UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA...
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ ANALIZAR LA EFICIENCIA DE UNA MOTO ELÉCTRICA EN LA CIUDAD DE QUITO. TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO AUTOMOTRIZ FAUSTO RICARDO GRIJALVA PAREDES DIRECTOR: ING. IVAN YANEZ Quito, Diciembre 2014
Transcript of UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA...
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
ANALIZAR LA EFICIENCIA DE UNA MOTO ELÉCTRICA EN LA CIUDAD DE QUITO.
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERO AUTOMOTRIZ
FAUSTO RICARDO GRIJALVA PAREDES
DIRECTOR: ING. IVAN YANEZ
Quito, Diciembre 2014
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2014
Reservados todos los derechos de reproducción
DECLARACIÓN Yo FAUSTO RICARDO GRIJALVA PAREDES, declaro que el trabajo aquí
descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún
grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias
bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos
correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad
Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
_________________________
Fausto Ricardo Grijalva Paredes
C.I. 1720028925
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “ANALIZAR LA EFICIENCIA DE UNA MOTOCICLETA ELÉCTRICA EN LA CIUDAD DE QUITO”, que, para aspirar al título de Ingeniero Automotriz fue
desarrollado por FAUSTO RICARDO GRIJALVA PAREDES, bajo mi dirección
y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las
condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos
18 y 25.
___________________
Ing. Iván Yánez
DIRECTOR DELTRABAJO
C.I. 1708713795
DEDICATORIA A Dios, por darme su amor infinito, brindarme inteligencia, sabiduría en el
transcurso de mi carrera y bendecirme siempre en cada paso que doy.
A mis padres, Fausto Grijalva y Ana Paredes, por su incondicional apoyo en
cada momento de mi vida y por la intensidad de su amor, por brindarme
siempre las palabras y consejos perfectos, por ser el motor de mi vida,
ejemplo de arduo trabajo y lucha en la vida, pero sobre todo por ser mis
mejores amigos. A mi hermana, Ana Grijalva que más que ser mi hermana
es mi amiga y confidente en mi vida. A ti amor de mi vida por ser mi apoyo y
fuerza para lograr todas las metas que me planteo en mi vida.
A la Universidad Tecnológica Equinoccial, a sus autoridades y maestros que
supieron compartir sus conocimientos y experiencias, para desarrollarme
personal y profesionalmente.
A mi director de tesis, Ing. Iván Yánez, por brindarme su amistad, consejos
y guiarme en la realización de este trabajo.
A todos ellos mi eterna gratitud.
AGRADECIMIENTO
A mis padres y hermana, quienes a lo largo de mi vida han velado por mi
bienestar y educación, depositando su entera confianza en cada reto que se
me ha presentado, sin dudar ni un solo momento en mi inteligencia y
capacidad, sentar en mi las bases de responsabilidad y deseos de
superación, en ellos tengo el espejo en el cual me quiero reflejar pues sus
virtudes infinitas y su gran corazón me llevan a admirarlos cada día más. Es
por ello que soy lo que soy ahora. Los amo con toda mi vida.
A ti, amor de mi vida, María Belén Castro que has sido fiel amiga y
compañera, que me has ayudado a continuar, haciéndome vivir los mejores
momentos de mi vida, gracias por tu amor infinito y por ser mi apoyo
constante.
INDICE DE CONTENIDOS Pág.
RESUMEN ................................................................................................... xv
ABSTRACT ............................................................................................... xvii 1.INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 1
2.MARCO TEÓRICO ..................................................................................... 5
2.1.MOTO……………………………………………………………………………6
2.1.1.HISTORIA .............................................................................................. 6
2.1.2. TIPOS DE MOTOS ............................................................................... 9
2.1.2.1. Motos a combustión ........................................................................... 9
2.1.2.1.1. Tipos de motos por su utilidad ...................................................... 10
2.1.2.1.2. Tipos de motores a combustión .................................................... 16
2.1.2.1.3. Moto SUZUKI AX 100 ................................................................... 18
2.1.2.1.4. Consideraciones ambientales del uso de motos a combustión .... 19
2.1.2.2. Moto eléctrica .................................................................................. 21
2.1.2.2.1. Ventajas de la moto eléctrica. ...................................................... 21
2.1.2.2.2. Consideraciones legales y ambientales ....................................... 23
2.1.2.2.3. Componentes de la Moto Eléctrica .............................................. 24
2.1.2.2.3.1. Baterías ..................................................................................... 24
2.1.2.2.3.2. Controladores ........................................................................... 28
2.1.2.2.3.3. Motores Eléctricos..................................................................... 31
2.1.2.2.3.4. Sistema de Frenos ..................................................................... 36
2.1.3.MOTOS ELÉCTRICAS EN EL MUNDO............................................... 36
2.1.3.1.1. BMW ............................................................................................ 38
2.1.3.1.2. ZERO ........................................................................................... 39
2.1.3.1.3. HONDA EV-neo ........................................................................... 41
2.1.3.1.4. BERECO 2500W ......................................................................... 43
2.1.3.1.5. VECTRIX VX-1 ............................................................................ 44
2.1.4.MOTOS ELÉCTRICAS EN EL ECUADOR .......................................... 45
2.1.5.EFICIENCIA ......................................................................................... 46
3.METODOLOGÍA ........................................................................................ 49
3.1.MOTO ELÉCTRICA SWIFT HAOLING ................................................... 51
3.2.1.ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LA MOTO ELÉCTRICA SWIFT
HAOLING…………………………………………………………………………..53
3.3.ESTUDIO Y ANÁLISIS DE LA MOTO ELÉCTRICA SWIFT HAOLING .. 53
3.3.1.SELECCIÓN DE RUTAS Y CALLES DE LA CIUDAD DE QUITO ...... 53
3.3.1.1.Parque Bicentenario.......................................................................... 54
3.3.1.2.Sector Granda Centeno .................................................................... 54
3.3.1.3.Sector Mariana de Jesús .................................................................. 55
3.3.1.4.Sector San Juan ............................................................................... 56
3.3.2.DESARROLLO DE PRUEBAS EN LAS RUTAS ESTABLECIDAS ..... 57
3.3.2.1.Levantamiento y registro de datos .................................................... 58
3.3.2.2.Determinación de la velocidad .......................................................... 59
3.3.2.3.Determinación de la autonomía ........................................................ 60
3.3.2.4.Determinación de la potencia ............................................................ 61
3.3.2.5.Torque ............................................................................................... 62
3.3.2.6.Eficiencia ........................................................................................... 63
3.2.2.7.Determinación de eficiencia teórica de las motos eléctricas a nivel
mundial……………………………………………………………………………..66
3.3.DETERMINACIÓN DEL CARGADOR MÁS ÓPTIMO DE LA MOTO
ELÉCTRICA SWIFT HAOLING. ................................................................... 67
3.4.CÁLCULO DEL COSTO DE LA RECARGA DE LA MOTO ELÉCTRICA
SWIFT HAOLING. ........................................................................................ 67
3.5.PROPUESTA DE FICHA TÉCNICA DE LA MOTO ELÉCTRICA SWIFT
HAOLING. .................................................................................................... 68
4.ANALISIS DE RESULTADOS .................................................................. 71
4.1.CÁLCULO DE VELOCIDAD DE LA MOTO ELÉCTRICA ....................... 72
4.2.CÁLCULO DE VELOCIDAD DE LA MOTO A COMBUSTIÓN ................ 75
4.3.CÁLCULO DE AUTONOMÍA DE LA MOTO ELÉCTRICA ...................... 78
4.4.CÁLCULO DE AUTONOMÍA DE LA MOTO A COMBUSTIÓN ............... 80
4.5.CÁLCULO DEL TORQUE ....................................................................... 83
4.6.CÁLCULO DE LA POTENCIA DE LA MOTO ELÉCTRICA. ................... 86
4.7.CÁLCULO DE LA POTENCIA DE LA MOTO A COMBUSTIÓN ............. 91
4.8.CÁLCULO DE LA EFICIENCIA DE LA MOTO ELÉCTRICA................... 93
4.9.CÁLCULO DE LA EFICIENCIA DE LA MOTO A COMBUSTIÓN. .......... 96
4.9.1.ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA MOTO ELÉCTRICA VS. MOTO A
COMBUSTIÓN .............................................................................................. 98
4.9.2.COMPARACIÓN TEÓRICA DE EFICIENCIA DE LAS MOTOS
ELÉCTRICAS DEL MUNDO VS SWIFT HAOLING .................................... 100
4.10.CÁLCULO DEL COSTO DE LA RECARGA ....................................... 102
4.11.ELABORACIÓN DE LA FICHA TÉCNICA DE LA MOTO
ELÉCTRICA……………………………………………………………………...103
4.11.2.FICHA TÉCNICA DE LA MOTO ELÉCTRICA ................................. 105
4.12.CARGADOR DE BATERÍAS MÁS ÓPTIMO PARA LA MOTO
ELÉCTRICA……………………………………………………………………...107
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................... 109
5.1 CONCLUSIONES: ............................................................................... 110
5.2 RECOMENDACIONES: ....................................................................... 113
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................... 114
ANEXOS .................................................................................................... 117
INDICE DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Tipos Motocicletas eléctricas Zero. ................................................ 40
Tabla 2. Especificaciones EV-neo y cargador ............................................. 42
Tabla 3. Especificaciones Bereco 2500w ................................................... 43
Tabla 4. Especificaciones Vectrix vx-1 ....................................................... 44
Tabla 5. Especificaciones técnicas de la Moto eléctrica Swift- Haoling. ...... 53
Tabla 6. Formato para el levantamiento y registro de datos. ....................... 59
Tabla 7. Formato para el registro de velocidades de acuerdo al tipo de
pendiente (moto eléctrica y moto a combustión).......................................... 59
Tabla 8. Formato para el registro y cálculo de potencia (moto eléctrica y
moto a combustión). .................................................................................... 61
Tabla 9. Formato para registro y cálculo del torque de la moto eléctrica. ... 63
Tabla 10. Formato para el registro y cálculo de eficiencia. (Moto eléctrica y
moto combustión) ........................................................................................ 65
Tabla 11. Registro y cálculo de la velocidad de la moto eléctrica................ 72
Tabla 12. Registro y cálculo de la velocidad de la moto a combustión. ....... 76
Tabla 13. Registro y cálculo de la autonomía .............................................. 79
Tabla 14. Registro y cálculo de la autonomía .............................................. 81
Tabla 15. Cálculo de RPM en cada velocidad ............................................. 84
Tabla 16. Registro y cálculo del torque ....................................................... 84
Tabla 17. Registro y cálculo de potencia de la moto eléctrica. .................... 87
Tabla 18. Registro y cálculo de potencia. .................................................... 91
Tabla 19. Registro y cálculo de la eficiencia de la moto eléctrica (Swift
Haoling)……………………………………………………………………………95
Tabla 20. Registro y cálculo de la eficiencia de la moto a combustión
(SUZUKI AX100) .......................................................................................... 97
Tabla 21. Cálculo comparativo entre la moto a combustión y la moto
eléctrica…………………………………………………………………………….99
Tabla 22. Cálculo comparativo entre las motos eléctricas en el mundo. ... 101
Tabla 23. Medición de parámetros del motor eléctrico sin carga de peso . 103
Tabla 24. Tiempo en alcanzar la velocidad máxima .................................. 104
Tabla 25. Tipos de cargadores .................................................................. 107
INDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Primera motocicleta ........................................................................6
Figura 2. La primera moto con transmisión de cadena ..................................7
Figura 3. Moto con sidecar de 1910 ...............................................................7
Figura 4. Harley Davidson de 1915 ................................................................8
Figura 5. “Chopper” de la década del 60 ........................................................8
Figura 6. Motos deportivas ........................................................................... 10
Figura 7. Motos Naked ................................................................................. 11
Figura 8. Moto de calle ................................................................................. 11
Figura 9. Motos tipo turismo y sport- turismo ............................................... 12
Figura 10. Motos Custom y Choppers .......................................................... 13
Figura 11. Motos scooter, maxi scooters y ciclomotores .............................. 13
Figura 12. Motos Cross y Enduro................................................................. 14
Figura 13. Moto supermoto .......................................................................... 15
Figura 14. Funcionamiento del motor 4 tiempos gasolina. ........................... 16
Figura 15. Ciclo de trabajo teórico del motor dos tiempos. .......................... 17
Figura 16. Moto Suzuki AX100 .................................................................... 19
Figura 17. Las emisiones producidas por motocicletas ................................ 20
Figura 18. Los 15 Errores que no se deben realizar en la moto eléctrica. .. 22
Figura 19. Comparación de Emisiones de CO2 de las motos eléctricas vs
motos a combustión. .................................................................................... 23
Figura 20. Componentes de la moto eléctrica. ............................................. 24
Figura 21. Funcionamiento de una batería. ................................................. 25
Figura 22. Funcionamiento de una batería de ion litio ................................. 26
Figura 23. Ejemplo de controlador de la moto eléctrica. .............................. 29
Figura 24. Controlador solido tipo Curtis ...................................................... 30
Figura 25. Controlador Programable ............................................................ 31
Figura 26. Motor de corriente continua ........................................................ 32
Figura 27. Motor de corriente alterna ........................................................... 35
Figura 28. Sistema de Frenos de la Moto Eléctrica...................................... 36
Figura 29. Motocicleta eléctrica BMW. ......................................................... 38
Figura 30. Chasis de la Motocicleta eléctrica BMW. .................................... 38
Figura 31. Motocicleta eléctrica ZERO. ........................................................ 39
Figura 32. Motocicleta eléctrica Zero Streetfighter. ...................................... 39
Figura 33. Honda EV-neo. ........................................................................... 41
Figura 34. Bereco 2500w. ............................................................................ 43
Figura 35. Vectrix vx-1. ................................................................................ 44
Figura 36. Rutas seleccionadas para pruebas ............................................. 50
Figura 37. Moto eléctrica Swift. .................................................................... 52
Figura 38. Pista del Parque Bicentenario ..................................................... 54
Figura 39. Trayecto Sector Canal Teleamazonas. ....................................... 55
Figura 40. Trayecto Sector Mariana de Jesús. ............................................ 56
Figura 41. Trayecto Sector San Juan. .......................................................... 57
Figura 42. Formato ficha técnica de la moto eléctrica .................................. 70
Figura 43. Torque Vs Velocidad ................................................................... 86
Figura 44. Potencia Vs Pendiente ................................................................ 90
Figura 45. Generalidades del cargador ...................................................... 108
INDICE DE ANEXOS
Pág
ANEXO 1
Registro y levantamiento de datos (muestreo)........................................... 118
ANEXO 2
Evidencia de las pruebas realizadas en las rutas establecidas. ................. 130
ANEXO 3
Diagrama eléctrico del controlador ............................................................. 134
ANEXO 4
Especificaciones técnicas de las motos eléctricas ...................................... 135
RESUMEN En la actualidad, es una tendencia global buscar una verdadera autonomía
y vehículos más eficientes con emisiones que se acerquen o lleguen a cero,
por ello, en los últimos años los vehículos eléctricos se han presentado como
una gran solución para las demandas de bajas emisiones y buena
autonomía.
El proyecto de fin de carrera estuvo enfocado en realizar el estudio de
eficiencia de los elementos que forman la cadena energética: batería
eléctrica, controlador, motor eléctrico, sistema de transmisión y las ruedas de
la moto eléctrica, marca “SWIFT-HAOLING”.
Para el análisis de la eficiencia, se investigó y obtuvo información referente a
las motos, funcionamiento, partes, clasificación por su utilidad y
funcionamiento, que permitió identificar los parámetros que afectan a la
eficiencia en cada uno de estos elementos así como la fórmula para su
cálculo.
Como parte del proyecto, se calculó la autonomía, potencia, velocidad,
tiempo de duración de la batería y torque de la moto eléctrica SWIFT-
HAOLING, información que permitió determinar la eficiencia, a través de la
realización de pruebas en diferentes pendientes y rutas de la ciudad de
Quito. Además, con el fin de comparar los datos obtenidos, se realizaron las
mismas pruebas utilizando una moto a combustión de marca SUZUKI
AX100, y se obtuvo como resultado que la eficiencia promedio de la moto a
combustión es del 75% mientras que la eficiencia promedio de la moto
eléctrica SWIFT-HAOLING es del 63%, remarcando una diferencia
aproximada del 12%, lo que demuestra que a pesar de que la eficiencia de
rendimiento de la moto eléctrica es menor, su funcionamiento indica que por
su tecnología mejoraría el medio ambiente al emitir menos emisiones
contaminantes, reduciría los costos de mantenimientos y la recarga de su
batería sería más económica que la utilización de combustibles.
Para fundamentar el proyecto, se compararon las eficiencias teóricas de
algunas motos eléctricas, incluyendo la moto SWIFT-HAOLING, que se
comercializan a nivel mundial, utilizando las especificaciones emitidas por
los fabricantes, dando como resultado que la moto eléctrica de marca ZERO
S ZF8.5 tendría una eficiencia promedio del 88%, la moto eléctrica de marca
HONDA EV-NEON tendría una eficiencia promedio del 21%, y la moto
eléctrica SWIFT-HAOLING una eficiencia promedio del 27%, lo que permitió
determinar que moto eléctrica es la más eficiente de acuerdo a los
parámetros de autonomía, velocidad y potencia.
ABSTRACT
Today is a global trend seek genuine autonomy and more efficient vehicles
with emissions approach or reach zero, therefore, in recent years, electric
vehicles have been presented as a solution to the demands of low emissions
and good autonomy.
The final year project was focused on the study of efficiency of the elements
forming the energy chain: electric battery, controller, electric motor drive
system and wheels electric bike brand "SWIFT-HAOLING".
For the analysis of efficiency, was investigated and obtained information on
the bikes, running, parts, classification utility and performance, which
identified the parameters affecting the efficiency of each of these elements
and the formula for calculation.
As part of the project, autonomy, power, speed, time battery life and torque of
the electric bike SWIFT-HAOLING information that allowed us to determine
the efficiency, through the testing of different slopes and hiking calculated
Quito. Furthermore, in order to compare the data obtained, the same tests
were performed using a motorcycle combustion brand SUZUKI AX100, and it
resulted that the average efficiency of the bike combustion is 75% while the
average efficiency electric bike SWIFT-HAOLING is 63%, highlighting an
approximate 12% difference, which shows that despite the performance
efficiency of the electric bike is smaller, its performance indicates that its
technology would improve the environment by emit fewer emissions, reduce
maintenance costs and recharge your battery would be more economical
than the use of fuels.
To support the project, theoretical efficiencies of some electric bikes were
compared, including SWIFT-HAOLING bike, sold worldwide, using the
specifications issued by manufacturers, resulting in the electric motorcycle
brand ZERO S ZF8. 5 would have an average efficiency of 88%, the electric
bike brand HONDA EV-NEON would have an average efficiency of 21%, and
electric bike SWIFT-HAOLING an average efficiency of 27%, which allowed
us to determine that electric motorcycle is the most efficient according to the
parameters of range, speed and power.
1
1. INTRODUCCIÓN
2
Hoy en día existen problemas graves con los impactos ambientales, en
donde los vehículos de combustión interna representan una de las mayores
fuentes de contaminación a nivel mundial.
En los últimos años se han intensificado los esfuerzos de fabricantes y
organismos oficiales en el desarrollo e implantación de sistemas de
propulsión que sean capaces de sustituir a los tradicionales motores de
combustión interna por vehículos eléctricos o híbridos.
Entre los principales enfoques de este creciente esfuerzo se encuentran la
posibilidad de producir vehículos de menor impacto ambiental y la
diversificación de las fuentes de energía, con una menor dependencia de
productos derivados del petróleo.
En esta última década, los países desarrollados se han visto inmersos en la
fabricación y comercialización de vehículos híbridos o de mecanismos
alternativos, para impulsar la concientización de cuidar el medio ambiente y
hacerle frente a las problemáticas ambientales que se van presentando con
el paso de los años.
Las motos eléctricas se presentan como una de las mejores soluciones para reducir la contaminación que genera el transporte en las zonas urbanas. Las barreras para su implantación, y el hecho de conseguir una aceptación más amplia de este vehículo eléctrico, parece que son mucho más fáciles de superar que las del auto eléctrico, asimilándose en prestaciones como la velocidad, la aceleración y una mejor eficiencia. (Ambiente, 2009)
Poco a poco su expansión va ganando terreno en el mercado: a medida que los fabricantes toman conciencia sobre la necesidad del transporte limpio, la innovación tecnológica aumenta. Con el precio más asequible, una mejor autonomía, los costos de mantenimiento más bajos, un menor consumo de energía, y un menor tiempo de recarga, son una realidad tecnológica que las sitúa como la auténtica alternativa a la movilidad sostenible.
3
Los vehículos eléctricos ofrecen algunas ventajas muy claras, entre ellas no
hace falta dirigirse a la gasolinera, no precisa aceite, no emite gases, etc.,
detrás de su diseño innovador se esconde una filosofía de simplicidad y
elegancia que mantiene bajo el peso de la motocicleta, elimina
prácticamente todo el mantenimiento periódico del motor y produce una
aceleración silenciosa. A medida que pasan los kilómetros, por vías cada
vez más rápidas, se ira tomándole el pulso a una experiencia completamente
nueva que supone conducir una moto eléctrica: la ausencia casi total de
ruido deja escuchar otras cosas que normalmente pasan desapercibidas,
como el sonido de las pinzas mordiendo los discos, o el trabajo de las
suspensiones.
“Más de 50 estudios y análisis concluyen que los vehículos eléctricos
permiten reducir las emisiones.
• Los vehículos eléctricos permitirían reducir las emisiones de monóxido
de carbono.
• Para una motocicleta: una reducción de emisiones de más del 90% de
monóxido de carbono.
• Puesto que la red eléctrica es cada vez más ecológica, también lo son
los vehículos eléctricos.
• Las motos eléctricas disminuyen las emisiones en los centros de
población”. (Zero Motorcycle, 2006)
Sin embargo, a pesar de todos los esfuerzos realizados a nivel mundial, en
el Ecuador no se ha considerado la posibilidad de importar y comercializar
este tipo de motos eléctricas, debido a que los costos serían altos y la
población actualmente desconoce casi o en su totalidad de la existencia de
una moto que funcione 100% con energía eléctrica y no emita ruidos ni
contaminantes que afecten al medio ambiente.
El objetivo general de este trabajo de titulación es analizar la eficiencia de
la moto eléctrica en la ciudad de Quito, con el propósito de verificar su
4
viabilidad, mediante la comparación con una moto a combustión y algunas
motos eléctricas que se comercializan y utilizan a nivel mundial, mediante el
cumplimiento de los siguientes objetivos específicos.
Determinar el funcionamiento de los diferentes componentes de la moto
eléctrica seleccionada, mediante la investigación y recopilación de la
información proveniente de fuentes bibliográficas y la realización de pruebas
experimentales en diferentes rutas y pendientes de acuerdo a la topografía
de la ciudad de Quito, con la finalidad de verificar su funcionamiento,
rendimiento e interacción de las partes que la componen.
Determinar el consumo de baterías de la moto eléctrica seleccionada,
mediante el análisis de la duración de la batería, con una sola carga,
recorriendo en las rutas y pendientes de acuerdo a la topografía de la
ciudad de Quito, con el propósito de obtener el costo de la recarga de las
baterías y su rendimiento.
Determinar la autonomía, velocidad, torque y potencia de la moto eléctrica
seleccionada, mediante pruebas experimentales, acorde a los parámetros
establecidos, en las rutas y pendientes de la ciudad, con la finalidad de
obtener sus valores máximos, calcular la eficiencia promedio de cada uno de
ellos y elaborar una ficha técnica de la moto eléctrica que permita analizar su
viabilidad y poder garantizar su uso como nuevo medio de transporte
amigable con el medio ambiente.
5
2. MARCO TEÓRICO
6
2.1. MOTO
Es un vehículo de dos ruedas impulsado por un motor de combustión interna
a gasolina o eléctrico. El cuadro y las ruedas constituyen la estructura
fundamental del vehículo y la rueda directriz es la delantera y la rueda motriz
es la trasera. La Society of Automotive Engineers (SAE) define a la moto
como: “Vehículo a motor, diferente de un tractor destinado a funcionar sobre
no más de tres ruedas en contacto con el suelo, y que pesa menos de 1500
libras (680 kg)”. (Arias-Paz Guitián, 2003).
2.1.1. HISTORIA
Figura 1. Primera motocicleta
(http://www.eng.warwick.ac.uk)
Motocicleta es el nombre propio, elaborado en 1897 por los hermanos
Eugéne y Michel Werner, fabricantes instalados en Levallois - Perret,
posteriormente convertido en nombre genérico. La motocicleta, o moto, es
un vehículo motorizado de dos ruedas, en donde el piloto o motociclista se
sienta en la parte trasera, con las manos tienen el manillar y los pies están
sobre reposapiés.
7
Figura 2. La primera moto con transmisión de cadena
(http://www.eng.warwick.ac.uk)
Louis-Barbilla Perreaux inventó la moto oficialmente con la primera patente
registrada en 1868 y modificada hasta 1885. Esta primera moto funcionaba
con vapor, en realidad era más que un prototipo y nunca ha circulado de una
manera autónoma, debido a que su conductor se ocupó demasiado en hacer
funcionar el motor.
Figura 3. Moto con sidecar de 1910
(http://www.eng.warwick.ac.uk)
A inicios, la moto fue muy poco fiable debido a que obligó a efectuar
intervenciones mecánicas frecuentes. Sin embargo, muy rápidamente, el uso
de la moto se extiende por ser una herramienta de trabajo de las profesiones
liberales, en donde la Primera Guerra Mundial favoreció su utilización con
fines militares, en donde las bicicletas son sustituidas por los velomotores y
motos, por su comodidad y costos aún menores.
8
Figura 4. Harley Davidson de 1915
(http://www.eng.warwick.ac.uk)
A partir de los años sesenta, la práctica de los vehículos de dos ruedas
motorizados se juzga sucia, o incluso en deterioro. Las personas preferían el
automóvil, que permite transportar a varias personas protegidas de la lluvia,
el viento y la suciedad. En esta época, la producción de motos desaparece
completamente casi en Francia. No obstante, en los años setenta ven el
desarrollo de la producción de masa de vehículos Peugeot, Renault y
Citroën incrementa, y la moto conoce un determinado renacimiento bajo el
impulso de los fabricantes japoneses que apuestan sobre el sueño,
produciendo vehículos bonitos, propios, potentes y fáciles a conducir.
Figura 5. “Chopper” de la década del 60
(http://www.eng.warwick.ac.uk)
9
El choque petrolífero de 1973 y la crisis económica causan una subida de los
precios general, cuyo combustible y seguros, deseosos de no hacer llevar el
aumento de los costes más que a una categoría minoritaria (y no debido al
número de accidentes de esta categoría de usuarios). Este medio ambiente
hostil a los motociclistas va a dar nacimiento en 1980 a la Federación
francesa de los motociclistas en cólera (FFMC), federación encargada de
defender los derechos de esta categoría de usuarios de la carretera.
A partir de ahí, la historia del motociclismo se ha escrito memorablemente
por millares de fabricantes constructores de motos, de las que por desgracia
se ha perdido la mayor parte. (Salvat, 1974).
2.1.2. TIPOS DE MOTOS
Actualmente existen varios tipos de motos, cada uno con sus características
y diferencias distintivas que captan la atención del consumidor. A pesar de
tener la misma función, comúnmente se distinguen dos tipos: de combustión
y eléctricas.
2.1.2.1. Motos a combustión
Las motos de este tipo se impulsan por medio de un motor de gasolina,
posicionado de modo transversal, es decir el cigüeñal es perpendicular a la
marcha, independiente del número de cilindros. Normalmente de dos o
cuatro tiempos (2T y 4T), aunque últimamente los dos tiempos están siendo
reservados a las cilindradas más pequeñas debido a razones medio
ambientales, por ello la mayoría de motos de hoy en día son de cuatro
tiempos. La lubricación se hace de modo común para el motor y el cambio,
excepto en el de dos tiempos (2T). La alimentación se la realiza por
carburador, aunque la inyección de combustible lo está desplazando por
normativa ambiental debido a la alta emisión de gases.
10
2.1.2.1.1. Tipos de motos por su utilidad
a) Motos Deportivas
Figura 6. Motos deportivas (http://www.eng.warwick.ac.uk)
Pensadas para pista de carrera, adaptadas para usar en la calle, van
equipadas en su mayoría de un carenado (carrocería) que mejora su
aerodinámica con el fin de alcanzar altas velocidades, habitualmente por
encima de los 250km/h o incluso más de 300km/h en los modelos más
exóticos. La posición de conducción de una moto deportiva es usualmente
muy agresiva, en el sentido de que obliga al cuerpo a estar muy adelantado.
De esta manera se gana estabilidad en la dirección y se facilita la
aerodinámica.
Estas motos son las que tienen mejor relación entre peso y potencia. Es
decir que en estas motos lo que prima por encima de todo son
las prestaciones deportivas, sacrificando las cualidades turísticas. Algunos
ejemplos de estas motos: Hayabusa, R1, R6, CBR, FZR, ZX, ZZR, GPZ,
GSXR.
11
b) Motos Naked
Figura 7. Motos Naked
(http://www.eng.warwick.ac.uk)
Motos para usar en la ciudad, tienen diseño sin carenado (carrocería) y son
exclusivas de ciudad, aunque también sirven por su potencia disfrutar de la
ruta. La Moto Naked (desnuda), obtiene este calificativo por la ausencia del
carenado, dando la impresión de llevar al descubierto gran parte de
la mecánica de la misma. También la mayoría de marcas como Yamaha,
Suzuki, Kawasaki, BMW, Aprilia, KTM, Triumph, Bimota, etc., cuentan con
este tipo de motos entre sus catálogos.
c) Calle
Figura 8. Moto de calle
(http://www.eng.warwick.ac.uk)
Motos para usar en la ciudad y para trabajar tienen diseño sin
carenado (carrocería) y son exclusivas de ciudad, bajo esta definición están
12
todas aquellas motos de baja cilindrada 100cc a 250cc, que están diseñadas
para uso de ciudad, ya sea como transporte o trabajo, además son muy
económicas, tanto por su precio como por su consumo, de fácil manejo en
ciudades congestionadas son livianas y ágiles.
d) Motos tipo Turismo y Sport-Turismo
Figura 9. Motos tipo turismo y sport- turismo
(http://www.eng.warwick.ac.uk)
Diseñadas para viajar, son ideales para realizar largos viajes, suelen ser de
media o gran cilindrada, y en la mayoría de las ocasiones vienen con 2
maletas a ambos lados de la parte trasera de la moto, se utilizan para viajar
por ruta debido a que tienen una posición de conducción relajada, con el
cuerpo más o menos derecho y por lo general vienen equipadas con maletas
y parabrisas alto. Ejemplos: BMW R1150RT, Honda Goldwing, etc.
La moto Sport-Turismo, está entre las motos turísticas y las deportivas,
uniendo cualidades de ambos estilos. Todas incluyen Carenados. Algunos
ejemplos de este tipo de motos son: Yamaha FJR, Yamaha FZ1 S, Yamaha
FZ6 S, Yamaha TDM, Kawasaki ER6F, Suzuki V-Strom, etc.
13
e) Motos Custom y Choppers
Figura 10. Motos Custom y Choppers
(http://www.eng.warwick.ac.uk)
Este tipo de moto se destaca por su preciosa estética, sus cromados y su
particular estilo. En general no tiene mucha potencia, lo que prima es su par
motor y pocas revoluciones, se caracterizan por el sonido de su motor (muy
ronco) tanto que marcas como Harley Davidson han patentado el sonido de
sus modelos. Una Chopper es creada removiendo o cortando (chopping)
partes innecesarias de la moto, se basa en la poca utilidad de elementos
como los cristales, guardabarros delantero, grandes luces, topes
direccionales, parachoques, grandes asientos, etc. Algunos ejemplos de este
tipo de motos son: Harley Davidson, Honda Shadow, Virago, Intruder,
Vulcan.
f) Motos Scooters, MaxiScooters y Ciclomotores
Figura 11. Motos scooter, maxi scooters y ciclomotores
(http://www.eng.warwick.ac.uk)
14
Un Scooter es una moto con un cuadro abierto en la que el conductor se
sienta sin necesidad de montar a "caballo" sobre el motor. La mayoría de los
Scooters modernos tienen ruedas más pequeñas que las motos, de entre 8 y
14 pulgadas (20-35 cm) de diámetro. En contraste con la mayoría de las
motos, los Scooters suelen tener carenado (carrocería), incluyendo una
protección frontal para las piernas y un cuerpo que oculta toda o la mayor
parte de la mecánica, su diseño clásico presenta un suelo plano para los
pies del conductor y a menudo incluye algún hueco de almacenaje integrado,
ya sea bajo el asiendo, en la protección frontal para las piernas o en ambos
sitios, por ejemplo: BWS, Elite, Helix, Sigma, Axis, Econo, Dax, Vespa,
Piaggio, Burgman, Yamaha TMax, Honda Silver Wing, etc.
g) Motos Cross y Enduro
Figura 12. Motos Cross y Enduro
(http://www.eng.warwick.ac.uk)
Las motos de "Cross" se caracterizan por su capacidad para circular por
terrenos irregulares, tienen las suspensiones con más recorrido que otro tipo
de motos y se aplica toda la potencia para sacarle la mayor aceleración
posible ya que no hace falta que tengan mucha velocidad. Son motos que no
están homologadas para circular por las calles ya que carecen de faros,
matricula, etc., aunque en determinados modelos existen kits para ello. La
enduro es una moto media entre la moto de Cross y la moto de Trail.
Estéticamente es muy parecida a la moto de Cross pero con luces y
matrícula. Se trata de un vehículo apto para ir por los caminos, subir
15
montañas, transitar rutas y cruzar ríos, tiene suspensiones muy cómodas
para circular por terrenos "difíciles" y poder saltar con ella sin problemas,
aunque también es apta para circular por el asfalto, son motos muy
completas para ir por el campo, homologadas para circular en todo terreno.
En estas motos la potencia se busca a bajo y medio régimen para poder
sortear cualquier zona sin problemas. Ejemplos de estas motos son: Cross
de 2 tiempos: CR, RM, YZ, KX. Cross y enduro 4 tiempos: CRF, YZF, DRZ,
XR, KLX, DR, KXF
h) Motos Supermoto
Figura 13. Moto supermoto
(http://www.eng.warwick.ac.uk)
Supermotard es una fusión entre el motociclismo de carretera y el
motocross, son usadas para carreras que tienen lugar comúnmente en
pistas con secciones todoterreno dentro del mismo circuito;
aproximadamente un 70% es de asfalto y el 30% restante es de tierra y
normalmente con algún salto. A diferencia de las competiciones de carretera
normales, el énfasis predomina en carreras lentas (velocidades máximas
inferiores a 100 mph / 160 km/h), y pistas cortas con muchas curvas, donde
las habilidades del competidor son más importantes que el desempeño de la
máquina, algunos ejemplos de este tipo de motos son: Supermoto KTM 690,
Yamaha XT660X, Kawasaki KX 250, Honda CRF 450, etc.
16
2.1.2.1.2. Tipos de motores a combustión
a) Motores de 4 tiempos a combustión: El motor a combustión es de tipo
alternativo con encendido por chispa en el que se quema una mezcla de
aire y combustible. Durante la combustión se transforma la energía
química de la gasolina en energía calorífica. Los conjuntos mecánicos del
motor consiguen que la energía térmica o calorífica se transforme en
energía mecánica que permite desplazar la motocicleta. Los cuatro
tiempos del ciclo en el motor a combustión son:
• Primer tiempo: admisión de gases frescos (mezcla de aire y
combustible).
• Segundo tiempo: compresión de la mezcla de aire y combustible.
• Tercer tiempo: explosión (combustión de la mezcla de aire y
combustible).
• Cuarto tiempo: escape de los gases quemados. Ver figura 1.
Figura 14. Funcionamiento del motor 4 tiempos gasolina.
(http://www.eng.warwick.ac.uk)
b) Motores 2 tiempos: Este tipo de motor por su ligereza y costo, es
ideal para motos y vehículos de poca cilindrada. Es un motor muy
17
ligero, debido a que elimina gran parte de los elementos del motor de
cuatro tiempos, entre ellos, los mecanismos de distribución.
El motor de 2 tiempos realiza su ciclo de trabajo en dos carreras del
pistón (360º). Cada vez que el pistón alcanza el punto muerto superior
se produce el encendido de la mezcla, por tanto, el pistón realiza un
tiempo en la parte superior y otro tiempo por la inferior, como lo
muestra la figura 2. Los dos tiempos del ciclo en el motor a
combustión son:
• Primer tiempo: el pistón sube desde el punto muerto inferior (PMI) al
punto muerto superior (PMS) produciéndose el encendido antes de
alcanzar el PMS, en la parte superior del pistón realiza la
compresión y en la inferior se introduce la mezcla de combustible y
aire en el cárter.
• Segundo tiempo: el pistón se desplaza desde el punto muerto
superior (PMS) al punto muerto inferior (PMI), los gases producidos
durante la combustión se expanden empujando el pistón y
descargando los gases quemados por la lumbrera de escape, en la
parte inferior del pistón.
Figura 15. Ciclo de trabajo teórico del motor dos tiempos.
(http://www.taringa.net/posts/autos-motos/6277615/Bicimoto-megapost-taringa-todo-lo-que-tenes-que-saber.html)
18
La mezcla entra en la parte alta del cilindro por la lumbrera de transferencia
y se comprime en el cárter. El rendimiento de este motor es inferior al de 4
tiempos, debido a que la compresión no es enteramente efectiva hasta que
el pistón cierra las lumbreras de transferencia y de escape durante su
recorrido ascendente. Además, parte del volumen de mezcla sin quemar se
pierde por la lumbrera de escape con los gases resultantes de la
combustión. Las ventajas de los motores a combustión de 2 tiempos son:
• No precisa válvulas ni de los mecanismos que las gobiernan, por
tanto es más liviano y de construcción más sencilla, por lo que resulta
más económico.
• Pueden operar en cualquier orientación, debido a que el cárter no
almacena lubricante.
Las desventajas o inconvenientes de los motores a combustión de 2 tiempos
son:
• Este motor consume aceite, debido a que la lubricación se consigue
incluyendo una parte de aceite en el combustible. Este aceite penetra
con la mezcla en la cámara de combustión y se quema pudiendo
producir emisiones contaminantes y suciedad dentro del cilindro que
en el caso de afectar a la bujía, impidiendo el correcto
funcionamiento.
• Durante la fase de potencia, parte del volumen de mezcla sin quemar
(mezcla limpia), se pierde por la lumbrera de escape junto a los gases
resultantes de la combustión provocando no solo una pérdida de
rendimiento, sino más emisiones contaminantes.
2.1.2.1.3. Moto SUZUKI AX 100
La moto AX 100 perteneciente a la marca Suzuki, es una serie diseñada,
probada y fabricada desde 1986, postulándose como la moto más vendida
en su segmento desde la década del noventa. A consecuencia del éxito
19
obtenido, Suzuki continuó produciendo la serie con pequeñas
transformaciones técnicas que mejoraron su performance, brindando al
usuario un inmejorable servicio de uso. Varias empresas chinas copiaron el
diseño y la producción de copias mecánica bajo diversos
nombres. (MOTOR, s.f.)
2.1.2.1.3.1. Características (moto Suzuki AX100)
Figura 16. Moto Suzuki AX100
(MOTOR, s.f.)
Motor 2 tiempos 4 Velocidades
Consumo Aproximado 1 Litro cada 40 Km.
Velocidad Máxima Aproximada 100 Km./h
Tipo de Arranque Patada
Frenos Delantero Tambor - Trasero Tambor
Velocidad final 105 / 115
Consumo de combustible Normal 27 kilómetros litro
2.1.2.1.4. Consideraciones ambientales del uso de motos a combustión
Con el paso de los años, estudios científicos, han demostrado que las motos
de dos y cuatro tiempos, son grandes contribuyentes a la contaminación
ambiental.
20
Debido a que son alimentadas con gasolina, las motos a combustión
esparcen miles de veces más partículas finas y gases tóxicos por
combustible usado que cualquier otro tipo de vehículo, incluyendo camiones
y autobuses, datos revelados en el estudio publicado en la revista británica
Nature Communications, en el año 2012, determinando que en algunas
ciudades, la flota de estas motos es la principal fuente de contaminación
vehicular. Por ello, en muchas partes del mundo, el uso de la tecnología de
motores de dos tiempos está comenzando a disminuir debido a las
consideraciones de orden ecológico, puesto que provocan mucha más
contaminación que los de cuatro tiempos, especialmente en cuanto a la
emisión de partículas de hollín. (Ambiente, 2009).
Una moto de 100 cc cuesta entre $1000 a $1500, y consumen 0.2 litros por
10 km recorridos, a esto se añade de 0.4 a 0.6 centilitros de aceite lubricante
por 10 km recorridos si se trata de un motor de dos tiempos. Se calcula que
fabricar una moto con motor de cuatro tiempos cuesta entre un 15% y un
20% más, pero pocas veces esa diferencia se refleja del todo en el precio
que en realidad se pide al consumidor. Ver figura 17. (Ambiente, 2009).
Figura 17. Las emisiones producidas por motocicletas (Ambiente, 2009)
21
2.1.2.2. Moto eléctrica
La moto eléctrica o scooter eléctrico es un vehículo que funciona
exclusivamente con energía eléctrica por medio de un motor eléctrico. Es un
vehículo eficiente, rápido, seguro y fácil de conducir. La batería se carga a
través de los enchufes convencionales. Existen motos con baterías
extraíbles, que se pueden cargar cómodamente en casa, donde una carga
completa suele tardar entre 4 y 8 horas. La vida útil de las baterías suele
estar entre 5.000 y 50.000 kilómetros o de 2 a 10 años, no tiene tubo de
escape, no emite humos, no hace ruido y por lo tanto no contamina. Su
costo de mantenimiento es muy bajo porque no lleva partes mecánicas,
aceite, filtros, etc., que requieran un mantenimiento programado.
(Engineering, 2014).
A diferencia de lo que se cree, las motos eléctricas son fuertes, pueden
transitar con dos personas y subir por terreno inclinado. Por supuesto, la
capacidad de ascenso estará acorde con la potencia de la moto, el peso
transportado y la inclinación del terreno.
La moto eléctrica, hoy en día, es una alternativa real a las motos
convencionales con varias ventajas añadidas, consideradas además como el
transporte urbano del futuro.
2.1.2.2.1. Ventajas de la moto eléctrica.
Las ventajas más significativas de la moto eléctrica son:
• El coste de combustible para el motor eléctrico es tan solo el 10% del
coste de combustible para un motor común. (Zero Motorcycle, 2006).
• Son prácticamente silenciosas debido a que el motor eléctrico no
genera sonido como el motor de combustión.
• No producen emisiones de partículas finas y gases tóxicos, debido a
que se utiliza energía eléctrica y no combustible (gasolina).
22
• No es necesario dirigirse a una estación proveedora de gasolina,
debido a que la batería se recarga con energía eléctrica en el mismo
domicilio del consumidor.
• La movilidad en una moto eléctrica es hasta quince veces más barata
que en una moto a combustión, únicamente se gasta
aproximadamente 0,50 centavos por cada 100km.(Noticias de
Ecología y Medio Ambiente, 2010).
• Las motos eléctricas son económicas, debido a que no hay cambios
de aceite, de filtros o desgaste de otras partes del motor como sucede
en las motos de combustión.
Existen varios beneficios que permiten optimizar recursos (tiempo,
dinero, entre otros), haciendo del día a día de las personas mucho más
sencillo en temas referentes a la movilización de un lugar a otro. Ver
figura 18.
Figura 18. Los 15 Errores que no se deben realizar en la moto eléctrica.
(Zero Motorcycle, 2006)
23
2.1.2.2.2. Consideraciones legales y ambientales
Gracias a la utilización de energía eléctrica, se presentan grandes beneficios
en el aspecto ambiental:
• Las motos eléctricas permiten reducir las emisiones de CO2, en
aproximadamente del 90%. Ver figura 19.
(Zero Motorcycle, 2006).
Figura 19. Comparación de Emisiones de CO2 de las motos eléctricas vs motos a
combustión.
(Zero Motorcycle, 2006)
En la figura 19, se evidencia que las motos eléctricas alimentadas por
baterías apenas sí desprenden monóxido de carbono ni hidrocarburos
volátiles sin quemar, y sus emisiones de óxidos de nitrógeno se ven
drásticamente reducidas.
24
2.1.2.2.3. Componentes de la Moto Eléctrica
Figura 20. Componentes de la moto eléctrica.
(Changzhou Haoling Motorcycle Parts Co., Ltd, 2011)
Las motos eléctricas están compuestas principalmente por:
• Baterías.
• Cargador de baterías.
• Controlador.
• Motor eléctrico.
• Sistema de frenos.
La secuencia del funcionamiento de la moto eléctrica inicia desde las
baterías al controlador y de éste se envía la energía al motor, el encargado
de impulsar a la moto, como se muestra en la figura 20.
2.1.2.2.3.1. Baterías
Las baterías son dispositivos que almacenan energía en forma
electroquímica y son usadas para almacenar energía en una variedad de
aplicaciones.
Existen dos tipos básicos de baterías:
25
• Batería primaria: su reacción electroquímica es irreversible, es decir,
después que la batería se ha descargado no puede volver a cargarse.
• Batería secundaria: su reacción electroquímica es reversible, es decir
después de que la batería se ha descargado puede ser cargada
inyectándole corriente continua desde una fuente externa. Su eficiencia
en un ciclo de carga y descarga está entre el 70% y 80%.
a) Funcionamiento básico
En general el funcionamiento de una batería, se basa en una celda
electroquímica que tienen dos electrodos, el ánodo que se define como el
electrodo en el que se lleva a cabo la oxidación y el cátodo donde se efectúa
la reducción. Para completar el circuito eléctrico, las disoluciones se
conectan mediante un conductor por el que pasan los cationes y aniones,
conocido como puente de sal (o como puente salino). Los cationes disueltos
(K+) se mueven hacia el cátodo y los aniones (Cl-) hacia el ánodo para que
las disoluciones se neutralicen y la corriente eléctrica fluye del ánodo al
cátodo porque existe una diferencia de potencial eléctrico entre ambos
electrolitos.
Figura 21. Funcionamiento de una batería. (Madrimasd, 2010)
26
b) Batería de Ion-litio La batería de Ion-litio es de nueva tecnología y ofrece una densidad de
energía de 3 veces la de una batería plomo- ácido. Esta gran mejora viene
dada por su bajo peso atómico 6,9 vs 209 para la de plomo, tiene una muy
baja tasa de auto descarga, rápida degradación y sensibilidad a las elevadas
temperaturas, que pueden resultar en su destrucción por inflamación o
incluso explosión. Las baterías de Ión Litio al ser baterías más compactas
permiten manejar más carga, lo que hay que tener en cuenta para lograr
automóviles eléctricos prácticos. (Madrimasd, 2010).
Las baterías de iones de litio son más livianas, almacenan más energía y
retienen la carga por más tiempo que las baterías de níquel de un tamaño
similar. La batería de iones de litio de 6 celdas tarda entre 2,5 a 3 horas en
cargarse por completo, a un voltaje máximo con el sistema apagado. Luego
de que la batería se carga por completo, el flujo de corriente a la batería se
detiene gracias a un circuito de protección integrado (control de carga). El
circuito de protección evita que la batería se cargue o descargue más allá de
los límites de seguridad.
Funcionamiento básico
Figura 22. Funcionamiento de una batería de ion litio
(FORUM NISSAN LEAF PT, 2012)
27
La batería de iones de litio está compuesta por varias celdas conectadas en
serie y en paralelo con base en el voltaje y los requisitos de energía del
dispositivo. Las baterías de iones de litio tienen 3 tipos diferentes de celdas:
• Las celdas cilíndricas miden aproximadamente 18 mm (0,7 pulgadas)
de diámetro por 65 mm (2,6 pulgadas) de longitud y comúnmente se
las conoce como celdas 18650. Estas celdas se utilizan con frecuencia
en las baterías de 20 mm (0,8 pulgadas) de espesor.
• Las celdas prismáticas tienen una forma delgada y rectangular; los
tipos más comunes son las baterías de iones de litio de 6 y 8 celdas,
que tienen aproximadamente 12 mm (0,5 pulgadas) de espesor.
• Las celdas poliméricas son más delgadas que las celdas prismáticas. A
menudo, se utilizan en productos como las PC de bolsillo IPAQ y
algunos equipos ultra portátiles, que requieren baterías de menos de
10 mm (0,4 pulgadas) de espesor.
2.1.2.2.3.1.1. Cargador de las Baterías
El cargador de baterías es un dispositivo utilizado para suministrar
la corriente eléctrica o tensión eléctrica que se almacenará
simultáneamente. La carga de corriente depende de la tecnología y de la
capacidad de la batería a cargar. Los tipos de cargadores de baterías más
comunes son:
a) Sencillo: Un cargador sencillo trabaja haciendo pasar una corriente
continua tensión, entre otras. El cargador sencillo no modifica su
corriente de salida basándose en el tiempo de carga de la batería.
28
b) Con temporizador: La corriente de salida de un cargador de este tipo
se corta tras un tiempo predeterminado. Los cargadores basados en
un temporizador tienen también el inconveniente de provocar
sobrecargas en pilas que, aun siendo las adecuadas, no están
totalmente descargadas cuando se ponen a cargar.
c) Inteligente: La corriente de salida depende del estado de la batería.
Este cargador controla el voltaje de la batería, su temperatura y el
tiempo que lleva cargándose, proporcionando una corriente de carga
adecuada en cada momento. El proceso de carga finaliza cuando se
obtiene la relación adecuada entre voltaje, temperatura y/o tiempo de
carga.
d) Rápido: Un cargador rápido puede usar el circuito de control de la
propia batería para conseguir una carga rápida de ésta sin dañar los
elementos de sus pilas. Muchos de estos cargadores disponen de un
ventilador para mantener la temperatura controlada.
e) Inductivas: Los cargadores inductivos hacen uso de la inducción
electromagnética para cargar las baterías. Una estación de carga
envía energía electromagnética por acoplamiento inductivo a un
aparato eléctrico, el cual almacena esta energía en las baterías. La
carga se consigue sin que exista contacto físico entre el cargador y la
batería; debido a que no existe contacto eléctrico no hay peligro de
electrocución. Cada inductancia está referida al campo magnético
generado.
2.1.2.2.3.2. Controladores
El controlador es uno de los componentes más importantes conjuntamente
con el motor y las baterías dentro de la moto eléctrica, este ha tenido una
importante evolución gracias a los avances tecnológicos en electrónica,
logrando controladores más eficientes y pequeños. Ver figura 23.
29
Las funciones del controlador son la regulación de velocidad y el par del
motor eléctrico, cuyo objetivo es limitar el arranque del motor eléctrico,
debido a que, este puede exigir enorme intensidad eléctrica, tanto como las
baterías o la fuente de alimentación se lo permitan.
Figura 23. Ejemplo de controlador de la moto eléctrica.
(Direct Industry, s.f.)
Tipos de Controladores
a) Controlador multiswitching, es el más simple en la limitación de
velocidad, usa filas de baterías separadas por paquetes que
suministran diversas tensiones, en donde un total de 120 V puede ser
separado en cuatro secciones, cada sección con una tensión
independiente de 30 V, en un inicio, una sección de baterías está
activada, dando 30 V, lo que limita la tensión y la corriente en el
comienzo.
A medida que la moto eléctrica comienza a desplazarse, otra sección
de baterías se conecta añadiendo 30 V, el mismo que indica que el
controlador tiene 4 velocidades. Ver anexo 3.
30
b) Controladores de estado sólido, son productos electrónicos usados
para cambiar rápidamente de encendido a apagado y para variar la
velocidad del motor, funciona a una frecuencia de conmutación baja,
por lo general alrededor de 400 Hz, lo que creó un sonido audible,
dando como resultado un funcionamiento de forma suave y eficiente
para controlar el motor. Suelen operar en 15,000 a 18,000 Hz, así por
encima del rango de audición humana. La frecuencia de conmutación
más alta, crea una operación suave del motor. Esto hace que sean
silenciosos, generalmente incluyen algún tipo de limitador de corriente
para proteger el motor contra daños. (Direct Industry, s.f.)
Figura 24. Controlador solido tipo Curtis
(Direct Industry, s.f.)
31
c) Controlador programable, es típico en la mayoría de los vehículos
eléctricos. Se enciende y se apaga a velocidades muy altas para
controlar la rapidez con que desea ir. (Logis Market, 2009). Se trata
de un dispositivo sólido que utiliza un modulador de ancho de pulso
que envía corto ráfagas de corriente al motor en pulsos a una tasa de
15 kHz.
Figura 25. Controlador Programable
(Logis Market, 2009)
2.1.2.2.3.3. Motores Eléctricos
Los motores eléctricos son dispositivos que transforman la energía eléctrica
en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos
generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas
por un estator y un rotor. Son utilizados en motos eléctricas de diferentes
potencias y tamaños, algunos, son reversibles, pueden transformar energía
mecánica en eléctrica funcionando como generadores.
Las ventajas de los motores eléctricos respecto a los motores de combustión
son:
· A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos.
· Tiene un torque elevado prácticamente constante, según el tipo de
motor.
32
· Al tener el torque máximo prácticamente a cero revoluciones por
minuto se descarta la utilización de la caja de cambios.
En las motos eléctricas lo más recomendable es emplear motores de
corriente continua, y en la actualidad no se han incluido tipos de motores
particulares, pues bien su aplicación está reducida o son empleados en
casos específicos.
Tipos de Motores Eléctricos
Se pueden encontrar dos tipos de motores eléctricos:
a) Motores de Corriente Continua:
Figura 26. Motor de corriente continua
(Logis Market, 2009)
Este tipo de motor desarrolla un alto torque a bajas revoluciones, está
definido como una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica,
provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción del campo
magnético. Se compone principalmente de dos partes: el estator, que se
encarga de dar soporte mecánico al aparato y contener los devanados
principales de la máquina, conocidos también con el nombre de polos, que
pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre
núcleo de hierro; y el rotor es generalmente de forma cilíndrica, también
devanado y con núcleo, alimentado con corriente directa mediante escobillas
fijas, conocidas también como carbones.
33
Los tipos de motores de corriente continua son:
Motores tipo Serie: es el más seleccionado para motos eléctricas,
porque desarrolla un gran torque en bajas revoluciones, adquiere el
nombre porque su devanado de campo está conectado en serie con
el inducido. La corriente debe fluir a través de los devanados de
campo y por la propia armadura. Como resultado, la corriente de
campo y la corriente de armadura son iguales. La mayor desventaja
de este motor es la velocidad, cuando el motor está conectado y sin
carga la velocidad del motor puede aumentar hasta el punto de dañar
el motor. Además puede invertir su sentido de giro cambiando la
polaridad de la fuente, además este puede actuar como generador y
puede ser utilizado para cargar las baterías.
Motor tipo Shunt: es de similar construcción que el motor tipo Serie,
con excepción que este tiene devanados de campo y de armadura en
conexión paralelo, está conectado en paralelo con el inducido, en
lugar de en serie, puesto que el campo devanado se coloca en
paralelo con el inducido, se llama un devanado en derivación. Posee
alta resistencia eléctrica, por lo que no puede manejar una gran
cantidad de corriente de excitación, es decir, desarrolla bajo torque,
porque tendrá que disminuir la carga del eje. La dirección de rotación
de un motor Shunt de corriente continua puede ser invertida al
cambiar la polaridad de cualquier bobina de la armadura o del campo. Este tipo de motor puede funcionar como un generador, de hecho, la
mayoría de generadores son en derivación o también conocidos como
Shunt.
34
Motor Tipo Compound: es una combinación entre un motor de tipo
Shunt y en motor tipo Serie, compartiendo características de ambos,
obteniendo una característica hibrida. Tiene mayor torque que un
motor Shunt, debido a la conexión en serie en el campo. Además,
tiene velocidad constante debido al devanado de campo en
derivación. La velocidad de un motor compound puede cambiar muy
fácilmente mediante el ajuste de la tensión aplicada a la misma. Cada
tipo de motor Compound puede invertir su sentido de giro cambiando
la polaridad del devanado del inducido.
Motor de imán permanente: representa la simplicidad de un motor
eléctrico, donde el imán permanente produce un flujo magnético con
una pequeña masa, los imanes son hechos a base de samarian y
neodymiun. Este tipo de motor ha variado gracias a los avances
tecnológicos que lo han hecho con nuevos y mejores materiales en su
circuito magnético, llegando a ser un motor pequeño, ligero y muy
potente, además de tener propiedades de similar velocidad, torque,
reversibilidad y frenado regenerativo que un motor tipo Shunt.
Motor Brushless: El motor sin escobillas (Brushless - BLDC) es
conocido como: imán permanente sin escobillas, de imanes
permanentes - motores de corriente alterna, motores síncronos de
imanes etc. Un BLDC tiene un rotor con imanes permanentes y un
estator con bobinado, las escobillas y el colector han sido eliminados,
los devanados están conectados a la electrónica de control, dicha
electrónica reemplaza la función de energizar el devanado adecuado.
El devanado se energiza en un patrón que gira alrededor del estator.
El estator devanado energizado lleva al imán del rotor, y conmuta al
igual que el rotor que se alinea con el estator. Las escobillas de un
motor de corriente continua tienen varias limitaciones, ruido, limitada
vida del colector, limitada velocidad máxima, entre otras. Los motores
BLDC son potencialmente más limpios, más rápidos, más eficientes,
menos ruidosos, más fiables y no producen chispas.
35
b) Motores de Corriente Alterna
Figura 27. Motor de corriente alterna
(Logis Market, 2009)
Se denomina motor de corriente alterna a aquellos motores eléctricos que
funcionan con corriente alterna. Un motor eléctrico convierte la energía
eléctrica en fuerzas de giro por medio de la acción mutua de los campos
magnéticos.
Motor síncrono: su velocidad de giro es constante y depende de
la frecuencia de la tensión de la red eléctrica a la que esté conectado
y por el número de pares de polos del motor, siendo conocida esa
velocidad como "velocidad de sincronismo". Este tipo de motor
contiene electromagnetos en el estator del motor que crean un campo
magnético que rota en el tiempo a esta velocidad de sincronismo.
36
2.1.2.2.3.4. Sistema de Frenos
Figura 28. Sistema de Frenos de la Moto Eléctrica
(Logis Market, 2009)
Los frenos son dispositivos utilizados para detener o disminuir la velocidad
física / movimiento de los vehículos, generalmente, está compuesto por un
eje de transmisión o tambor, son transformadores de energía, por lo cual
pueden ser entendidos como una máquina per se, ya que transforman la
energía cinética de un cuerpo en calor o trabajo y en este sentido pueden
visualizarse como “extractores “de energía.
Los frenos están constituidos por un tambor, que es el elemento móvil,
montado sobre el buje de la rueda por medio de unos tornillos o espárragos
y tuercas, del cual recibe movimiento, y un plato de freno, elemento fijo
sujeto al puente o la mangueta. En este plato van instalados los elementos
de fricción, llamados ferodos, y los mecanismos de accionamiento para el
desplazamiento de las zapatas.
2.1.3. MOTOS ELÉCTRICAS EN EL MUNDO
Las motos eléctricas se han ido desarrollando a partir del año 1900
aproximadamente, su evolución ha sido bastante rápida en los últimos años
en el aspecto de motores y su control de velocidad, debido a los 11 avances
tecnológicos, varias casas productoras de vehículos y motos ha puesto
interés en fabricar este tipo de medio de transporte.
37
La movilidad y el medio ambiente han mejorado en las principales ciudades
de Estados Unidos, Europa, Asia, y pocos países de América Latina, gracias
al uso motos y vehículos eléctricos, cubriendo sus necesidades de transitar
en ciudades con altos niveles de congestión, a pesar de las limitaciones que
tienen técnicamente como su autonomía, debido a la baja densidad
energética de sus baterías. Alrededor del 60% de personas de estas
ciudades se desplazan aproximadamente 60 km diarios a su lugar de
trabajo, en un todo terreno, camioneta o furgoneta, consumiendo una gran
cantidad de combustibles fósiles y emanando sustancias contaminantes al
medio ambiente.
El uso de motos eléctricas es una solución a la congestión de las grandes
ciudades, aunque no se poseen datos de cuantas motos y vehículos
eléctricos se encuentran rodando alrededor del mundo, se puede dar un
ejemplo, en España se matricularon 171 motos eléctricas hasta febrero del
2013, siendo una cifra alentadora del crecimiento del parque automotor de
vehículos eléctricos.
La moto eléctrica tiene un limitante como todos los vehículos eléctricos,
como es el costo, debido a que se dispone aún de baterías de baja densidad
energética.
Entre las marcas de las motos eléctricas más populares se pueden encontrar
a KTM, BMW, ZERO, entre otras, quienes han invertido millones de dólares
en desarrollar nueva tecnología, y nuevas baterías con una gran densidad
energética.
2.1.3.1. Marcas de motos eléctricas en el mundo
A continuación se detallan algunas marcas de motos eléctricas que existen
alrededor del mundo.
38
2.1.3.1.1. BMW
Figura 29. Motocicleta eléctrica BMW.
(BMW C EVOLITION, 2012)
La marca BMW desarrolla sus modelos de motos eléctricas con la mejor
tecnología, utilizando el motor eléctrico de última generación, que se localiza
muy cerca del eje, lo que presenta muy pocas oscilaciones al trabajar la
suspensión. La refrigeración es por líquido, la transmisión final por medio de
una correa dentada y piñón planetario. La potencia nominal es de 11 kW y
una potencia máxima de 35 kW. Está limitado a una velocidad máxima de
120 km/h con una autonomía mínima de hasta 100 kilómetros. La batería es
de alta tensión y gran capacidad (8 kW) de la marca Samsung, con un
innovador procedimiento de refrigeración por aire y un sistema inteligente de
recuperación de energía durante las fases de deceleración y frenado. Su
cuerpo principalmente está conformado por las baterías. Su peso es
aproximadamente de 260 kg.
Figura 30. Chasis de la Motocicleta eléctrica BMW.
(BMW C EVOLITION, 2012)
39
2.1.3.1.2. ZERO
Figura 31. Motocicleta eléctrica ZERO.
(Zero Motorcycle, 2006)
La marca Zero es una de las empresas con más futuro en el panorama
“moto eléctrica”. Tienen una gama amplia de modelos con diseños propios
que poseen el chasis de aluminio más ligero de la industria de motos. Como
por ejemplo la Zero Streetfighter se trata de una motocicleta ligera con una
capacidad de batería, 6 Kwh ó 9 Kwh. Su precio aproximado es de 12.000
dólares y cuenta con una autonomía de 122Km en ciudad, con una
aceleración similar a una motocicleta a gasolina, desplazándose en silencio
absoluto y con la ventaja que su motor es de par constante, esta marca
emplea miles de dólares en desarrollo de tecnología, pero más aún en cómo
mejorar la autonomía, desarrollando baterías con mayor densidad
energética, es la más comprada en la zona urbana de países como Estados
Unidos y España, etc. Ver figura 32.
Figura 32. Motocicleta eléctrica Zero Streetfighter. (Zero Motorcycle, 2006)
40
A continuación, se presenta las especificaciones técnicas de las motos
eléctricas de Zero. Ver tabla 1.
Tabla 1. Tipos Motocicletas eléctricas Zero.
AUTONOMÍA ZERO S ZF8.5 ZERO S ZF11.4 ZERO S ZF11.4 +POWER TANK
Ciudad 165 km 220 km 276 km Autopista 88 km/h
103 km 137 km 171 km
» Combinado 127 km 169 km 211 km Autopista 112 km/
84 km 113 km 141 km
» Combinado 112 km 149 km 186 km MOTOR
Par motor 92 Nm 92 Nm 92 Nm Potencia 54 CV (40 kW)
@ 4.300 rpm 54 CV (40 kW)
@ 4.300 rpm 54 CV (40 kW) @
4.300 rpm Permiso de conducción
Permiso A2 Permiso A2 Permiso A2
Velocidad punta (máx.)
153 km/h 153 km/h 153 km/h
Velocidad punta (sostenida)
129 km/h 129 km/h 129 km/h
Aceleración 0-100 km/h
4,8 segundos 5,2 segundos 5,8 segundos
Tipo Z-Force® 75-7 refrigeración
por aire pasiva, alta eficiencia, radial de flujo permanente,
sin escobillas
Z-Force® 75-7 refrigeración por aire pasiva, alta eficiencia, radial
de flujo permanente, sin
escobillas
Z-Force® 75-7 refrigeración por aire
pasiva, alta eficiencia, radial de
flujo permanente, sin escobillas
Controlador Alta eficiencia, 420 A,
controlador sin escobillas de
tres fases con freno
regenerativo
Alta eficiencia, 420 A,
controlador sin escobillas de
tres fases con freno
regenerativo
Alta eficiencia, 420 A, controlador sin escobillas de tres
fases con freno regenerativo
(Zero Motorcycle, 2006)
41
2.1.3.1.3. HONDA EV-neo
Figura 33. Honda EV-neo. (HONDA, 2014)
Honda lleva años trabajando en la electrificación de sus productos de
movilidad, apostando por las nuevas tecnologías de transporte eléctrico
como uno de los factores clave para la reducción de las emisiones de CO2.
En 1997 se lanzó al mercado el EV Plus, el primer vehículo totalmente
eléctrico de Honda. El primer vehículo híbrido, el Insight de primera
generación, fue presentado en 1999. Como siguiente paso hacia la movilidad
sostenible, en 2012. Como mayor fabricante de motores del mundo, Honda
tiene como objetivo lograr para la sociedad una movilidad con cero
emisiones. Para ello, Honda presenta un programa enfocado a alcanzar el
logro de soluciones sostenibles para la movilidad. Este programa se
denomina ‘Rumbo a Emisiones Cero:
• Perfeccionamiento y mejora de los motores de combustión
• Expansión de nuestra gama de coches híbridos
• Híbridos evolutivos con tecnología conectable
• Vehículos eléctricos de cero emisiones con batería
• La solución más avanzada para el futuro, el FCX Clarity.
A continuación, se presenta la ficha técnica de la moto eléctrica HONDA EV-
neo. Ver tabla 2.
42
Tabla 2. Especificaciones EV-neo y cargador Nombre del modelo EV-neo
Dimensiones totales: Lg x An x Al
1,830 (1,875) x 0,695 x 1,065
Distancia entre Ejes 1,250
Distancia libre al suelo (m) 0,120
Altura del asiento 0,756
Peso del vehículo (kg) 106 (110)
Número de ocupantes 1
Radio mínimo de giro (m) 1,7
Tipo de motor electric Motor sincronizado AC AF71M
Potencia fiscal (kW) 0,58
Diámetro x carretera (mm) 2,8 [3,8] @ 5.000
Par máximo (Nm [kgf.m] @ rpm)
11[1,12] @ 2.000
Autonomía con una carga (km) 34 (según prueba de funcionamiento 30 km/h
sobre superficie nivelada)
Tipo de batería principal Batería de iones de litio
Voltaje (V) / Capacidad (Ah) de la batería
72 / 12,6 (1HR)
BATERIA
Medidas An x Al x Fondo: 244 x 189 x 172 mm
Peso 3,2 kg
Tiempo de carga Aprox. 3,5 h (a temperatura ambiente de 25ºC)
Fuente de alimentación Monofásica 3 cables 100V
Amperaje de carga 3,2 A
Entrada 100 V, 330 VA, 50/60 Hz
(Arpem.com, 2014)
43
2.1.3.1.4. BERECO 2500W
Figura 34. Bereco 2500w.
(Bereco, 2014)
A continuación se detallan las especificaciones técnicas de la moto eléctrica Bereco:
Tabla 3. Especificaciones Bereco 2500w Motor Motor eléctrico sin escobillas
Potencia 2500 W
Tipo batería 12V x4 x 40Ah, batería Gel, libre mantenimiento. 400
Carga de vida útil (15.000 Km aprox.).Precio kit de
baterías de repuesto 150 euros.
Autonomía entre 45-65 km (dependiendo condiciones de uso)
Velocidad máxima 45 Km/h
Consumo medio 3kwh / 100km (0,37 / 100Km)
Voltaje cargador 110V-220V
Tiempo de carga 4-8 horas
Diámetro ruedas 3.5-10 (160Kpa) Tubulares (sin cámara)
Freno delantero / trasero
Disco / Tambor
Suspensión del / tras Horquilla telescópica / Doble amortiguador de muelle.
Capacidad de carga 150 Kg
(Bereco, 2014)
44
2.1.3.1.5. VECTRIX VX-1
Figura 35. Vectrix vx-1.
(Arpem.com, 2014)
A continuación se detallan las especificaciones técnicas de la moto eléctrica
Vectrix VX-1:
Tabla 4. Especificaciones Vectrix vx-1
Tipo de motor Eléctrico, del tipo Brushless, con magnetos permanentes, en corriente continua
Potencia máxima 21 Kw
Par máximo 65 Nm
Velocidad máxima 100 km/h
Aceleración 0-80 km/h / 6,3 segundos
Autonomía 87 - 137 Kms
Tipo de baterías LiFeP04
Transmisión Integrada a la rueda posterior, con rotación epicicloidal
Capacidad 5,4 kW-h
Voltaje 125 V
Cargador de batería A bordo, potencia 1,5 kW
45
Sistema de control Electrónico digital
Instrumentos Display: uno analógico central (taquímetro) y dos LCD laterales (estado de las baterías, cuentakilómetros, autonomía residual, estado de la recarga, reloj)
Tiempo de carga 4,5 horas (80%) (Arpem.com, 2014)
2.1.4. MOTOS ELÉCTRICAS EN EL ECUADOR
Con el paso de los años los vehículos a combustión, han sido una de las
principales fuentes de contaminación ambiental, definida como la presencia
en el ambiente de cualquier agente (físico, químico o biológico) o bien de
una combinación de varios agentes en lugares, formas y concentraciones
que pueden ser nocivos para la salud y el bienestar de la población.
En la ciudad de Quito alrededor del 5% del parque automotor (450.000
vehículos aproximados hasta Noviembre 2013), es decir, aproximadamente
22500 son motos, las mismas que por su facilidad de movilización
representan una aparente solución al tráfico existente en la ciudad, sin
embargo, el nivel de contaminación sigue incrementando
considerablemente, por los contaminantes que emiten sus motores.
(Secretaría del Ambiente).
Gracias a los avances tecnológicos, las motos eléctricas son una realidad a
nivel mundial como se indica en la tabla 6. Pese a ello, en el país,
actualmente no se fabrican ni comercializan motos eléctricas, no obstante,
se conoce que se han diseñado diferentes prototipos de este tipo de
vehículos, como proyectos universitarios, por ejemplo el proyecto de
transformación de una moto a combustión a eléctrica, sin embargo, hasta el
momento no se ha considerado la posibilidad de fabricar o comercializar este
tipo de motos por la ausencia de tecnología avanzada y falta de patrocinio
de empresas dedicadas a la comercialización de vehículos.
46
2.1.5. EFICIENCIA
La eficiencia en los procesos productivos es un concepto cada vez más
utilizado en el lenguaje científico y empresarial. Se trata ante todo de ser
eficiente para poder competir en las mejores condiciones posibles en los
mercados cada día más abiertos e internacionalizados.
La eficiencia es definida como la virtud y facultad para lograr un efecto
determinado o bien, es decir, la acción con que se logra ese efecto. Para la
Teoría Económica, el concepto es más restrictivo y relaciona el producto
obtenido con los factores utilizados para su desarrollo, considerando que un
proceso de producción es eficiente si se obtiene el máximo resultado con
materia prima e insumos dados. (Severns, 2007)
En la actualidad a nivel automotriz, se conoce que una empresa
ensambladora si se esfuerza y estandariza sus procesos, con la finalidad de
resultar más eficiente que la competencia, lograría de esta manera su
sustentabilidad, el equilibrio ambiental, la productividad, la estabilidad, la
equidad u otra de las características analíticas de los sistemas.
La eficiencia productiva, considerando la Teoría Económica, es definida
como la forma de convertir los factores de producción en productos con
mayor valor agregado, presentándose beneficios relevantes:
• Favorece la producción, tratando de obtener productos de mayor
calidad y que no estén contaminados, incrementando por tanto su
precio.
47
• Se utilizan racionalmente los recursos, disminuyendo con frecuencia
los efectos polucionantes del exceso innecesario de materiales
químicos.
• Se tiende a evitar la producción de externalidades ambientales
negativas.
La eficiencia por lo tanto, permite estar en total concordancia con las
directrices, que exigen un gran esfuerzo para conseguir una producción
respetuosa con el medio ambiente y mucho más competitiva.
2.1.5.1. EFICIENCIA DE LA MOTO ELÉCTRICA
En términos de ingeniería automotriz, la eficiencia comprende el trabajo, la
energía y/o la potencia de las motos y vehículos. La eficiencia es definida
como la relación entre los parámetros reales (medidos y comprobados) y los
parámetros establecidos por el fabricante. Existen diferentes tipos de
eficiencia:
Eficiencia mecánica, se define como la razón entre el trabajo que
sale (trabajo útil) y el que entra (trabajo producido), o como la razón
entre la potencia que sale y la que entra, es decir, es la calidad con la
que un vehículo o moto realiza su trabajo, en donde, se presentan
pérdidas debido a la fricción durante su operación, dando como
resultado la medida de lo que se obtiene a partir de lo que se invierte.
Eficiencia Energética, se define como la relación entre la energía útil
(o energía obtenida) y la energía consumida (o energía suministrada),
en donde la eficiencia y rendimiento son equivalentes.
(Engineering, 2014).
48
La eficiencia depende específicamente de aspectos como el diseño de la
moto, su aerodinámica, potencia y de la topografía de la ciudad donde vaya
a ser utilizada.
En términos ambientales, la eficiencia de la moto eléctrica permite reducir las
emisiones de gases de efecto invernadero (CO2), por lo tanto se obtendría
menos contaminación local del aire y reducción en el nivel de ruido del lugar
donde sea utilizada permanentemente. Mientras que, en términos
económicos, se obtendría ahorro de combustible y dinero del 5 al 15% a
largo plazo, debido a que sus costes de mantenimiento son menores al de
las motos a combustión.
49
3. METODOLOGÍA
50
Para el desarrollo del tema propuesto, se utilizó investigación
bibliográfica puesto que se recopiló, clasificó y estudió la información de
varias fuentes como: internet, libros y folletos para el análisis de la
eficiencia de la moto eléctrica SWIFT HAOLING.
La segunda investigación que se utilizará es la descriptiva debido a que
se estudiarán las funciones que cumplen cada una de las partes que
forman parte del sistema de la moto eléctrica, para poder determinar su
funcionamiento.
También, se llevará a cabo una investigación experimental, realizando
pruebas en varios lugares o sectores de la ciudad de Quito, como son:
el Parque Bicentenario, el trayecto de la Universidad Tecnológica
Equinoccial Campus Matriz al campus ubicado en la Avenida Mariscal
Sucre (Occidental), la Avenida América y Naciones Unidas (Sector
Granda Centeno) y en el Centro Histórico de la Quito (Sector San
Juan); los mismos que han sido escogidos por poseer diferentes
características en sus vías como son las pendientes, tránsito, entre
otras, como se indica en la figura 36.
En cada una de las pruebas realizadas en los sectores y lugares
propuestos, se calculará la eficiencia, potencia, velocidad, torque y
Figura 36. Rutas seleccionadas para pruebas (Google Earth, 2014)
51
consumo eléctrico de la moto, presentada en cuadros de resultados de
manera sistematizada.
Se realizará la comparación entre los resultados obtenidos de la moto
eléctrica SWIFT HAOLING y una moto a combustión SUZUKI AX100,
con el objeto de analizar la eficiencia de cada una de ellas en la ciudad
de Quito, considerando sus características y elementos que las
conforman, en las mismas rutas, pendientes y velocidades propuestas.
Además, es primordial que se comparen los resultados de los
parámetros de la moto eléctrica seleccionada con motos cuyo
funcionamiento este basado en la utilización de energía eléctrica, como
BMW C EVOLUTION, ZERO XU ZF2.8, ZERO S ZF8.5, HONDA EV-
NEON, BERECO2500W y VETRIX VX-1, para poder determinar cuál de
ellas es la más eficiente, respecto a las especificaciones técnicas
emitidas por el fabricante, y de esta manera obtener un cuadro en el
que se detallen la autonomía, velocidad y potencia máxima de cada
una de los motos, y por lo tanto calcular la eficiencia tomando como
referencia el valor máximo de cada uno de los parámetros para poder
calcular el porcentaje respectivamente.
3.1. MOTO ELÉCTRICA SWIFT HAOLING
La empresa china Changzhou Haoling Motorcycle Parts Co., Ltd, dedicada a
la fabricación de motos eléctricas, se centra en ofrecer productos de calidad
y confort para todas las personas que los utilicen, enfatizando y aplicando la
política de manejo de la “calidad primero, cliente sobre todo”,
perfeccionando su planificación, ampliando la comercialización e
inventando nuevos estilos, con el objeto de cumplir y satisfacer los
requerimientos de sus clientes.
52
Actualmente, sus motos eléctricas son exportadas a países como Japón,
España, Alemania, Italia, Francia, Países Bajos, Suiza, E.E.U.U., Rusia,
Brasil, entre otros.
La moto eléctrica SWIFT HAOLING, es uno de sus principales ejemplares,
debido a que posee un estilo innovador y confortable para las personas que
la utilizan, sus características permiten que el usuario pueda sentirse
cómodo y seguro, es de fácil maniobrabilidad y amigable con el medio
ambiente. Ver figura 37.
A pesar que la marca no ha llegado a comercializar sus productos en el
Ecuador, la empresa “VAGADAMIA” fue la pionera en importar este tipo de
motos al país con el objetivo de mejorar el turismo y movilidad en varias
provincias del Ecuador.
Moto eléctrica Marca Haoling Modelo Swift Lugar de origen China
Figura 37. Moto eléctrica Swift.
(Fausto Grijalva, 2014)
53
3.2.1. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LA MOTO ELÉCTRICA SWIFT HAOLING
En la siguiente tabla, se detallan las especificaciones técnicas de la moto
eléctrica SWIFT HAOLING, dadas por el fabricante:
Tabla 5. Especificaciones técnicas de la Moto eléctrica Swift- Haoling.
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
Capacidad de la batería: 48V 12AH batería Potencia del motor (vatios): 350W sin escobillas Tenedor: La presión hidráulica Frenos: Freno de F / R Tambor Velocidad máxima: 40 kmh (350w) Capacidad de carga: 120 KGS Controlador: 6 tubos 48V350W 17A limitado Convertidor: 48V a 12V
(Changzhou Haoling Motorcycle Parts Co., Ltd., 2001)
3.3. ESTUDIO Y ANÁLISIS DE LA MOTO ELÉCTRICA SWIFT HAOLING
Para el estudio y análisis de la eficiencia de la moto eléctrica SWIFT
HAOLING, se procedió de la siguiente manera:
3.3.1. SELECCIÓN DE RUTAS Y CALLES DE LA CIUDAD DE QUITO
Para el análisis propuesto, se escogieron diferentes lugares de la Ciudad de
Quito, que por presentar variadas características geográficas, permitieron
realizar un estudio más eficiente respecto a su velocidad, potencia, torque,
autonomía y eficiencia, estableciendo además rutas con alta fluencia de
vehículos.
54
Se establecieron velocidades de 10, 20, 30 y 40 km/h respectivamente, para
determinar el cálculo de los características antes mencionadas en diferentes
pendientes de 0°, 15°, 30° y 45°, debido a que la velocidad máxima de la
moto eléctrica, de acuerdo a las especificaciones del fabricantes, es de
40 km/h.
Las rutas y lugares escogidos para el desarrollo de las diferentes pruebas a
las que se sometió la moto eléctrica fueron:
3.3.1.1. Parque Bicentenario
En el Parque Bicentenario, por su inclinacion aproximadamente de 0°, se
realizaron las diferentes pruebas recorriendo a las velocidades estimadas.
Ver figura 38.
Figura 38. Pista del Parque Bicentenario
(Google Earth, 2014)
3.3.1.2. Sector Granda Centeno
En el Sector Granda Centeno se estableció un trayecto de pruebas, el
mismo que inició desde el Canal Teleamazonas hasta la Plaza de las
Américas (Avenida América y calle Antonio Granda Centeno - Avenida
América y Naciones Unidas), trayecto que posee una inclinación de
55
aproximadamente 15°, recorriendo el mismo hasta que las baterías de la
moto eléctrica se descarguen completamente.
Figura 39. Trayecto Sector Canal Teleamazonas.
(Google Earth, 2014)
3.3.1.3. Sector Mariana de Jesús
En el Sector Mariana de Jesús se estableció un trayecto de pruebas, el
mismo que inició desde la Universidad Tecnológica Equinoccial - Campus
Matriz hasta la Universidad Tecnologica Equinoccial - Campus Occidental
(Calle Rumipamba – Avenida América – Avenida Mariana de Jesús –
Avenida Mariscal Sucre), trayecto que posee una inclinación de
aproximadamente 30°, recorriendo el mismo hasta que las baterías de la
moto eléctrica se descarguen completamente.
56
Figura 40. Trayecto Sector Mariana de Jesús.
(Google Earth, 2014)
3.3.1.4. Sector San Juan
En el Sector de San Juan se estableció un trayecto de pruebas, el mismo
que inició desde las calles Carchi y Venezuela – Carchi y Neva York,
trayecto que posee una inclinación de aproximadamente 45°, recorriendo el
mismo hasta que las baterías de la moto eléctrica se descarguen
completamente.
57
Figura 41. Trayecto Sector San Juan.
(Google Earth, 2014)
3.3.2. DESARROLLO DE PRUEBAS EN LAS RUTAS ESTABLECIDAS
Con el objetivo de desarrollar el análisis de eficiencia de la moto eléctrica
SWIFT HAOLING, se procedió a realizar las pruebas determinadas través
del levantamiento y registro de datos, en las diferentes rutas o trayectos
seleccionados.
Para la comparación de la moto eléctrica seleccionada y la moto a
combustión, se procedió a realizar las mismas pruebas, considerando las
rutas, pendientes y velocidad propuestas.
Respecto, a la comparación de la moto eléctrica seleccionada y las motos
eléctricas que se comercializan a nivel mundial, se consideraron los
parámetros de autonomía, velocidad y potencia máxima, emitidas en las
especificaciones técnicas dadas por el fabricante. No se pudieron realizar
las pruebas propuestas, tal como se las realizaron a la moto eléctrica SWIFT
HAOLING y a la moto a combustión SUZUKI AX100, debido a que no se
58
comercializan actualmente en el país, y además no se obtendrían datos
reales respecto a los parámetros propuestos en este proyecto de
investigación, es decir, velocidades, tiempos, rutas y pendientes
establecidas. Por ello, se consideraron los datos teóricos, y se calculó la
eficiencia de la autonomía, velocidad y potencia máxima (%) relacionando el
valor de cada una de las motos con el valor máximo, y calculando la
eficiencia promedio de cada una de las motos respecto a los parámetros
establecidos.
3.3.2.1. Levantamiento y registro de datos Para el levantamiento de la información se diseñó un formato básico donde
se recolectó la información de las pruebas en las rutas o trayectos
especificados, tomando en consideración sus pendientes o inclinaciones
respectivas, como lo muestra la tabla 6, cuyo diligenciamiento se muestra a
continuación:
En el formato se toman en consideración cinco muestras en diferentes
velocidades (10, 20, 30 y 40 km/h), inclinación o pendiente, distancia
recorrida o autonomía de la moto eléctrica y el tiempo de duración de las
baterías en el recorrido.
Finalmente, una vez obtenidos los datos a través del muestreo, se procedió
a calcular la potencia, eficiencia, torque y velocidad óptima, descritos en las
tablas resumen de cada uno de los apartados siguientes.
59
Tabla 6. Formato para el levantamiento y registro de datos. Ve
loci
dad
de la
mot
o
(Km
/h)
Velo
cida
d re
al (k
m/h
)
Med
ia
Aut
onom
ía (K
m)
Med
iana
Med
ia
Efic
ienc
ia
Tiem
po (m
edid
o)(H
)
Med
iana
Med
ia
Efic
ienc
ia
Pote
ncia
Med
iana
Med
ia
Efic
ienc
ia
(Fausto Grijalva, 2014)
3.3.2.2. Determinación de la velocidad Para el cálculo de la velocidad, se utilizó la técnica del muestreo, en donde
se registraron cinco veces las velocidades reales mostradas en el tacómetro
o velocímetro de la moto eléctrica y de la moto a combustión, y se prosiguió
a calcular la velocidad media aproximada con la que la moto se dirige de un
lugar a otro, dependiendo de la ruta establecida.
Para ello, se diseñó un formato de registro de los datos y resultados
obtenidos. Ver tabla 7.
Tabla 7. Formato para el registro de velocidades de acuerdo al tipo de
pendiente (moto eléctrica y moto a combustión).
Pendiente Velocidad
predeterminada (km/h)
Velocidad real
(km/h)
Velocidad Media (km/h)
10
60
20
30
40
(Fausto Grijalva, 2014)
Los resultados obtenidos fueron registrados de acuerdo a la pendiente
establecida en cada una de las rutas de 0°, 15°, 30° y 45°, a velocidades
predeterminadas iniciales de 10, 20, 30 y 40 Km/h.
3.3.2.3. Determinación de la autonomía
Con la finalidad de realizar la prueba de autonomía, con una sola carga en
diferentes recorridos, se tomaron en cuenta aspectos que podrían afectarla:
• La ruta: pendientes, tipo y estado del suelo, tránsito, señalizaciones,
etc.
• El conductor: peso.
• Condiciones Climáticas.
• La moto eléctrica: tiempo de carga de batería, rendimiento del motor,
etc.
• La moto a combustión: tiempo de consumo de combustible en litros.
Para el cálculo de la autonomía de la moto eléctrica y la moto a combustión,
se consideró la fórmula 3.1:
61
S = v x t
Dónde:
S = Autonomía (km).
t = Tiempo de duración de la batería de la moto eléctrica (h).
V = Velocidad (Km/h).
3.3.2.4. Determinación de la potencia
Para el cálculo de la potencia, se consideró la fórmula 3.2. (Severns, 2007) :
𝑷 = 𝐸𝑡
Dónde:
P = Potencia (W).
E = Energía de la batería de la moto eléctrica (Wh).
t = Tiempo cronometrado (h).
A continuación, se presenta el formato diseñado para el cálculo de los
resultados obtenidos para la moto eléctrica y la moto a combustión. Ver tabla
8.
Tabla 8. Formato para el registro y cálculo de potencia (moto eléctrica y
moto a combustión).
Pendiente (°)
Velocidad media
Tiempo cronometrado
(h) Potencia
(W) Potencia
media (W) (km/h)
[3.1]
[3.2]
62
(Fausto Grijalva, 2014)
Los datos serán registrados de acuerdo a la pendiente establecida en cada
una de las rutas de 0°, 15°, 30° y 45°, tomando en consideración sus
respectivas velocidades medias obtenidas.
3.3.2.5. Torque
Para el cálculo del torque, se consideró la siguiente fórmula:
𝑻 = HP∗716RPM
Dónde:
T = Torque (Nm). 1 Nm = 0,102 kgf.m
HP = Potencia o energía de la batería de la moto eléctrica (W). 1 hp =
745,7W
716 = Constante.
RPM = Revoluciones por minuto.
[3.3]
63
Para ello, se diseñó un formato de registro y cálculo de los datos de los
diferentes torque obtenidos. Ver tabla 9.
Tabla 9. Formato para registro y cálculo del torque de la moto eléctrica.
Pendiente (°)
Velocidad media (km/h)
Torque (kgf.m)
Torque (N.m)
0 °
15°
30°
45°
(Fausto Grijalva, 2014)
3.3.2.6. Eficiencia Para las mediciones se han realizaron distintas pruebas tales como el
análisis de la autonomía, tiempo, potencia, de la moto eléctrica, y de la moto
a combustión los cuales se registraran para calcular la eficiencia de la moto
eléctrica versus la moto a combustión.
Para el cálculo de la eficiencia, se consideró la fórmula 3.4:
𝑬 = 𝑃𝐴𝑃𝐸𝑋100%
Dónde:
E =Eficiencia de la moto eléctrica.
[3.4]
64
PA= Producción actual (autonomía, tiempo de duración de la batería,
potencia).
PE= Producción estándar (autonomía, tiempo de duración de la batería,
potencia).
Se entiende como producción estándar a los valores establecidos en las
especificaciones técnicas de la moto eléctrica otorgados por el fabricante, y
a la producción actual a los resultados obtenidos a través del registro y
cálculo respectivo. Ver tabla 10.
En el mismo formato de la tabla 10 se registrarán los valores calculados de
la moto a combustión y de la moto eléctrica para calcular y comparar su
eficiencia en la ciudad de Quito. Además, se verificará la cantidad de
energía que consume la moto con motor de combustión y una moto con
motor eléctrico para recorrer 40 km, debido a que es la distancia máxima
que la moto eléctrica alcanza según especificaciones del fabricante.
65
Tabla 10. Formato para el registro y cálculo de eficiencia. (Moto eléctrica y moto combustión)
Autonomía Tiempo duración de batería Potencia
EFICIENCIA PROMEDIO
(%) Pendiente Velocidad
media (km/h)
Autonomía promedio
(km) Eficiencia
(%)
Tiempo promedio de duración de
batería (h)
Eficiencia (%)
Potencia promedio
(W) Eficiencia
(%)
0°
15°
30°
45°
(Fausto Grijalva, 2014)
65
66
3.2.2.7. Determinación de eficiencia teórica de las motos eléctricas a
nivel mundial.
De acuerdo a las especificaciones técnicas emitidas por los fabricantes de
las motos eléctricas a nivel mundial, se seleccionaron las siguientes para su
análisis y cálculo de la eficiencia promedio (%), respecto a los parámetros de
autonomía, velocidad y potencia máxima que alcanzan teóricamente:
• BMW C EVOLUTION.
• ZERO XU ZF2.8.
• ZERO S ZF8.5.
• HONDA EV-NEON.
• BERECO2500W.
• VETRIX VX-1.
• SWIFT HAOLING.
El cálculo se realizó considerando los valores de las fichas técnicas de cada
una de las motos eléctricas (ver anexo 4), debido a que este tipo de motos
no son comercializadas en el país hasta la actualidad, y no se pudieron
realizar las mismas pruebas propuestas, tal como se desarrollaron con la
moto eléctrica y la moto a combustión (velocidades, rutas y pendientes).
En este análisis se incluyó la moto eléctrica SWIFT HAOLING, para verificar
su eficiencia respecto a motos con un funcionamiento similar, es decir, 100%
eléctricas.
67
3.3. DETERMINACIÓN DEL CARGADOR MÁS ÓPTIMO DE LA MOTO
ELÉCTRICA SWIFT HAOLING.
Se investigó diferentes tipos de cargadores que podrían utilizarse para
cargar la batería de la moto eléctrica, como se indicará en la tabla 26, que
nos permitirá determinar que cargador es el más óptimo y con mejores
prestaciones.
Debido a que por variación de corriente de salida mayor peligro podría tener
la batería de sufrir desgaste, menor tiempo de carga o que el tiempo de vida
útil disminuya considerablemente, por sobre recarga de energía, lo que sería
perjudicial para el funcionamiento de la moto, debido a que no es
comercializada actualmente en el país, y no sería posible obtener repuestos
de batería o cargador determinado por el fabricante.
Sin embargo, se estudiaron las características del cargador actual para
analizar su funcionamiento respecto a las condiciones de la batería que
posee la moto eléctrica.
3.4. CÁLCULO DEL COSTO DE LA RECARGA DE LA MOTO
ELÉCTRICA SWIFT HAOLING.
Gracias a la tecnología empleada, las personas que utilicen este tipo de
motos tendrán un considerable ahorro debido a que sus gastos no se verán
reflejados en aceite o combustible como las motos tradicionales. Sin
embargo, se debe tomar en consideración el costo que implica la recarga de
la batería a través de la fórmula 3.5:
Costo de Recarga = (Costo por KWh) + (Capacidad Nominal del Pack de
Batería). [3.5]
68
Es importante recalcar que el costo de la recarga dependerá de la carga
actual que tenga la misma, es decir, si la batería se encuentra totalmente
descargada el costo será superior, mientras que si la batería tiene carga
media, el costo disminuirá debido a que el tiempo de carga será menor.
3.5. PROPUESTA DE FICHA TÉCNICA DE LA MOTO ELÉCTRICA SWIFT HAOLING.
Una vez realizadas las diferentes mediciones y pruebas, se procedió a
elaborar la propuesta de una ficha técnica que muestre todas las
especificaciones respectivas de sus principales componentes, con el objetivo
de que las personas interesadas en adquirir la misma, tengan la información
necesaria que garantice un uso óptimo y eficiente de la moto eléctrica.
Para la elaboración de la ficha técnica se toma en consideración las
siguientes partes que conforman la moto eléctrica:
• Batería o Tipo o Capacidad o Tiempo de carga
• Motor, Prestaciones y Consumo o Potencia o Velocidad o RPM
• Chasis o Frenos y Neumáticos
• Transmisión • Dimensiones, Peso y Capacidad
o Peso o Número de plazas o Largo y Ancho
A continuación se detalla el formato de la ficha técnica propuesta:
69
FICHA TÉCNICA DE MOTO ELÉCTRICA
Modelo: Swift
Marca: Haoling
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
BATERÍA
Tipo
Capacidad kWh
Tipo de cargador (Conector o enchufe)
Tipo de carga / tiempo 100% (h)
Vida/Ciclos de carga hasta 80%
MOTOR, PRESTACIONES Y CONSUMO
Potencia máxima (CV)
Potencia máxima (kW / rpm)
Velocidad máxima (km/h)
Motor eléctrico de potencia( vatios):
Tiempo que alcanza la velocidad máxima
Autonomía del motor en Ciudad (km)
Voltaje de funcionamiento del motor
RPM máxima
70
CHASIS
Frenos delanteros
Frenos traseros
Neumático delantero
Neumático trasero
TRANSMISIÓN
Tracción
DIMENSIONES, PESO, CAPACIDAD
Largo (mm)
Ancho (mm)
Alto (mm)
Peso total
Carga min/máx. autorizada (kg)
Número de plazas
Figura 42. Formato ficha técnica de la moto eléctrica
(Fausto Grijalva, 2014)
71
4. ANALISIS DE RESULTADOS
72
Una vez diseñados los formatos para el registro y cálculo de los datos de las
características: velocidad, autonomía, torque y potencia, se procede a
realizar el cálculo de los mismos a través de empleo de las fórmulas
establecidas, con el objeto de obtener la eficiencia promedio de la moto
eléctrica y de la moto a combustión seleccionadas, de acuerdo a la rutas y
pendientes determinadas en el capítulo 3.
4.1. CÁLCULO DE VELOCIDAD DE LA MOTO ELÉCTRICA
Con la finalidad de determinar la velocidad real, se establecieron cuatro
velocidades predeterminadas de 10, 20, 30 y 40 km/h, con el objeto de poder
establecer rangos de obtención de datos de acuerdo al grado de la
pendiente.
Para ello, se tomaron cinco veces las velocidades reales frente a las
establecidas, y de esta manera poder calcular la velocidad media con la que
la moto eléctrica se dirige de un lugar a otro, en pendientes de 0°, 15°, 30° y
45° respectivamente.
A continuación se muestra las velocidades obtenidas:
Tabla 11. Registro y cálculo de la velocidad de la moto eléctrica.
Pendiente Velocidad predeterminada (km/h)
Velocidad Real
Velocidad Media
(km/h) (km/h)
0° 10
10,00
10
9,96
10,08
10,08
10,31
73
20
20,00
20
20,62
18,93
20,23
17,99
30
30,08
28 23,90
28,45
28,39
25,16
40
33,45
37 39,67
39,79
40,33
31,63
15°
10
10,50
9 8,62
9,57
7,70
10,32
20
22,33
21
19,29
20,94
19,01
21,46
30
31,35
34
33,06
34,13
35,69
33,94
40 0,00 0
74
30°
10
11,02
12
11,96
11,65
11,40
11,50
20
21,93
22
22,90
23,00
22,95
20,86
30 0,00 0
40 0,00 0
45°
10
9,94
11
10,11
11,69
11,69
10,50
20 0,00 0
30 0,00 0
40 0,00 0
(Fausto Grijalva, 2014)
Para el análisis de los datos, es necesario mencionar que la velocidad
máxima de la moto eléctrica, de acuerdo a las especificaciones técnicas del
fabricante es de 40 km/h.
Como lo muestra la tabla 11, al determinar rangos de velocidades entre 10 a
40 km/h se pudo calcular la velocidad media por cada una de los rangos y
pendientes respectivamente.
75
En la pendiente de 0° es posible alcanzar velocidades de 10 km/h hasta 37
km/h, es decir, la moto alcanza velocidades estimadas de acuerdo a las
especificaciones del fabricante de manera óptima.
En la pendiente de 15°, el rango de velocidades de la moto es de 9km/h a
34km/h, es decir, debido a que la pendiente es mayor la moto no puede
alcanzar su velocidad máxima.
En la pendiente de 30°, el rango de velocidades varía entre 12 km/h a
22km/h, disminuyendo aún más debido a la inclinación por la que se moviliza
la moto, siendo en esta, imposible que alcance velocidades de 30 a 40 km/h.
Finalmente, en la pendiente de 45°, la velocidad alcanzada es de 11 km/h,
siendo imposible que se alcancen las velocidades estimadas de 20, 30 y
40 km/h.
De acuerdo a los resultados obtenidos, se puede verificar que la velocidad
de la moto eléctrica varía de acuerdo a la pendiente por la que se esté
movilizando, es decir, a más inclinación de la pendiente la velocidad de la
moto disminuye, mientras que si la pendiente es menor la velocidad
incrementa.
4.2. CÁLCULO DE VELOCIDAD DE LA MOTO A COMBUSTIÓN
Para el cálculo de la velocidad de la moto a combustión, se mantuvo la
misma metodología que se utilizó la para moto eléctrica, con la finalidad de
poder comparar sus valores en condiciones iguales, es decir, las mismas
rutas y pendientes seleccionadas.
76
Tabla 12. Registro y cálculo de la velocidad de la moto a combustión.
Pendiente Velocidad(Km/h) Velocidad calculada
(km/h) Media
0°
10
10,40
10,1 10,30 9,50
10,30 10,20
20
19,40
19,5 20,20 19.2
19,50 19,10
30
26,50
28,0 28,60 27,50 28,30 29,20
40
34,60
36,8 36,80 38,60 38,10 36,20
15°
10
10,30
10,3 10,30 11,00 10,00 9,80
20
20,90
20,6 20,20 20,70 19,90 21,30
30
33,90
33,6 32,90 34,50 33,60 33,30
40
38,50
38,5 38,70 39,00 38,80 37,70
77
30°
10
11,50
11,5 10,80 11,90 11,80 11,50
20
22,30
22,3 20,60 24,20 22,30 22,30
30
33,30
33,3 34,20 31,90 33,90 33,10
40
41,20
40,2 40,20 39,50 39,90 40,20
45°
10
10,80
10,8 10,60 11,00 10,50 11,10
20
20,50
21,3 21,30 22,20 20,80 21,60
30
33,20
32,5 31,50 32,80 32,80 32,10
40
40,50
40,0 41,00 39,90 39,80 38,90
(Fausto Grijalva, 2014)
78
Para el análisis de los datos, es necesario recalcar que la velocidad de la
moto a combustión máxima que se utilizó, de acuerdo a lo establecido es de
40 km/h, con el objeto de poder comparar los resultados.
Como lo muestra la tabla 12, al determinar rangos de velocidades entre 10 a
40 km/h se pudo calcular la velocidad media por cada una de los rangos y
pendientes respectivamente. En la pendiente de 0° es posible alcanzar
velocidades de 10,1 km/h hasta 36,8 km/h; en la pendiente de 15°, el rango
de velocidades de la moto es de 10,3 km/h a 38,5km/h; en la pendiente de
30°, varía entre 11,5 km/h a 40.2km/h; y en la pendiente de 45°, varía entre
10,8 km/h a 40 km/h, es decir, en cada una de las velocidades estimadas, la
moto alcanza sin ninguna dificultad desplazarse en las rutas establecidas,
pudiendo alcanzar velocidades más altas en todo tipo de pendientes de la
ciudad.
4.3. CÁLCULO DE AUTONOMÍA DE LA MOTO ELÉCTRICA
Para el cálculo de la autonomía de la moto eléctrica, se consideró la
siguiente fórmula:
Autonomía = Velocidad (km/h) x Tiempo duración batería (h)
79
Tabla 13. Registro y cálculo de la autonomía de la moto eléctrica.
(Fausto Grijalva, 2014)
80
Los cálculos se realizaron utilizando la velocidad media y tiempo medio,
obteniendo como resultado la autonomía media de acuerdo a la pendiente
respectiva.
Es necesario recalcar que el tiempo utilizado para el cálculo respectivo, es el
tiempo total de duración de la batería, recorriendo una sola velocidad, en los
rangos de 10, 20, 30 y 40 km/h, con una sola carga.
En la pendiente de 0°, la autonomía óptima es de 38,52 km a una velocidad
28 km/h con un tiempo de duración de la batería de 1,38 h.
En la pendiente de 15°, la autonomía máxima que recorre la moto eléctrica
es de 35,25km, a una velocidad de 33,6km/h con un tiempo de duración de
la batería de 1,05h aproximadamente.
En la pendiente de 30°, la autonomía es de 29,62km a una velocidad de
22,31km/h con un tiempo de duración de la batería de 1,33h.
Finalmente, en la pendiente de 45°, la autonomía recorrida es de 18,5km a
una velocidad de 10,76 km7h con un tiempo de duración de la batería de
1,72h.
Se puede verificar que mientras la pendiente sea mayor la velocidad
disminuye y por lo tanto la autonomía recorrida será menor, y el tiempo de
duración de la batería dependerá de la autonomía recorrida, mientras que, si
la pendiente es menor la velocidad y la autonomía aumentan.
4.4. CÁLCULO DE AUTONOMÍA DE LA MOTO A COMBUSTIÓN
Para el cálculo de la autonomía de la moto a combustión, se consideró la
siguiente fórmula:
Autonomía = Velocidad (km/h) x Tiempo de consumo de combustible (h)
81
Tabla 14. Registro y cálculo de la autonomía de la moto a combustión.
Pendiente Velocidad (Km/h)
Velocidad calculada
(km/h) Velocidad promedio
Tiempo (medido)
(H)
Tiempo promedio
consumo de combustible
Autonomía (Km)
Autonomía promedio
(km)
0°
10
10,40
10,1
3,96
3,96
40,00
40,00 10,30 3,95 40,00 9,50 3,98 40,00 10,30 3,91 40,00 10,20 3,98 40,00
20
19,40
19,5
2,05
2,1
40,00
40,0 20,20 2,04 40,00 19.2 2,10 40,00 19,50 2,03 40,00 19,10 2,05 40,00
30
26,50
28,0
1,42
1,4
40,00
40,0 28,60 1,40 40,00 27,50 1,44 40,00 28,30 1,43 40,00 29,20 1,44 40,00
40
34,60
36,8
1,92
1,9
40,00
40,0 36,80 1,93 40,00 38,60 1,90 40,00 38,10 1,90 40,00 36,20 1,95 40,00
15°
10
10,30
10,3
3,88
3,88
40,00
40,00
10,30 3,79 40,00
11,00 3,88 40,00
10,00 3,91 40,00
9,80 3,92 40,00
20
20,90
20,6
1,91
1,9
40,00
40,0
20,20 1,98 40,00 20,70 1,93 40,00 19,90 2,01 40,00
21,30 1,88 40,00
30
33,90
33,6
1,18
1,2
40,00
40,0 32,90 1,22 40,00 34,50 1,16 40,00 33,60 1,19 40,00 33,30 1,20 40,00
82
40
38,50
38,5
1,04
1,0
40,00
40,0 38,70 1,03 40,00
39,00 1,03 40,00 38,80 1,03 40,00 37,70 1,06 40,00
30°
10
11,50
11,5
3,48
3,48
40,00
40,00 10,80 3,70 40,00 11,90 3,36 40,00 11,80 3,39 40,00 11,50 3,48 40,00
20
22,30
22,3
1,79
1,8
40,00
40,0
20,60 1,94 40,00 24,20 1,65 40,00
22,30 1,79 40,00
22,30 1,79 40,00
30
33,30
33,3
1,20
1,2
40,00
40,0 34,20 1,17 40,00 31,90 1,25 40,00 33,90 1,18 40,00 33,10 1,21 40,00
40
41,20
40,2
0,97
1,0
40,00
40,0 40,20 1,00 40,00
39,50 1,01 40,00 39,90 1,00 40,00 40,20 1,00 40,00
45°
10
10,80
10,8
3,70
3,70
40,00
40,00
10,60 3,77 40,00
11,00 3,64 40,00
10,50 3,81 40,00
11,10 3,60 40,00
20
20,50
21,3
1,95
1,9
40,00
40,0 21,30 1,88 40,00 22,20 1,80 40,00 20,80 1,92 40,00 21,60 1,85 40,00
30
33,20
32,5
1,20
1,2
40,00
40,0 31,50 1,27 40,00 32,80 1,22 40,00 32,80 1,22 40,00 32,10 1,25 40,00
83
40
40,50
40,0
0,99
1,0
40,00
40,0 41,00 0,98 40,00 39,90 1,00 40,00 39,80 1,01 40,00 38,90 1,03 40,00
(Fausto Grijalva, 2014)
Los cálculos se realizaron utilizando la velocidad media y tiempo medio,
obteniendo como resultado la autonomía media de acuerdo a la pendiente
respectiva.
En la pendiente de 0°, la autonomía óptima es de 40 km a una velocidad
23,63 km/h con un tiempo de consumo de combustible de 2,34 h.
En la pendiente de 15°, la autonomía máxima que recorre la moto eléctrica
es de 40 km, a una velocidad de 25,76 km/h con un tiempo de consumo de
combustible de 2,01h aproximadamente.
En la pendiente de 30°, la autonomía es de 40km a una velocidad de
26,82km/h con un tiempo de consumo de combustible de 1,87h.
Finalmente, en la pendiente de 45°, la autonomía recorrida es de 40km a
una velocidad de 26,14 km/h con un tiempo de consumo de combustible de
1,95 h.
Se puede verificar que la autonomía de la moto a combustión es igual en
todas las pendientes seleccionadas, únicamente se presenta variación en la
velocidad y el tiempo.
4.5. CÁLCULO DEL TORQUE
Para el cálculo del torque de la moto eléctrica, se consideró la siguiente
fórmula:
𝑻 =HP ∗ 716
RPM
84
Para calcular el torque se requiere obtener el HP que resulta de la
transformación de la potencia o energía que genera la moto eléctrica dividida
para 745,7W
1𝐻𝑃 =816 𝑊
745,7 𝑊
Y este resultado se multiplica por una constante de 716 y se divide para las
revoluciones por minuto (RPM) que se calcula con los datos de la tabla 15,
obteniendo los datos de la tabla 16.
Tabla 15. Cálculo de RPM en cada velocidad
Velocidad km/h Velocidad m/s rad/s Rpm
10 2,78 12,15 116,04
20 5,56 24,30 232,07
30 8,33 36,45 348,11
40 11,11 48,61 464,14
Pulg. Metros
Diámetro rueda 18" 0,46
Radio 0,23
(Fausto Grijalva, 2014)
Tabla 16. Registro y cálculo del torque
Pendiente (°) Velocidad Torque (kgf.m) Torque (N.m)
0 °
10 6,75 66,20 20 3,38 33,10 28 2,41 23,64 37 1,82 17,89
15°
9 7,50 73,55 21 3,22 31,52 34 1,99 19,47 0 0,00 0,00
85
30°
12 5,63 55,17 22 3,07 30,09 0 0,00 0,00 0 0,00 0,00
45°
11 6,14 60,18 0 0,00 0,00 0 0,00 0,00 0 0,00 0,00 (Fausto Grijalva, 2014)
010203040506070
1 2 3 4
TORQ
UE
(Nm
)
VELOCIDAD
PENDIENTE 0°
Velocidad
Torque (N.m)
0
20
40
60
80
1 2 3
TORQ
UE
(Nm
)
VELOCIDAD
PENDIENTE 15°
Velocidad
Torque (N.m)
86
Figura 43. Torque Vs Velocidad (Fausto Grijalva, 2014)
Se puede comprobar que a medida que la velocidad aumenta el torque
disminuye hasta un minimo de 17,89 Nm, y a velocidades bajas el torque
maximo es de 66,20 Nm con una pendiente de 0°.
Con pendiente de 45°, como se muestra en la figura 43, debido a que se
obtiene un torque a una velocidad de 10 Km/h tiene un torque de 60,18Nm.
4.6. CÁLCULO DE LA POTENCIA DE LA MOTO ELÉCTRICA.
Para el cálculo de la potencia de la moto eléctrica se utilizó la siguiente
fórmula:
𝑷 = 𝐸𝑡
Donde la energía es resultado de la multiplicación del voltaje por la corriente
dando como el resultado de la energía que genera las baterías de la moto
eléctrica.
Energía = 48Voltios *17Ah
0204060
1 2TORQ
UE(
Nm
) VELOCIDAD
PENDIENTE 30°
Velocidad
Torque (N.m)
0
50
100
1
TORQ
UE
(Nm
)
VELOCIDAD
PENDIENTE 45°
Velocidad
Torque (N.m)
87
Energía= 816 watts
Para el cálculo de la potencia, es necesario dividir la energía para los
diferentes tiempos tomados en el rango de velocidades determinadas
(10km/h hasta 40 km/h) y las respectivas pendientes (0°,15°, 30°y 45°)
como se indica en la tabla 17.
𝑷 = 8162,6
𝑷 = 309,1 W
Tabla 17. Registro y cálculo de potencia de la moto eléctrica.
Pendiente
Velocidad real Tiempo
cronometrado (h)
Potencia (W)
Potencia media
(W) (km/h)
0°
10,0 2,6 309,1
311,2 10,0 2,7 297,8 10,1 2,6 318,8 10,1 2,6 313,8 10,3 2,6 316,3 20,0 1,8 463,6
462,1 20,6 1,8 461,0 18,9 1,8 458,4 20,2 1,7 471,7 18,0 1,8 455,9 30,1 1,3 647,6
620,0 21,9 1,8 455,9 43,5 0,8 971,4 28,4 1,4 595,6 21,2 1,9 429,5 33,5 1,2 709,6
805,3 39,7 0,9 887,0 39,8 1,0 858,9 40,3 0,9 896,7 31,6 1,2 674,4
88
15°
10,5 1,9 441,1
380,3 8,6 2,4 340,0 9,6 2,1 388,6 7,7 2,7 302,2
10,3 1,9 429,5 22,3 1,5 544,0
506,7 19,3 1,7 485,7 20,9 1,6 510,0 19,0 1,7 477,2 21,5 1,6 516,5 31,4 1,1 735,1
778,5 33,1 1,1 755,6 34,1 1,0 784,6 35,7 1,0 832,7 33,9 1,0 784,6 0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
30°
11,0 1,8 458,4
475,8 12,0 1,7 494,5 11,6 1,7 480,0 11,4 1,7 471,7 11,5 1,7 474,4 21,9 1,4 600,0
614,9 22,9 1,3 622,9 23,0 1,3 627,7 23,0 1,3 632,6 20,9 1,4 591,3 0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
0,0
0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 0,0
89
45°
9,9 1,8 453,3
475,5
10,1 1,8 450,8
11,7 1,6 510,0
11,7 1,6 510,0
10,5 1,8 453,3
0,0 0,0 0,0
0,0
0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 0,0
0,0
0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
(Fausto Grijalva, 2014)
90
Figura 44. Potencia Vs Pendiente
(Fausto Grijalva, 2014)
En la figura 44 se observa que mientras la pendiente aumenta la potencia
incrementa simultáneamente, cuando la pendiente es igual a 0°, en el rango
de velocidades entre 10 km/h a 40km/h aproximadamente la potencia de la
moto oscila entre 309,1W a 805,3W; cuando la pendiente es igual a 15°, la
potencia oscila entre 380,3W a 778,5W, alcanzando una velocidad hasta el
rango de 30km/h; cuando la pendiente es igual a 30°, la potencia oscila entre
475,8W a 614,9W alcanzando una velocidad máxima hasta el rango de
20km/h; y cuando la pendiente es igual a 45°, la potencia es de 475,5W, a
una velocidad máxima de 10km/h.
Con estos resultados, se puede analizar que al mismo rango de velocidades,
la potencia aumenta a medida que la inclinación de la pendiente incremente,
por lo contrario, la potencia disminuye cuando la inclinación de la pendiente
es menor.
0.0
100.0
200.0
300.0
400.0
500.0
600.0
700.0
800.0
900.0
1000.0
10 20 30 40
Pote
ncia
(W)
Velocidades de pruebas
Potencia a 0°,Bicentenario
Potencia a 15°,Canal 4 a Mañosca
Potencia a 30°, Av.Mariana de Jesús
Potencia a 45°, SanJuan
91
4.7. CÁLCULO DE LA POTENCIA DE LA MOTO A COMBUSTIÓN
Para el cálculo de la potencia de la moto a combustión se utilizó la siguiente
formula:
𝑷 = 𝐸𝑡
Tabla 18. Registro y cálculo de potencia.
Pendiente Velocidad
real Tiempo consumo de combustible
(h)
Potencia Potencia media
(km/h) (kW) (kW)
0°
10,40 3,96 3,33
3,34 10,30 3,95 3,34 9,50 3,98 3,32
10,30 3,91 3,38 10,20 3,98 3,32 19,40 2,05 6,44
6,43 20,20 2,04 6,47 19.2 2,10 6,29
19,50 2,03 6,50 19,10 2,05 6,44 26,50 1,42 9,30
9,26 28,60 1,40 9,43 27,50 1,44 9,17 28,30 1,43 9,23 29,20 1,44 9,17 34,60 1,92 6,88
6,88 36,80 1,93 6,84 38,60 1,90 6,95 38,10 1,90 6,95 36,20 1,95 6,77
15°
10,30 3,88 3,40
3,41 10,30 3,79 3,48 11,00 3,88 3,40 10,00 3,91 3,38 9,80 3,92 3,37
20,90 1,91 6,90
6,80 20,20 1,98 6,67 20,70 1,93 6,83 19,90 2,01 6,57 21,30 1,88 7,03
92
33,90 1,18 11,19
11,10 32,90 1,22 10,86 34,50 1,16 11,39 33,60 1,19 11,09 33,30 1,20 10,99 38,50 1,04 12,71
12,72 38,70 1,03 12,77 39,00 1,03 12,87 38,80 1,03 12,80 37,70 1,06 12,44
30°
11,50 3,48 3,80
3,80 10,80 3,70 3,56 11,90 3,36 3,93 11,80 3,39 3,89 11,50 3,48 3,80 22,30 1,79 7,36
7,37 20,60 1,94 6,80 24,20 1,65 7,99 22,30 1,79 7,36 22,30 1,79 7,36 33,30 1,20 10,99
10,98 34,20 1,17 11,29 31,90 1,25 10,53 33,90 1,18 11,19 33,10 1,21 10,92 41,20 0,97 13,60
13,27 40,20 1,00 13,27 39,50 1,01 13,04 39,90 1,00 13,17 40,20 1,00 13,27
45°
10,80 3,70 3,56
3,56 10,60 3,77 3,50 11,00 3,64 3,63 10,50 3,81 3,47 11,10 3,60 3,66 20,50 1,95 6,77
7,02 21,30 1,88 7,03 22,20 1,80 7,33 20,80 1,92 6,86 21,60 1,85 7,13
93
33,20 1,20 10,96
10,72 31,50 1,27 10,40 32,80 1,22 10,82 32,80 1,22 10,82 32,10 1,25 10,59 40,50 0,99 13,37
13,21 41,00 0,98 13,53 39,90 1,00 13,17 39,80 1,01 13,13 38,90 1,03 12,84
(Fausto Grijalva, 2014)
En la tabla 18 se observa que mientras la pendiente aumenta la potencia
incrementa simultáneamente, cuando la pendiente es igual a 0°, en el rango
de velocidades entre 10 km/h a 40km/h aproximadamente la potencia de la
moto a combustión oscila entre 3,341KW a 9,26KW; cuando la pendiente es
igual a 15°, la potencia oscila entre 3,41KW a 12,72KW, cuando la pendiente
es igual a 30°, la potencia oscila entre 3,8 KW a 13,27W y cuando la
pendiente es igual a 45°, la potencia oscila entre 3,56KW a 13,2KW.
Con estos resultados, se puede analizar que al mismo rango de velocidades,
la potencia aumenta a medida que la inclinación de la pendiente incrementa,
por lo contrario, la potencia disminuye cuando la inclinación de la pendiente
es menor.
4.8. CÁLCULO DE LA EFICIENCIA DE LA MOTO ELÉCTRICA.
Para el cálculo de la eficiencia de la moto eléctrica se utilizó la siguiente
formula:
𝑬 = 𝑃𝐴𝑃𝐸 𝑋100%
Se realizaron cálculos de la eficiencia de la autonomía, tiempo de duración
de la batería y de la potencia, y así, se pudo obtener una eficiencia promedio
de la moto eléctrica dependiendo de la pendiente (0°, 15°, 30°y 45°) y la
variación de velocidades entre 10 a 40 km/h respectivamente.
94
AUTONOMÍA
𝑬 = 26,4640
𝑋100% 𝑬 = 66%
TIEMPO DE DURACIÓN DE LA BATERÍA
𝑬 = 2,624𝑋100% 𝑬 = 66%
POTENCIA
𝑬 = 311,11816
𝑋100% 𝑬 = 38%
Con cada una de las eficiencias calculadas, se procede a determinar la
eficiencia promedio de la moto eléctrica y de la moto de combustión,
dependiendo de la velocidad y pendiente respectiva, como lo muestra la
tabla 20.
95
Tabla 19. Registro y cálculo de la eficiencia de la moto eléctrica (Swift Haoling)
Autonomía Tiempo duración de batería Potencia
EFICIENCIA PROMEDIO (%) Pendiente
Velocidad media (km/h)
Autonomía promedio
(km) Eficiencia
(%) Tiempo promedio de duración de batería
(h) Eficiencia
(%) Potencia promedio
(W) Eficiencia
(%)
0°
10,1 26,46 66% 2,62 66% 311,16 38% 57% 19,5 34,49 86% 1,77 44% 462,12 57% 62% 28,0 38,52 96% 1,38 34% 620,00 73% 68% 36,8 37,54 94% 1,02 26% 805,31 98% 72%
15°
9,3 20,11 50% 2,17 54% 380,27 46% 50% 20,6 33,15 83% 1,61 40% 506,67 62% 62% 33,6 35,25 88% 1,05 26% 778,51 95% 70% 0,0 0,00 0% 0,00 0% 0,00 0% 0%
30°
11,5 19,73 49% 1,72 43% 475,81 58% 50% 22,3 29,62 74% 1,33 33% 614,89 75% 61% 0,0 0,00 0% 0,00 0% 0,00 0% 0% 0,0 0,00 0% 0,00 0% 0,00 0% 0%
45°
10,8 18,50 46% 1,72 43% 475,50 58% 49% 0,0 0,00 0% 0,00 0% 0,00 0% 0% 0,0 0,00 0% 0,00 0% 0,00 0% 0% 0,0 0,00 0% 0,00 0% 0,00 0% 0%
95
(Fausto Grijalva, 2014) Eficiencia promedio = 63%
96
Como se muestra en la tabla 19, en la pendiente de 0°, la eficiencia
promedio máxima de la moto es del 72%, a una velocidad media de
36,8km/h recorriendo 37,54km, con un tiempo de duración de la batería de
1,2h con una potencia 805,3W.
En la pendiente de 15°, la eficiencia promedio máxima de la moto es del
70%, a una velocidad media de 33,6km/h recorriendo 35,25km, con un
tiempo de duración de la batería de 1,05h con una potencia 778,5W.
En la pendiente de 30°, la eficiencia promedio máxima de la moto es del
61%, a una velocidad media de 22,3km/h recorriendo 29,62km, con un
tiempo de duración de la batería de 1,33 h con una potencia 614,89W.
Finalmente en la pendiente de 45°, la eficiencia promedio máxima de la moto
es del 49%, a una velocidad media de 10,8km/h recorriendo 18,5km, con un
tiempo de duración de la batería de 1,72 h con una potencia 475,5 W.
Analizando que la eficiencia promedio de la moto eléctrica en la ciudad de
Quito es del 63% aproximadamente ya que esto varía por la topografía de la
ciudad por la cual existe la variación de velocidad y potencia, que repercute
en la duración de la batería de la moto eléctrica.
4.9. CÁLCULO DE LA EFICIENCIA DE LA MOTO A COMBUSTIÓN.
Para el cálculo de la eficiencia de la moto a combustión se utilizó la
fórmula:
𝑬 = 𝑃𝐴𝑃𝐸 𝑋100%
Se realizaron cálculos de la eficiencia de la autonomía, tiempo promedio de
consumo de combustible y de la potencia, y así, se pudo obtener una
eficiencia promedio de la moto a combustión dependiendo de la pendiente
(0°, 15°, 30°y 45°) y la variación de velocidades entre 10 a 40 km/h
respectivamente.
97
Tabla 20. Registro y cálculo de la eficiencia de la moto a combustión (SUZUKI AX100)
Autonomía Tiempo del consumo de
combustible Potencia
EFICIENCIA PROMEDIO
(%) Pendiente Velocidad
media Autonomía promedio Eficiencia
Tiempo promedio de consumo de combustible
Eficiencia Potencia promedio Eficiencia
(km/h) (km) (%) (h) (%) (kw) (%)
0°
10,1 40 100% 3,96 99% 3,34 25% 75% 19,5 40 100% 2,05 51% 6,43 49% 67% 28 40 100% 1,43 36% 9,26 70% 69%
36,8 40 100% 1,09 27% 6,88 52% 60%
15°
10,3 40 100% 3,88 97% 3,41 26% 74% 20,6 40 100% 1,94 49% 6,80 51% 67% 33,6 40 100% 1,19 30% 11,10 84% 71% 38,5 40 100% 1,04 26% 12,72 96% 74%
30°
11,5 40 100% 3,48 87% 3,79 29% 72% 22,3 40 100% 1,79 45% 7,36 56% 67% 33,3 40 100% 1,20 30% 10,98 83% 71% 40,2 40 100% 1,00 25% 13,26 100% 75%
45°
10,8 40 100% 3,70 93% 3,56 27% 73% 21,3 40 100% 1,88 47% 7,02 53% 67% 32,5 40 100% 1,23 31% 10,72 81% 71% 40 40 100% 1,00 25% 13,20 100% 75%
97
(Fausto Grijalva, 2014) Eficiencia promedio = 75%
98
Para los cálculos de la eficiencia de la moto de combustión se tiene una
autonomía del 100% debido a que la distancia o autonomía es de 40 km,
como se muestra en la tabla 20.
En la pendiente de 0°, la eficiencia promedio máxima de la moto es del 75%,
a una velocidad media de 10,1km/h, con un tiempo de consumo de
combustible (1,5 lt) de 3,9h con una potencia 3,34KW.
En la pendiente de 15°, la eficiencia promedio máxima de la moto es del
74%, a una velocidad media de 10,3 km/h, con un tiempo de consumo de
combustible (1,5 lt) de 3,88 h con una potencia 3,41KW.
En la pendiente de 30°, la eficiencia promedio máxima de la moto es del
75%, a una velocidad media de 40,2 km/h, con un tiempo de consumo de
combustible (1,5 lt) de 1,00 h con una potencia 13,26KW.
Finalmente en la pendiente de 45°, la eficiencia promedio máxima de la moto
es del 75%, a una velocidad media de 40,0 km/h, con un tiempo de consumo
de combustible (1,5 lt) de 1,00 h con una potencia 13,20KW.
Analizando que la eficiencia promedio de la moto a combustión en la ciudad
de Quito es del 75% aproximadamente, estos valores varían por la
topografía de la ciudad, velocidad en cada una de las rutas establecidas y
potencia de la moto, repercutiendo de manera directa al consumo del
combustible, es decir, a mayor velocidad mayor será el consumo de
combustible.
4.9.1. ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA MOTO ELÉCTRICA VS. MOTO A COMBUSTIÓN
Se procede a comparar las eficiencias de la moto a combustión SUZUKI AX-
100 y la moto eléctrica SWIFT HAOLING, con sus velocidades reales, con el
objeto de poder establecer que moto es más eficiente para la ciudad de
Quito, se presentan los resultados de las eficiencias promedios de las motos.
99
Para ello, se consideraron los porcentajes de eficiencia para la autonomía, el
tiempo de duración de la energía y combustible; y potencia, en las rutas
seleccionadas.
Tabla 21. Cálculo comparativo entre la moto a combustión y la moto eléctrica.
EFICIENCIA
Pendiente
Velocidad media Autonomía
Tiempo consumo de combustible
o energía Potencia
EFICIENCIA PROMEDIO
(%)
(km/h)
MO
TO A
C
OM
BU
STIO
N
MO
TO
ELEC
TRIC
A
MO
TO A
C
OM
BU
STIO
N
MO
TO
ELEC
TRIC
A
MO
TO A
C
OM
BU
STIO
N
MO
TO
ELEC
TRIC
A
MO
TO A
C
OM
BU
STIO
N
MO
TO
ELEC
TRIC
A
% % % % % % % %
0°
10,1 100% 66% 99% 66% 25% 38% 75% 57% 19,5 100% 86% 51% 44% 49% 57% 67% 62% 28 100% 96% 36% 34% 70% 73% 69% 68%
36,8 100% 94% 27% 26% 52% 98% 60% 72%
15°
10,3 100% 50% 97% 54% 26% 46% 74% 50% 20,6 100% 83% 49% 40% 51% 62% 67% 62% 33,6 100% 88% 30% 26% 84% 95% 71% 70% 38,5 100% 0% 26% 0% 96% 0% 74% 0%
30°
11,5 100% 49% 87% 43% 29% 58% 72% 50% 22,3 100% 74% 45% 33% 56% 75% 67% 61% 33,3 100% 0% 30% 0% 83% 0% 71% 0% 40,2 100% 0% 25% 0% 100% 0% 75% 0%
45°
10,8 100% 46% 93% 43% 27% 58% 73% 49% 21,3 100% 0% 47% 0% 53% 0% 67% 0% 32,5 100% 0% 31% 0% 81% 0% 71% 0% 42,6 100% 0% 23% 0% 100% 0% 75% 0%
Como se muestra en la tabla 21, en los cálculos comparativos se denota que
en la pendiente de 0°, la eficiencia promedio máxima de la moto a
combustión es de es del 75%, y de la moto eléctrica es del 72%. En la
(Fausto Grijalva, 2014)
100
pendiente de 15°, la eficiencia promedio máxima de la moto a combustión es
de es del 74%, y la de la moto eléctrica es de 70%. En la pendiente de 30°,
la eficiencia promedio máxima de la moto a combustión es de es del 75%, y
la eléctrica es del 61%. Finalmente en la pendiente de 45°, la eficiencia
promedio máxima de la moto a combustión es de es del 75%, y la eléctrica
es de 49%.
Eficiencia promedio de la Moto a Combustión
Eficiencia promedio de la Moto Eléctrica
Diferencia
75% 63% 12%
Si se toman en consideración los valores obtenidos, se puede evidenciar que
la eficiencia promedio de la moto a combustión es del 75%, mientras que la
eficiencia promedio de la moto eléctrica es del 63%, dando como resultado
que la moto a combustión es 12% más eficiente que la moto eléctrica,
debido a que la moto eléctrica no alcanza a ascender en las pendientes de
15°, 30° y 45° a su máxima velocidad, mientras que la moto a combustión lo
hace sin dificultad por su potencia.
4.9.2. COMPARACIÓN TEÓRICA DE EFICIENCIA DE LAS MOTOS ELÉCTRICAS DEL MUNDO VS SWIFT HAOLING
Para la elaboración de la tabla 22 se obtuvo la información de las
especificaciones técnicas de las motos eléctricas que son utilizadas y
comercializadas en el mundo (ver anexo 4) obtenidas de las páginas web de
las respectivas marcas como BMW, KTM, HONDA, entre otras.
No fue posible realizar pruebas experimentales tal como se las hizo a la
moto eléctrica SWIFT HAOLING y a la moto a combustión SUZUKI AX100,
debido a que no son comercializadas en la actualidad en el país, por lo que
las casas comerciales no poseen la información respectiva.
101
Tabla 22. Cálculo comparativo entre las motos eléctricas en el mundo.
Motos Eléctricas
Tipo de vehículo
Material batería
Capacidad batería (kWh)
Autonomía (km)
Eficiencia Autonomía
(%)
Potencia Máxima
(KW)
Eficiencia Potencia
(%)
Velocidad Máxima (km/h)
Eficiencia Velocidad
(%)
EFICIENCIA PROMEDIO
(%)
BMW C EVOLUTION Off-road Li-Ion, i3 8 100 100% 35 88% 120 73% 87%
ZERO XU ZF2.8 Motocicleta eléctrica
Ión litio Z-
Force™ 2,8 61 61% 20 50% 45 27% 46%
ZERO S ZF8.5 Motocicleta eléctrica
Ión litio Z-
Force™ 8,5 65 65% 40 100% 165 100% 88%
HONDA EV-NEON Scooter Li-Ion 3 34 34% 0,58 1% 45 27% 21%
BERECO2500W Scooter Silicona, 48 volts 1,92 100 100% 8 20% 90 55% 58%
VECTRIX VX-1 Scooter NiMH, 125 volts
3,75 97 97% 21 53% 110 67% 72%
SWIFT HAOLING Scooter Li-Ion 3 50 50% 1 3% 45 27% 27% (Fausto Grijalva, 2014)
101
102
En la tabla 22, se comparan varias motos eléctricas que se utilizan a nivel
mundial, estableciendo el tipo de moto, el material y capacidad de la batería,
autonomía, potencia y velocidad máxima que alcanzan respectivamente, con
el objetivo de determinar qué tan eficiente es la moto eléctrica SWIFT
HAOLING en comparación a motos de similares características.
Para el cálculo de la eficiencia, se consideró los valores establecidos en las
fichas técnicas emitidas por los fabricantes, debido a que no son
comercializadas en el país, no fue posible desarrollar las mismas pruebas
que se realizaron a la moto eléctrica SWIFT HAOLING y a la moto a
combustión SUZUKI AX100; relacionando los valores especificados con el
valor máximo de cada uno de los parámetros y poder de esta manera,
calcular el porcentaje de eficiencia de las motos eléctricas propuestas.
La comparación demuestra que la eficiencia presenta variación de acuerdo a
la autonomía, potencia y velocidad máxima respectivamente, dando como
resultado que la moto eléctrica de marca ZERO S ZF8.5 tiene una eficiencia
promedio del 88% siendo la más eficiente, la moto HONDA EV- NEON del
21% resulta ser la menos eficiente; y la moto SWIFT HAOLING alcanza una
eficiencia del 27% en comparación con motos de similar funcionamiento, lo
que permite deducir que la moto eléctrica ZERO S ZF8.5 tiene tecnología
mucho más avanzada, sus componentes son altamente efectivos y alta
calidad, sin embargo su costo por ende es más elevado en comparación a
las demás.
4.10. CÁLCULO DEL COSTO DE LA RECARGA
El costo de la recarga de la batería de la moto eléctrica, se calculó
obteniendo el costo aproximado en dólares por KW (costo determinado por
KW en la ciudad de Quito) de las planillas de consumo de energía eléctrica,
sumando el costo de uso de la batería, obteniendo como resultado:
Costo de Recarga = (Costo por KWh) + (Capacidad Nominal del Pack de
Batería).
103
Costo de Recarga = ($0.78 KWh) + ($0.30)
Costo de Recarga = $1.08
El costo de recarga promedio de la batería de la moto eléctrica sería
aproximadamente $1.08 por KWh. De esta manera se puede concluir que el
uso de la moto sería económico y viable para las personas que deseen
trasladarse de un lugar a otro.
4.11. ELABORACIÓN DE LA FICHA TÉCNICA DE LA MOTO ELÉCTRICA.
4.11.1. MEDICIÓN DE PARÁMETROS PARA ELABORACIÓN DE LA FICHA TÉCNICA DE LA MOTO ELÉCTRICA.
Para la elaboración de la ficha técnica de la moto eléctrica, es necesario
realizar mediciones de los parámetros del motor eléctrico sin carga de peso
y el tiempo en alcanzar la velocidad máxima. Ver tabla 23 y 24.
Tabla 23. Medición de parámetros del motor eléctrico sin carga de peso
Motor Velocidad
(Km/h) Voltaje
(V) Corriente
(Am) Potencia
(W)
10
12 26 309,1
12 25 297,8
12 27 318,8
12 26 313,8
12 26 316,3
20
12 39 463,6
12 38 461,0
12 38 458,4
12 39 471,7
12 38 455,9
104
30
12 54 647,6
12 38 455,9
12 81 971,4
12 50 595,6
12 36 429,5
40
12 59 709,6
12 74 887,0
12 72 858,9
12 75 896,7
12 56 674,4
Promedio Total
549,6
Tabla 24. Tiempo en alcanzar la velocidad máxima
(Fausto Grijalva, 2014)
El fabricante de la moto eléctrica ha determinado las especificaciones
técnicas de la moto eléctrica, sin embargo en ella no se contemplan todos
los parámetros necesarios para conocer el funcionamiento y características
respectivas de sus componentes. Por ello, con el desarrollo de las pruebas y
los resultados obtenidos en cada una de ellas, es posible determinar las
especificaciones técnicas de la moto eléctrica resumidas en una propuesta
Velocidad máxima
Tiempo (segundos)
40
9,57
10.25
10,43
11,34
11,25
Promedio 10,6
(Fausto Grijalva, 2014)
105
de ficha técnica, en donde se especifican los parámetros reales, tomando en
consideración todas las características con la finalidad de que las personas
interesadas en su adquisición tengan en conocimiento los parámetros
importantes que caracterizan a la moto en general.
4.11.2. FICHA TÉCNICA DE LA MOTO ELÉCTRICA
Modelo: Swift Marca: Haoling
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS BATERÍA
Tipo Ión Litio 48V / 17Ah
Capacidad kWh 0,816 kWh
Tipo de cargador (Conector o enchufe)
Enchufe estándar de 230V o 110V
Tipo de carga / tiempo 100% (h)
5 a 6 horas
Vida/Ciclos de carga hasta 80%
10000 ciclos
MOTOR, PRESTACIONES Y CONSUMO
Potencia máxima (CV) 1 CV
Potencia máxima (kW / rpm)
0,7 kW/rpm
Velocidad máxima (km/h)
40 km/h
Motor eléctrico de potencia( vatios):
Sin escobillas 350w
Tiempo que alcanza la velocidad máxima
10,6 segundos
Autonomía del motor en Ciudad (km)
40 km
106
Voltaje de funcionamiento del motor
12V
RPM máxima 464,14 RPM CHASIS
Frenos delanteros Tambor
Frenos traseros Tambor
Neumático delantero 18 x 2,5
Neumático trasero 18 x 2,5
TRANSMISIÓN
Tracción Trasera
DIMENSIONES, PESO, CAPACIDAD
Largo (mm) 1730 mm
Ancho (mm) 710 mm
Alto (mm) 1030 mm
Peso total 68 kg
Carga min/máx. autorizada (kg)
120 kg
Número de plazas 2
107
Una vez especificados los parámetros esenciales que describen a la moto
eléctrica y sus componentes, a continuación se realizará un análisis del
cargador de la moto y que otro puede ser óptimo para que realice el mismo
trabajo que el actual, en menor tiempo de carga.
4.12. CARGADOR DE BATERÍAS MÁS ÓPTIMO PARA LA MOTO ELÉCTRICA.
Tabla 25. Tipos de cargadores Marca Modelo Especificaciones Voltaje de
entrada(V) Voltaje
de salida
(V)
Corriente de salida
(A)
Grupo de
baterías
Tiempode
carga
Proflex PSCC-48020
48V 2.0A 110/220 59.6 2 48V 10-20AH
4-6 horas
Proflex PSCC-48020D
48V 2.0A 110/220 59.6 2 48V 10-20AH
4-6 horas
Proflex PSCC-48030
48V 3.0A 110/220 59.6 3 48V 17-28AH
3-5 horas
Proflex PSCC-48030D
48V 3.0A 110/220 59.6 3 48V 17-28AH
3-5 horas
Hua Power
HL4812E 48V 1.6ª 110/220 50 1.7 48V 14-20AH
6-8 horas
JALNCE HL4812 48V 2.2 A 110/220 60 1.6-1.8 48V 10-14AH
4-6 horas
(Fausto Grijalva, 2014)
La batería de la moto eléctrica Swift Haoling tiene 17 Amperios y 48 voltios.
El cargador diseñado y establecido por el fabricante tiene una entrada de
corriente de 110V-240V, 50Hz-60hz y una salida de corriente de 1.6A-1.8A,
lo que permite que el tiempo aproximado sea de cuatro horas, si la batería
se encuentra totalmente descargada. En el caso que la batería tenga una
carga determinada después de su uso el tiempo de carga será menor.
En el país, a pesar de no comercializarse actualmente este tipo de moto
eléctrica, es posible determinar un cargador con iguales o similares
características, por ejemplo se podría estudiar la posibilidad de que genere
más corriente de salida que de entrada, debido a que se podría regular
automáticamente, sin embargo existe el riesgo de que al ser mayor la
108
corriente de salida del cargador la batería pueda sobre recargarse lo que
provocaría que el tiempo de duración de carga de la misma sea menor a lo
establecido y reduzca su vida útil.
Figura 45. Generalidades del cargador (Changzhou Haoling Motorcycle Parts Co., Ltd., 2001)
109
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
110
Una vez realizado el estudio para determinar la eficiencia de la moto en la
ciudad de Quito, se ha llegado a las siguientes conclusiones, las que tienen
por objeto mejorar de manera eficiente el método actual de transporte y
optimizar la contaminación del medio ambiente.
5.1 CONCLUSIONES:
• Para el análisis de la eficiencia de la moto eléctrica, se utilizó la moto
SWIFT HAOLING, y se consideraron los parámetros de autonomía,
velocidad, potencia, torque y tiempo de duración de la batería, para el
desarrollo de pruebas en diferentes rutas y pendientes de acuerdo a
la topografía de la ciudad de Quito, para ello se desarrollaron
formatos de registro y se utilizó diferentes métodos de recolección de
información y fórmulas matemáticas. Se realizó un análisis de la moto
a combustión SUZUKI AX100 bajo las mismas condiciones, y se
compararon los resultados obtenidos, determinando su eficiencia
respectivamente. Finalmente, se investigaron y obtuvieron los
parámetros definidos: autonomía, velocidad y potencia máxima, de las
fichas técnicas emitidas por los fabricantes de varias motos eléctricas
a nivel mundial tales como: BMW C EVOLUTION, ZERO XU ZF2.8,
ZERO S ZF8.5, HONDA EV-NEON, BERECO2500W y VETRIX VX-1,
y se calculó la eficiencia teórica tomando como referencia el valor
máximo de cada uno de los parámetros; no fue posible realizar las
mismas pruebas, debido a que los resultados en las rutas y
pendientes establecidas variarían considerablemente y actualmente
en el país no son comercializadas ni utilizadas.
• Para el análisis de los componentes de la moto eléctrica, se investigó,
recopiló, clasificó y analizó la información bibliográfica de varias
fuentes como internet, libros y revistas especializadas, obteniendo
como resultado que la moto eléctrica, definida como un vehículo que
funciona exclusivamente con energía eléctrica, está compuesta por
111
una cadena energética: motor eléctrico, baterías, controladores,
sistema de transmisión y ruedas, lo que permite que sea capaz de
transportar a una o dos personas, con capacidad de ascenso acorde
a su potencia, el peso transportado y la inclinación del terreno.
• Una vez determinadas las fórmulas, pruebas y formatos de registro de
los resultados, se concluye que la eficiencia de la moto eléctrica
depende principalmente de la pendiente (0°, 15°, 30° y 45°) por la que
se movilice de un lugar a otro, así como de la velocidad, autonomía,
tiempo y potencia correspondientes, demostrando que mientras
mayor sea la inclinación, menor será la eficiencia promedio, es decir,
mientras sea mayor la velocidad en una pendiente de 0°, mayor será
la autonomía recorrida y potencia utilizada, dando una eficiencia
promedio de 72%. Por otro lado, mientras que en una pendiente de
45° a su máxima velocidad, la autonomía recorrida será menor al
igual que la potencia utilizada, dando como resultado una eficiencia
promedio de 49%. Se puede concluir que la eficiencia promedio en la
ciudad de Quito es del 63%.
Comparando este valor con la eficiencia promedio de la moto a
combustión SUXIKI AX 100, bajo las mismas condiciones, se obtiene
como resultado una eficiencia del 75%, por lo que se concluye que es
12% más eficiente que la moto eléctrica SWIFT HAOLING, pese a
ello, por el funcionamiento de la moto eléctrica SWIFT HAOLING, se
presentan grandes beneficios como la reducción de emisiones
contaminantes en el ambiente, menor contaminación por ruido,
reducción de los costos de mantenimiento, y además, la recarga de
su batería resulta ser más económica que la utilización de
combustibles.
• Con el propósito de analizar la eficiencia de la moto eléctrica SWIFT
HAOLING en comparación a motos que utilizan 100% energía
eléctrica para poder movilizarse a nivel mundial como BMW C
EVOLUTION, ZERO XU ZF2.8, ZERO S ZF8.5, HONDA EV-NEON,
112
BERECO2500W y VETRIX VX-1, se consideraron las
especificaciones emitidas por los fabricantes en cada una de sus
fichas técnicas, para el cálculo de la eficiencia teórica
respectivamente, debido a que en el país al no ser comercializadas
actualmente, no fue posible realizar las pruebas propuestas,
obteniendo como resultado que la moto eléctrica de marca ZERO S
ZF8.5 tendría una eficiencia promedio del 88%, la moto eléctrica de
marca HONDA EV-NEON tendría una eficiencia promedio del 21%, y
la moto eléctrica SWIFT-HAOLING, en comparación con motos de
similares características tiene una eficiencia promedio del 27%, lo que
demuestra que a nivel mundial, la moto seleccionada es menos
eficiente es menos costosa y de mayor facilidad en términos de
uso.
• Debido a que la moto eléctrica no posee parámetros establecidos y
estandarizados del funcionamiento de sus componentes como son la
batería, motor, prestaciones, consumo, transmisión, chasis,
dimensiones, peso y capacidades, se propuso una Ficha técnica en
donde se describen las principales características de funcionamiento
óptimo de los componentes y parámetros que permiten la viabilidad
de este medio de transporte para la ciudad de Quito.
• El consumo de baterías de la moto eléctrica tendría un costo
aproximado de $1.08 por carga completa, siendo más económica que
el combustible que se utiliza en las motos a combustión. El cargador
original tiene una salida de corriente de 1.6A-1.8A, en el caso de
utilizar otro tipo de cargador con mayor corriente de salida, puede
provocar que la vida útil de la batería disminuya o se sobrecargue
completamente generando más temperatura provocando que el
tiempo de duración sea mínimo.
113
5.2 RECOMENDACIONES: • Se recomienda que se implementen las motos eléctricas en la ciudad de
Quito, puesto que al generar menor porcentaje de emisiones
contaminantes contribuiría al cuidado y protección del medio ambiente
de forma positiva y a su vez reducir el índice de congestionamiento
vehicular que se presenta en la ciudad actualmente.
• Implementar un sistema de provisión de energía eléctrica en diferentes
puntos de la ciudad, para cargar la moto eficientemente y que las
personas que la utilicen se movilicen de un lugar a otro de manera
optima
• Es necesario que la institución promueva el estudio de este tipo de
motos, para que de esta manera los estudiantes adquieran
conocimientos y experticia en el mantenimiento y uso de las mismas
cuando se comercialicen en el país.
• Generar mayor interés en los estudiantes de la carrera de Ingeniería
Automotriz sobre el uso de nuevas tecnologías incentivando el desarrollo
de proyectos prácticos referentes a la carrera enfocados en el cuidado y
protección del medio ambiente, y la optimización de los recursos
• Difundir los contenidos del trabajo realizado, para promover el no uso de
combustibles fósiles
.
114
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117
ANEXOS
118
ANEXO 1
Registro y levantamiento de datos (muestreo).
Pendiente 0°
118
119
0.005.00
10.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.00
Autonomía (Km)
Autonomía (Km)
119
120
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
9
Tiempo(medido)(H)
Tiempo(medido)(H)
Tiempo(medido)(H)
Tiempo(medido)(H)
Tiempo(medido)(H)
0.00
200.00
400.00
600.00
800.00
1 2 3 4 5
Potencia
Potencia
Potencia
Potencia
Potencia
120
121
Pendiente 15°
121
122
0.005.00
10.0015.0020.0025.0030.0035.0040.00
Autonomía (Km)
Autonomía (Km)
122
123
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
1 2 3 4 5
Tiempo(medido)(H)
Tiempo(medido)(H)
Tiempo(medido)(H)
Tiempo(medido)(H)
0.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
1 2 3 4 5
Potencia
Potencia
Potencia
Potencia
123
124
Pendiente 30°
124
125
0.005.00
10.0015.0020.0025.0030.0035.00
Autonomía (Km)
Autonomía (Km)
125
126
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
1 2 3 4 5
Tiempo(medido)(H)
Tiempo(medido)(H)
Tiempo(medido)(H)
0.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
1 2 3 4 5
Potencia
Potencia
Potencia
126
127
Pendiente 45°
127
128
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
Autonomía (Km)
Autonomía (Km)
1.451.501.551.601.651.701.751.801.85
1 2 3 4 5
Tiempo(medido)(H)
Tiempo(medido)(H)
128
129
250.00
260.00
270.00
280.00
290.00
300.00
310.00
320.00
1 2 3 4 5
Potencia
Potencia
129
130
ANEXO 2
Evidencia de las pruebas realizadas en las rutas establecidas.
• Parque Bicentenario, pendiente de 0°.
131
• Sector Granda Centeno (Av. América y calle Antonio Granda
Centeno – Av. América y Naciones Unidas, pendiente de 15°).
132
• Sector Mariana de Jesús (Calle Rumipamba – Av. América – Av.
Mariana de Jesús – Av. Mariscal Sucre, pendiente de 30°).
133
• Sector San Juan (Calle Carchi y venezuela – Calle Carhi y New
York, pendiente de 45°).
134
ANEXO 3 Diagrama eléctrico del controlador
(Engineering, 2014)
135
ANEXO 4 Especificaciones técnicas de las motos eléctricas
Bmw
MOTOR, PRESTACIONES Y CONSUMO
Tipo de motor (electrico)
Motor con alternador de refrigeración líquida, máquina sincrónica de imanes permanentes, rotor interno, velocidad máxima 9.200 rpm
Potencia máxima (CV)
48 CV
Potencia máxima (kW / rpm)
35 @ 4.650 kW/rpm
Par máximo (Nm / rpm)
72 @ 0-4.500 Nm/rpm
Régimen máximo 9.200
Tensión nominal (V)
133 V
Velocidad máxima (km/h)
120 km/h
Autonomía Ciudad (km)
100 km
BATERÍA
Tipo Batería de alto voltaje de Ion-litio con refrigeración por aire forzado
Capacidad kWh 8 kWh
Extraible (S/N) NO
Tipo de cargador (Connector o enchufe)
Conector de carga tipo 1 en el salpicadero; Cable de carga con el conector de acuerdo a las especificaciones de cada país.
Numero de celdas 3 módulos doce celdas por módulo 60 Ah
Tipo de carga / tiempo 100% (h)
220 V /12 A (estándar) aprox. 4 h // 220 V / 16 A (Mode3 cable) aprox. 3 h
136
BATERÍA
Tipo de carga / tiempo 80% (h)
220 V /12 A (estándar) en 2:45 h // 220 V / 16 A (Mode3 cable) en 2:15 h
Honda
MOTOR, PRESTACIONES Y CONSUMO
Tipo de motor (electrico) Motor sincronizado AC AF71M Sin escobillas de imanes permanentes
Tipo de corriente DC
Potencia máxima (CV) 1 CV
Potencia máxima (kW / rpm)
0,58@5000 kW/rpm
Par máximo (Nm / rpm) 11@2000 Nm/rpm
Velocidad máxima (km/h) 45 km/h
Autonomía Ciudad (km) 34 km
BATERÍA
Tipo Ion-Litio 72V12,6Ah
Capacidad kWh 0,87 kWh
Extraible (S/N) SI
Tipo de cargador (Connector o enchufe) 100V/200V - 330VA/2.900VA - 50/60 Hz
Tipo de carga / tiempo 100% (h) 3 horas y media
Tipo de carga / tiempo 80% (h) 1 hora
Vida/Ciclos de carga hasta 80% 1000 ciclos
137
ZERO
MOTOR, PRESTACIONES Y CONSUMO
Controlador motor Alta eficiencia, 250 Amp, 3-Fases Controlador brushless con freno regenerativo
Tipo de motor (electrico) Z-Force™ 75-5 refrigeración por aire pasiva, alta eficiencia, radial de flujo permanente, sin escobillas
Potencia máxima (CV) 27 CV
Potencia máxima (kW / rpm)
20 @ 4.000 kW/rpm
Par máximo (Nm / rpm) 57 Nm/rpm
Velocidad máxima (km/h)
124 km/h
Consumo equivalente (l/100km)
0,46 l/100km
Autonomía Ciudad (km) 61 km
Autonomía Autopista 80km/h (km)
39 km
Autonomía Autopista +120km/h (km)
27 km
BATERÍA
Tipo Ión litio modular inteligente Z-Force™
Capacidad kWh 2,8 kWh
Capacidad útil kWh 2,5 kWh
Extraible (S/N) NO
Tipo de cargador (Connector o enchufe)
Cargador 650 W, integrado, Alimentación estándar 110V o 220V
Tipo de carga / tiempo 100% (h) 4 horas estándar - 1 hora y media CHAdeMO
Vida/Ciclos de carga hasta 80% 137.000 km
138
Bereco Amperio MOTOR, PRESTACIONES Y CONSUMO
Tipo de motor (electrico) Eléctrico Bruhsless en rueda trasera
Potencia máxima (CV) 10.87 CV
Potencia máxima (kW / rpm) 8 kW/rpm
Velocidad máxima (km/h) 90 km/h
Consumo eléctrico (Wh/km) 0,60€/100km Wh/km
Autonomía Ciudad (km) 100 km
BATERÍA
Tipo Litio 72V-40 Ah
Capacidad kWh 72V-40 Ah kWh
Extraible (S/N) NO
Tipo de cargador (Connector o enchufe) 230V – 10Ah
Tipo de carga / tiempo 100% (h) 8h
Tipo de carga / tiempo 80% (h) 2h
139
VETRIX VX-1 MOTOR, PRESTACIONES Y CONSUMO
Potencia máxima (CV) 28 CV
Potencia máxima (kW / rpm) 21 kW/rpm
Par máximo (Nm / rpm) 65 Nm/rpm
Tensión nominal (V) 125 V
Velocidad máxima (km/h) 110 km/h
Aceleración de 0-50 km/h (s) 0-80km/h en 6 s
Autonomía Ciudad (km) 97 km
BATERÍA
Tipo LiFeP04, 125V / 30 Ah
Capacidad kWh 3,7 kWh
Extraible (S/N) NO
Tipo de cargador (Connector o enchufe)
Cargador 1,5 kW a bordo / Enchufe estándar 110V-220V (50/60Hz)
Tipo de carga / tiempo 100% (h) 4 horas
Tipo de carga / tiempo 80% (h) 2 horas y media
