Proyecto-bomba-merari.docx

S.E.P

S.E.S.

Tec.N.M

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA

MATERIA: FORMULACIÓN Y EVALUACIÓN DE PROYECTOS

“BOMBA HIDRÁULICA ECOLÓGICA”

PRESENTA: ALDAMA MARTÍNEZ VICTOR ALEJANDRO CORTÉS GUTIÉRREZ MIGUEL ÁNGEL GODOY CARRASCO MARTHA ESTEFANIA HERNÁNDEZ SÁNCHEZ IRIAN DIYANEIRA LEÓN SERRANO MANUEL ALEJANDRO

ASESOR(ES): GARCÍA GALVAN RAQUEL MERARI ARCHUNDIA BERNALDES ARTURO

METEPEC, ESTADO DE MÉXICO, 26 DE MARZO DEL 2019.

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INTRODUCCION El golpe de ariete es un fenómeno transitorio y por lo tanto de régimen variable, en que la tubería ya no es rígida y el líquido es compresible. Este fenómeno se produce en los conductores al cerrar o abrir una válvula y al poner en marcha o parar una maquina hidráulica, o también al disminuir bruscamente el caudal. Aunque es físicamente imposible cerrar una válvula instantáneamente el estudio inicial del caso de cierre instantáneo ayuda al estudio de los casos reales. La bomba de ariete hidráulico es una máquina de construcción y funcionamiento muy sencillo y de bajo costo, este aprovecha la elevada presión generada por el fenómeno de “golpe de ariete” para impulsar un fluido a una altura superior de su altura inicial. Para el funcionamiento de la bomba de ariete hidráulico se requiere contar con una caída de fluido inicial no menor de un metro que se denomina “altura de carga” H y un “caudal de alimentación” Q. Por el bajo costo de construcción, costo de operación cero y cero contaminaciones (no se utiliza ningún tipo de energía ni combustible fuera de la fuerza del fluido) se considera que este equipo puede ser utilizado en casi toda actividad donde el caudal inicial de fluido no sea un problema o pueda ser reciclado. La presente tecnología es una alternativa de solución con muchísimas ventajas con respecto al uso de sistemas y equipos de bombeo más conocidos (motobombas, electrobombas), por tanto, nos corresponde a nosotros plantear esta alternativa muy antigua por cierto en usos y necesidades actuales como riego, agua potable y otros.

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INDICE 1. Generalidades del proyecto……………………………………………………………… 1.1 Descripción del problema………………………………………………………. 1.2 Planteamiento del problema…………………………………………………… 1.3 Objetivos…………………………………………………………………………. 1.4 Hipótesis o supuestos………………………………………………………….. 1.5 Justificación……………………………………………………………………… 2. Marco teórico……………………………………………………………………………… 2.1 Antecedentes……………………………………………………………………. 1. Historia de las bombas hidráulicas……………………………………… 1.1 ¿Qué es una bomba hidráulica?....................................................... 1.2 Bombas volumétricas o de desplazamiento positivo………………… 1.3 Bombas de volumen fijo o bombas de desplazamiento fijo………… 1.4 Bombas de paletas……………………………………………………… 1.5 Bombas de pistón……………………………………………………….. 1.6 Bombas de volumen variable…………………………………………… 1.6.1Bombas de engranajes………………………………………… 1.6.2 Bombas centrifugas……………………………………………. 1.6.3 Bombas de pistón……………………………………………… 2. Principio de funcionamiento……………………………………………… 2.1 Características …………………………………………………… 3. Bombas de ariete………………………………………………………….. 3.1 Principio de funcionamiento…………………………………….. 3.2 Inclusor de aire…………………………………………………… 3.3 Requerimientos…………………………………………………… 2.2 Marco conceptual………………………………………………………………… 2.3 Marco referencial…………………………………………………………………. 3. Metodología………………………………………………………………………………… 3.1 Población o universo/muestra………………………………………………….. 3.2 Tipo de estudio…………………………………………………………………… 3.3 Descripción del instrumento…………………………………………………….. 3.4 Procedimiento de recolección………………………………………………….. 3.5 Procedimiento de manejo estadístico de la información…………………….. 4. Resultados obtenidos y discusión ………………………………………………………. 5. Conclusiones……………………………………………………………………………… 6. Análisis de viabilidad……………………………………………………………………… 6.1 Estudio del entorno……………………………………………………………… 6.2 Estudio de marcado…………………………………………………………….. 6.3 Estudio técnico …………………………………………………………………. 6.4 Estudio económico y financiero……………………………………………….. 6.5 Administración del proyecto…………………………………………………….

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1. GENERALIDADES DEL PROYECTO 1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA De la claridad que se tenga del problema dependerá dicha investigación por lo tanto debemos dejar en claro distintos puntos El consumo de agua es de suma importancia para todo ser vivo en especial para el humano. Las personas necesitan este recurso para un sin fin de usos. Existen magnitudes de uso que el humano le da al agua los cuales pueden ser de una escala pequeña como en una casa habitación en baños, regaderas, fregaderos, lavadoras de ropa y para el uso personal pero también existen los consumos de gran escala para fines industriales de producción. En este caso abordaremos los usos en casa habitación ya que es una actividad cotidiana que inconscientemente lo hacemos todos los días. La mayoría de las personas que viven en cualquier tipo de casa habitación necesitan el uso diario de un depósito de almacenamiento de agua el cual almacene agua en la parte más alta de la casa para el consumo en todas las áreas de la casa, para el almacenamiento de agua se requiere que por lógica, haya una presión adecuada del agua en sus conductos para así poder llenar el depósito y así después el agua poder caer por gravedad a las áreas requeridas. Como vemos el llenado del recipiente o deposito no siempre cuenta con las condiciones necesarias para que funcione de manera eficiente, por lo tanto, las personas recurren a una inversión económica para resolver no solo un problema sino una necesidad que no puede tardar un tiempo en resolver si no se tienen las condiciones necesarias para el uso de los artefactos o herramientas ya existentes para resolver el problema. Luego entonces el problema radica en el desabasto del agua en casa, pero no generado por la distribución de forma comercial, sino internamente en casa habitación, es decir, es un problema interno que el hogareño debe resolver para que nunca se sufra del desabasto en el recipiente que se encuentra sobre su casa. Para finalizar, estas situaciones han ocurrido y frecuentemente en todas las casas habitación de gran parte del país, pero existen regiones que padecen de forma recurrente. 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA A pesar de los avances tecnológicos hoy en día uno de los grandes problemas que existen es el exceso de consumo de combustibles fósiles o la generación de energía eléctrica que dañan de forma considerable los ecosistemas de nuestro planeta. En el medio rural existe un mínimo de consumo de estos combustibles, en algunos lugares no

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se cuenta ni con electricidad ni con agua potable para el consumo diario. Para resolver estos problemas se requieren de dispositivos que bombeen el agua la cual se encuentran en zonas distantes en embalses o mantos freáticos, estos dispositivos no deberán consumir estos tipos de combustibles, de lograrse esto se resolverán los de agua potable en los lugares apartados de las ciudades y se evitarán cualquier tipo de contaminantes al medio ambiente.

1.3 OBJETIVOS General 

Mejorar el sistema de bombeo de agua, en los municipios de Xalatlaco y San Agustín, reemplazando y evitando el uso de bombas hidráulicas eléctricas por bombas de ariete, manteniendo la eficiencia de una bomba convencional, provocando un ahorro de un 50% en gastos de energía eléctrica y consecuentemente ayudando de manera ecológica al medio ambiente.

Específicos   

Realizar una estadística de la cantidad de inmuebles en ambos municipios con necesidad de suministro de agua en la parte alta de su hogar Elaborar una bomba de ariete con un costo aproximado al 50% de una bomba eléctrica Involucrar y Ofrecer nuestro producto en el mercado para su distribución en estas zonas

1.4 HIPÓTESIS Descriptiva 

La expectativa del caudal elevado es de 4 a 8 litros por minuto.

Causalidad 

El uso de bombas de ariete en zonas rurales economiza gastos por pago de luz.

Diferencia entre grupos 

El efecto para ahorrar en gastos por pago de luz no es el mismo utilizando una bomba convencional que una de ariete.

Correlacional

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

A menor diferencia entre las alturas (de trabajo y de elevación) mayor será el rendimiento.

1.5 JUSTIFICACIÓN El presente trabajo de innovación como ya lo hemos dicho surge gracias a las necesidades de las personas que se encuentran en una determinada área geográfica (población) las cuales sufren por el mal desabasto de agua potable, es decir el sistema hidráulico es insuficiente y hasta cierto punto inservible ya que fue creado sin ningún conocimiento técnico ni respaldado por una institución pública especializada en el sistema, por estas razones el recurso no llega de manera eficiente (caudal, presión y cantidad) necesaria para el manejo en casa en donde la altura supere por muy poco distancias que la presión por gravedad pueda resolver. Por lo tanto, la necesidad de buscar otras alternativas, pero al mismo tiempo de bajo costo a lo convencional y que requiere de otro tipo de energía para su, uso es contraproducente, así que se proyecta una bomba hidráulica domestica que cumpla o que satisfaga las necesidades diarias de los habitantes de la comunidad con el fin de ser amable con la naturaleza, es decir, que sea ecológica y además de fácil uso.

2. MARCO TEORICO 1. HISTORIA DE LAS BOMBAS HIDRÁULICAS Las bombas de agua han existido desde el año 3000 A.C. Las primeras bombas se hicieron con ruedas de agua y rampas y usaban animales para darles la energía necesaria para mover las ruedas. Los mesopotámicos fueron los responsables de crear la primera bomba, alrededor del año 3000 A.C. Usaron una palanca de madera al lado del banco de agua, con un contrapeso en un extremo y un balde en el otro. Cuando la palanca se empujaba hacia abajo, el contrapeso subía el balde y se vaciaba en una batea. Se inventaron tres bombas alrededor del año 500 A.C. Entre ellas una noria con ollas atadas, una noria con compartimentos para el agua, y una cadena de baldes, que era una línea que pasaba por encima de una polea con baldes pegados a ella. Desde hace milenios el hombre aprendió a abastecerse de agua mediante mecanismos para transferirla de un lugar a otro. Ejemplos de estas máquinas primitivas son la noria movida por accionamiento humano o tracción animal y el malacate, empleados por las antiguas culturas egipcias y babilónicas. Arquímedes describió en el siglo antes de

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nuestra era lo que hoy se conoce como tornillo de Arquímedes, aunque este sistema había sido utilizado anteriormente por Senaquerib, rey de Asiria en el siglo VII. En el siglo XII, Al- Jazari descubrió e ilustro diferentes tipos de bombas incluyendo bombas reversibles, bombas de doble acción, bombas de vacío, bombas de agua y bombas de desplazamiento positivo 1.1BOMBA HIDRÁULICA Una bomba es una maquina hidráulica generadora que transforma la energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía hidráulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser líquido o una mezcla de líquidos y sólidos como puede ser el hormigón antes de fraguar o la pasta de papel. Al incrementar la energía del fluido, se aumenta su presión, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas según en el principio de Bernoulli. En general, una bomba se utiliza para incrementar la presión de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una zona de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud. Existe una ambigüedad en la utilización del término bomba, ya que generalmente es utilizado para referirse a las máquinas de fluido que transfieren energía, o bombean fluidos incompresibles, y por lo tanto no alteran la densidad de su fluido de trabajo, a diferencia de otras máquinas como lo son los compresores, cuyo campo de aplicación es la neumática y no la hidráulica. Pero también es común encontrar el término bomba para referirse a máquinas que bombean otro tipo de fluidos, así como lo son las bombas de vacío o las bombas de aire. Clasificación de las bombas hidráulicas Cuando se pretende desarrollar una clasificación de los diferentes tipos de bombas hidráulicas se debe tener claridad en algunos términos para así poder evaluar los m/ritos de un tipo de bomba sobre otro. Dichos términos son:   



Amplitud de presión: Se constituyen en los límites máximos de presión con los cuales una bomba puede funcionar adecuadamente. Las unidades son Lb/𝑝𝑙𝑔2 Volumen: La cantidad de fluido que una bomba es capaz de entregar a la presión de operación. Las unidades son gal/min. Amplitud de la velocidad: Se constituyen en los límites máximo y mínimo en los cuales las condiciones a la entrada y soporte de la carga permitirán a la bomba funcionar satisfactoriamente. Las unidades son r.p.m. Eficiencia mecánica: Se puede determinar mediante la relación entre el caballaje teórico a la entrada, necesario para un %volumen especifico en una presión específica y el caballa0e real a la entrada necesario para el volumen especifico a la presión especifica.

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 

Eficiencia Volumétrica: Se puede determinar mediante la relación entre el volumen teórico de salida a 0 lb/𝑝𝑙𝑔2 y el volumen real a cualquier presión asignada. Eficiencia total: Se puede determinar mediante el producto entre la eficiencia mecánica y la eficiencia volumétrica.

Las bombas se clasifican de la siguiente manera: 1.2 BOMBAS VOLUMÉTRICAS O DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO En las bombas de desplazamiento positivo existe una relación directa entre el movimiento de los elementos de bombeo y la cantidad de líquido movido. Todas las bombas de desplazamiento positivo cuentan de una pieza giratoria con varias aletas (paletas) que se mueven en una carcasa muy ajustada. Esto evita fugas del producto dentro de la bomba y aumenta la eficiencia del bombeo. El líquido queda atrapado en los espacios entre las aletas y pasa a una zona de mayor presión. Un dispositivo corriente de este tipo es la bomba de engranajes, formada por dos ruedas dentadas engranadas entre sí. En este caso, las aletas son los dientes de los engranajes. En todas estas bombas, el líquido se descarga en una serie de pulsos, y no de forma continua, por lo que hay que tener cuidado para que no aparezcan condiciones de resonancia en los conductos de salida que podrían dañar o destruir la instalación. En las bombas alternativas se colocan con frecuencia cámaras de aire en el conducto de salida para reducir la magnitud de estas pulsaciones y hacer que el flujo sea más uniforme. Una de las más importantes en esta clasificación son las alternativas: - En este tipo de bombas la energía mecánica recibida se transforma directamente en energía de presión que se transmite hidrostáticamente en el sistema hidráulico. - En las bombas de desplazamiento positivo siempre debe permanecer la descarga abierta, pues a medida que la misma se obstruya, aumenta la presión en el circuito hasta alcanzar valores que pueden ocasionar la rotura de la bomba. Por tal razón siempre se debe colocar inmediatamente a la salida de la bomba una válvula de alivio o de seguridad. con una descarga al tanque y con registro de presión.

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Fig. 1: Bomba de desplazamiento positivo 1.3 BOMBAS DE VOLUMEN FIJO O BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO FIJO Estas bombas se caracterizan porque entregan un producto fijo a velocidad constante. Este tipo de bomba se usa más comúnmente en los circuitos industriales básicos de aplicación mecánica de la hidráulica. Estas bombas son de desplazamiento fijo a una velocidad constante. Su principal aplicación es en los circuitos industriales básicos de aplicación mecánica.

Fig. 2: Bombas de volumen fijo 1.4 BOMBAS DE PALETAS (ALETAS) Según la forma de la caja hay bombas de simple, doble o triple cámara. La mayoría de las bombas de paletas deslizantes son de una cámara (mono-celulares). Estas máquinas son de gran velocidad, de capacidades pequeñas o moderadas y manejan fluidos poco viscosos.

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Fig. 3: Bomba de paletas 1.5 BOMBAS DE PISTÓN Las bombas de pistón son consideradas de alto rendimiento y eficiencia volumétrica, utilizadas generalmente en las industrias.

Fig. 4: Bombas de pistón 1.6 BOMBAS DE VOLUMEN VARIABLE Las bombas de volumen variable o de desplazamiento negativo, son las que desplazan una cantidad variable de líquido dependiendo de la presión del sistema. A mayor presión menor cantidad de líquido desplazará. A este caso pertenecen: 1.6.1 BOMBAS DE ENGRANAJES

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Los volúmenes variables para bombas de engranes únicamente son utilizables si se varía la velocidad de impulsión de la bomba. El factor de escape uniforme prohíbe la eficiencia constante con velocidad variable y elimina a las bombas de engranes para uso potencial de volumen variable.

Fig. 5: Bomba de engranajes 1.6.2 BOMBAS CENTRÍFUGAS Su elemento propulsor es el rodete giratorio. En este tipo de bombas, se transforma la energía mecánica recibida en energía hidro-cinética imprimiendo a las partículas cambios en la proyección de sus trayectorias y en la dirección de sus velocidades. Es muy importante en este tipo de bombas que la descarga de las mismas no tenga contrapresión pues si la hubiera, dado que la misma regula la descarga, en el caso límite que la descarga de la bomba estuviera totalmente cerrada, la misma seguiría en movimiento no generando caudal alguno trabajando no obstante a plena carga con el máximo consumo de fuerza matriz.

Fig. 6: Bomba centrifuga 1.6.3 BOMBAS DE PISTÓN

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Son las mejores adaptadas para diseños de volumen variable, y las bombas axiales de pistón generalmente son consideradas como las más eficientes de todas las bombas, y son por sí solas las mejores para cualquier condición de volumen variable. Las bombas radiales de pistón son también utilizables para producir volúmenes variables.

Fig. 7: Bomba de pistón 2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO La base del funcionamiento de estas bombas se basa en la hidrostática, en donde una variación del volumen genera una variación de la presión. Las bombas hidráulicas constan de cilindros que aspiran líquido mediante unas aspas que al girar generan una corriente de succión. Luego unos pistones empujan el fluido, comprimiéndolo y dándole el empuje necesario para alcanzar la presión para realizar determinado trabajo. 2.1 PARA QUÉ SIRVEN? Ya que son las encargadas de suministrar el “empuje” necesario de un fluido para que pueda cumplir con determinada función, tenemos muchas aplicaciones comunes:     

Subir agua a la cima de un edificio (bomba de agua) Extraer fluidos debajo de la tierra (pozo petrolífero o bomba subterránea de extracción de agua). Bombear liquido por sistemas (como en sistemas de refrigeración [aire acondicionado o heladera]) Direcciones hidráulicas en los vehículos (Para que ‘doblar’ sea más sencillo, no hacemos toda la fuerza nosotros, sino que nos ayuda una bomba hidráulica). Movimiento y accionamiento de palas mecánicas (en una Retroexcavadora, en un Clark, en un camión volcador [para levantar la caja volcadora], etc).

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3. BOMBAS DE ARRIETE Una bomba de ariete o ariete hidráulico es una bomba hidráulica cíclica que utiliza la energía cinética de un golpe de ariete sobre un fluido para subir una parte de ese fluido a un nivel superior. No necesita por lo tanto aporte de otra energía exterior. Esto y su sencillez la hace adecuada para lugares remotos donde no hay acceso a energía eléctrica o motores de otro tipo. Mediante un ariete hidráulico, se puede conseguir elevar parte del agua de un arroyo o acequia a una altura superior. 3.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO El funcionamiento del dispositivo es bastante simple y de fácil manejo. El agua se acelera a lo largo del conducto hasta alcanzar una determinada velocidad que hace que se cierre la válvula A; entonces se crea una fuerte presión, ejercida por el agua que se encuentra en movimiento y es detenida de golpe; así permite la apertura de la válvula B y pasa agua al depósito, hasta que se equilibran las presiones; Se abre la válvula A y el ciclo se repite una y otra vez. El agua pasa a golpes de ariete al depósito, pero sale de este con continuidad ya que el ariete funciona de uno a dos ciclos por segundo. La cámara de aire del depósito es fundamental para su funcionamiento. Para asegurar la permanencia de esta cámara de aire se usa el inclusor de aire que incorpora unas pocas burbujas en cada ciclo.

Fig.8: Esquema de bomba de agua tipo ariete hidráulico 3.2 INCLUSOR DE AIRE El inclusor de aire es un pequeño orificio de 1,5 a 2 mm de diámetro, con un alambre de cobre que pasa por él con cierta holgura, para permitirle a la cámara de aire tomar alguna burbuja en cada golpe de ariete y mantener la presión en la cámara de aire.

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Por supuesto, también saldrá una pequeña cantidad de agua en cada golpe de ariete. Pero si no hay cámara de aire que actúe como amortiguadora del golpe de ariete, este mismo rompería el dispositivo y dejaría de funcionar. 3.3 REQUERIMIENTOS Para que el ariete hidráulico funcione se necesitan dos cosas:  

Agua en cantidad suficiente para impulsarlo Suficiente desnivel de trabajo (el mínimo es 20 cm).

El agua puede proceder de un manantial, arroyo o río y debe ser conducida al ariete hidráulico mediante un conducto (hierro galvanizado, PVC, PPP, etc), cuyo diámetro dependerá del caudal utilizado. La inclinación del tubo debe ser de unos 30° por debajo de la horizontal para un funcionamiento adecuado, aunque podría hacerlo con ángulos menores. El ariete hidráulico funciona entre 60 y 90 golpes por minuto y cuanto más lento sea el funcionamiento, más agua utiliza y bombea. Para que funcione el ariete hidráulico se necesita un salto de agua que varíe entre 0,20 a 30 m. Cuando el salto de agua sea mayor, el ariete hidráulico va a ser más pequeño y económico y menos cantidad de agua va a requerir para elevar otra cantidad de agua. Con abundante agua y un desnivel de 1,2 m puede llegar a elevarse el agua a 200 m de altura.

Tabla 1: Diámetro recomendado en función del caudal de agua disponible.

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2.2 MARCO CONCEPTUAL

BOMBA HIDRAÚLICA ECOLÓGICA

ANALISIS DEL ENTORNO

ANÁLISIS DE MERCADO

RESULTADOS

ANÁLISIS ECONOMICO Y FINANCIERO

2.3 MARCO REFERENCIAL EL PRINCIPIO DEL VACÍO. Los filósofos griegos consideraban que el vacío significaba falto de contenido y esto fue un obstáculo para el entendimiento de los principios tecnológicos básicos del mismo. Fue hasta mediados del siglo XVII cuando el italiano Gasparo Berti realizó el primer experimento con el vacío (1640). Motivado por un interés en diseñar un experimento para el estudio de los sifones, Berti pretendía aclarar el fenómeno como una manifestación de diferencia de presión de aire en la atmósfera. Creó lo que constituye, primordialmente, un barómetro de agua, el cual resultó capaz de producir vacío (Figura I.1).

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Fig. 9: Equipo que utilizó Berti para producir por primera vez vacío, alrededor de 1640.

Al analizar el informe experimental de Berti, Evangelista Torricelli captó con claridad el concepto de presión de aire, por lo que diseñó, en 1644, un dispositivo para demostrar los cambios de presión en el aire. Construyó un barómetro que en lugar de agua empleaba mercurio, y de esta manera, sin proponérselo, comprobó la existencia del vacío. El barómetro de Torricelli constaba de un recipiente y un tubo lleno de mercurio (Hg) cerrado en uno de sus extremos. Al invertir el tubo dentro del recipiente se formaba vacío en la parte superior del tubo. Esto era algo difícil de entender en su época, por lo que se intentó explicarlo diciendo que esa región del tubo contenía vapor de mercurio, argumento poco aceptable ya que el nivel de mercurio en el tubo era independiente del volumen de este utilizado en el experimento. La aceptación del concepto de vacío se dio cuando en 1648, Blas Pascal, cuñado de Torricelli, subió un barómetro con 4 kg de mercurio a una montaña a 1 000 m sobre el nivel del mar. Sorprendentemente, cuando el barómetro estaba en la cima, el nivel de la columna de Hg en el tubo era mucho menor que al pie de la montaña. Analicemos lo sucedido. Torricelli aseguraba la existencia de la presión de aire y decía que debido a ella el nivel de Hg en el recipiente no descendía, lo cual hacía que el tamaño de la columna de mercurio permaneciera constante dentro del tubo. Así pues, al disminuir la presión del aire en la cima de la montaña, el nivel de Hg en el recipiente subió y en la columna dentro del tubo bajó inmediatamente (se vació de manera parcial) (Figura I.2).

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Fig. 10: Barómetro construido por Torricelli en 1644.

El paso final que dio Torricelli fue la construcción de un barómetro de mercurio que contenía en la parte vacía del tubo, otro barómetro para medir la presión de aire en esa región. Se hicieron muchas mediciones y el resultado fue que no había una columna de Hg en el tubo del barómetro pequeño porque no se tenía presión de aire. Esto aclaró que no existía vapor de mercurio en la parte vacía del tubo. Así, se puso en evidencia la presión del aire y, lo más importante, la producción y existencia del vacío. ¿Qué es una bomba de vacío? Las bombas de vacío son aquellos dispositivos que se encargan de extraer moléculas de gas de un volumen sellado, formando un vacío parcial, también llegan a extraer sustancias no deseadas en el producto, sistema o proceso. El funcionamiento se define por la velocidad de bombeo y la cantidad de gas evacuado por una unidad de tiempo de las bombas de vacío. Dos características esenciales de las bombas de vacío son: La presión limite, también llamada presión mínima de entrada. El tiempo necesario para alcanzar dicha presión. Ambos factores no dependen necesariamente del tipo de bomba sino del recipiente a evacuar.

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3. METODOLOGÍA 3.1 POBLACIÓN O UNIVERSO MUESTRA Universo: Son todas las personas que viven en el Estado de México. Este universo es finito, por lo que se consideran todos los municipios que lo conforman. Característica: El número total de habitantes. Según datos de la INEGI 2015, cuenta con una población de 16,187,608, de los cuales 8,353,540 son mujeres y 17,834,068 son hombres. Población: El municipio de Xalatlaco estado de México, este cuenta con una población de 29,572 de los cuales 14,280 son hombres y 15,292 son mujeres. Muestra: En Barrio San Agustín, municipio de Xalatlaco Estado de México, habitan alrededor de 6,000 personas en 2,000 hogares 3.2 TIPO DE ESTUDIO El estudio que se realizará es un estudio del tipo descriptivo, pues este cuenta con las características necesarias, para el problema. Este tipo de estudios sirven para analizar cómo es y cómo se manifiesta un fenómeno y sus componentes. Permiten detallar el fenómeno estudiado básicamente a través de la medición de uno o más de sus atributos. El conocimiento será de mayor profundidad que el exploratorio, el propósito de este es la delimitación de los hechos que conforman el problema de investigación, como:     

Establecer las características demográficas de las unidades investigadas (número de población, distribución por edades, nivel de educación, etc.). Identificar formas de conducta, actitudes de las personas que se encuentran en el universo de investigación (comportamientos sociales, preferencias, etc.) Establecer comportamientos concretos. Descubrir y comprobar la posible asociación de las variables de investigación. Identifica características del universo de investigación, señala formas de conducta y actitudes del universo investigado, establece comportamientos concretos y descubre y comprueba la asociación entre variables de investigación. De acuerdo con los objetivos planteados, el investigador señala el tipo de descripción que se propone realizar. Acude a técnicas específicas en la recolección de información, como la observación, las entrevistas y los cuestionarios. La mayoría de las veces se utiliza el muestreo para la recolección de información, la cual es sometida a un proceso de codificación, tabulación y análisis estadístico.

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“Estos estudios describen la frecuencia y las características más importantes de un problema. Para hacer estudios descriptivos hay que tener en cuenta dos elementos fundamentales: Muestra, e Instrumento” Debe responder algunas interrogantes:   



¿Se propone identificar elementos y características del problema de investigación? ¿Busca hacer una caracterización de hechos o situaciones por los cuales se identifica su problema de investigación? ¿El problema que Ud. plantea y los hechos que comprende abarcan formas comportamientos sociales, actitudes, creencias, formas de pensar y actuar de un grupo? ¿Espera que los resultados de su investigación sean base para la formulación de nuevas hipótesis a partir de las cuales se inicia un conocimiento explicativo?

3.3 DESCRIPCIÓN DEL INSTRUMENTO El instrumento se refiere a cualquier tipo de recurso que se utiliza para obtener información y datos relacionados con el tema de estudio. Por medio de esto, el instrumento a utilizar es la “encuesta”, ya que es una técnica para obtener información tomando una muestra de la población objetivo, y suelen usarse preguntas cerradas (preguntas concretas). Nosotros como investigadores obtenemos información sintetizada que podremos utilizar e interpretar en armonía con el Marco Teórico. Los datos recolectados están íntimamente relacionados con las variables de estudio y con los objetivos planteados. 3.4 PROCEDIMIENTO DE RECOLECCIÓN (DISEÑO DE EXPERIMENTO, TRABAJO DE CAMPO) Aplicación y tabulación del instrumento establecido. 3.5 PROCEDIMIENTO DE MANEJO ESTADÍSTICO DE LA INFORMACIÓN Con la información obtenida, se hace una estadística sobre la población a la cual se le puede vender nuestro producto. 4. RESULTADOS OBTENIDOS Y DISCUSIÓN Una vez finalizado el diseño y llevado a cabo, se puede afirmar que se lograron los objetivos de altura de entrega, con los parámetros de diseño establecidos.

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5. CONCLUSIONES El proyecto de la bomba ecológica es un arreglo de válvulas, que colocadas de manera estratégica utiliza la energía de una cantidad de líquido (agua), con el objetivo de elevar una porción de esta hasta una altura mayor, mediante el empleo del fenómeno físico (vacío), además de diseñas/utilizar el equipo con las formas y dimensiones adecuadas para posteriormente se ensamble correctamente. Actualmente cuando una empresa, aparte de entregar un buen producto de calidad y que es amigable con el ambiente, la empresa se hace más rentable debido a la preocupación del ambiente, y esto hace que las indirectamente ayuden al cuidar el medio ambiente 6. ANÁLISIS DE VIABILIDAD Características: Bomba de ariete de PVC Hidráulico para bombeo sin luz eléctrica ni combustibles. Estas bombas trabajan en lugares con abundante agua ya sea ríos o nacederos con alto flujo de agua, Se requieren de 70 a 90 litros por minuto (este tipo de bombas no son de succión), la entrada de tubo o manguera es de 2”, tiene salida para tubo o manguera de ½, cámara de aire de 1m de 2", longitud de bombeo máximo de 1000 m., requiere una caída natural o artificial de agua de 1 a 4 metros. Diferencia comercial: La mayoría de las bombas que existen en el mercado, a pesar de que dan una buena potencia, consumen una cantidad de luz muy significante, además de que van de un precio desde los $ 949.00 hasta incluso llegar a los $3267.00, esto sin incluir los costos de instalación y los costos bimestrales reflejados en el recibo de luz. La bomba que nosotros ofrecemos es amigable con el ambiente, pues es 100% ecológica y es muy accesible para todos los bolsillos, además de no consumir energía eléctrica.

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6.1 ESTUDIO DEL ENTORNO

Fig. 11: Mapa mundial, resaltando México México es un país entre los Estados Unidos y América Central, conocido por las playas en el Pacífico y el Golfo de México, y su diverso paisaje de montañas, desiertos y selvas.. Según datos de la INEGI 2015, cuenta con una población de 119,938,473 habitantes de los cuales el 48.6 % son hombres y el 51.4 son mujeres, Este país cuenta con 32 entidades (31 estados y la Ciudad de México), estos son: Aguascalientes, Baja California, Baja California Sur, Campeche, Chiapas, Chihuahua, Coahuila de Zaragoza, Colima, Durango, Estado de México, Guanajuato, Guerrero, Hidalgo, Jalisco, Michoacán de Ocampo, Morelos, Nayarit, Nuevo León, Oaxaca, Puebla, Querétaro, Quintana Roo, San Luis Potosí, Sinaloa, Sonora, Tabasco, Tamaulipas, Tlaxcala, Veracruz, Yucatán, Zacatecas y Ciudad de México.

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Fig. 12: Mapa de México, resaltando Edo. De México El Estado de México, es uno de los treinta y un estados que, junto con la Ciudad de México, forman los Estados Unidos Mexicanos. Su capital es Toluca de Lerdo y su ciudad más poblada es Ecatepec de Morelos. Está ubicado en el centro-sur del país, limitando al norte con Querétaro, al noreste con Hidalgo, al este con Tlaxcala, al sureste con Puebla, al sur con Morelos y Ciudad de México, al suroeste con Guerrero y al oeste con Michoacán. Según datos de la INEGI 2015, cuenta con una población de 16,187,608, de los cuales 8,353,540 son mujeres y 17,834,068 son hombres. El estado de México cuenta con 125 municipios: Acambay, Acolman, Aculco, Almoloya de Alquisiras, Almoloya de Juárez, Almoloya del Río, Amanalco, Amatepec, Amecameca, Apaxco, Atenco, Atizapán, Atizapán de Zaragoza, Atlacomulco, Atlautla, Axapusco, Ayapango, Calimaya, Capulhuac, Coacalco de Berriozábal, Coatepec Harinas, Cocotitlán, Coyotepec, Cuautitlán, Chalco, Chapa de Mota, Chapultepec, Chiautla, Chicoloapan, Chiconcuac, Chimalhuacán, Donato Guerra, Ecatepec de Morelos, Ecatzingo, Huehuetoca, Hueypoxtla, Huixquilucan, Isidro Fabela, Ixtapaluca, Ixtapan de la Sal, Ixtapan del Oro, Ixtlahuaca, Xalatlaco,, Jaltenco, Jilotepec, Jilotzingo, Jiquipilco, Jocotitlán, Joquicingo, Juchitepec, Lerma, Malinalco, Melchor Ocampo, Metepec,

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Mexicaltzingo, Morelos, Naucalpan de Juárez, Nezahualcóyotl, Nextlalpan, Nicolás Romero, Nopaltepec, Ocoyoacac, Ocuilan, El Oro, Otumba, Otzoloapan, Otzolotepec, Ozumba, Papalotla, La Paz, Polotitlán, Rayón, San Antonio la Isla, San Felipe del Progreso, San Martín de las Pirámides, San Mateo Atenco, San Simón de Guerrero, Santo Tomás, Soyaniquilpan de Juárez, Sultepec, Tecámac, Tejupilco, Temamatla, Temascalapa, Temascalcingo, Temascaltepec, Temoaya, Tenancingo, Tenango del Aire, Tenango del Valle, Teoloyucán, Teotihuacán, Tepetlaoxtoc, Tepetlixpa, Tepotzotlán, Tequixquiac, Texcaltitlán, Texcalyacac, Texcoco, Tezoyuca, Tianguistenco, Timilpan, Tlalmanalco, Tlalnepantla de Baz, Tlatlaya, Toluca, Tonatico, Tultepec, Tultitlán, Valle de Bravo, Villa de Allende, Villa del Carbón, Villa Guerrero, Villa Victoria, Xonacatlán, Zacazonapan, Zacualpan, Zinacantepec, Zumpahuacán, Zumpango, Cuautitlán Izcalli, Valle de Chalco Solidaridad, Luvianos, San José del Rincón y Tonanitla.

Fig. 13: Mapa del Estado de México resaltando Xalatlaco

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Fig. 14: Xalatlaco Estado de México Xalatlaco se ubica a 50 km. al Suroeste de la Ciudad de México, a 32 km. al Suroeste de la Ciudad de Toluca y a 75 km. al Noroeste de la Ciudad de Cuernavaca. Limita al norte, con los pueblos de La Magdalena de los Reyes, Santiago Tilapa municipio de Tianguistenco, Méx., así como con la Magdalena Petlacalco Distrito Federal; al sur, con San Nicolás Coatepec, municipio de Tianguistenco y municipio de Ocuilan; al oriente, con tierras de Ajusco, Topilejo, Distrito Federal y Hutzilac, estado de Morelos, al poniente, con Capulhuac, Guadalupe Yancuitlalpan y la cabecera municipal de Santiago Tianguistenco, así como con el municipio de Santa Cruz Atizapán. Cuenta con una población de 29,572 personas, de las cuales14, 280 son hombres y 15,292 son mujeres. El taller o el lugar donde se va a generar el producto será en Xalatlaco, pues Barrio de San Agustín es un pueblo que pertenece a este municipio, y por lo tanto los costos de transporte serían muy bajos.

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Fig. 15: Barrio de San Agustín El barrio San Agustín se localiza en el municipio de Xalatlaco. Su clima es templado subhúmedo, presenta una temperatura media anual que fluctúa entre los 10° C a los 25° C. Según estimaciones de MarketDataMéxico, Barrio San Agustín tiene un output económico estimado en MXN $400 millones al año, de los cuales MXN $300 millones corresponde a ingresos generados por los hogares y unos MXN $200 millones a ingresos de los 300 establecimientos ahí ubicados. En Barrio San Agustín unos 200 establecimientos se dedican al negocio de Comercio minorista, generando alrededor de MXN $100 millones en ingresos anuales estimados y empleando alrededor de 400 personas. El producto y servicio va a distribuirse en esta comunidad, pues las personas que viven aquí sufren todos los días por el mal sistema hidráulico, ya que este es insuficiente y hasta cierto punto inservible, pues fue creado sin ningún conocimiento técnico ni respaldado por una institución pública especializada en el sistema, por estas razones el recurso no llega de manera eficiente (caudal, presión y cantidad) para el manejo en casa en donde la altura supere por muy poco distancias que la presión por gravedad pueda resolver. 6.2. ESTUDIO DE MERCADO Nuestro mercado se compone de 2,000 viviendas las cuales necesitan resolver el problema de distribución del agua. En todas por lo menos una vez por mes existe el problema en la distribución poblacional respecto al caudal y presión del agua que sale de sus válvulas particulares, siendo así una necesidad fundamental.

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De esta forma el producto y servicio cuenta con las características para solucionar este problema, y de acuerdo con las capacidades económicas que tiene la población respecto a lo ya investigado, suponemos querrán comprar el producto y servicio. Segmentación de mercado En Barrio San Agustín habitan alrededor de 6,000 personas en 2,000 hogares. Se contabilizan 621 personas por km2, con una edad promedio de 28 años y una escolaridad de 8 años cursados. Los hogares de la zona tienen un nivel socioeconómico tipo D+, con un ingreso por hogar estimado en MXN $16,000 y de MXN $4,000 por persona. De las 5,480 personas que habitan en Barrio San Agustín, 1,660 son menores de 14 años y 1,520 tienen entre 15 y 29 años de edad. Cuando se analizan los rangos etarios más altos, se contabilizan 1,850 personas con edades de entre 30 y 59 años, y 500 de más de 60 años. Por lo tanto, más del 70% de la población en el barrio de San Agustín Xalatlaco es mayor de edad entonces esas personas les podría interesar el producto y servicio de las bombas. En Barrio San Agustín unos 200 establecimientos se dedican al negocio de Comercio minorista, generando alrededor de MXN $100 millones en ingresos anuales estimados y empleando alrededor de 400 personas. Y el resto de los establecimientos no se encuentra dentro de la región, se encuentran principalmente a CDMX o a poblaciones vecinas.

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CUESTIONARIO 1.- ¿Le ha faltado agua más de una vez al mes (que no suba a su tinaco)? Sí_________ No_________ 2.- ¿Considera importante el cuidado del ambiente? Sí_________ No_________ 3.- ¿Considera que las bombas de agua existentes en el mercado son demasiado caras? Sí_________ No_________ 4.- ¿Compraría una bomba que es amigable con el ambiente (ecológica)? Sí_________ No_________ 5.- ¿Cuánto dinero aproximadamente estaría dispuesto a pagar por la instalación de una bomba y la bomba? a) De $1500 a $2000 b) De $2000 a 2500

c) Más de 2500

Nombre y logotipo de la empresa Nombre de la empresa: Bomberman Industries Se escogió este nombre al hacer referencia a la palabra “bomba” pero jugando un poco con la escritura de esta palabra, pero que aún así fuera entendible para las personas, y “Man” porque es diseñada del hombre para el hombre; al decir, hombre no significa que solo hablemos de una persona del sexo masculino, sino nos referimos más a lo que en sí es la definición de hombre: Ser vivo que tiene capacidad para razonar, hablar y fabricar objetos que le son útiles

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Logotipo:

Slogan: “Bombeando agua hasta la puerta de tu familia” Código de colores Se eligió un color azul y verde ya que se trata de una bomba hidráulica ecológica y acordamos como equipo que estos colores son los adecuados para trasmitir ese mensaje. Según la autora Heller Eva: Es el color azul es el más usado en las empresas por ser productivo y no invasivo. Es un color que sugiere sensación de seguridad y confianza en una marca. Se ha comprobado que el azul suprime el apetito, por lo tanto, se evita cuando se promocionan alimentos. Es el color de la armonía, la fidelidad y la simpatía. El color verde es el color del crecimiento, de la renovación y el renacimiento. Se asocia a la salud, a la naturaleza, la frescura y la paz. Favorece la resolución de problemas, así como la libertad, la sanación y la tranquilidad.

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6.3 ESTUDIO TÉCNICO 1 (FICHA TECNICA) Bomberman Industries. “Bombeando agua hasta la puerta de tu familia” Nombre del producto

Bomba de ariete.

Ubicación geográfica

Locación: México, Estado de México, barrio de San Agustín Xalatlaco.

Producto

Descripción

Fotografía

Bomba de ariete de PVC Hidráulico de 3” para bombeo sin luz eléctrica ni combustibles. Esta bomba trabaja en lugares con abundante agua ya sea ríos o nacederos con alto flujo de agua.

Tubería de alimentación

Tubería de elevación

Diámetro = 3”

Diámetro = 1.5”

Inclinación = 10° a 45°

Ubicacion de distribucion

Longitud

𝑸𝐚𝐥𝐢𝐦𝐞𝐧𝐭𝐚𝐜𝐢ó𝐧

𝒒𝐞𝐥𝐞𝐯𝐚𝐜𝐢ó𝐧

(m)

(lts/min)

(lts/min)

Altura de elevación (m)

Elevados (Lts. por día)

3

7a8

2

10

500 a 550

4

10 a 20

5

13

550 a 600

5

20 a 30

8

15

600 a 650

Estado de México, Xalatlaco y Barrio de San Agustín

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Figura 16. Bomba de ariete; Dimensiones

6.4 ESTUDIO ECONÓMICO Y FINANCIERO Materiales.

Costo.

3m tubo PVC (1”)

$90.00

Envase de refresco

$5.00

Catalogo.

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Codo (1”)

$16.50 (x6)

Mercado Libre Conexión T

$5.00 (x2)

Total

$204.00

Herramienta.

Costo.

Catalogo.

Segueta con arco $150.00

Mercado Libre Mazo de goma $68.00

Mercado Libre

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Flexómetro

$40.00

Mercado Libre Cortador de PVC

$130.00

Mercado Libre Marcador de cera

$6.00

Mercado Libre Lija de agua (150 – 180)

$5.00

Mercado Libre

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Pegamento para PVC $34.00

Mercado Libre Guantes

$46.00

Mercado Libre Lentes de seguridad

$42.00

Mercado Libre Total

$521.00

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Según la ley Federal del trabajo, Artículo 90 el salario mínimo es la cantidad menor que debe recibir en efectivo el trabajador por los servicios prestados en una jornada de trabajo. El salario mínimo deberá ser suficiente para satisfacer las necesidades normales de un jefe de familia en el orden material, social y cultural, y para proveer a la educación obligatoria de los hijos. Horario de trabajo:  

Días especificados por semana: 6 Horas especificadas por semana: 48

Según en el artículo 85 de la Ley del Trabajo, el salario pagado a un trabajador (nunca menor al salario mínimo) debe basarse en una jornada normal de 8 o 7.5 horas (cuando es nocturna). El salario mínimo de un Oficial plomero(a) en instalaciones sanitarias es de $115,63 al día por jornada de 8 horas, por lo tanto, la hora es de $ 14.45 Mano de obra. (2 personas) Costo. Por hora

$50.00 (4 horas)

Por persona

$200.00

Por día

$400.00

Total

$1,200.00

Desplazamiento

Costo.

Por día

$50.00

Por 4 días

$200.00

Costo total de la instalación y del producto

$2,125.00

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 

El costo de renta de un local en Xalatlaco Estado de México está en $5,000 mensuales El gasto en luz y agua: ¿Qué potencia se necesita en un local? El cliente que quiere dar de alta la luz en un local tiene que determinar qué potencia eléctrica necesita. Para ello, debe asegurarse de qué término de potencia máximo admite la instalación y solicitar el Certificado de Instalación Eléctrica en caso de necesitarlo. Existen varios métodos para saber qué potencia se necesita en un recinto y son los que se reflejan a continuación: El asesoramiento de un electricista es mucho más verídico que una calculadora, pero supone un coste para el consumidor que quizá no quiera pagar y prefiera determinar este aspecto de otra manera que sea gratuita. Todas las comercializadoras tienen unas potencias que están normalizadas, donde el cliente puede tomar como referencia una escala y adaptarse a cualquiera de las que se plantean en la siguiente tabla:

Tabla 2: Tarifas de acceso 

Impuestos: El Servicio de Administración Tributaria (SAT) dice que todas aquellas personas que obtengan ingresos en México deben estar dados de alta en Hacienda, generalmente bajo el régimen de Arrendamiento y expedir Comprobantes Fiscales Digitales por Internet (CFDI) por dichos ingresos.

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FUENTES DE INFORMACIÓN

COMOFUNCIONA. (17 de Abril de 2017). Obtenido de http://como-funciona.co/unabomba-hidraulica/ Ley Federal del trabajo. (2019). Capitulo V. Obtenido de https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/160336/LFT_1.pdf Rodriguez, I. S. (20 de Marzo de 2018). El economista. Obtenido de https://www.eleconomista.com.mx/finanzaspersonales/Que-debe-saber-detemas-fiscales-si-va-a-rentar-un-inmueble-20180718-0100.html Rodríguez, J. V. (s.f.). BOMBA DE ARIETE HIDRAULICO. Obtenido de http://www.intikallpa.org/wpcontent/uploads/2010/08/jvariete.pdf?fbclid=IwAR3VV_4PhDzOvEnDO774UoMm bWpuI0xx4cXgns-JTZbfbwcfHWWJfemWQ8k

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ANEXOS

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