Guía
¿Qué tolerancia de planitud es realista para su cara de sello y cómo se mide sin discusiones?
La tolerancia de planitud es un control de forma de una sola superficie: la cara completa tiene que caber en una zona limitada por dos planos paralelos, separados por el valor de la tolerancia, que puede inclinarse libremente porque no se refiere a ningún datum; en una cara de sello, el valor realista depende del tamaño de la cara, del proceso que la produce y del tipo de empaque, y solo se puede verificar sin discusiones si el plano también dice cómo y en qué estado se mide.
Por Equipo de ingeniería de Saola Manufacturing · Publicado · Actualizado
El caso se repite en tapas, bridas, carcasas de bomba, cuerpos de válvula y placas de múltiple: la pieza llega, la prueba de fuga falla o el empaque se marca solo en una franja, y cuando se reclama al proveedor, su reporte dice que la planitud está dentro de tolerancia. Su laboratorio mide otra cifra. Las dos partes tienen razón a medias, porque midieron cosas distintas: una apoyó la pieza sobre la mesa y la otra la niveló; una usó mínimos cuadrados en la máquina de medición por coordenadas y la otra zona mínima; una midió la pieza libre y la otra atornillada. Esta guía explica cómo reconocer una falla real de planitud, qué la causa, por qué las mediciones no coinciden, qué valor pedir según el proceso y qué escribir en el plano y en la solicitud de cotización para que el siguiente lote no termine en discusión.
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Datos clave
- ISO 1101:2017 define la zona de planitud como el espacio entre dos planos paralelos separados por el valor de la tolerancia; es un control de forma y no lleva datum (ISO, 2017)
- ASME Y14.5-2018 permite indicar la planitud por unidad de área, además del valor total, para impedir que una cara grande concentre todo el error en una zona pequeña (ASME, 2018)
- ISO 2768-2:1989 asigna una planitud general por clase (H, K o L) y por longitud nominal de la superficie a las caras que no llevan un control individual; la norma fue retirada y reemplazada por ISO 22081:2021, aunque la nota «ISO 2768-mK» sigue apareciendo en muchos planos (ISO, 1989)
- En México, la Ley de Infraestructura de la Calidad, publicada en el Diario Oficial de la Federación el 1 de julio de 2020, define la trazabilidad de una medición como una cadena ininterrumpida de calibraciones, con incertidumbre determinada, hasta los patrones nacionales de medida; es la base para exigir certificado de calibración a la mesa de granito, al indicador y a la máquina de medición por coordenadas con que se mide la planitud (DOF, 2020)
- Saola Manufacturing hace el torneado CNC y el fresado CNC en su planta asociada principal de maquinado CNC en Vietnam; los controles de planitud de las caras de sello y su método de medición se revisan al cotizar.
¿Cómo se reconoce que la cara de sello falla en planitud y no en otra cosa?
Una falla de planitud deja una huella de contacto incompleta en el empaque o en una prueba con azul de Prusia, y la fuga aparece en una zona fija; si la huella es completa y aun así fuga, el problema suele estar en la rugosidad, en rayas radiales o en el apriete.
Antes de reclamar planitud, vale la pena descartar las otras causas de fuga. Una cara plana con rayas que cruzan el sello de adentro hacia afuera fuga aunque la planitud sea perfecta; eso es un problema de textura, que se especifica con rugosidad (Ra) y dirección de las marcas, no con planitud. Una cara plana con un empaque mal comprimido fuga por falta de par de apriete o por una secuencia de apriete mal hecha. La planitud es la culpable cuando la huella de contacto deja zonas sin tocar, cuando el empaque se marca más cerca de unos tornillos que de otros, o cuando la pieza se balancea al apoyarla boca abajo sobre una mesa de granito.
Conviene identificar también la forma del error, porque cada forma apunta a una causa distinta. Una cara cóncava o convexa («plato» o «domo») suele venir de tensiones o de calor. Una cara torcida en diagonal («papa frita») suele venir de la sujeción. Un escalón entre dos zonas suele venir de dos pasadas de herramienta que no quedaron a la misma altura. Y una ondulación fina repetida apunta a vibración o a la huella de la fresa de planear.
¿Qué causa la falta de planitud en una cara de sello, en orden de frecuencia?
La causa más común es la sujeción que deforma la pieza mientras se maquina; le siguen las tensiones del material que se liberan al quitar mucho metal, el apriete de los tornillos en el ensamble, el calor del corte y los procesos posteriores al maquinado.
- Sujeción. Una tapa delgada apretada en prensa, o una carcasa sujeta por tres puntos que no son coplanares, se deforma mientras se planea la cara. La cara queda plana en la máquina y recupera la deformación al soltarla.
- Tensiones del material. La placa laminada, la barra estirada y las piezas fundidas guardan tensiones. Al vaciar cavidades profundas o quitar la costra de un solo lado, la pieza se arquea hacia la cara maquinada. Es la causa típica del «plato» en tapas con mucho material removido.
- Apriete en el ensamble. Una brida delgada que se atornilla sobre una base que no es plana copia la forma de la base, y los tornillos muy separados dejan la cara ondulada entre ellos. La pieza puede medir bien libre y fallar atornillada, o al revés.
- Calor. Un planeado pesado calienta la superficie; si la pieza se mide caliente o se da la pasada final sin dejar que se estabilice, la cara cambia al enfriarse.
- Procesos posteriores. El tratamiento térmico, la soldadura cercana y un recubrimiento de espesor disparejo mueven la cara después del maquinado. En piezas de fundición a presión o estampadas que no llevan pasada de maquinado, la forma de la cara viene del molde o del troquel y de la contracción.
- Máquina y herramienta. Un cabezal fuera de escuadra con la mesa deja la cara ligeramente cóncava con fresas de planear grandes, y una herramienta desgastada deja escalones entre pasadas.
Las tres primeras causas se resuelven con método y con la nota correcta en el plano, no con una tolerancia más cerrada. Cerrar el valor sin cambiar la secuencia de maquinado solo aumenta el rechazo.
¿Por qué su inspección y la del proveedor miden planitudes distintas?
Porque la planitud se puede medir de varias formas que no dan el mismo número: cambia cómo se apoya la pieza, qué plano de referencia se calcula, cuántos puntos se toman y si la pieza está libre o atornillada.
El error más común es apoyar la cara medida sobre la mesa de granito y medir la cara opuesta con un indicador. Eso mide paralelismo entre las dos caras, no planitud de la cara de sello, y el número incluye la forma de la otra cara. Para planitud, la pieza se apoya en tres soportes ajustables y se nivela la cara medida hasta que tres puntos lejanos lean igual; después se barre toda la cara con el indicador, y la diferencia entre la lectura más alta y la más baja se aproxima a la planitud. No es exactamente el valor de zona mínima, pero es la revisión habitual de taller y de recibo.
En una máquina de medición por coordenadas el resultado depende del plano de referencia que calcule el programa. Según ISO 1101:2017, el criterio por defecto para evaluar la planitud es el de zona mínima, que da el valor más pequeño posible; algunos programas usan por defecto el plano de mínimos cuadrados, que por definición da un valor igual o mayor. Con pocos puntos, la máquina puede además no tocar el punto alto o el bajo, y el resultado sale mejor de lo que es. El calibrador de hojas (lainas) entre la pieza y la mesa solo mide el claro en la orilla; si la cara es convexa, el resultado cambia según hacia dónde se incline la pieza, y una depresión en el centro no se ve.
Por último, la condición de la pieza. ISO 10579:2010 y ASME Y14.5-2018 permiten declarar que una pieza no rígida se mide en estado restringido (atornillada a una base o con el par indicado); si el plano no lo dice, la regla general de ISO 8015:2011 y de ASME Y14.5-2018 es que la pieza se mide libre, sin fuerzas externas. La tabla resume los métodos.
| Método | Qué mide en realidad | Por qué difiere | Cuándo usarlo |
|---|---|---|---|
| Cara medida apoyada en la mesa, indicador en la cara opuesta | Paralelismo de la cara opuesta | Suma la forma de las dos caras | No sirve para planitud |
| Pieza en tres soportes, cara nivelada y barrida con indicador | Planitud aproximada a la zona mínima | Depende de qué tan bien se nivela y de la densidad del barrido | Inspección de taller y de recibo |
| Calibrador de hojas (lainas) entre la pieza y la mesa | Claro en la orilla | Depende de cómo se asiente la pieza y no ve el centro | Revisión rápida, nunca para rechazar |
| Máquina de medición por coordenadas, mínimos cuadrados | Desviación respecto a un plano promedio | Da un valor igual o mayor que la zona mínima | Solo si el plano lo pide |
| Máquina de medición por coordenadas, zona mínima | Planitud según la definición de la norma | Sensible a la densidad de puntos y al filtrado | Método de referencia en caso de disputa |
| Vidrio óptico (franjas de interferencia) | Planitud de caras pequeñas lapeadas | Solo aplica a superficies muy lisas y pequeñas | Sellos metal con metal lapeados |
¿Qué valor de planitud es realista según el tamaño de la cara y el proceso?
El valor realista crece con el tamaño de la cara y depende del último proceso que la toca; una cara planeada en una pieza rígida alcanza típicamente decenas de micras, y bajar de ahí obliga a rectificar o lapear.
La primera tabla da rangos orientativos por proceso para piezas maquinadas: no son valores de norma ni la capacidad garantizada de ningún taller, sino un punto de partida para pedir un valor que la ruta de proceso pueda cumplir sin selección; el valor real se confirma con el proveedor al cotizar. Para caras de fundición a presión sin maquinar, la International Zinc Association publica una tabla abierta para zinc que liga la tolerancia a la diagonal mayor de la cara: 0.13 mm hasta 80 mm de diagonal y 0.37 mm de 251 a 315 mm cuando la cara y su referencia se forman en la misma mitad del molde, y 0.20 y 0.55 mm cuando se forman en mitades opuestas (IZA, reglas de diseño, sección 5); son datos de zinc, no de aluminio. En lámina estampada, la planitud depende del calibre, del material y del troquel, y conviene pedirla al proveedor para cada pieza. La segunda reproduce la planitud general de ISO 2768-2:1989, que aplica a las caras sin control individual cuando el plano invoca esa norma. Si su cara de sello necesita menos que la clase general, póngale un control individual; si la clase general basta, no agregue un control que nadie va a necesitar.
| Proceso de la cara | Cara hasta 100 mm | Cara de 100 a 300 mm | Qué lo limita |
|---|---|---|---|
| Planeado CNC, pieza rígida, una sujeción | 0.02 a 0.05 | 0.05 a 0.10 | Escuadra del cabezal y calor |
| Planeado CNC, placa o tapa delgada con cavidades | 0.05 a 0.15 | 0.10 a 0.30 | Tensiones del material y sujeción |
| Careado en torno CNC (cara de brida) | 0.02 a 0.05 | 0.05 a 0.10 | Presión de las mordazas y alineación del carro transversal |
| Rectificado plano | 0.005 a 0.01 | 0.01 a 0.02 | Apoyo magnético y calor |
| Lapeado | 0.001 a 0.003 o menos | Poco común | Tamaño de la cara y rigidez |
| Longitud nominal | Clase H | Clase K | Clase L |
|---|---|---|---|
| Hasta 10 mm | 0.02 | 0.05 | 0.1 |
| Más de 10 a 30 mm | 0.05 | 0.1 | 0.2 |
| Más de 30 a 100 mm | 0.1 | 0.2 | 0.4 |
| Más de 100 a 300 mm | 0.2 | 0.4 | 0.8 |
| Más de 300 a 1000 mm | 0.3 | 0.6 | 1.2 |
| Más de 1000 a 3000 mm | 0.4 | 0.8 | 1.6 |
¿Cómo se corrige o se previene según el tipo de sello y el síntoma?
Elija el valor según el tipo de sello, no según la mejor capacidad del taller, y corrija la causa con la secuencia de maquinado o con la nota de estado de medición antes de cerrar la tolerancia.
Un empaque grueso y compresible absorbe más falta de planitud que un sello metal con metal o que una junta líquida muy delgada; muchos fabricantes de empaques publican la planitud y la rugosidad que su producto tolera, y ese dato es el mejor punto de partida para el plano. Un anillo O en ranura de sello frontal tolera más falta de planitud que una junta líquida delgada, porque el anillo comprimido absorbe parte de la diferencia, pero la cara de contacto sigue necesitando la rugosidad que pide el fabricante del anillo. La tabla junta el tipo de sello con el síntoma y la acción.
| Situación | Causa probable | Acción en el proceso | Acción en el plano |
|---|---|---|---|
| Tapa delgada en «plato» después de vaciar cavidades | Tensiones del material | Desbaste de ambos lados, reposo o relevado de esfuerzos, pasada final ligera | Indicar si se admite relevado de esfuerzos y en qué etapa |
| Cara torcida en diagonal | Sujeción sobre puntos no coplanares | Sujeción con soportes ajustables o mesa de vacío y apriete ligero en el acabado de la cara | Sin cambio si el valor es realista |
| Mide bien libre y fuga atornillada | Base de montaje no plana o tornillos muy separados | Revisar la planitud de la contraparte | Nota de estado restringido con par de apriete, o control en las dos caras que asientan |
| Valor total bien, fuga en una zona pequeña | Error concentrado cerca de un barreno o una orilla | Revisar rebaba y levantamiento alrededor de barrenos | Agregar planitud por unidad de área |
| Fundición o estampado con cara de sello | Contracción o recuperación elástica | Dejar sobremetal y dar una pasada de maquinado a la cara | Marcar la cara como maquinada y dar el valor solo ahí |
| Sello metal con metal | Planeado sin operación de acabado fino | Rectificado o lapeado | Valor cerrado, rugosidad y método de medición explícitos |
¿Qué escribir en el plano y en la solicitud de cotización para que no se repita?
Escriba la norma y su edición, el valor total y, si hace falta, el valor por unidad de área, el estado de la pieza al medir, la etapa del proceso en que se verifica y el método que usará su inspección de recibo.
- Norma y edición. «Dimensionado y tolerancias según ASME Y14.5-2018» o «según ISO 1101:2017». Sin edición, cada parte interpreta con la versión que conoce.
- Valor total y por unidad de área. Según ASME Y14.5-2018, un marco de planitud puede llevar el valor total y, debajo, un valor más cerrado por cada cuadro de 25 × 25 mm, por ejemplo; eso impide que una cara grande dentro del total tenga un escalón que rompe el sello.
- Zona de sello. Si solo importa la franja que toca el empaque, delimítela con una línea de cadena y cotas, para no pagar planitud en toda la cara.
- Estado de la pieza. Para tapas y bridas delgadas, diga si se mide libre o atornillada a una base plana con el par indicado, como permiten ISO 10579:2010 y ASME Y14.5-2018.
- Etapa. Diga si la planitud se verifica antes o después del tratamiento térmico o del recubrimiento, y si el recubrimiento se enmascara en la cara de sello.
- Rugosidad y dirección de marcas. Póngalas aparte, con su símbolo; la planitud no las controla. La guía de rugosidad superficial (Ra) explica cómo indicarlas.
- Método en la solicitud de cotización. Una línea como «planitud evaluada por zona mínima según ISO 1101:2017, pieza libre en tres soportes, barrido en retícula» o «máquina de medición por coordenadas con densidad de puntos acordada» evita reportes con mínimos cuadrados o con cuatro lecturas en las esquinas.
Para el resto de los símbolos geométricos, la guía de tolerancias geométricas (GD&T) trae la tabla completa, y la de reportes de medición por coordenadas explica qué pedir en el reporte.
¿Quién hace qué en un pedido con Saola Manufacturing?
El planeado y el careado de las caras de sello se hacen en nuestra planta asociada principal de maquinado CNC en Vietnam; los procesos que no son de maquinado se coordinan con fábricas asociadas, y la ubicación de producción se indica en cada cotización.
Al cotizar revisamos cada control de planitud frente al tamaño de la cara, el material y el espesor de la pieza. Si el valor pide rectificado o lapeado, si falta la nota de estado restringido en una tapa delgada o si el método de medición no está definido, lo señalamos en la cotización. El fresado CNC y el torneado CNC de la pieza se hacen en la planta asociada principal, y el método de inspección de la planitud se acuerda en la cotización.
Los recubrimientos y los tratamientos térmicos, cuando el plano los pide, se coordinan con fábricas asociadas que nosotros gestionamos. Lo mismo vale para las piezas de fundición a presión o estampadas. En esas piezas, la cara de sello normalmente se deja con sobremetal para una pasada final de maquinado. La ubicación de producción de cada operación aparece en la cotización, porque el orden de las operaciones afecta la planitud final. Respondemos las cotizaciones en inglés; puede escribirnos en español.
¿Cuál es el siguiente paso si tiene caras que fugan o un plano nuevo?
Con piezas que ya fallan, acuerde primero el método de medición con el proveedor y mida una misma pieza las dos partes; con un plano nuevo, defina el valor según el sello y el proceso antes de pedir cotización.
Si la falla ya ocurrió, este orden suele cerrar la discusión en una sola ronda:
- Elija piezas testigo. Separe dos o tres piezas del lote en disputa, márquelas con número de serie y marque también una esquina de la cara para que ambas partes midan con la misma orientación.
- Acuerde el método por escrito. Apoyo en tres soportes o fijación definida, criterio de evaluación (zona mínima), número y patrón de puntos o líneas de barrido, y estado de la pieza (libre, o atornillada con el par indicado).
- Revise los instrumentos. Pida el certificado de calibración vigente de la mesa de granito, del indicador o de la máquina de medición por coordenadas; una mesa gastada o un indicador sin calibrar suman su propio error a la lectura.
- Intercambie mapas, no solo cifras. Pida las lecturas punto por punto o el mapa de desviaciones. Dos reportes con el mismo valor pueden mostrar formas distintas, y la forma (plato, papa frita, escalón u ondulación) señala la causa.
- Mida libre y atornillada. Si la pieza cumple libre y falla montada, revise la planitud de la contraparte y la secuencia de apriete antes de culpar al maquinado.
- Confirme con la huella. Una prueba de contacto con azul de Prusia o con papel sensible a la presión en el ensamble muestra si la zona fuera de tolerancia es la misma que fuga.
Con el resultado, decida si el lote se acepta, se retrabaja o se rechaza, y corrija el plano o la secuencia de maquinado para el siguiente pedido. Si el plano está en revisión, recorra cada cara de sello con la tabla de decisión. Cuando lo tenga listo, envíelo para cotizar con el modelo STEP y una nota sobre cómo su inspección de recibo va a medir la planitud; esa nota se revisa junto con el plano.
Preguntas frecuentes
¿La planitud lleva datum?
No. Es un control de forma y se evalúa sobre la cara misma. Si lo que importa es la orientación de la cara respecto a otra superficie, el control es paralelismo o perfil de superficie con datum.
¿Una cara con buena planitud garantiza que no habrá fuga?
No. La fuga también depende de la rugosidad, de las rayas que cruzan el sello, del empaque y del par de apriete. La planitud es una condición necesaria, no suficiente.
¿Por qué el reporte del proveedor da menos que mi medición?
Lo más común es que una parte calculó la zona mínima y la otra mínimos cuadrados, que una tomó pocos puntos, o que una midió la pieza libre y la otra atornillada. Midan la misma pieza con el mismo método antes de decidir.
¿Conviene pedir la planitud más cerrada posible para asegurar el sello?
No. Más allá de lo que el empaque necesita, cerrar el valor cambia el proceso, sube el costo y aumenta el rechazo sin mejorar el sello. Use el dato del fabricante del empaque como punto de partida.
¿Qué es la planitud por unidad de área?
Es un segundo valor, más cerrado, que se aplica a cualquier cuadro o círculo del tamaño indicado dentro de la cara. Evita que una cara grande cumpla el total pero tenga un escalón local que rompe el sello.
Fuentes
- ISO 1101:2017, Geometrical tolerancing: Tolerances of form, orientation, location and run-out, ISO, 2017
- ASME Y14.5-2018, Dimensioning and Tolerancing, ASME, 2018
- ISO 2768-2:1989, General tolerances, Part 2: Geometrical tolerances for features without individual tolerance indications, ISO, 1989 (retirada; reemplazada por ISO 22081:2021)
- ISO 22081:2021, General geometrical specifications and general size specifications, ISO, 2021
- ISO 8015:2011, Fundamentals: Concepts, principles and rules, ISO, 2011
- Zinc Die Casting: design rules, section 5, Alignment of plane surfaces, International Zinc Association, 2019
- Decreto por el que se expide la Ley de Infraestructura de la Calidad, Diario Oficial de la Federación, 1 de julio de 2020