Fundamentos de manufactura moderna

1038 Pages·2007·62.18 MB·English

by  Mikell Groover

Unidades estándar empleadas en este libro

A lo largo de este libro de texto se utilizan tanto las unidades del Sistema Internacional (SI, métrico), como las del Sistema
Tradicional de Estados Unidos (USCS) en ecuaciones y tablas. Las unidades métricas se consideran como unidades primarias, y
las unidades del USCS se dan entre paréntesis.

Prefijos para las unidades del SI

Prefijo
Símbolo
Multiplicador
Ejemplos de unidades (y sus símbolos)

nano-
n
10–9
nanómetro (nm)
micro-
m
10–6
micrómetro (µm)
mili-
m
10–3
milímetro (mm)
centi-
c
10–2
centímetro (cm)
kilo-
k
10–3
kilómetro (km)
mega-
M
106
megaPascal (MPa)
giga-
G
109
gigaPascal (GPa)

Tabla de equivalencias entre las unidades del SI y las del Sistema Tradicional
de Estados Unidos (USCS)

Variable
Unidades del SI
Unidades del USCS
Equivalencias

Longitud

Área

Volumen

Masa

Densidad

Velocidad

Aceleración
Fuerza
Torque

Presión
Carga
Energía, trabajo

Energía térmica
Potencia

Calor específico
Conductividad térmica
Expansión térmica
Viscosidad

metro (m)

m2, mm2

m3, mm3

kilogramo (kg)

kg/m3

m/min
m/s
m/s2
Newton (N)
N-m

Pascal (Pa)
Pascal (Pa)
Joule (J)

Joule (J)
Watt (W)

J/Kg-°C
J/s-mm-°C
(mm/mm)/°C
Pa-s

pulgada (in)
pie (ft)
yarda
milla
micro-pulgada (m-in)
in2, ft3

in3, ft3

libra (lb)
tonelada
lb/in3
lb/ft3
ft/min
in/min
ft/seg2
libra (lb)
ft-lb, in-lb

lb/in2
lb/in2
ft-lb, in-lb

Unidad térmica británica (Btu)
Caballo de fuerza (hp)

Btu/lb-°F
Btu/hr-in-°F
(in/in)/°F
lb-seg/in2

1.0 in = 25.4 mm = 0.0254 m
1.0 ft = 12.0 in = 0.3048 m = 304.8 mm
1.0 yarda = 3.0 ft = 0.9144 m = 914.4 mm
1.0 milla = 5 280 ft = 1 609.34 m = 1.60934 km
1.0 μ-in = 1.0 × 10–6 in = 25.4 × 10–3 mm
1.0 in2 = 645.16 mm2
1.0 ft2 = 144 in2 = 92.90 × 10–3 m2
1.0 in3 = 16 387 mm3
1.0 ft2 = 1 728 in3 = 2.8317 × 10–2 m3
1.0 lb = 0.4536 kg
1.0 ton (corta) = 2 000 lb = 907.2 kg
1.0 lb/in3 = 27.68 × 103 kg/m3
1.0 lb/ft3 = 16.0184 kg/m3
1.0 ft/min = 0.3048 m/min = 5.08 × 10–3 m/s
1.0 in/min = 25.4 mm/min = 0.42333 mm/s
1.0 ft/seg = 0.3048 m/s2
1.0 lb = 4.4482 N
1.0 ft-lb = 12.0 in-lb = 1.356 N-m
1.0 in-lb = 0.113 N-m
1.0 lb/in2 = 6 895 N/m2 = 6 895 Pa
1.0 lb/in2 = 6.895 × 10–3 N/mm2 = 6.895 × 10–3 MPa
1.0 ft-lb = 1.365 N-m = 1.365 J
1.0 in-lb = 0.113 N-m = 0.113 J
1.0 Btu = 1 055 J
1.0 hp = 33 000 ft-lb/min = 745.7 J/s = 745.7 W
1.0 ft-lb/min = 2.2597 × 10–2 J/s = 2.2597 × 10–2 W
1.0 Btu/lb - °F = 1.0 calorías/g-°C = 4 187 J/kg-°C
1.0 Btu/hr-in - °F = 2.077 × 10–2 J/s-mm-°C
1.0 (in/in)/ °F = 1.8 (mm/mm)/°C
1.0 lb-seg/in2 = 6 895 Pa-s = 6 895 N-s/m2

Conversión entre las unidades del USCS y el SI

Para convertir del sistema USCS al SI: Para convertir el valor de una variable que esté en unidades de USCS a su equivalente en unidades
del SI, multiplique el valor que desea convertir por el valor que aparece al lado derecho de la equivalencia correspondiente en la Tabla de
equivalencias.

Ejemplo: Convierta una longitud L = 3.25 a su valor equivalente en milímetros.

Solución: La equivalencia que le corresponde es: 1.0 in = 25.4 mm

L = 3.25 in × (25.4 mm/in) = 82.55 mm

Para convertir unidades del SI al sistema USCS: Para convertir el valor de una variable de unidades del SI a su equivalente en unidades del
USCS, divida el valor que desea convertir entre el valor asentado en el lado derecho de la equivalencia que le corresponde en la Tabla de
equivalencias.

Ejemplo: Convierta un área A = 1 000 mm2 a su equivalente en pulgadas cuadradas.

Solución: La equivalencia que le corresponde es: 1.0 in2 = 645.16 mm2

A = 1 000 mm2 /(645.16 mm2/in2) = 1.55 in2

FUNDAMENTOS
DE MANUFACTURA
MODERNA

FUNDAMENTOS
DE MANUFACTURA
MODERNA
Materiales, procesos y sistemas

Tercera edición

Mikell P. Groover
Profesor de ingeniería industrial
y de sistemas
Lehigh University

Revisión técnica:

Ing. Antonio Barrientos Morales
Académico de Ingeniería Mecánica
Universidad Iberoamericana, Ciudad de México

Ing. Javier León Cárdenas
Jefe de Ingeniería Mecánica
Universidad La Salle, campus Ciudad de México

Ing. Rosendo Reyes Rosales
Coordinador de Talleres y Laboratorios de Ingeniería
Universidad La Salle, campus Ciudad de México

MÉXICO • BOGOTÁ • BUENOS AIRES • CARACAS • GUATEMALA
LISBOA • MADRID • NUEVA YORK • SAN JUAN • SANTIAGO • SÃO PAULO
AUCKLAND • LONDRES • MILÁN • MONTREAL • NUEVA DELHI
SAN FRANCISCO • SINGAPUR • SAN LUIS • SIDNEY • TORONTO

Director Higher Education: Miguel Ángel Toledo Castellanos
Director editorial: Ricardo A. del Bosque Alayón
Editor sponsor: Pablo E. Roig Vázquez
Editora de desarrollo: Lorena Campa Rojas
Supervisor de producción: Zeferino García García

Traducción:
Carlos Roberto Cordero Pedraza

Javier Enríquez Brito

Jesús Elmer Murrieta Murrieta

Diseño de portada:
Círculodiseño

FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA
Tercera edición

Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra,
por cualquier medio, sin la autorización escrita del editor.

DERECHOS RESERVADOS © 2007 respecto a la tercera edición en español por
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Prolongación Paseo de la Reforma 1015, Torre A

Piso 17, Colonia Desarrollo Santa Fe,

Delegación Álvaro Obregón

C.P. 01376, México, D. F.

Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana, Reg. Núm. 736

ISBN-13: 978-970-10-6240-1
ISBN-10: 970-10-6240-X

Traducido de la tercera edición en inglés de la obra FUNDAMENTALS OF MODERN MANUFACTURING.
Materials, Processes and Systems. Copyright © 2007 by John Wiley & Sons, Inc. All rights reserved.

ISBN-10: 0-471-74485-9
ISBN-13: 978-0-471-74485-6

1234567890
0986543217

Impreso en México
Printed in Mexico

PREFACIO

Fundamentos de manufactura moderna: materiales, procesos y sistemas está diseñado
para un primer curso, o una serie de dos, de la materia de manufactura en los primeros años
de los planes de estudio de las carreras de ingeniería mecánica, industrial y de manufactura.
Dada su cobertura a los materiales de la ingeniería, también es apropiado para los cursos
de ciencia e ingeniería de materiales que hacen énfasis en el procesamiento de materiales.
Por último, es apropiado para programas de tecnología relacionados con las especialidades
mencionadas de la ingeniería. La mayor parte del contenido del libro se relaciona con los
procesos de manufactura (alrededor de 65% del texto), pero también da cobertura signifi-
cativa a los materiales y sistemas de producción de la ingeniería. Los materiales, procesos
y sistemas son los fundamentos básicos con los que se estructura la manufactura moderna,
y en el libro se estudian esos tres grandes temas.

ENFOQUE

El objetivo del autor es tratar a la manufactura con un enfoque que es más moderno y
cuantitativo que el de los libros de manufactura de otros autores. La afirmación de que es
“moderno” se basa en que 1) cubre en forma más balanceada los materiales básicos de la
ingeniería (metales, cerámicas, polímeros y materiales compuestos); 2) incluye procesos de
manufactura desarrollados recientemente, además de los tradicionales que se han emplea-
do y perfeccionado durante muchos años, y 3) su cobertura más completa de tecnologías de
manufactura electrónica. Los libros de texto de otros autores tienden a hacer énfasis en los
metales y su procesamiento, sin tomar mucho en cuenta los demás materiales de uso en
la ingeniería cuyas aplicaciones y métodos de aprovechamiento han crecido en forma sig-
nificativa en las últimas décadas. Por ejemplo, el volumen de polímeros que se comercian
en el mundo de hoy, excede el de los metales procesados. Asimismo, otros libros cubren
mínimamente la manufactura electrónica y sin embargo, la importancia comercial de los
productos electrónicos y sus industrias asociadas se ha incrementado de manera sustancial
durante las décadas más recientes.
La afirmación de que el libro es más “cuantitativo” que otros libros de texto de ma-
nufactura se basa en su énfasis en la ciencia de la manufactura y el gran uso que hace
de ecuaciones y problemas cuantitativos (al final de cada capítulo). En el caso de ciertos
procesos, fue el primer libro de procesos de manufactura que les dio un tratamiento cuan-
titativo de ingeniería.

LO NUEVO EN ESTA EDICIÓN

Esta tercera edición es una versión actualizada de la segunda, con un capítulo nuevo sobre
procesos de fabricación con nanotecnología, y varias secciones actualizadas. El autor trata
de ser exhaustivo en el contenido del libro, sin dejar que su tamaño sea excesivo. Entre los
elementos clave de la edición nueva se incluyen los siguientes:

Un capítulo nuevo sobre los procesos de fabricación con nanotecnología.

Problemas de tarea nuevos y revisados, que en total suman 565. Casi todos requieren
de un análisis cuantitativo.

Preguntas de repaso nuevas y revisadas, así como cuestionarios de opción múltiple en
todos los capítulos. Hay más de 740 preguntas de repaso al final de los capítulos y casi
500 de opción múltiple. Estas últimas se han reformulado para que sean más accesibles
para el estudiante.
En el libro se incluye un DVD para los profesores que así lo soliciten, que muestra
videos de las acciones de muchos de los procesos de manufactura. Los capítulos se han
actualizado para que incluyan referencias a ellos, y se han añadido preguntas al final
de cada capítulo relacionadas con los videos.

Otros elementos clave

1. Secciones acerca de la Guía del procesamiento en cada uno de los cuatro capítulos sobre
los materiales de ingeniería.

2. Secciones llamadas Consideraciones sobre el diseño del producto en muchos de los ca-
pítulos que tratan procesos de manufactura.

3. Hay Notas históricas en muchas de las tecnologías que se estudian.

4. Como en la segunda edición, en todo el libro se emplea el Sistema Internacional de
Unidades (métrico), que más se usa en ingeniería, pero también se utiliza el Sistema
de Unidades Tradicionales de Estados Unidos.

MATERIALES DE APOYO PARA LOS MAESTROS

Esta obra cuenta con interesantes complementos que fortalecen los procesos de enseñan-
za-aprendizaje, así como la evaluación de los mismos, los cuales se otorgan a profesores
que adoptan este texto para sus cursos. Para obtener más información y conocer la política
de entrega de estos materiales, contacte a su representante McGraw-Hill o envíe un correo
electrónico a