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Simulación Monte Carlo y apilamiento de tolerancias

Averigüe cuántas piezas saldrán fuera de especificación antes de fabricar: la variación de cada entrada se convierte en la variación del resultado, y la página muestra qué tolerancia conviene ajustar. Usted escribe la ecuación (p. ej. caudal = área × carrera × rotación) o enumera las cotas del montaje, indica la media y la dispersión de cada entrada, y la página sortea miles de piezas virtuales.

Herramienta de predimensionamiento y estimación: los resultados no sustituyen al proyecto, cálculo o informe firmado por un técnico competente ni la verificación conforme a las normas aplicables.

VerificaciónRevisión 03/11/2026
Modelo
Ejemplos:
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Parámetros por distribución: normal (media, desviación típica) · uniforme (mínimo, máximo) · triangular (mínimo, máximo, moda) · lognormal (media, desviación típica, umbral) · Weibull (forma, escala, umbral) · constante (valor).

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Sentido +: la cota aumenta el resultado (p. ej. el alojamiento aumenta la holgura); −: lo disminuye (las piezas montadas dentro). Tolerancia − es la variación hacia abajo, sin signo. Normal: la tolerancia vale ± k σ (3σ = 99,73% de las piezas); uniforme y triangular: la cota ocupa todo el rango.

Especificación del resultado
Simulación

La misma semilla repite exactamente los mismos números; cámbiela para ver la variación de una simulación a otra.

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—Simulación Monte Carlo
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Peor caso, RSS y Monte Carlo

Cómo leer: la tabla compara tres formas de sumar las tolerancias de la cadena: peor caso (todas las cotas en el límite a la vez: seguro, pero caro), RSS (raíz de la suma de cuadrados: supone que las desviaciones se compensan) y Monte Carlo (sortea montajes reales). En el gráfico, cada barra es el rango del resultado por un método; las líneas verticales son la holgura mínima y máxima. Barra dentro de las líneas = el montaje cumple.

Histograma del resultado simulado

Barras = valores simulados (rojo = fuera de especificación); curva = normal con la misma media y desviación típica.

Cómo leer: cada barra cuenta cuántas piezas simuladas cayeron en ese rango del resultado; rojo = fuera de especificación (líneas discontinuas). La curva es la normal equivalente: si el histograma se aparta de ella (asimetría, cola larga), fíese del Ppk por percentiles. Bien: todo el montículo entre los límites, con holgura a ambos lados.

Toque el gráfico para ver los valores.

Resultados de la simulación

Cómo leer: % fuera y PPM = fracción de los montajes simulados fuera de especificación (PPM = por millón), con el intervalo de confianza de la simulación; Pp compara el ancho de la especificación con la dispersión del resultado; Ppk también tiene en cuenta el centrado (≥ 1,33 es el objetivo habitual). La última tabla comprueba que cada entrada se sorteó con la media y la desviación típica pedidas.

Contribución de cada entrada a la variación

Parte de la varianza del resultado que viene de cada entrada; la de arriba es la que más conviene controlar.

Cómo leer: cada barra es una entrada (cota o variable de la ecuación) y la longitud es la parte de la variación del resultado que viene de ella; las barras suman cerca del 100%. Ajustar la tolerancia de la barra de arriba es lo que más reduce piezas fuera; ajustar una entrada con pocos % casi no cambia nada y solo encarece.

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Tornado: efecto de cada entrada

Resultado con cada entrada en su percentil 5% y 95% y las demás en su valor medio; la línea es el resultado con todas en su valor medio.

Cómo leer: la línea vertical es el resultado con todas las entradas en su valor medio. Cada barra muestra hasta dónde llega el resultado cuando solo esa entrada varía entre un valor bajo (5%) y alto (95%) de su rango. Barras más anchas arriba = las entradas que más mueven el resultado; el lado hacia el que crece la barra muestra el sentido del efecto.

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Sensibilidad: ¿y si cambia la desviación típica?

Porcentaje fuera (o desviación del resultado) cuando la desviación típica de una entrada va del 25% al 150% de la actual. Línea inclinada = entrada que conviene ajustar; plana = se puede aflojar.

Cómo leer: el eje horizontal es la desviación típica de cada entrada como % de la actual (100% = hoy; 50% = la mitad de la variación); el vertical, el % de piezas fuera. Cada línea es una entrada. Línea que baja con fuerza hacia la izquierda = conviene ajustar esa tolerancia; línea plana = se puede aflojar y ahorrar sin empeorar el resultado.

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¿Qué entrada ajustar?

Cómo leer: una fila por entrada, de la que más pesa a la que menos: su contribución a la variación, la tolerancia (o desviación típica) actual, el Ppk que se tendría reduciendo solo esa dispersión a la mitad y la tolerancia que, por sí sola, llevaría el Ppk al objetivo (rojo = ajustar; verde = se puede aflojar). “Sola no basta” significa que hay que cambiar más de una entrada o centrar el proceso.

Resultado × entrada más influyente

Cada punto es un montaje simulado (muestra de hasta 1.500); las líneas horizontales son la especificación.

Cómo leer: cada punto es un montaje simulado: en el eje horizontal, el valor sorteado de la entrada más influyente; en el vertical, el resultado. Las líneas horizontales son la especificación. Si los puntos fuera (rojos) aparecen solo en un extremo del eje horizontal, limitar esa entrada por ese lado resuelve la mayor parte del problema.

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Convergencia de la simulación

Media y porcentaje fuera acumulados en cada iteración: cuando las curvas se aplanan, el número de iteraciones es suficiente.

Cómo leer: el eje horizontal es el número de iteraciones ya sorteadas; las curvas muestran la media y el porcentaje fuera calculados hasta ahí. Al principio oscilan; cuando se aplanan, más iteraciones no cambian la respuesta. Si la curva del porcentaje fuera todavía sube y baja al final, aumente las iteraciones antes de decidir.

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Siguiente paso

Lleve los resultados de esta página a otra calculadora, con los campos ya rellenados.

La memoria reúne entradas, resultados, ecuaciones, hipótesis y referencias de esta página, con campos para proyecto, responsable y revisión. El informe completo incluye también los gráficos y las interpretaciones, en color. En la ventana de impresión, elija Guardar como PDF.

Método, hipótesis y referencias

Ecuaciones utilizadas

Y⁽ⁱ⁾ = f(X₁⁽ⁱ⁾, …, Xₙ⁽ⁱ⁾), i = 1 … N, con cada Xⱼ sorteada de su distribución (generador xoshiro128** con semilla; normal por el método polar)
Apilamiento: Y = Σ sⱼ·Xⱼ; peor caso: Y₀ ± Σ|sⱼ|·Tⱼ; RSS: Y₀ ± √Σ sⱼ²·Tⱼ²; RSS modificado: Y₀ ± 1,5·√Σ sⱼ²·Tⱼ²; normal: σⱼ = Tⱼ/k
% fuera = nº de Y < LIE o > LSE / N, IC de Clopper-Pearson; Ppk (normal) = mín[(LSE − ȳ)/3s; (ȳ − LIE)/3s]; Ppk (percentiles) = mín[(LSE − Y₅₀)/(Y₉₉,₈₆₅ − Y₅₀); (Y₅₀ − LIE)/(Y₅₀ − Y₀,₁₃₅)]
Contribución a la varianza: rⱼ²/Σr² (r = correlación de Pearson entre Xⱼ e Y); en el apilamiento, sⱼ²σⱼ²/Σ sⱼ²σⱼ²
Sensibilidad y optimización: Xⱼ′ = μⱼ + f·(Xⱼ − μⱼ) con los mismos números sorteados; f para el Ppk objetivo por bisección

Hipótesis y límites

  • Entradas independientes entre sí; la ecuación describe bien el proceso en el rango simulado (las ecuaciones de regresión o DOE solo valen dentro de la región estudiada).
  • En el apilamiento las cotas son lineales (sentido ±1 o el coeficiente indicado); para cadenas con ángulos o radios, use el modo ecuación.
  • Sensibilidad, tornado y optimización cambian solo la dispersión de cada entrada en torno a su media, manteniendo la forma de la distribución.

Normas y documentos técnicos

  • ASME Y14.5-2018 Dimensioning and Tolerancing; Fortini, E. T. Dimensioning for Interchangeable Manufacture. Industrial Press, 1967
  • Bender, A. Statistical tolerancing as it relates to quality control and the designer. SAE Transactions 77, 1968
  • JCGM 101:2008 Evaluation of measurement data — Supplement 1 to the GUM: Propagation of distributions using a Monte Carlo method
  • ISO 22514-2:2017 Statistical methods in process management — Capability and performance — Part 2
  • Blackman, D.; Vigna, S. Scrambled linear pseudorandom number generators. ACM TOMS 47(4), 2021 (xoshiro128**)
  • Creveling, C. M. Tolerance Design: A Handbook for Developing Optimal Specifications. Addison-Wesley, 1997

Legislación aplicable

  • Consulte la legislación vigente en su país sobre seguridad y salud en el trabajo, equipos a presión, instalaciones eléctricas y medio ambiente que se aplique a esta instalación.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la simulación Monte Carlo?

Sortear miles de veces los valores de las entradas (diámetros, longitudes, temperaturas), cada una según su distribución, calcular el resultado en cada sorteo y contar cuántos quedan fuera de especificación. Con 100 mil iteraciones, el porcentaje fuera se estima con buena precisión sin fabricar una sola pieza.

¿Qué diferencia hay entre peor caso, RSS y Monte Carlo?

El peor caso suma todas las tolerancias, como si todas las piezas vinieran en el límite a la vez: garantiza el 100%, pero exige tolerancias estrechas. El RSS supone cotas independientes y normales y suma los cuadrados. El Monte Carlo usa la distribución de cada cota y da el porcentaje real de montajes fuera. En el ejemplo del conjunto de rodamientos, el peor caso da ±0,45 mm (falla) y el RSS ±0,24 mm (cumple).

¿Cómo escribo la ecuación?

Use los nombres de la tabla de entradas, + − * / ^, paréntesis y funciones como sqrt, exp, ln, log, sin y cos. Ejemplo: Caudal = pi*(D/2)^2*L*RPM. Separe los argumentos con punto y coma, como en max(A; B). La página interpreta la ecuación sin ejecutar código.

¿Qué distribución elijo para cada entrada?

Normal cuando la cota viene de un proceso controlado (media y desviación típica de la capacidad). Uniforme cuando solo se sabe que la pieza está dentro de la tolerancia. Triangular cuando hay un valor más probable. Lognormal o Weibull para magnitudes solo positivas y asimétricas, como tiempos y rugosidad.

¿Por qué el Ppk por percentiles?

Porque el resultado de una ecuación no lineal rara vez es normal. El Ppk por percentiles (ISO 22514) usa la mediana y los percentiles 0,135% y 99,865% de los valores simulados, sin suponer la curva normal. Para resultados normales, ambos cálculos coinciden.

¿Cómo sé qué tolerancia ajustar?

Mire la contribución a la variación y la tabla «¿Qué entrada ajustar?». En la bomba de pistón, la carrera (L) explica cerca del 90% de la variación del caudal: ajustar el diámetro casi no sirve. La tabla muestra la desviación necesaria en cada entrada para alcanzar el Ppk objetivo y cuáles se pueden aflojar.

¿Cuántas iteraciones usar?

100 mil bastan en la mayoría de los casos. La regla es tener al menos 100 resultados fuera de especificación para que el porcentaje fuera tenga un error del 10%. Si ninguna pieza sale fuera, las PPM reales son menores que 3 dividido por el número de iteraciones; use el Ppk. La misma semilla repite exactamente los mismos números.