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MATERIAL DE APOYO PARA LA APLICACIÓN DE LOS CONCEPTOS DE
TOLERANCIAS DIMENSIONALES Y GEOMÉTRICAS BASADO EN LA
NORMA ASME Y14.5M 2009. MEDIANTE EL PROGRAMA CAD
SIEMENS NX
Duvan Michael Sandoval Ovalle
Rafael Guerrero González
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
TECNOLOGÍA MECÁNICA
BOGOTÁ D.C.
2019
MATERIAL DE APOYO PARA LA APLICACIÓN DE LOS CONCEPTOS DE
TOLERANCIAS DIMENSIONALES Y GEOMÉTRICAS BASADO EN LA
NORMA ASME Y14.5M 2009. MEDIANTE EL PROGRAMA CAD
SIEMENS NX
Duvan Michael Sandoval Ovalle
Rafael Guerrero González
Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de:
Tecnólogo mecánico
Director
Victor Ruiz
título del director Msc, PhD ...
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
TECNOLOGÍA EN MECÁNICA
BOGOTA D.C
2019
Nota de aceptación:
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Firma del jurado
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Firma del jurado
Bogotá D.C. __ de Mayo de 2019
CONTENIDO
Introducción……………………………………………………………………………………….………. 10
1. Generalidades………………….………………………………………………………………………… 11
1.1 Planteamiento del problema….…………..…………………………………..……….. 12
1.2 Justificación……………………….…………………………………………………………. 12
1.3 Objetivos………….…………………………………………………………………………... 13
1.3.1. Objetivo general………………………………………………….……......…. 13
1.3.2. Objetivos específicos…………….……………………………………….……. 13
2. Antecedentes……………………………………………………………………………………………. 14
2.1 Estado del arte………………………………………………………………………………. 14
2.2 Historia……………………………………………………………………………………..… 16
3. Marco teórico…………………………...…………………………………………….………………... 18
3.1 ¿Qué es la norma Asme y14.5 - 2009? ……………………..……………….……... 18
3.2 Simbología usada en la norma Asme y14.5-2009…………….….…………….. 19
3.3 Marco de control de característica…...………………….………………………….. 20
3.4 Grados de libertad…………………………….…..……………………………..……….. 21
3.5. Aplicabilidad de modificadores de material..…………..……….……………… 22
3.6 Tipos de tolerancia geométricas..…………..………………………….….………… 22
3.6.1 Tolerancia de forma……………………………….………….…....……….. 23
3.6.1.1 Planitud………………………………...……….……………….….. 23
3.6.1.2 Rectitud…….…………………….………..…..……………..…….. 24
3.6.1.3 Circularidad…………………….……….…..……………..….….. 27
3.6.1.4 Cilindricidad…………………….……….…..……………..…….. 28
3.6.2 Tolerancias de orientación…………….……………….……….…….….. 29
3.6.2.1 Paralelismo……………………....…….….……….…..……..….. 30
3.6.2.2 Perpendicularidad…………………….……….…………….….. 31
3.6.2.3 Angularidad…….………….……….………………………….….. 33
3.6.3 Tolerancia de Posición……………………...………………................... 35
3.6.4 Tolerancia de Perfil……………………………………………….…….….... 35
4. ELABORACIÓN DEL MATERIAL………………………..……………………..….….……... 37
4.1 ELABORACIÓN PÁGINA WEB…………………………………..…………...….…. 38
4.2. ELABORACIÓN MATERIAL AUDIOVISUAL……………………….……….. 48
4.2.1 SELECCIÓN DE SOFTWARE……………………………………..….….. 48
4.2.2 SELECCIÓN DE LAS PIEZAS A EXPLICAR………………..…..….. 49
4.2.3 GUIÓN DE LA PIEZA…………..………………………………………..…. 50
4.2.4 VIDEOS INTRODUCTORIOS…………..…………………………….…. 51
4.2.4.1. VIDEO NUMERO 1………………….……………………….…. 51
4.2.4.2. VIDEOS APLICACIÓN GD&T…………………………….… 51
4.3 SOFTWARE DE EDICIÓN…...……………………………………………………….. 53
4.4 GRABACIÓN OPERACIONES SOFTWARE NX ………..………………..…... 54
4.5 EDICIÓN DE LOS VIDEOS………………………………………………………….… 54
5. VALIDACIÓN DE MATERIAL DE APOYO………………………………………….…….… 55
6. RESULTADOS…………………………………………………………………………………….……. 61
7. ANÁLISIS DE RESULTADOS …................................……………………………..……… 74
8. CONCLUSIONES ………………………………………………………………………...………..... 79
REFERENCIAS………………..………………...………………………………………………………. 80
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Esquema general del marco de control de característica…………………..… 21
Figura 2. Restricción de los grados de libertad……………………………………....…....….. 21
Figura 3. Tolerancia de planitud……………………………………………………………...….…. 23
Figura 4. Representación tolerancia de planitud…………………………………………….... 24
Figura 5. Tolerancia de rectitud……………………………………………………………………… 25
Figura 6. Zona de tolerancia de rectitud……...………………………………………………..... 25
Figura 7. Representación tolerancia de rectitud……………………………….…………….... 26
Figura 8. Representación tolerancia de rectitud superficial……………….…………….... 27
Figura 9.a y b. Representación y zona de tolerancia de circularidad….………….……. 28
Figura 10. Representación tolerancia de cilindricidad. ...………………………….…....… 29
Figura 11. Zona de tolerancia de cilindricidad……………….……………………….....…….. 29
Figura 12. Tipos de tolerancias de orientación……….....…………………………………….. 30
Figura 13. Zona de tolerancia y representación de paralelismo…………………..…...... 31
Figura 14. Zona de tolerancia de perpendicularidad. …….………………………….……... 32
Figura 15. Representación tolerancia de perpendicularidad. ……….……….……......... 32
Figura 16. Restricción de la zona de tolerancia de perpendicularidad- ...…....……… 33
Figura 17. Representación tolerancia de angularidad…………………………...….………. 34
Figura 18. Representación zona tolerancia angularidad…….……………,,,,…….………. 34
Figura 19. Tolerancia de posición………………...…....…………………..……………….…….. 35
Figura 20. Tolerancia de perfil de una superficie……………...……………………………... 36
Figura 21. Elaboración de la página web ‘’Introducción’’......…………………………..... 39
Figura 22. Elaboración de la página web ‘’Conceptos básicos-Símbolos de dimensionamiento’’……………………………………………………………………….................. 40
Figura 23. Elaboración de la página web ‘’Conceptos básicos-Modificadores. de material’’..........................…………………………………………………………………………..…. 40
Figura 24. Elaboración de la página web ‘’Conceptos básicos-Cuadro de control’’.………………………………………………………………………………………………….…… 41
Figura 25. Elaboración de la página web ‘’Conceptos básicos-Cuadro de control’’.………………………………………………………………………………………….…………… 41
Figura 26. Elaboración de la página web ‘’Datums’’.…………………………….…………… 42
Figura 27. Elaboración de la página web ‘’Tolerancias’’.……………..……….……….…… 43
Figura 28. Elaboración de la página web ‘’Tolerancias y Sub-apartados’’................ 43
Figura 29. Elaboración de la página web ‘’Tolerancia de forma’’.....………….….…….. 44
Figura 30. Elaboración de la página web ‘’Tolerancia de orientación’’.…….…………. 44
Figura 31. Elaboración de la página web ‘’Tolerancia de Posición’’.………….…..…..... 45
Figura 32. Elaboración de la página web ‘’Tolerancia de perfil’’. ……….………………. 45
Figura 33. Elaboración de la página web ‘’Referencia a tolerancias de ajuste’’..………………………………………………………………………………………………………. 46
Figura 34. Elaboración de la página web ‘’Norma ISO 2768…………….…….………….. 46
Figura 35. Elaboración de la página web ‘’Ejercicios a desarrollar’’..…………….…….. 47
Figura 36. Elaboración de la página web ‘’Tolerancia de perfil’’..……………..…...…… 47
Figura 37. Elaboración de la página web ‘’Documentos relacionados’’..................... 48
Figura 38. Pieza a explicar (Placa de desgaste). …..………………...……………..…………. 50
Figura 39. Pieza a explicar (Placa de desgaste).…………...…………………………………... 50
Figura 40. Edición de video explicativo con Camtasia Studio 8……………..………...... 53
Figura 41. Grabación y edición de videos con el software Camtasia Studio 8 ….….. 54
Figura 42. Elaboración Formulario, Sección 1 ’Presentación del Formulario y preguntas de contextualización del usuario’’…………………...........…………….…………. 55
Figura 43. Elaboración Formulario, Sección 2 ‘’Preguntas Pagina Web’’…………..... 56
Figura 44. Elaboración Formulario, Sección 3 ‘’Preguntas Material Audiovisual’’. 57
Figura 45. Elaboración Formulario, Sección 4 ‘’Consolidación de Conceptos’’…….. 58
Figura 46. Elaboración Formulario, Sección 5 ‘’Valoración Material de Apoyo’’...... 59
Figura 47. Respuestas Formulario, Sección 1 (Pregunta 1) ).……………..….…..………. 61
Figura 48. Respuestas Formulario, Sección 1 (Pregunta 2) ………..……………..………. 62
Figura 49. Respuestas Formulario, Sección 1 (Pregunta 3) ……………..………….…….. 62
Figura 50. Respuestas Formulario, Sección 1 (Pregunta 4) …………….…………….…... 63
Figura 51. Respuestas Formulario, Sección 1 (Pregunta 5) …………..…………….…….. 63
Figura 52. Respuestas Formulario, Sección 2 (Pregunta 6) …………..…………….……. 64
Figura 53. Respuestas Formulario, Sección 2 (Pregunta 7) …………..………….……….. 64
Figura 54. Respuestas Formulario, Sección 2 (Pregunta 8) ……………..……………….. 65
Figura 55. Respuestas Formulario, Sección 2 (Pregunta 9) ……………..……….……….. 65
Figura 56. Respuestas Formulario, Sección 3 (Pregunta 10) ……………..…………....... 66
Figura 57. Respuestas Formulario, Sección 3 (Pregunta 11) ……………..………………. 66
Figura 58. Respuestas Formulario, Sección 3 (Pregunta 12) …………….……….…....... 67
Figura 59. Respuestas Formulario, Sección 3 (Pregunta 13) …………..…………..…….. 67
Figura 60. Respuestas Formulario, Sección 3 (Pregunta 14) …………..……………...... 68
Figura 61. Respuestas Formulario, Sección 4 (Pregunta 15) …………..…………….…… 68
Figura 62. Respuestas Formulario, Sección 4 (Pregunta 16) ……………..…………….… 69
Figura 63. Respuestas Formulario, Sección 4 (Pregunta 17) ……………..………….….. 69
Figura 64. Respuestas Formulario, Sección 4 (Pregunta 18) ……………..………..……. 70
Figura 65. Respuestas Formulario, Sección 4 (Pregunta 19) ……………..………..…….. 70
Figura 66. Respuestas Formulario, Sección 4 (Pregunta 20) …………..………….…….. 71
Figura 67. Respuestas Formulario, Sección 4 (Pregunta 21) …………..…………..….… 71
Figura 68. Respuestas Formulario, Sección 4 (Pregunta 22) …………..…………..……. 72
Figura 69. Respuestas Formulario, Sección 5 (Pregunta 23)……………..…………….... 72
Figura 70. Respuestas Formulario, Sección 5 (Pregunta 2) ……………..………….……. 73
Figura 71. Respuestas Formulario, Sección 5 (Opiniones y comentarios) …….……… 73
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Símbolos usados en las tolerancias geométricas……………….……………...…. 19
Tabla 2. Simbología símbolos adicionales (modificadores de material, tipo de geometría, etc.)………………………………………….……………………………………………..…. 20
Tabla 3. Tipos de tolerancias de forma ………………….……..….……………………………. 23
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INTRODUCCIÓN
En la actualidad el desarrollo tanto de la Ciencia como el de la Tecnología implican en la generación y aplicación del conocimiento en diferentes áreas y consecuentemente el estudiante de tecnología como de Ingeniería debe estar al tanto de estos, sin embargo, debido a la falta de implementación de estas temáticas en el proceso de formación dentro del periodo académico del estudiante, se es difícil la actualización completa por parte del estudiante en la adquisición de dichos conocimientos.
Por tal motivo en el siguiente documento se elaborará un material de apoyo para desarrollar competencias y habilidades en el conocimiento de la norma ASME Y14.5M 2009 que permita al usuario (estudiante, profesor, etc.) interpretar y aplicar dichos conocimientos ampliando y aportando en su formación, además, de formar profesionales con mayores estándares y capacidades dentro de la industria.
Para realizar el material de apoyo se hará uso del software NX, en el cual se explicará
de manera detallada el uso correcto de la norma y sus reglas y, por medio de ejemplos
prácticos se consolida el conocimiento adquirido por medio de una serie de videos
que se realizarán a lo largo del proyecto.
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1. GENERALIDADES
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Las demandas a las que se encuentran enfrentadas la gran mayoría de industrias evolucionan, de acuerdo con el desarrollo de la sociedad y los mercados que se establecen en ella. Hoy en día la industria se enfrenta a mercados con altos niveles de demanda por lo que diferenciarse de la competencia se hace cada vez más difícil. Es por esto, que el proceso de manufactura debe cumplir con todos los requerimientos para así poder garantizar una alta calidad en cada producto que se dé a conocer al mercado para de esta manera lograr sobresalir un poco más.
Sin embargo, no siempre se cumple con estos requerimientos, y esto se logra evidenciar en cierta medida en la industria Colombiana, debido a que, ya se encuentran normas establecidas a nivel mundial, que no se implementan en su totalidad y en algunos casos ni se aplican e incluso se desconocen. En la mayoría de los países hispanoamericanos se ha establecido las normas ISO como norma de consulta en general, estas normas también establecen el dimensionamiento y acotado en elementos mecánicos, pero en algunos casos se ha dejado a un lado el uso de otro tipo de normas generando en ciertos sectores un desconocimiento respecto a estas, como sucede con la norma ASME, lo cual genera distintos problemas debido a que en algunos casos las piezas o elementos mecánicos están diseñados o ensamblados en otras partes del mundo, es decir basados en otros tipos de norma, lo que puede generar discrepancias o errores durante la interpretación o adaptación a normas locales. Debido al gran impacto que tiene la norma ASME a nivel mundial en el dimensionamiento de elementos mecánicos, es de vital importancia conocer el correcto uso e interpretación de dicha norma, permitiendo mantener los estándares de las piezas bajo las cuales son diseñadas.
Enfocando un poco más esta problemática a un sector específico, el cual es el diseño de piezas o elementos mecánicos, en el cual aparece un factor determinante que se presenta en estos inconvenientes de fabricación, se encuentra el desconocimiento y aplicación por parte de los diseñadores respecto al concepto de tolerancias geométricas y dimensionales aplicado en la representación gráfica de cuerpos mecánicos. Gran parte de diseñadores consideran que la mayoría de piezas que se representan en los diferentes planos de fabricación, quedan totalmente definidas y
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representadas con su dibujo y acotación, pero exigen un poco más de elaboración y detalle, puesto que, esta es un área de estudio que demanda excelentes bases en cuanto al análisis del material frente a diversos factores (tipos de cargas a las que está sometida la pieza, naturaleza del material, entre otros). Por tanto, es necesario establecer un sistema que sea claro que no dé lugar a ambigüedades al momento de interpretar o establecer el dimensionamiento geométrico, evitando generar un déficit a nivel de producción en el sector industrial, viéndose afectado tanto el consumidor, como la industria del fabricante, y evidenciándose una vez más el bajo desconocimiento que tienen los diseñadores en la aplicación de estas normas.
Por ello, es fundamental implementar y aplicar normas que faciliten la correcta fabricación de estas piezas. Definiendo una norma que logre unificar de la manera más completa, la mayoría de temáticas, que se necesitan para garantizar una excelente calidad en la fabricación de cada producto.
De esta manera, con la elaboración de un manual ilustrativo, por medio, de videos basados en la norma ASME Y14.5M - 2009, que estandariza la forma de realizar el dimensionamiento de piezas, se plantea como una de las posibles soluciones a esta problemática para ayudar a una correcta interpretación de los planos al momento de fabricación y montaje. aportando en la orientación tanto teórica como práctica a los diferentes usuarios (estudiantes, profesores), para que desde su proceso de formación académica, implementen y apliquen lo documentado en las normas sobre el dimensionamiento de tolerancias geométricas y dimensionales y así poderlo llevar a aplicar en uno de los software más empleados en la industria, Con el fin, de evitar en una menor medida que se sigan presentando estos problemas en los que se encuentra involucrada la Industria Colombiana.
1.2 JUSTIFICACIÓN
El presente proyecto de investigación se enfocará en estudiar la norma ASME Y14.5-2009, Asignación de tolerancias geométricas y dimensionales (GD&T). Puesto que, es el último y el más usado estándar de una larga lista de estándares de dimensionamiento y tolerancia de los EE.UU. Además, este estándar responde a muchas de las preguntas que surgen durante el proceso de diseño y manufactura sobre el uso del dimensionamiento y tolerancia. Por tanto, es fundamental el poder transmitir, orientar de manera tanto teórica como práctica a los diferentes usuarios (estudiantes, profesores), el lenguaje que trae consigo la siguiente norma. Debido a que, se encuentran diferentes normas relacionadas con las tolerancias geométricas y dimensionales (GD&T), pero en muchos casos no se saben implementar y aplicar. e incluso se llegan a desconocer.
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1.2 OBJETIVOS
1.3.1 OBJETIVO GENERAL
Desarrollar un material de apoyo para la correcta aplicación de los conceptos de tolerancias dimensionales y geométricas (GD&T) basado en la norma ASME Y14.5M 2009, por medio de una herramienta CAD.
1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
● Identificar y establecer el conjunto de información alrededor del dimensionamiento y tolerancias, de acuerdo, a la norma ASME Y14.5M 2009 (Dimensioning and Tolerancing) y su implementación en programas CAD.
● Diseñar un material didáctico basado en los conceptos más esenciales en la aplicación de las tolerancias y dimensionamiento geométrico.
● Desarrollar un material didáctico que permita orientar de manera adecuada en los procesos de dimensionamiento y asignación de tolerancias empleando un programa de diseño CAD (NX 12).
● Validar el material frente a los usuarios o personas que harán uso del manual (profesores y estudiantes).
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2. ANTECEDENTES
2.1 ESTADO DEL ARTE.
A lo largo de la historia se ha observado el desarrollo y la constante evolución de la sociedad, por lo que está a su vez requiere mayores estándares de producción y verificación que puedan garantizar aspectos como la calidad y la seguridad en procesos como el diseño, producción, ensamblaje, entre otros. El desarrollo de normas especializadas para la elaboración de dibujos de ingeniería tiene como objetivo definir un grupo de reglas con las cuales se pueda transmitir la intención del diseñador. El constante avance y evolución de las normas de bujo permitieron implementar nuevos conceptos, entre estos las tolerancias de dimensionamiento geométrico los cuales permiten al diseñador ampliar la manera como se había venido estableciendo los dibujos de ingeniería, pero a pesar de la existencia de este tipo de normas, su interpretación en muchos casos no llega a ser lo suficientemente clara para aquellos usuarios que por primera vez hacen uso de estos nuevos estándares, por lo que la aparición de manuales o guías entre otros tipos de material de apoyo, permiten al usuario adquirir de manera más adecuada los distintas reglas con las que cuenta las normas de dimensionamiento geométrico.
Por lo anterior expuesto, se realizará una recopilación de distintas fuentes de información en las cuales se exponen temas relacionados con el uso de las normas de tolerancias y dimensionamiento geométrico, así como una descripción general de su contenido.
PÁGINAS WEB:
● En la siguiente página norteamericana Engineers Edge se encuentra un resumen muy detallado de las tolerancias geométricas y dimensionales, simbología, tablas sugeridas ISO 2786, calculadoras ANSI B4.1, todo de acuerdo al estándar ASME Y14.5M-2009 sistema inch, para mm no se especifica. sin embargo, no se realizan ejemplos ilustrativos aplicando las tolerancias a piezas. Ya si se quiere tener información de este tipo se debe recurrir a los Diseñadores dueños de la página. (Engineers EDGE Solutions By Design, 2000)
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● SMlease Design, en esta página se encuentra un resumen de cada tipo de tolerancia geométrica, con buenos dibujos de las tolerancias muy claros y, además, dibujos de los mecanismos de medición para lograr controlar y verificar cada tolerancia. pero no se logra evidenciar ejemplos de cómo aplicar las tolerancias en una pieza como tal, y no muestra los criterios de los valores a escoger, por último, no se emplea la Norma ASME Y14.5M-2009, Si no que se utilizan normas como la ISO, para explicar el mismo dimensionamiento (GD&T). (Smlease Design, 2017)
● COBAN ENGINEERING, se encuentra un resumen muy completo en los temas de tolerancias geométricas y dimensionales, y la selección de tablas para las mismas tolerancias bajo la norma ISO, y usan además tablas ANSI para algunas tolerancias, entre las tablas ISO encontramos:
- ISO - Grado internacional de tolerancia (IT) - Cálculo de desviaciones fundamentales para agujero - eje - ISO Tablas eje - agujero (3 mm-400 mm, 400 mm-3150 mm) - ANSI B4.1 límites estándar y encajar (Cobanengineering, s.f.)
PÁGINAS DONDE SE HA ENCONTRADO INFORMACIÓN RESPECTO AL SOFTWARE
● En la siguiente página se puede encontrar una serie de videos en los cuales se explica un poco acerca del PMI.de lo que es y sus beneficios, se explica el PMI desde la interfaz en el software NX 12, tomando ejemplos de piezas ya realizadas y explicando lo básico acotado, pero siempre careciendo de información sobre (GD&T), también sobre la verificación del PMI, por medio de la herramienta 3D. No alcanza a abordar estas temáticas y la explicación del PMI, no lo aborda y explica en su totalidad. debido a que, no explica una pieza en su totalidad, acotando desde el comienzo como un paso a paso, solo se realiza unas menciones del como acotar y no acaban la pieza en su totalidad. (aysplm, 2018)
● En la siguiente página del Grupo PLM, se muestra de una manera más detallada, pero sin audio en su material audiovisual como colocar cotas PMI. Partiendo desde una pieza ya modelada, pero no explican la interfaz ni la norma a aplicar, solo aplican cotas a la pieza de manera rápida. Además, usan y aplican las tolerancias geométricas y dimensionales (GD&T) y datums, sin explicar por qué las utilizan para la pieza, y como se pueden ubicar, dentro de ella. Por último, llevan la pieza al dibujo en plano sin explicar cómo cargar las piezas con el PMI incluido en cada vista del dibujo. (Grupro PLM, 2015)
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Las páginas anteriormente mencionadas fueron las más utilizadas para desarrollar los videos, en las partes de PMI, Verificación del PMI, y dibujo en plano. Sin embargo, debido a la carencia en información y demás por parte de estos videos, se usaron otras fuentes en los que se evidenciaba de manera más clara lo siguiente:
● Cómo configurar los cuadros de control para la figura Datum ● Configuración para la prueba de verificación integral del PMI ● Cómo cargar el PMI en las vistas del dibujo en plano
Referencias videos:
● Acuity, NX CAD, (2017, Septiembre 21), Introduction to PMI (Product Manufacturing Information) [Archivo de video]. (Acuity, 2017)
● Krzysztof Gad, Siemens NX 11, (Krzysztof Gad, 2017)
Sin embargo, resulta importante resaltar que dentro de los documentos y fuentes consultadas, existe información que no es implementada o trabajada, la cual es información relevante para el desarrollo del proyecto, por lo que de manera autónoma y conociendo más a profundidad la interfaz, se logra implementar en el material elaborado información como:
● Normas a la disposición del software ● Cómo aplicar la Norma ASME Y14.5M 2009 en el PMI ● Cómo habilitar la simbología de las tolerancias geométricas para la Norma
ASME Y14.5M-2009 ● Explicación de la interfaz de PMI, herramienta por herramienta ● Configuración de la hoja (Dibujo en plano) ● Selección, actualización y configuración del asistente de vistas
2.2 HISTORIA
Dimensionamiento y tolerancia geométricas (GD&T) [ASME] y Dimensionamiento y tolerancia geométricos (GD&T) [ISO] se han utilizado desde la década de 1940. GD&T fue desarrollado para abordar la variedad de problemas que se habían encontrado a lo largo de los años a medida que las compañías intentaban describir la geometría de cada parte. Se dieron cuenta de que era muy difícil describir cuánta variación se permitía en su geometría de pieza y ensamblaje. Más importante aún, descubrieron que todos los que leían sus dibujos tenían una interpretación diferente de sus especificaciones de Dimensionamiento y Tolerancia y los límites que creaban. Esto llevó a errores, piezas rechazadas, piezas no conformes, tiempo y dinero desperdiciados y costosas demoras en la producción.
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Las compañías encontraron que tenían dificultades para describir claramente el tamaño y la forma de los límites de las piezas individuales y las características de ensamblaje. Por ejemplo, no estaba claro en sus dibujos cuán planas debían ser las superficies, y en otros casos no estaba claro exactamente cuáles eran los requisitos para el tamaño y los requisitos de forma para un agujero.
También encontraron que tenían aún más dificultades para describir cuánta variación se permitía entre las características. Por ejemplo, fue aún más difícil entender cuánto se permitió que un orificio se inclinara con relación a una superficie (o a qué superficie se le permitió inclinarse con respecto a), o cuánta variación se permitió entre las superficies relacionadas. GD&T fue desarrollado específicamente para abordar estos problemas y eliminar la ambigüedad que presenta el uso de las funciones de Adición y Tolerancia tradicionales más y menos. El objetivo principal de GD&T es hacer que las especificaciones de los dibujos sean claras y no ambiguas, lo que permite eliminar problemas como confusiones, rechazo de las piezas, demoras en la entrega y la pérdida de beneficios que se derive.
En Estados Unidos donde se remontan sus orígenes, se encuentran algunos antecedentes relacionados con la evolución de esta norma. En 1945 se empieza a desarrollar los conceptos de las tolerancias geométricas con la armada de los estados unidos la cual publicó un manual sobre dimensionamiento y tolerancia que introducía el uso de algunos símbolos, en la que se especifican algunas tolerancias las forma. Más adelante la SAE (Society of Automotive Engineers) en 1952 expande el uso del dimensionamiento aplicado en aeronaves publicando un manual de dibujo aeronáutico. Debido a la importancia que representaban los estándares de dimensionamiento, da como resultado la publicación de un grupo de reglas por parte de tres asociaciones de Estados Unidos (La ASA, la SAE y los militares) publicando una serie de estándares de dimensionamiento, pero este manual contenía inconsistencias en la estandarización lo que producía una fabricación lenta. Las tolerancias geométricas recibirán un importante aporte por parte de Stanley Parker del cual se origina el concepto de tolerancia de posición. Y ya para el 1957 la ASA en colaboración con los británicos y canadienses, aprobaron el primer estándar americano fiel a la interpretación de tolerancias y dimensionamientos, años más adelante se formaría la ANSI (American National Standards Institute) sucesor de la ASA, donde se publica la norma ANSI Y14.5. Esta norma recibe una serie de actualizaciones en los años 1982 y 1994 y su actualización más reciente la ASME Y14.5M del 2009 en la cual se reemplazan y agregan nuevas reglas.
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3. MARCO TEÓRICO
3.1 ¿QUÉ ES LA NORMA ASME Y14.5 - 2009?
El estándar ASME Y14.5 - 2009 de Tolerancia y dimensionamiento geométrico, es el resultado de muchos años de experiencia en la industria e investigación y desarrollo por parte de varios comités de estándares. Es el último de una larga lista de estándares de dimensionamiento y tolerancia de los EE. UU. Que se remontan a 1943. El estándar responde a muchas de las preguntas que surgen del uso del dimensionamiento y tolerando de más y menos para definir características de tamaño, y contiene material extenso que describe cómo se usan las tolerancias de dimensionamiento geométrico para describir la forma de las características y las relaciones entre las características.
Aparte de los casos en que las capacidades del proceso son inadecuadas para cumplir con las especificaciones de tolerancia, la gran mayoría de los problemas relacionados con partes fuera de especificación son el resultado de especificaciones de Dimensionamiento y Tolerancia incorrectas. La mayoría de estos casos es donde se utilizaron las funciones de Acotación y Tolerancia más y menos para describir la relación (orientación y / o ubicación) entre las características. Simplemente hay demasiada ambigüedad en las más y menos Dimensionamiento y Tolerancia: conduce a múltiples interpretaciones de lo que significan las especificaciones del dibujo, y simplemente no hay manera de decir cuál de estas interpretaciones es correcta.
De acuerdo con la norma ASME Y14.5-2009, el propósito del dimensionamiento geométrico y la tolerancia (GD&T) es describir la intención de ingeniería de piezas y ensamblajes. El cuadro marco de referencia puede describir cómo encaja o funciona la pieza. GD&T puede definir con mayor precisión los requisitos dimensionales de una pieza, lo que permite un 50% más de zona de tolerancia que el dimensionamiento de coordenadas (o lineal) en algunos casos. La aplicación adecuada de GD&T garantizará que la parte definida en el dibujo tenga la forma, el ajuste (dentro de los límites) deseados y la función con las tolerancias más grandes posibles. GD&T puede agregar calidad y reducir costos al mismo tiempo a través de la productividad.
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EVOLUCIÓN DE LA NORMA ASME Y14.5:
● ASA Z14.1-1935 [redacción en general, no GD&T] ● ASA Z14.1-1946 [redacción en general, no GD&T] ● ASA Y14.5-1957 [solo dim./tol., Primer GD&T] ● USASI Y14.5-1966 ● ANSI Y14.5-1973 ● ASME Y14.5M-1982 (R 1988) ● ASME Y14.5M-1994 (R 2004) ● ASME Y14.5-2009
La norma ASME Y14.5 establece un grupo de reglas para definir e interpretar el dimensionado, tolerado, y demás requerimientos relacionados en la elaboración de dibujos de ingeniería y documentos relacionados.
3.2 SIMBOLOGÍA USADA EN LA NORMA ASME Y14.5-2009
La norma ASME Y14.5 establece un grupo de símbolos que permiten especificar el tipo de tolerancia geométrica a implementar, así como características adicionales las cuales añaden información adicional permitiendo obtener mayor claridad sobre el elemento a trabajar, estos símbolos se pueden encontrar en la tabla 1.
Tabla 1. Simbología Modificadores de material norma ASME Y14.5.
Recuperado de: Norma ASME Y14.5-2009.
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En la tabla 1. los símbolos que pueden encontrarse con mayor frecuencia son los modificadores de condición de material para características de tamaño. Los modificadores de material son usados para indicar si será utilizado el valor máximo o mínimo de la tolerancia indicada, es decir que, si se utiliza el valor máximo de material, éste será identificado con el siguiente símbolo Ⓜ, mientras que si se hace uso
del símbolo Ⓛ, se estará indicando que se trabajará con el valor de la tolerancia que provea
la menor cantidad de material.
Para identificar el tipo de tolerancia geométrica con la cual se requiere trabajar se hará uso de la tabla 2. la cual contiene los símbolos de las distintas tolerancias geométricas que pueden usarse en un elemento. Estos símbolos se explicarán de manera más detallada en los numerales siguientes.
Tabla 2. Símbolos tolerancias geométricas.
Recuperado de: Norma ASME Y14.5-2009.
3.3 MARCO DE CONTROL DE CARACTERÍSTICA
El marco de control es el elemento que permite asociar las distintas características de la tolerancia geometría a aplicar, este se representa por un rectángulo el cual estará dividido en compartimentos, dentro de cada compartimiento se ubicará información relacionada con la tolerancia geometría, como puede ser el tipo de
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tolerancia, el tamaño de la tolerancia, modificadores de material (si se requieren), datums, etc. Ver figura 1.
Figura 1. Esquema general del marco de control de característica. Recuperado de: Norma ASME Y14.5-2009.
3.4 GRADOS DE LIBERTAD
Los grados de libertad indican los movimientos, desplazamientos o rotaciones que puede llegar a tener un cuerpo. En principio todos los cuerpos cuentan con 6 grados de libertad, los cuales, están dados por el desplazamiento y rotación en los ejes X, Y y Z, así como se muestra en la figura 2. Para hacer uso de la norma Asme Y14.5M- 2009 es necesario bloquear los grados de libertad de la pieza con el fin de que esta se mantenga fija, esto se consigue al introducir datums, los cuales permiten restringir desplazamientos y rotaciones.
Figura 2. Restricción de los grados de libertad a partir de datums. Recuperado de: Norma ASME Y14.5-2009.
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3.5 APLICABILIDAD DE MODIFICADORES DE MATERIAL
3.5.1 Modificador de condición máxima de material (MMC). Este modificador se refiere a la mayor cantidad de material posible según el valor de la tolerancia. Es decir, cuando se hace uso de una tolerancia se establece unos intervalos dentro de los cuales el elemento podrá variar sus características. Normalmente el modificador de material se usa en agujeros y ejes. Para el caso de los ejes se trabajaría con el mayor valor, mientras que en el caso de los agujeros es trabaja con el valor de la tolerancia más pequeño, esto puede generar confusión pero al observar la imagen (-) se puede ver cómo, entre más pequeño sea el agujero mayor cantidad de material hay disponible.
3.5.2 Modificador de condición mínima de material (LMC). Funciona de manera similar al MMC, pero en este caso trabaja con la menor cantidad de material, en el caso de un eje, este trabaja con el menor valor de la tolerancia mientras que en el agujero se trabaja con el mayor valor de la tolerancia ya que entre más grande es el agujero menos material hay disponible.
3.6 TIPOS DE TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS
Las tolerancias pueden ser usadas en planos de producción o fabricación. Pero ¿por qué es importante usar tolerancias? es importante, puesto que, las piezas fabricadas no son perfectas, a pesar de que al observarlas estas lo parezca, pero si estas son inspeccionadas con equipos o herramientas más precisas como micrómetros, calibradores, medidores de altura, indicadores, etc., se encontrará que hay imperfecciones e irregularidades en el elemento, aunque si es posible conseguir piezas con irregularidades mínimas, esto requiere de procesos complejos y costosos. Por ello hay que tener en cuenta que una pieza puede presentar irregularidades mientras estas estén comprendidas dentro de unos rangos establecidos, estos rangos son definidos dependiendo de las condiciones a las que estén sometidos los elementos y la criticidad de la tarea para la cual está destinada la pieza.
3.6.1 Tolerancia de forma. Las tolerancias de forma son aquellas que controlan rectitud, planitud, circularidad, y cilindricidad. Estas son aplicables para elementos de características simples (individuales), o características de tamaño.
La norma ASME Y14.5M 2009, Establece cuatro tipos de tolerancias de forma, y a su vez de dos de ellos se derivan dos, todos estos se muestran en la siguiente tabla (Tabla 3), en la cual, encontramos su respectivo símbolo, la forma en la cual se
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encuentra representada, y el tipo de control dimensional (2D/3D). Las tolerancias de forma controlan la forma de una característica individual y no se permiten referencias de referencia,
Tabla 3. Tipos de tolerancias de forma. Scott Neumann y Al Neumann, (2009).
Recuperado de: GeoTol Pro, A Practical Guide to Geometric Tolerancing per Asme Y14.5-2009, copyright 2009.
3.6.1.1 Planitud. La planitud es la condición de una superficie 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 situarse la superficie. (Ver figura 3).
Figura 3. Tolerancia de planitud. Recuperado de: GeoTol Pro, A Practical Guide to Geometric Tolerancing per Asme Y14.5-2009, copyright 2009.
Características:
● La planitud es una condición que define la planitud de una superficie independientemente de cualquier característica de referencia.
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● La planitud se utiliza para hacer uso de la superficie requerida es plana sin apretar ninguna otra dimensión.
● El valor de la tolerancia de planitud es siempre menor que la tolerancia dimensional asociada con una característica de pieza.
● No se requiere ningún plano de referencia (DATUMS).
● No se puede usar LMC y MMC, puesto que, esta tolerancia sólo controla la superficie.
Cuando una tolerancia de planitud es especificada sobre una superficie plana, el marco de control de característica debe ser unido a una guía que va dirigida a la superficie o a una línea de extensión de la superficie. (Ver Figura N.4).
Figura 4. Representación tolerancia de planitud. Recuperado de: GeoTol Pro, A Practical Guide to Geometric Tolerancing per AsmeY14.5-2009, copyright 2009.
3.6.1.2 Rectitud. Rectitud es una condición donde un elemento de una superficie, o línea mediana derivada, es una línea recta. Una tolerancia de rectitud especifica una zona de tolerancia dentro de la cual el elemento considerado de una superficie o línea mediana derivada debe yacer. Una tolerancia de rectitud es aplicada en la vista donde los elementos a ser controlados son representados por una línea recta.
A) Tipos de rectitud
Existen dos tipos de controles de rectitud mencionados en la norma. Los dos tipos de rectitud utilizan el mismo símbolo de característica geométrica. sin embargo, se diferencian en la manera en que se coloca el cuadro de control de características determina qué control se aplica.
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● Rectitud elementos de línea superficie:
Esta es una especificación 2D y controla los elementos de línea de las superficies. No se permiten modificadores de condiciones materiales. Este control refina y restringe aún más las disposiciones de control de forma, si corresponde. Este control también se puede aplicar a las características sin una tolerancia de tamaño. El marco de control de características se dirige a la superficie.
Figura 5. Representación de la tolerancia de rectitud. Recuperado de: http://smlease.com/entries/tolerance/all-about-gd-t/
Figura 6. Zona de tolerancia de rectitud. Recuperado de: http://smlease.com/entries/tolerance/all-about-gd-t/
En la anterior imagen (Figura N.6), se explica la representación en la especificación de la tolerancia de rectitud superficial sobre un cilindro, lo cual, serán dos líneas paralelas separadas al valor de la tolerancia, que en este caso será de 0.1 mm,
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aclarando que como es una tolerancia bidimensional (2D), se controlara solo una línea de la superficie.
● Rectitud eje:
Esta es una especificación 3D y controla la línea mediana derivada de las características de tamaño (generalmente agujeros, pasadores o ejes). Los modificadores de la condición del material son aplicables. El marco de control de características se adjunta, se coloca debajo o se asocia con la tolerancia de tamaño.
Características:
● La rectitud de un eje controla el eje central de cualquier parte que define como el eje de cualquier parte puede desviarse de la rectitud.
● La tolerancia de rectitud del eje crea una zona de tolerancia 3D.
● Ayuda a controlar la flexión o torsión de una pieza.
● Los modificadores LMC y MMC se pueden utilizar.
Figura 7. Representación tolerancia de rectitud. SMLease Design, Basics of GD&T (2017). Recuperado de: http://smlease.com/entries/tolerance/all-about-gd-t/
A continuación, en la Figura 8, está representada la zona de tolerancia de la rectitud de un eje. La zona de tolerancia será un límite cilíndrico alrededor del verdadero eje central de la pieza a la cual está sujeta este eje, resaltando sus valores en LMC que se
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obtiene de la suma del 0.005 de tolerancia de 25 y el 0.1 del modificador Y MMC, que sería solo el valor del modificador 0.1 mm presente dentro del cuadro de control.
Figura 8. Representación rectitud superficial, Recuperado de: http://smlease.com/entries/tolerance/all-about-gd-t/
3.6.1.3 Circularidad. La circularidad es una condición de una superficie donde presenta: a). para una característica distinta de una esfera, todos los puntos de la superficie intersecados por cualquier plano perpendicular a un eje son equidistantes a ese eje. b). para una esfera, todos los puntos de la superficie intersecados por cualquier plano que pasa a través de un centro común están equidistantes de ese centro. CARACTERÍSTICAS:
● La circularidad / redondez se utiliza para controlar la circularidad de una entidad redonda en la zona de tolerancia 2D.
● La tolerancia de circularidad es independiente de cualquier característica de referencia.
● El valor de la tolerancia de circularidad es siempre menor que la tolerancia dimensional del diámetro de la pieza.
● La tolerancia de circularidad se puede aplicar a cualquier parte (superficies externas o internas) que tenga una sección transversal circular.
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● Las condiciones MMC y LMC no son aplicables en la tolerancia de circularidad.
Figura 9.a
Figura 9.b
Figura 9. (a y b). Representación y zona de tolerancia de circularidad. Recuperado de: http://smlease.com/entries/tolerance/all-about-gd-t/
3.6.1.4 Cilindricidad. La cilindricidad es la condición de una superficie de revolución dentro de la cual todos los puntos de la superficie están equidistantes de un eje común. La zona de tolerancia son dos cilindros concéntricos dentro de los cuales la superficie debe estar, además es un control 3D.
Características:
● La cilindricidad es una tolerancia tridimensional que controla la forma general de una característica cilíndrica para garantizar que sea lo suficientemente redonda y recta a lo largo de su eje.
● La cilindricidad es independiente de la característica de referencia; la tolerancia debe ser inferior a la tolerancia dimensional del diámetro de la pieza.
● La cilindricidad esencialmente forma un límite cilíndrico perfecto alrededor del objeto en el que debe estar toda la parte tridimensional.
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● Los datums no están permitidos para la tolerancia de la cilindricidad.
● El valor de la tolerancia de cilindricidad es siempre menor que la tolerancia dimensional del diámetro de la pieza.
● Las condiciones MMC y LMC no son aplicables en la tolerancia de cilindricidad.
Figura 10. Representación tolerancia de cilindricidad. Recuperado de: http://smlease.com/entries/tolerance/all-about-gd-t/
Figura 11. Zona de tolerancia de cilindricidad, Interpretación Tolerancia De Cilindricidad, Recuperado de: http://smlease.com/entries/tolerance/all-about-gd-t/
3.6.2 Tolerancias de orientación. Las tolerancias de orientación controlan la orientación (inclinación) de las características individuales. El control de orientación de una superficie también controlará la forma de esa superficie, si no se especifica ninguna tolerancia de forma. Las tolerancias de orientación son todas controladas en 3D por defecto. Si es necesario controlar una función en 2D, una nota, indicando sobre la superficie a controlar, y esta se coloca debajo del marco de control de la función. Las tolerancias de orientación no ubican características. Sólo controlarán el
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ángulo de orientación. Para localizar características, se utiliza un perfil o una tolerancia de posición, y las tolerancias de orientación refinan la orientación.
En la siguiente tabla encontraremos tres tipos de tolerancias de orientación establecidos en la norma Asme y14.5 - 2009, en la cual, encontramos su respectivo símbolo, la forma en la cual se encuentra representada, y el tipo de control dimensional (2D/3D)
Figura 12. Tipos de tolerancias de orientación, Recuperado de: GeoTol Pro, A Practical Guide to Geometric Tolerancing per AsmeY14.5-2009. (Neumann, 2009)
Importante: Las tolerancias de orientación controlarán las características sin tamaño (superficies planas), así como las características de tamaño (orificios, ranuras, pestañas, clavijas, etc.). Si las tolerancias de orientación se aplican a las superficies planas, no se permiten los modificadores de características (MMC, RFS o LMC). Si las tolerancias de orientación controlan el eje o el plano mediano de una característica de tamaño, se aplican los modificadores de característica.
3.6.2.1 Paralelismo. El paralelismo es la condición de una superficie en la que un eje o plano central, está orientado a 180° (grados) del marco de referencia.
Características:
● El paralelismo se puede utilizar para controlar el paralelismo entre dos superficies o el paralelismo de dos ejes.
● El paralelismo describe una orientación paralela de una característica referenciada a una superficie o línea de referencia en la zona de tolerancia 3D.
● El paralelismo no controla el ángulo de la entidad a la que se hace referencia, pero crea una zona de tolerancia en la que debe estar la entidad.
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● La zona de tolerancia será dos planos paralelos que son paralelos a la característica o superficie del dato.
● Las condiciones MMC y LMC no son aplicables con tolerancia de paralelismo. ● Se requiere paralelismo para asegurarse de que dos superficies /
características funcionan sincronizadas entre sí y se mantenga una distancia constante entre ellas.
Figura 13. Zona de tolerancia y representación de paralelismo, Representación Paralelismo, Recuperado de: http://smlease.com/entries/tolerance/all-about-gd-t/
3.6.2.2 Perpendicularidad. La perpendicularidad es la condición de una superficie, plano mediano o eje que se encuentra orientado a 90 ° con respecto al marco de referencia. (Ver Figura N.14).
Características:
● La perpendicularidad se puede resaltar en cualquier superficie o eje de cualquier característica de una parte.
● La tolerancia de perpendicularidad en la superficie controla la perpendicularidad entre dos superficies perpendiculares entre sí. En este caso la zona de tolerancia serán dos planos paralelos.
● La tolerancia de perpendicularidad en el eje controla la perpendicularidad de cualquier plano de referencia de la superficie. La zona de tolerancia será una superficie cilíndrica.
● Se requiere un plano de referencia para controlar la perpendicularidad de cualquier superficie o eje.
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● MMC y LMC pueden ser aplicables con tolerancia de perpendicularidad.
Figura 14. Zona de tolerancia de perpendicularidad, Especificación Zona de Tolerancia perpendicularidad, Recuperado de: http://smlease.com/entries/tolerance/all-about-gd-t/
Perpendicularidad sobre un eje:
● La tolerancia de perpendicularidad en cualquier eje controla la perpendicularidad de cualquier plano de referencia de la superficie. La zona de tolerancia será una superficie cilíndrica.
● La perpendicularidad de un control de eje se puede utilizar el modificador MMC.
Figura 15. Representación tolerancia de perpendicularidad, Ejemplo perpendicularidad en un eje, Recuperado de: http://smlease.com/entries/tolerance/all-about-gd-t/
Zona de tolerancia en perpendicularidad en un eje:
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La zona de tolerancia para la perpendicularidad en el eje será un cilindro en el eje teórico exacto perpendicular a la característica de referencia. (Ver Figura N.16)
Figura 16. Restricción de la zona de tolerancia de perpendicularidad, Significado zona de tolerancia, Recuperado de: http://smlease.com/entries/tolerance/all-about-gd-t/
La zona de tolerancia cilíndrica se encuentra con un diámetro de 0,1 mm en MMC. El diámetro de la zona de tolerancia será de 0,3 milímetros.
3.6.2.3 Angularidad. La angularidad se utiliza para controlar el ángulo que puede existir entre dos superficies de referencia.
Características:
● La angularidad se utiliza para restringir la orientación de una característica de referencia en un ángulo especificado.
● La zona de tolerancia a la angularidad será dos planos / superficies paralelas en 3D. Todos los puntos en la característica controlada deben estar dentro de los planos definidos.
● Se puede utilizar la condición máxima del material junto con la tolerancia de la angularidad.
● Se requiere un plano de referencia para definir la tolerancia de la angularidad.
● La tolerancia a la angularidad también se puede utilizar para controlar el eje de cualquier plano de referencia de datos de características.
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● La zona de tolerancia para la angularidad de un eje será un cilindro alrededor del plano de referencia del eje del eje teóricamente exacto.
● La angularidad se puede usar para controlar la característica crítica en un ángulo donde el ensamblaje ocurre en un ángulo.
Figura 17. Representación tolerancia de angularidad, Recuperado de: http://smlease.com/entries/tolerance/all-about-gd-t/
Zona de tolerancia: La zona de tolerancia para la angularidad será dos planos / líneas paralelas al plano de referencia del ángulo. Todos los puntos en una superficie dada deben estar en una zona de tolerancia dada. en este caso la zona de tolerancia será de 0.1 milímetros. (Ver Figura N.18).
Figura 18. Representación zona tolerancia angularidad, Recuperado de: http://smlease.com/entries/tolerance/all-about-gd-t/
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3.6.3 Tolerancia de posición. La tolerancia de posición es una tolerancia que controla la ubicación y la orientación de las características de tamaño. La tolerancia de posición consiste en definir una ubicación teórica, denominada posición verdadera, la cual está dada por lo general por un eje o plano central al elemento. A partir de esta posición verdadera se define una zona de tolerancia, lo que indica que la posición verdadera puede variar su posición dentro de esta zona. Puesto que, la tolerancia de posición solo controla la posición de las características de tamaño, como agujeros, ranuras, pines, etc. El cuadro de control siempre tiene que estar asociado con una dimensión de tamaño como puede ser un diámetro. La ubicación y orientación del agujero están dados por la tolerancia de posición, mientras que la dimensión del agujero se indica por encima del cuadro de control y describe el diámetro y la tolerancia del orificio.
La posición verdadera del elemento, se establece con ayuda de dimensiones básicas permitiendo ubicar la posición desde los datums especificados y entre características ya definidas. (Ver Figura N.19)
Figura 19. Tolerancia de posición. (Puncochar, 2011)
3.6.4. Tolerancia de perfil. La tolerancia de perfil puede controlar, forma, ubicación, orientación y tamaño o cualquier subconjunto de estos. El perfil se puede utilizar con o sin datum de referencia y con o sin dimensiones básicas. Uno de los lugares donde el perfil se usa a menudo para controlar la planitud es cuando la planitud debe controlarse en múltiples superficies. La planitud solo se puede aplicar a una superficie a la vez, a menos que se use el símbolo Característica continua para indicar que las dos superficies deben considerarse una sola superficie. Los tipos de tolerancia de perfil son:
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Figura 20. Tolerancia de perfil de una superficie. (ASME, 2009)
La tolerancia de perfil permite controlar múltiples superficies, de esta manera al controlar varios elementos con una sola característica de tolerancia, se consigue disminuir la cantidad de caracteres implementados en los dibujos o planos de ingeniería, y reduciendo ambigüedades durante la interpretación.
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4. ELABORACIÓN DEL MATERIAL
Una vez consultada y estudiada la norma ASME Y14.5 se procede con la elaboración del material de apoyo para la aplicación de los conceptos de tolerancias dimensionales y geométricas, en el que se describe de manera detallada cada una de las etapas de elaboración, así como los criterios bajo las cuales fueron basadas las decisiones para su realización.
Se procede a realizar una recopilación de material en concordancia con la norma ASME Y14.5 - 2009, de la cual se encontró material de fuentes norteamericanas relacionadas con esta información, una vez analizada, recopilada y organizada esta información y a su vez comprendido el tema, se procede a establecer el tipo de material a elaborar, para ello, se plantearon dos propuestas de las cuales se determinaría la opción más adecuada para realizar la guía o manual ilustrativo propuesto en los objetivos del presente proyecto.
Opciones para la realización del material a trabajar:
1) Videos: Se propone realizar únicamente videos en los cuales se explicarán los conceptos más relevantes de la norma, así como su utilización en el software CAD.
2) Página web y videos: Otra opción propuesta es la consolidación de los conceptos más importantes dentro de una página web, junto con la realización de videos explicativos sobre la aplicación de la norma con algunos ejemplos desde un software CAD.
De lo anterior se opta por la opción 2, debido a que, la norma ASME Y14.5 cuenta con una gran cantidad de conceptos y términos, por lo que, no es viable la realización de la explicación a partir de únicamente videos, puesto que, estos serían demasiado extensos y poco prácticos, mientras que la opción número dos, permite distribuir el contenido de manera más adecuada.
Por lo tanto. se establece la realización de una página web junto con videos explicativos, en un orden específico, además, de ejemplos ilustrativos que permitan
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a los estudiantes comprender de manera adecuada la aplicación de las tolerancias geométricas, también como complemento a esta se realizaran una serie de videos en los cuales se selecciona una pieza que será explicada de acuerdo a la norma ASME Y14.5M-2009, para de esta manera implementar su uso, así como el uso de las herramientas del programa CAD NX para la aplicación de las tolerancias geométricas y dimensionales (GD&T).
4.1 ELABORACIÓN PÁGINA WEB.
Para la realización de la página web, como primer opción se considera la plataforma o espacio web con el que cuenta en la Universidad Distrital (https://comunidad.udistrital.edu.co/espacio-web/), para determinar si es factible hacer uso de este espacio web, es necesario realizar una revisión de la interfaz así como sus condiciones de uso, de lo cual se encuentran algunas limitantes, como lo es la interfaz la cual es poco intuitiva en el uso de las herramientas para su creación de distintos apartados, además, dentro de las condiciones se encuentra que es necesario actualizarla al menos una vez al mes de lo contrario esta será inhabilitada. Teniendo en cuenta la naturaleza de la página a elaborar y la información a consolidar se considera revisar otras alternativas. Al consultar otras posibles alternativas se encuentran las siguientes opciones como lo son wordpress, WIX y weebly. Estas páginas permiten elaborar dominios web de manera relativamente simple e intuitiva, el problema de la mayoría de estas páginas, es el requerimiento de pagar una mensualidad garantizando su posicionamiento en un buscador de internet lo cual no es necesario para el caso del presente proyecto, por lo que se determina realizar la página a través de la plataforma de WIX, la cual cuenta con la mayoría de sus funciones de manera gratuita y además no requiere actualizar la información de manera periódica.
Una vez seleccionada la plataforma (página web) a utilizar se procede a conocer el dominio de la página, en el que se encuentra una restricción de la cantidad de información que puede anexar la página, la cual solo permite subir un contenido máximo a 500 MB (Megabytes), para superar este límite de contenido, es necesario pagar un dominio, lo cual no es necesario. Por lo que se adecua y diseña el material de manera que este no supere el espacio disponible, evitando saturar de información innecesaria la página web.
Como siguiente paso se procede a estructurar el material que será anexado en la página web, teniendo en cuenta la información más relevante que permita comprender adecuadamente el uso de las tolerancias geométricas y dimensionales. Para ello, se realiza una revisión de los conceptos más importantes que permitan al
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estudiante, profesor, público en general, entender de una manera más clara el uso de la norma. Con un orden en el cual el público comience a asimilar la información de lo menos complejo (Conceptos) hasta lo más complejo (Aplicación).
A continuación, se presenta el orden en el que fue consolidada la información dentro de la página web, así como una breve explicación del por qué se decide trabajar los conceptos allí expuestos.
a. Introducción.
En este espacio se realiza una breve introducción sobre las tolerancias y los estándares que se pueden encontrar, además de dar a conocer en qué consistirá el contenido de la página web.
En la Figura 21, en el costado izquierdo se podrá observar las secciones que componen la estructura de la página, de las cuales se hará énfasis en aquellas secciones que contengan información esencial respecto a la norma ASME Y14.5 así como conceptos importantes.
Figura 21. Elaboración de la página web ‘’Introducción’’. Fuente: Elaboración propia.
b. Conceptos básicos
● Símbolos de dimensionamiento ● Modificadores de material ● Cuadro de control
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En la sección de conceptos básicos, se hará una breve introducción sobre los símbolos que posiblemente puedan encontrarse en un plano técnico, esto debido a que estos símbolos proveen información sobre el dibujo y en algunos casos pueden llegar a ser desconocidos por el estudiante o usuario. Por qué se decide explicar de manera simple aquellos conceptos que puedan llegar a ser desconocidos por el usuario (Figura 22).
Figura 22. Elaboración de la página web ‘’Conceptos básicos-Símbolos de dimensionamiento’’. Fuente: Elaboración propia.
Para el siguiente apartado derivado del número 3. Se encuentran los Modificadores de material, los cuales permiten dar mayor claridad e información sobre las restricciones necesarias sobre las piezas para su correcto funcionamiento, por lo que en este apartado se abordan los conceptos más usados en planos, por lo que en el apartado de tolerancias Figura 23. Se explican los modificadores de máximo y mínimo material.
Figura 23. Elaboración de la página web ‘’Conceptos básicos-Modificadores de material’’. Fuente: Elaboración propia.
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Continuando con el apartado de conceptos básicos, se encuentra la sección de cuadro de control, el cual busca aclarar la forma de la notación y representación de las tolerancias geométricas dentro de un dibujo o plano de ingeniería. El cuadro de control es un elemento importante para la interpretación de las tolerancias geométricas, puesto que, en este se anexan los parámetros de control de una pieza o elemento mecánico (Figura 24).
Figura 24. Elaboración de la página web ‘’Conceptos básicos-Cuadro de control’’. Fuente: Elaboración propia.
b. Grados de libertad
En el apartado número cuatro Grados de libertad, se explica el concepto de grados de libertad, cuantos grados de libertad tiene una pieza, los desplazamientos y traslaciones que se tienen dentro de un sistema coordenado, todo esto representado a su vez, por medio, de imágenes ilustrativas. (Figura 25).
Figura 25. Elaboración de la página página web ‘’Conceptos básicos-Cuadro de control’’. Fuente: Elaboración propia.
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c. Datums y marco de referencia
Para el siguiente apartado, número cinco Datums, se podrá encontrar la explicación completa del concepto de Datum, Qué es, cómo se representa en el plano, el orden en que se deben establecer, forma correcta e incorrecta, cómo se restringen los grados de libertad y tipos de datum utilizados en ingeniería, además, cada concepto será representado, por medio, de ejemplos ilustrativos (Figura 26).
Figura 26. Elaboración de la página web ‘’Datums’’. Fuente: Elaboración propia.
d. Tolerancias geométricas (Introducción):
● Tolerancias de forma (Planitud, Rectitud, circularidad y cilindricidad)
● Tolerancia orientación (Paralelismo, perpendicularidad y angularidad)
● Tolerancia posición
● Tolerancia de perfil de una línea y una superficie
En el apartado número 5 Tolerancias, y el más extenso, debido a que, en él, se encuentra la explicación de los cuatro tipos de tolerancias y una breve introducción a las mismas, que ayudará a aclarar el papel fundamental que tienen las tolerancias en la representación de los planos de producción o fabricación, además, identificando a qué grupo pertenece cada una de las diez que más adelante se explicarán con mayor detalle. (Figura 27).
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Figura 27. Elaboración de la página web ‘’Tolerancias’’. Fuente: Elaboración propia.
En el siguiente apartado, que se deriva del número seis, se encuentra la explicación de manera detallada sobre la tolerancia de forma, y sus cuatro tipos que se desprenden de ella los cuales son planitud, rectitud, cilindricidad y circularidad.
Para llevar a cabo la explicación de cada concepto, se inició con el significado de cada una con su respectivo símbolo, luego se mencionan las características más importantes como lo son, el tipo de control que tienen (2D,3D), Si se utilizan modificadores de material en su representación en el plano, si requiere o no datums para especificarse, entre otras, para luego por medio de un ejemplo ilustrativo se ilustre de manera clara lo anteriormente mencionado y de esta manera el usuario pueda aclarar dudas y demás, sin embargo, en el apartado número ocho que se encuentra más adelante, se explicará su aplicación en una pieza modelada en el programa CAD Nx donde se explicó la mayor parte de los conceptos mencionados anteriormente en este y apartados anteriores. (Figura 28). Además, se agregó algunos de los métodos de medición más utilizados durante la verificación. (Figura 29).
Figura 28. Elaboración de la página web ‘’Tolerancias y Sub-apartados’’. Fuente: Elaboración propia.
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Figura 29. Elaboración de la página web ‘’Tolerancia de forma’’. Fuente: Elaboración propia.
Continuando con el apartado de tolerancias, se encuentra la tolerancia de orientación, este contará con una estructura similar al anterior, en el que se explicará los conceptos de paralelismo, perpendicularidad y angularidad. (Figura 30).
Figura 30. Elaboración de la página web ‘’Tolerancia de orientación’’. Fuente: Elaboración propia.
Como tercera tolerancia geométrica a explicar, se encuentra la tolerancia de forma, esta es una de las más usadas en la mayoría de los planos de ingeniería, debido a que esta tolerancia permite ubicar características como agujeros, chavetas, ejes, entre otros, por lo que para este apartado cuenta con una estructura diferente a como se ha venido explicando las anteriores tolerancias. En este apartado se cuenta con ilustraciones, así como algunos ejemplos de aplicaciones simples que permitan una mayor comprensión del mismo. (Figura 31).
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Figura 31. Elaboración de la página web ‘’Tolerancia de Posición’’. Fuente: Elaboración propia.
Como última tolerancia a abordar, está la tolerancia de perfil, la cual se subdivide en dos conceptos, perfil de una línea y perfil de una superficie, continuando con la estructura manejada en las tolerancias de forma y orientación, se indican las características principales de cada una de estas, así como una introducción en la medición de las tolerancias de perfil, puesto que, esta se encuentra con mayor frecuencia. (Tolerancia de perfil). (Figura 32).
Figura 32. Elaboración de la página web ‘’Tolerancia de perfil’’. Fuente: Elaboración propia.
A pesar de que el objetivo del presente proyecto, no son las tolerancias de ajuste, se considera necesario realizar una explicación de estas, debido a que, para la explicación de los ejemplos a realizar por el programa NX, es necesario hacer uso de las tolerancias de ajuste. Por esta razón se determina la realización de este apartado (Figura 33).
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e. Tolerancias de ajuste y tablas tolerancias geométricas
Figura 33. Elaboración de la página web ‘’Referencia a tolerancias de ajuste’’. Fuente de la imagen: Elaboración propia.
Luego de realizar una investigación relacionada con los valores o rangos de las tolerancias que se deberían aplicar en los planos, se encuentra que estos dependerán de distintos factores, como lo son el tipo de material, funcionalidad, condiciones de carga o esfuerzo, acabados, criticidad del elemento dentro del ensamble, entre otros aspectos a considerar. Por lo que estos valores dependerán del criterio del diseñador, aun así, es posible hacer uso de la norma ISO 2768 la cual cuenta con valores recomendados que permite trabajar con valores estandarizados, por lo que, para la elaboración de los ejemplos, estos serán realizados bajo la norma ISO 2768, teniendo en cuenta que son valores recomendados y que el valor real dependerá de la contemplación de los factores anteriormente mencionados. (Figura 34).
Figura 34. Elaboración de la página web ‘’Norma ISO 2768 y valores recomendados para tolerancias de forma, orientación y perfil’’. Fuente de la imagen: Elaboración propia.
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f. Ejercicios para desarrollar aplicando la norma ASME Y14.5- 2009
g. Listado de videos
● Introducción a PMI
● Pieza 1 (Placa de desgaste)
● Dibujo en plano pieza 1
● Pieza 2 (Placa de Alineación)
● Dibujo en plano pieza 2
Para el siguiente apartado, ejercicios a desarrollar, cuenta con una serie de videos, los cuales consisten en la explicación de ejemplos audiovisuales, realizados con el programa NX, la elaboración de los videos explicativos será abordado a profundidad en numerales siguientes.
Figura 35. Elaboración de la página web ‘’Ejercicios a desarrollar’’. Fuente: Elaboración propia.
Figura 36. Elaboración de la página web ‘’Tolerancia de perfil’’. Fuente: Elaboración propia.
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h. Documentos relacionados
Figura 37. Elaboración de la página web ‘’Documentos relacionados’’. Fuente: Elaboración propia.
Importante: Tolerancia de Runout. Es importante resaltar que en el material anteriormente elaborado se explicó la mayor parte de conceptos encontrados dentro de la norma Asme Y14.5M - 2009, sin embargo, el objetivo planteado inicialmente era, solo explicar cuatro tipos de tolerancias (Forma, Orientación, Posición y Perfil), sin involucrar una quinta tolerancia llamada “runout”. debido a que, se realizó un seguimiento consultando sobre sus aplicaciones en la industria, y debido a la poca aplicación y frecuencia de esta, la explicación se enfocará específicamente en las cuatro tolerancias mencionadas anteriormente.
Por tanto, las tolerancias de Runout no serán trabajadas en este proyecto, debido a la baja cantidad de ejemplos elaborados sobre esta tolerancia, por lo que el objetivo será la explicación de aquellas tolerancias que sean trabajadas con una mayor frecuencia.
4.2. ELABORACIÓN MATERIAL AUDIOVISUAL
4.2.1. Selección de software. El software CAD con el cual se trabajara para la elaboración de los videos estará condicionado por aquellos softwares que provean herramientas de dimensionamiento adecuadas, así como por el tipo de software trabajado en otros proyectos de grado similares al presente.
Los programas que con mayor frecuencia se usan para la elaboración de piezas mecánicas son: SOLIDWORKS, SOLID EDGE, NX, INVENTOR, CATIA y PRO ENGINEER. Por lo que se decidirá trabajar con alguno de los programas ya mencionados. Primero se reviso la disponibilidad de estos programas dentro de las salas de cómputo de la Universidad Distrital en la facultad Tecnológica, de lo cual se encuentra que solo hay disponibilidad de los programas SOLID EDGE y NX.
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Además, se realiza una investigación sobre proyectos ya entregados y con metodología similar al contenido anteriormente presentado, en los cuales se encontró un proyecto con la metodología similar, pero usando una norma ISO y empleando SOLIDWORKS como software de diseño, también se encontró otro grupo de estudiantes el cual comenzaría a realizar su proyecto también con material similar, pero usando como software CAD a SOLIDEDGE. Sin embargo, la decisión determinante para la elección del software NX, fue debido a que, al consultar a varios estudiantes de semestres más avanzados, iguales e inferiores, sobre el software que habían aprendido a manejar dentro de su proceso de formación, a lo cual muchos respondieron NX (10,11,12) y SOLIDEDGE, pero programas como SOLIDWORKS, inventor o AutoCAD los habían aprendido de manera autónoma. Por tanto, al evidenciar que varios estudiantes utilizaban NX nos facilita un poco el proceso de manejo de software debido a que, si se escogía un software que la mayoría poco manejara o no conociera, el proceso de aprendizaje se iba a tornar un poco más largo y se hubiesen necesitado más videos explicativos entorno a esta herramienta. Además, el software se encuentra dentro de los computadores de la sala de software de mecánica en la facultad tecnológica.
Por último, con respecto a la versión a emplear se decidió optar por la más reciente y actualizada NX 12.
4.2.2 Selección de las piezas a explicar. Para la selección de cada pieza a ser explicada con Nx, se hizo uso de la guía práctica Geotol Pro, en el cual los ejercicios propuestos contaban con un análisis básico, basado en la aplicación de tolerancias geométricas y dimensionales (GD&T). De estos se seleccionan aquellos ejercicios en los cuales se puedan explicar la mayor cantidad de conceptos posibles.
La primera pieza a trabajar será un ensamble de placa de alineación como se muestra en la figura 38, estas se encuentran sujetas por pernos y son apoyadas en un saliente de ángulo de 90°. Para hacer uso de la norma la explicación será realizada para la pieza de color verde, esta se puede encontrar en el libro Geotol Pro en la unidad 8. página 170.
Como segunda pieza se seleccionó un ensamble de placa de alineación (Figura 39), la cual consiste en una placa ranurada con un pasador central y sujeta por dos pernos en uno de sus lados. Esta pieza permite dar explicación del uso de un datum de eje que pasa a ser un datum de plano.
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Figura 38. Pieza a explicar (Placa de desgaste). Fuente: Elaboración propia, basado en el libro de Scott Neumann y Al Neumann, (Neumann, 2009)
Figura 39. Pieza a explicar (Placa de desgaste). Fuente: Elaboración propia, basado en el libro de Scott Neumann y Al Neumann, (2009). 4.2.3 Guión de la pieza. Para las piezas anteriormente definidas se estableció un guión en el cual se explica la aplicación de las tolerancias geométricas, así como el uso de conceptos de funcionalidad, restricción de grados de libertad, selección de datums, aplicación de tolerancias geométricas, etc. Delo anterior se establece la siguiente estructura con la que contaran los videos:
1. PIEZA: (¿Qué es?, ¿Para qué sirve?, ¿Cuál es su función?)
2. Explicación de selección y cantidad de datums.
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3. Explicación detallada (paso a paso) de cada herramienta para el PMI (Acotado y GD&T).
4. Explicación del por qué se aplica cada tolerancia y el cálculo de los valores por medio de tablas.
5. Explicación de cómo llevar a cabo el proceso de verificación del PMI Y GD&T.
6. Explicación de cómo llevar la pieza del entorno PMI al plano.
7. Explicación de la representación de las vistas y acomodación de la pieza en el Plano.
4.2.4 VIDEOS INTRODUCTORIOS
4.2.4.1 Video Numero 1.
● PMI (Product Manufacturing Introduction)
Como primer video introductorio se comenzó con la explicación del tema de PMI, debido a que iba a ser la herramienta donde se llevará a cabo toda la representación de tolerancias geométricas y dimensionales, acotado, etc. de cada pieza, por tanto, fue necesario comenzar a explicar dentro del software este entorno y a su vez las herramientas que acompañan a este.
Estructura video PMI
1. ¿Qué es? 2. ¿Para qué se utiliza? 3. Ejemplo de utilización 4. Software donde se encuentra 5. Beneficios PMI 6. Explicación herramientas entorno PMI
4.2.4.2 VIDEOS APLICACIÓN GD&T
● PIEZA I (VIDEO II)
Como tercer video se iniciará tomando un ejemplo del libro Geotol Pro escrito por Scott y Al Neumann, en el cual se utilicen la mayor cantidad de tolerancias geométricas y dimensionales posibles, para de esta manera poder explicar de manera detallada cada una de estas
Estructura video II:
1. ¿Qué es?, ¿Para qué se utiliza?, Funcionalidad en Ensamble. 2. Explicación pieza dentro del software. 3. Establecimiento de datums y grados de libertad.
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4. PMI (Acotación). 5. Explicación Cuadros de control en PMI. 6. Explicación y justificación del por qué, se utiliza cada GD&T en la
pieza. 7. Asignación de cada valor GD&T por tablas ANSI.
● PIEZA I DIBUJO EN PLANO (VIDEO III)
Para este video solo se explicará cómo es el procedimiento para llevar la pieza de modelado a dibujo en plano, atado con todo el PMI realizado en el video número dos y complementos adicionales.
Estructura Video III
1. Pasar de modelado a Dibujo en plano entorno NX. 2. Representación del PMI en el dibujo en plano final.
● PIEZA II (VIDEO IV)
Como cuarto video se terminará con un ejemplo también tomado del libro Geotol Pro escrito por Scott y Al Neumann, explicando las tolerancias restantes las cuales faltaron en el video anterior, y de esta manera lograr explicar en su totalidad todas las GD&T propuestas inicialmente.
Estructura Video IV
1. ¿Qué es?, ¿Para qué se utiliza?, Funcionalidad en Ensamble. 2. Explicación pieza dentro del software. 3. Establecimiento de datums y grados de libertad. 4. PMI (Acotación). 5. Explicación Cuadros de control en PMI. 6. Explicación y justificación del por qué, se utiliza cada GD&T en la
pieza. 7. Asignación de cada valor GD&T por tablas ANSI.
● PIEZA II DIBUJO EN PLANO (VIDEO V)
Como quinto y último video se explicará nuevamente como es el procedimiento para llevar la pieza de modelado a dibujo en plano, atado con todo el PMI realizado en el video número dos y complementos adicionales.
Estructura Video V
1. Pasar del entorno modelado a Dibujo en plano software NX. 2. Representación del PMI en el dibujo en plano final.
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4.3 SOFTWARE DE EDICIÓN
Para la selección del software de edición se decide realizarse por medio del programa ADOBE PREMIERE PRO. En primer lugar, se requiere realizar la grabación de la pantalla por lo que se hace uso de la herramienta de grabación con la que cuenta Windows 10, presionando las teclas Win + R, pero al revisar la grabación se encuentra con que las ventanas o cuadros de diálogo de las herramientas usadas en NX no se visualizaban, por lo que es necesario consultar otras opciones. Dentro los programas más usados para realizar la grabación de la pantalla, encontramos el programa CAMTASIA STUDIO, que además permite realizar la edición directa de los videos, por lo que se decide probar con CAMTASIA, a pesar de que el programa fuera algo más pesado que los anteriores, cumplía con los requerimientos que se buscaban, debido a que, además de ser uno de los programas de edición más usados para crear tutoriales en vídeo y presentaciones. contaba con características que iban a ser fundamentales para su elección, algunas de ellas eran: Poder grabar totalmente la pantalla, seleccionar la calidad de la grabación y el manejo de las voces se podía realizar fácilmente, además de comprimir el tamaño total del video con el fin de lograr subir el contenido sin ningún problema a cualquier plataforma, página web y/o sitio web.
Una vez seleccionado el software de edición se realizan dos grabaciones por cada pieza, para así no saturar demasiado cada video. Para la primera grabación se realiza desde el primer ítem del guión hasta el quinto ítem, y para la segunda grabación se realizan los ítems restantes seis y siete.
Figura 40. Edición de video explicativo con CAMTASIA Studio 8. Fuente: Elaboración propia.
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4.4 GRABACIÓN OPERACIONES SOFTWARE NX 12 (SIN AUDIO)
Una vez elaborado el guión en el que se define el orden con que se realizará la explicación, se procede a grabar la pantalla dentro del software NX 12, paso a paso por el orden de guión establecido anteriormente, y tratando de mostrar cada herramienta sin omitir. Para luego hacer uso del software de edición CAMTASIA studio 8. para llevar a cabo, el proceso de edición, involucrando la voz en cada parte, e imágenes todo esto para complementar y terminar en totalidad cada video.
4.5 EDICIÓN DE LOS VIDEOS:
Una vez grabada la pantalla con el procedimiento realizado en el software NX en el orden establecido por el guión, se procede a realizar la grabación del audio por separado por medio del software CAMTASIA Studio 8. Una vez grabado el audio con la explicación según el guión realizado, se procede a realizar la adaptación con la grabación de la pantalla. Ya que el video y el audio no se grabaron simultáneamente, es decir que la explicación no se realizó mientras se hacía uso de NX, es necesario adecuar el video para que este siga la explicación del audio, esto se realizará según la situación, por ejemplo, si se requiere detener el video para dar tiempo a explicar algún concepto, sería necesario alargar un instante del video, esto se realiza con la herramienta ‘’extender cuadro’’ lo que permite ampliar un instante de video tantos segundos como se requiera. En el caso de que se necesite adelantar o acelerar cierta parte del video, se hará con la herramienta ‘’velocidad de clip’’. en el proceso se anexan imágenes y tablas que permitan comprender claramente lo que se está explicando, por lo que es necesario realizar una revisión detenida para que los tiempos de aparición de imágenes, secuencia del video, explicación del audio, etc. concuerden adecuadamente.
Figura 41. Grabación y edición de videos con el software CAMTASIA Studio 8 y elaboración de la pieza con el software NX11. Fuente: Elaboración propia.
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5. VALIDACIÓN DEL MATERIAL DE APOYO
Como siguiente y última parte de este proyecto, luego de haber desarrollado el material de apoyo en su totalidad. tanto de la página web en WIX del proyecto, como sus videos, se procedió a realizar por medio de Google drive, un formulario de Google el cual, cuyo objetivo principal tendría validar todo el contenido del material de apoyo elaborado anteriormente.
El formulario principalmente cuenta con cinco secciones, 24 preguntas y un comentario al finalizar el formulario. Las cuales se explicarán una a una a continuación.
Sección 1:
Figura 42. Elaboración Formulario, Sección 1 ‘’Presentación del Formulario y preguntas de contextualización del usuario’’. Fuente: Elaboración propia.
En la anterior figura se puede observar la primera sección del formulario la cual consta del título del proyecto con una descripción corta de su objetivo principal, y cinco preguntas en las cuales se busca saber los conocimientos con los que se encuentra el estudiante, en cuales materias de su proceso de formación escucho o utilizo estos conceptos, antes de ver el material de apoyo. para de esta manera tener una idea general acerca.
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Las preguntas de esta sección son:
● Número de semestre que cursa actualmente ● Durante su proceso de formación que tan frecuente ha utilizado y/o aplicado
algún concepto sobre tolerancias geométricas y dimensionales para la representación de planos.
● ¿Cuáles han sido los conceptos que con mayor frecuencia ha utilizado? ● En cuál de las siguientes asignaturas ha utilizado y/o aplicado tolerancias
geométricas y dimensionales. ● ¿Cuál de estos programas de diseño ha utilizado durante su proceso de
formación?
Sección 2:
Figura 43. Elaboración Formulario, Sección 2, ‘’Preguntas página web’’. Fuente: Elaboración propia.
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Para la segunda sección “Preguntas relacionadas con la página web” (Figura 43), se encuentran cuatro preguntas las cuales, se realizaron específicamente preguntando sobre la página web WIX del proyecto, en las cuales encontramos preguntas como:
● ¿Presentó algún problema al ingresar o visualizar el contenido dentro de la página web WIX del proyecto sobre tolerancias geométricas y dimensionales?.
● ¿Presentó alguna dificultad en relación con las imágenes que se utilizaron para la explicación de los conceptos sobre tolerancias geométricas y dimensionales?
● ¿Fue clara la explicación de los conceptos de tolerancias y dimensionamiento geométrico?
● ¿Fueron claros los ejemplos ilustrativos presentados para la explicación de cada concepto?
Sección 3:
Figura 44. Elaboración Formulario, Sección 3, ‘’Preguntas Material Audiovisual’’. Fuente: Elaboración propia.
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Como tercera sección “Preguntas relacionadas con los videos” (Figura 44), se encuentran cinco preguntas, todas relacionadas específicamente con los videos, algunas de estas preguntas son:
● ¿Género conflicto con el orden de la información presentada en los vídeos? ● Con respecto a los vídeos: ¿Presentó algún tipo de dificultad, en temas de
calidad y sonido? ● ¿Considera que el material presentado en cada vídeo fue? ● ¿Fueron claros los ejemplos utilizados para explicar los conceptos de
tolerancias geométricas y dimensionales dentro de cada uno de los vídeos? ● ¿Es clara la manera como se utiliza y manipula el programa CAD NX dentro
de cada uno de los vídeos?
Sección 4:
Figura 45. Elaboración Formulario, sección 4, ‘’Consolidación conceptos’’. Fuente: Elaboración propia.
Como cuarta sección “Consolidación de conceptos” (Figura 45), se encontrara un total de ocho preguntas, las cuales se formularon para comprobar y evidenciar que
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el usuario después de haber observado el material en su totalidad, se haya llevado claro los conceptos más importantes que predominan en la Norma ASME Y14.5M - 2009. las preguntas formuladas son:
● ¿Qué es un Datum? ● ¿Qué es el cuadro de control? ● ¿Qué son los grados de libertad? ● ¿Cuántos grados de libertad tiene una pieza? ● Defina uno de los cuatro tipos de tolerancias de forma. ● Es correcto afirmar que según el estándar Asme Y14.5M - 2009 se permite el
uso de la tolerancia de angularidad para representar todas las tolerancias de orientación?
● ¿Qué tipo de tolerancia se podría usar para controlar el contorno de un elemento?
Sección 5:
Figura 46. Elaboración Formulario, Sección 5‘’ Valoración del Material de Apoyo’’. Fuente: Elaboración propia.
Para esta fase no se realizaron preguntas, si no por el contrario se realizó una especie de valoración (calificación), para esta se toma una numeración de 1 a 5, siendo 1 (Inadecuado). 2 (Poco Adecuado), 3 (Regular), 4(Bueno) y 5 (Excelente), todo esto con el fin, de que los usuarios nos evalúen el contenido que se encontraba tanto en
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la página web de WIX del proyecto como de los videos presentes en esta misma. Para de esta manera poder sacar algunas conclusiones de acuerdo, a las respuestas que se obtengan al finalizar el periodo evaluativo.
● De 1 a 5 Valore su experiencia con la página web wix del proyecto de tolerancias geométricas y dimensionales.
● De 1 a 5 Valore su experiencia con los vídeos ● Sus opiniones son valiosas para el mejoramiento y desarrollo de nuestro
proyecto, por eso no olvides dejarnos tu comentario.
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6. RESULTADOS
Una vez finalizado el material de apoyo y realizada la valoración por un número considerable de usuarios a través del formulario de validación, se procede a evaluar todas las respuestas formuladas para cada sección, obteniendo los siguientes resultados:
Sección 1:
Para esta sección, en la cual se formularon en total 5 preguntas, se presentan los resultados por separado para cada una de las cinco preguntas, todo esto se realiza para poder analizar y contextualizar de una mejor manera los resultados obtenidos.
SECCIÓN 1:
Pregunta 1.
● Número de semestre que cursa actualmente
Figura 47. Respuestas Formulario, Sección 1 (Pregunta 1) Fuente: Elaboración propia.
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Pregunta 2
● Durante su proceso de formación que tan frecuente ha utilizado y/o aplicado algún concepto sobre tolerancias geométricas y dimensionales para la representación de planos.
Figura 48. Respuestas Formulario, Sección 1 (Pregunta 2) Fuente: Elaboración propia.
Pregunta 3
● ¿Cuáles han sido los conceptos que con mayor frecuencia ha utilizado?
Figura 49. Respuestas Formulario, Sección 1 (Pregunta 3) Fuente: Elaboración propia.
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Pregunta 4
● En cuál de las siguientes asignaturas ha utilizado y/o aplicado tolerancias geométricas y dimensionales.
Figura 50. Respuestas Formulario, Sección 1 (Pregunta 4) Fuente: Elaboración propia.
Pregunta 5
● ¿Cuál de estos programas de diseño ha utilizado durante su proceso de formación?
Figura 51. Respuestas Formulario, Sección 1 (Pregunta 5) Fuente: Elaboración propia.
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SECCIÓN 2:
Pregunta 6
● ¿Presentó algún problema al ingresar o visualizar el contenido dentro de la página web wix del proyecto sobre tolerancias geométricas y dimensionales?
Figura 52. Respuestas Formulario, Sección 2 (Pregunta 6) Fuente: Elaboración propia.
Pregunta 7
● ¿Presentó alguna dificultad en relación con las imágenes que se utilizaron
para la explicación de los conceptos sobre tolerancias geométricas y dimensionales?
Figura 53. Respuestas Formulario, Sección 2 (Pregunta 7) Fuente: Elaboración propia.
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Pregunta 8
● ¿Fue clara la explicación de los conceptos de tolerancias y dimensionamiento geométrico?
Figura 54. Respuestas Formulario, Sección 2 (Pregunta 8) Fuente: Elaboración propia.
Pregunta 9 ● ¿Fueron claros los ejemplos ilustrativos presentados para la explicación de
cada concepto?
Figura 55. Respuestas Formulario, Sección 2 (Pregunta 9) Fuente: Elaboración propia.
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SECCIÓN 3:
Pregunta 10
● ¿Género conflicto con el orden de la información presentada en los vídeos?
Figura 56. Respuestas Formulario, Sección 3 (Pregunta 10) Fuente: Elaboración propia.
Pregunta 11 ● Con respecto a los vídeos: ¿Presentó algún tipo de dificultad, en temas de
calidad y sonido?
Figura 57. Respuestas Formulario, Sección 3 (Pregunta 11) Fuente: Elaboración propia.
Pregunta 12 ● ¿Considera que el material presentado en cada vídeo fue?
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Figura 58. Respuestas Formulario, Sección 3 (Pregunta 12) Fuente: Elaboración propia.
Pregunta 13
● ¿Fueron claros los ejemplos utilizados para explicar los conceptos de
tolerancias geométricas y dimensionales dentro de cada uno de los vídeos?
Figura 59. Respuestas Formulario, Sección 3 (Pregunta 13) Fuente: Elaboración propia.
Pregunta 14
● ¿Es clara la manera como se utiliza y manipula el programa CAD NX dentro de cada uno de los vídeos?
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Figura 60. Respuestas Formulario, Sección 3 (Pregunta 14) Fuente: Elaboración propia.
SECCIÓN 4:
Pregunta 15
● ¿Qué es un Datum?
Figura 61. Respuestas Formulario, Sección 4 (Pregunta 15) Fuente: Elaboración propia.
Pregunta 16
● ¿Qué es el cuadro de control?
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Figura 62. Respuestas Formulario, Sección 4 (Pregunta 16) Fuente: Elaboración propia.
Pregunta 17
● ¿Qué son los grados de libertad?
Figura 63. Respuestas Formulario, Sección 4 (Pregunta 17) Fuente: Elaboración propia.
Pregunta 18 ● ¿Cuántos grados de libertad tiene una pieza?
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Figura 64. Respuestas Formulario, Sección 4 (Pregunta 18) Fuente: Elaboración propia.
Pregunta 19
● Defina uno de los cuatro tipos de tolerancias de forma.
Figura 65. Respuestas Formulario, Sección 4 (Pregunta 19) Fuente: Elaboración propia.
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Pregunta 20 ● Es correcto afirmar que según el estándar ASME Y14.5M - 2009 se permite el
uso de la tolerancia de angularidad para representar todas las tolerancias de orientación?
Figura 66. Respuestas Formulario, Sección 4 (Pregunta 20) Fuente: Elaboración propia.
Pregunta 21
● ¿Qué tipo de tolerancia se podría usar para controlar el contorno de un
elemento?
Figura 67. Respuestas Formulario, Sección 4 (Pregunta 21) Fuente: Elaboración propia.
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Pregunta 22
● ¿Qué tipo de elementos permite controlar la tolerancia de posición?
Figura 68. Respuestas Formulario, Sección 4 (Pregunta 22) Fuente: Elaboración propia.
SECCIÓN 5:
Pregunta 23
● De 1 a 5 Valore su experiencia con la página web wix del proyecto de tolerancias geométricas y dimensionales.
Figura 69. Respuestas Formulario, Sección 5 (Pregunta 23) Fuente: Elaboración propia.
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Pregunta 24 ● De 1 a 5 Valore su experiencia con los vídeos
Figura 70. Respuestas Formulario, Sección 5 (Pregunta 24) Fuente: Elaboración propia.
Opiniones y comentarios ● Sus opiniones son valiosas para el mejoramiento y desarrollo de nuestro
proyecto, por eso no olvides dejarnos tu comentario.
Figura 71. Respuestas Formulario, Sección 5 (Opiniones y comentarios) Fuente: Elaboración propia.
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7. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Con el fin de determinar el alcance y eficacia que tiene el material de apoyo elaborado en el presente proyecto, se procede a realizar el análisis de las valoraciones obtenidas por el formulario diligenciado por estudiantes del programa de Tecnología Mecánica, para ello se procederá a examinar las respuestas obtenidas y determinar una tendencia de los datos. SECCIÓN 1: Pregunta 1.
Se observa del primer gráfico que el número de usuarios encuestados se encuentran en su mayoría entre los semestres tres y siete.
Pregunta 2.
En la pregunta 2, se encuentra que el 70% de los encuestados no hacen uso de los conceptos de tolerancias geométricas de manera continua, por lo que se observa que este tipo de conceptos no se tienen muy presentes en la aplicación en plano o dibujo de ingeniería.
Pregunta 3.
Se observa que, en su mayoría, los usuarios conocen o han escuchado sobre alguno de los términos usados en las tolerancias geométricas, aun así, también se encuentra desconocimiento o confusión relacionado con las tolerancias geométricas, puesto que, se pueden llegar a confundir con las tolerancias de ajuste, las cuales se trabajan de manera más frecuente es las asignaturas.
Pregunta 4.
Se observa que ninguno de los encuestados respondió ‘’En ninguna de las anteriores’’, por lo que se puede determinar que los conceptos de tolerancias
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geométricas, si son trabajados en las distintas asignaturas y con una mayor frecuencia en la asignatura de dibujo de elementos de máquinas.
Pregunta 5.
Los programas que se han trabajado con mayor frecuencia por parte de los usuarios son SOLIDEDGE y NX, debido a que, estos son los programas con los que cuenta la sala de cómputo de la Universidad Distrital facultad Tecnológica, por lo que es posible inferir que dichos programas marcan una tendencia en el tipo de programas trabajados por los estudiantes.
SECCIÓN 2:
Las preguntas de la sección 2, tienen como objetivo valorar la calidad de la información así mismo como su visualización.
Pregunta 6.
El 90% no presenta problemas en la visualización de la información dentro de la página web del proyecto, aún así, se cuenta con un 10% el cual presenta problemas en la visualización de la página web de WIX, posiblemente esto sea debido por el tamaño de las pantallas con las que se consulta el material. Por lo que es necesario evaluar nuevamente la visualización del material en distintos tamaños de pantalla y determinar una posible solución.
Pregunta 7.
No se presentan problemas al momento de cargar y visualizar las imágenes y ejemplos ilustrativos.
Pregunta 8.
Se observa dentro de la explicación y redacción realizada para la explicación de los conceptos, no presentan problemas en transmitir la idea allí expuesta.
Pregunta 9.
Se observa que para los usuarios las ilustraciones utilizadas son claras y permiten comprender los distintos conceptos de las tolerancias geométricas.
Sección 3
Las preguntas de la sección 3, a diferencia de la anterior sección tiene como objetivo valorar específicamente el material audiovisual (Videos), desde aspectos de calidad, visualización e información presentada.
Pregunta 10.
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No se presentan conflictos en el orden del material, por lo que el orden seguido permite al usuario comprender paso a paso cada uno de los conceptos esenciales de la norma.
Pregunta 11.
El 80% de los usuarios no presentan inconsistencias relacionado a los videos, pero un 20% informó problemas con el nivel de sonido, lo cual es posible debido a los altavoces con los que se cuenta los distintos dispositivos en los que se consulta dicha materia, por lo que es necesario mejorar la calidad del sonido tanto como su volumen, de lo cual permite mejorar la experiencia de usuario en distintos dispositivos.
Pregunta 12.
No se observa inconformidad relacionada con la cantidad de material expuesta dentro de la página web del proyecto, por lo que la cantidad de volumen de material elaborado es adecuado.
Pregunta 13.
Los ejemplos ilustrativos empleados para la explicación de los diferentes conceptos son claros para el usuario, lo cual permite aclarar dudas durante su aplicación.
Pregunta 14.
No se presenta problemas con la explicación y manejo del programa NX, por lo que su manejo es claro y permite al usuario comprender el uso de las herramientas necesarias para la aplicación de tolerancias geométricas.
SECCIÓN 4.
Para comprobar la efectividad del material en la consolidación del material, se realizó una serie de preguntas relacionadas con las tolerancias geométricas, esto con el objetivo de comprobar si efectivamente el usuario del material de apoyo, adquiere de manera adecuada los conceptos allí expuestos.
Pregunta 15.
Se observa que los usuarios comprenden el concepto de datum y su funcionamiento dentro de las tolerancias geométricas.
Pregunta 16.
En usuario comprende el objetivo del cuadro de control y la información que es consolidada dentro de este.
Pregunta 17.
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Se observa la comprensión del usuario sobre los grados de libertad, definiendo este como los posibles movimientos y rotaciones que puede llegar a tener un elemento.
Pregunta 18.
La mayoría de los usuarios comprenden el número máximo de grados de libertad, aun así, se cuenta con un usuario con respuesta errónea, por lo que es necesario revisar nuevamente si la explicación de grados de libertad pueda llegar a ser confusa.
Pregunta 19.
Los usuarios definen adecuadamente la tolerancia seleccionada. y a su vez la correcta explicación de la misma.
Pregunta 20.
El 30% de los encuestados desconocen la aplicación de la tolerancia de angularidad en los diferentes tipos de orientación que menciona la norma, por lo cual, es necesario hacer mayor énfasis en casos que permitan aclarar el uso de esta tolerancia en estos casos.
Pregunta 21.
Dentro de esta pregunta, se encuentra que más del 40% de los usuarios aún no tienen claro el objetivo del uso de la tolerancia de perfil, por lo anterior es necesario ahondar más este concepto, debido a que, este es el concepto en cual se cuenta con el mayor número de respuestas incorrectas.
Pregunta 22.
El usuario comprende el tipo de elementos a los cuales, en la mayoría de casos es necesario aplicar tolerancias de posición, como lo son agujeros, chavetas, pines, etc.
SECCIÓN 5.
Como última sección, se tiene como objetivo conocer la aceptación y aprobación de los usuarios referente al material de apoyo anteriormente elaborado.
Pregunta 23.
En promedio, la valoración de la página web del proyecto, cuenta con una calificación de 4,3. De lo cual se puede inferir que la manera como se presenta la información es correcta, pero esta requiere algunos ajustes en la visualización del material, lo cual permitirá mejorar la experiencia del usuario al momento de consultar dicha información.
Pregunta 24.
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En promedio, la valoración del material audiovisual (Videos) cuenta con una calificación de 4,7.
Opiniones y Comentarios
Para esta última parte del formulario, se observa que el 50% de los usuarios decidieron dejar su comentario, dentro de los cuales se resalta la aceptación y conformidad del material de apoyo presentado.
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8. CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos en la fase de validación realizada para estudiantes y docentes del programa de Tecnología Mecánica, se observa por parte de los evaluados, un manejo apropiado en relación a los temas y conceptos seleccionados. Por tanto, se concluye que el material de apoyo elaborado en el presente proyecto, permite al estudiante adquirir y/o reforzar conceptos relacionados con las tolerancias y dimensionamiento geométrico.
Además, se observa una clara aceptación del material de apoyo (Página web del proyecto y material audiovisual), por parte de los estudiantes, debido a que este tipo de material, apoya al estudiante durante su aprendizaje y consolidación de conceptos necesarios para el correcto manejo de este tipo de normativas.
Teniendo en cuenta que el usuario promedio consulta con una mayor frecuencia información presentada en videos e ilustraciones, la elaboración de material realizado en este tipo de formatos permite aumentar el interés por parte del estudiante, por lo que el proponer material educativo e informativo, en este tipo de formatos, aumenta el número de usuarios interesados en aprender, contribuyendo de esta manera a su formación como profesional. Es importante tener en cuenta la relevancia del manejo de herramientas computacionales ya que estas permiten al profesional ampliar su campo de acción.
Luego de realizar algunas correcciones en el material elaborado, se propone como medio de divulgación dos propuestas, como primera, publicar el material en la página web de proyecto curricular de Tecnología Mecánica de la Universidad Distrital, para ello se procederá a realizar la diligencia con la coordinación del proyecto curricular encargado y definir el trámite necesario para realizar la publicación de dicho material, esto con el objetivo de contribuir en la formación de los estudiantes de la Universidad. En segundo lugar, por medio de un cartel el cual esté presente dentro de la sala de software de mecánica, en el cual se presente el enlace y un código QR con todo lo referente al material de apoyo elaborado.
A futuro:
Adquirir un dominio de páginas como wordpress o weebly, las cuales permiten consolidar una mayor cantidad de información, como la incorporación normativas adicionales relacionadas con las tolerancias geométricas, lo que posibilitará ampliar el conocimiento adquirido por los usuarios así como la formación de profesionales más aptos. Además de permitir una mayor manipulación de la información allí consolidada, permitiendo migrar la información a otro tipo de plataformas si así, se requiere.
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REFERENCIAS:
Acuity. (21 de septiembre de 2017). NX CAD introduction to PMI (Product Manufacturing
Information). Obtenido de
https://www.youtube.com/channel/UCTAb3NNPdfecKuUQAz9ylKw
ASME. (2009). Dimensioning and Tolerancing (Y14.5). ASME.
aysplm. (2018). Obtenido de nxcadcam: http://www.nxcadcam.es/pmi-informacion-de-
productos-y-de-fabricacion-con-nx12-parte-1/
Cobanengineering. (s.f.). Obtenido de
https://www.cobanengineering.com/Tolerancias/Tolerancias_Definicioness.asp
Cogorno, G. R. (2006). Geometric Dimensioning and Tolerancing for Mechanical Desing .
New York: McGraw-Hill.
Drake, P. (1999). DIMENSIONING AND TOLERANCING HANDBOOK. New: McGraw-Hill.
Engineers EDGE Solutions By Design. (2000). Obtenido de
https://www.engineersedge.com/training_engineering/advantages_geometric_di
mensioning_tolerance.htm
Gad, K. (23 de enero de 2017). Krzysztof Gad. Obtenido de
https://www.youtube.com/watch?v=-uzpo8Nz_iI
Grewal, S. (2011). MANUFACTURING PROCESS DESIGN AND COSTING. London:
Springer.
Grupro PLM. (20 de Febrero de 2015). Obtenido de http://plm.grupro.com.ar/colocar-
cotas-pmi-en-un-modelo-3d/
Jensen, C. (2006). Dibujo y diseño en ingenieria. México D.F.: Mc. Graw Hill.
Neumann, S. (2009). A Practical Guide to Geometric Tolerancing per ASMEY14.5-2009.
Southfield: Society of Manufacturing Engineers.
Puncochar, D. (2011). Interpretation of geometric dimensioning and tolerancing. New
York: Industrial Press,.
smlease design. (2007). Obtenido de http://www.smlease.com/entries/tolerance/all-
about-gd-t/