió con micrómetro y la otra con equipo de redondez, los dos números son correctos y miden cosas distintas.

¿Qué escribir en el plano y en la solicitud de cotización para que no se repita?

Escriba la norma y su edición, un control de forma explícito en cada diámetro funcional, el estado en que se mide la pieza y el método de verificación que su inspección de recibo va a usar.

• Norma y edición. «Dimensionado y tolerancias según ASME Y14.5-2018» o «según ISO 8015:2011 e ISO 1101:2017». Con un plano ISO, decida si los diámetros de ajuste llevan la envolvente E.
• Control en el diámetro, no en una nota general. Redondez o cilindricidad en el marco de control del barreno funcional, con su valor. Una nota «todos los barrenos redondos» no se puede inspeccionar.
• Estado de la pieza. Para paredes delgadas, indique si la forma se mide libre o montada con sus tornillos al par indicado; ASME Y14.5-2018 permite declarar la condición restringida en una nota.
• Secuencia con tratamiento térmico o recubrimiento. Diga si la forma se verifica antes o después. El tratamiento térmico mueve la pieza y un recubrimiento agrega espesor al diámetro.
• Método en la solicitud de cotización. Una línea como «la redondez se verifica en equipo de redondez, círculo de mínima zona, en las secciones indicadas» evita que el proveedor reporte un micrómetro.
• Material y espesor de pared. Si la pared es delgada, dígalo en la solicitud: la estrategia de sujeción se decide al cotizar, no después del primer rechazo.

Para el vocabulario de símbolos, la guía de tolerancias geométricas (GD&T) trae la tabla completa, y la de ajustes ISO 286 explica cómo elegir la banda de tamaño del asiento.

¿Cuál es el siguiente paso si tiene barrenos que fugan o un plano nuevo?

Con piezas que ya fallan, mida la forma en equipo de redondez antes de reclamar el tamaño; con un plano nuevo, agregue el control de forma que corresponde a la función antes de pedir cotización.

Si la falla ya ocurrió, separe primero si es ovalidad, lóbulos o conicidad con la tabla de causas, y revise si la pieza se deforma al montarla. Si el plano está en revisión, recorra cada diámetro con la tabla de decisión. Cuando lo tenga listo, envíelo para cotizar con el modelo STEP y una nota sobre cómo se va a medir la forma en su inspección de recibo; esa nota se revisa junto con el plano.