%5b6%5d Piccardo Prieto 2012 Galan d5 Tesis Vehiculo Electrico de Produccion Nacional

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UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES FACULTAD DE ARQUITECTURA DISEÑO Y URBANISMO CARRERA DE DISEÑO INDUSTRIAL

VEHÍCULO ELÉCTRICO DE PRODUCCIÓN NACIONAL

PICCARDO, JOSÉ PRIETO, AGUSTÍN

Trabajo final del nivel V en el Taller de Diseño Industrial Buenos Aires, 05 Noviembre de 2012 © 2012, Piccardo, José; Prieto, Agustín

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Para completar las exigencias del Trabajo Final de grado de La Cátedra Taller de Diseño Industrial V

Buenos Aires, 05 Noviembre de 2012

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 A nuestros padres, padres, hermanos, hermanos, amigos, jefes y compañeros de trabajo, que padecieron nuestra ausencia durante los meses de la realización de ésta tésis. A Alejandro Dolina, Cacho Garay y Les Luthiers  por acompañarnos acompañarnos largas noches, noches, y la programación completa de Radio Metro en nuestras andanzas diurnas.

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AGRADECIMIENTOS Particularmente queríamos destacar el tiempo dedicado al proyecto por parte de los tutores, quienes guiaron el arduo desarrollo de ésta propuesta aportando su experiencia en sus respectivas áreas.

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INDICE GENERAL Pág. DEDICATORIA ...............................................................................................................iv AGRADECIMIENTOS.................................................. .................................................... v INDICE DE TABLAS .......................................... ....................................................... ... viiiii INDICE DE FIGURAS .............................................................................. ........................ ix RESUMEN ......................................................................................................................x ABSTRACT ................................................................................... ................................. xii 1.

DESCRIPCION DE LA PROBLEMÁTICA ................................................. .............. 13 1.1 Marco Teorico ................................................ .......................................... 15 1.1.1 Antecedentes ................................................. .............................. 199 1.1.2 Referentes Actuales Actuales ................................................. .................... 330 1.2 Estudio de Campo..................................... ¡Error! Marcador no definido.4 definido. 4 1.2.1 Tecnologias alternativas ………………………………………………………. 34 1.2.2 Baterias ................................................ .......................................... 35 1.2.3 Leyes para vehiculos electronicos ................................................. 45 1.2.4 Analisis Motor electrico .................................................. .............. 46 1.2.5 Analisis Fibra de Carbono Carbono................................................ .............. 52 1.3 Contexto ................................................. .................................................. 54 1.3.1 Conclusiones de la investigacion……………………………… investigacion……………………………………………..56 ……………..56

2.

HIPOTESIS …………………….................................................. …………………… .................................................. ................................ 57 2.1 Hipotesis Socio Economica Economica ................................................. ...................... 57 2.2 Hipotesis Funcional Operativa................................................... .............. 57 2.3 Hipotesis Tecno Productiva.………………………….……………………………… Productiva.………………………….……………………………….…59 .…59 2.4 Hipotesis Estetico Simbolica ........................................................ ............ 60

3.

RESULTADO DEL ANALISIS………………. ANALISIS……………….…………………………………….……………………62 3.1 Descripcion Semantica Simbolica……………………………………………………..… Simbolica……………………………………………………..….62 .62 3.3 Descripción funcional-operativa………………………………………………………… funcional-operativa…………………………………………………………..65 ..65 3.4 Descripción Técnico-productiva………… Técnico-productiva…………..……………………………………………… ………………………………………………...68 ...68

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BIBLIOGRAFIA ................................................. ........................................................ .... 72

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INDICE DE TABLAS .Pág. Tabla 01. Comparación de las diferentes tecnologías basadas en litio………………………39 litio……………………… 39 Tabla 02.Diferentes tipos de pilas que se utilizan en vehículos eléctricos………………...40

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INDICE DE FIGURAS Pág. Figura 1……………. .......................................................................................................... 1……………. .......................................................................................................... 2

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RESUMEN El creciente caos de tráfico, los precios constantemente crecientes del petróleo y la la polución que ésto genera están poniendo poniendo en crisis nuestras formas formas de movilización. En los últimos años, ha avanzado significativamente la tecnología de vehículos eléctricos, y Argentina cuenta con la oportunidad única de tener a disponibilidad una de las reservas de litio más grandes del mundo, convirtiendola en un potencial dominante del mercado energético mundial. La creación de un vehículo eléctrico de producción nacional podría asentar la industria local y poner fin a muchos de los males inherentes a la movilización urbana, mejorando la calidad de vida de la sociedad entera.

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Palabras Claves

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ABSTRACT Traffic chaos increasing, oil prices constantly rising and high pollution levels are putting our means of transport in crisis. In recent years, technology for electric vehicles has significantly advanced, and Argentina has the unique opportunity to have available one of the largest lithium reserves in the world, making it a potential dominant for the energy market. The creation of an electric vehicle of national production could settle the local industry and improve it's specialization, and end many of the evils inherent of urban transports, improving the quality of life of the entire society. .

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1.

DESCRIPCIÓN DE LA PROBLEMÁTICA PR OBLEMÁTICA

La ciudad de Buenos Aires está soportando sin duda mucho más tránsito para el cual está preparada. preparada. El constante arreglo arreglo de “baches” en la calle, los cortes de calles como medio usual de protesta social, y una falta de inversión en infraestructura confluyen con una creciente población y un aumento de vehículos en circulación para dar lugar a un colapso vial. Esto tiene consecuencias directas directas en la población, principalmente en el aumento de tiempo invertido para moverse de un punto a otro en la ciudad y la aparición de síntomas de estrés en los conductores y conmutadores, generando un deterioro del “humor” social. 1 http://tn.com.ar/politica/transito-colapsado_016333 Y no es la única única consecuencia grave. El tiempo ocioso consecuente consecuente del tráfico tráfico es un gran disparador de la emisión de dióxido de carbono a la atmósfera, siendo uno de los gases de efecto invernadero con mayor tendencia al crecimiento:

Figura 1. Tendencias de los gases de efecto efect o invernadero. 1

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http://en.wikipedia.org/wiki/File:Major_greenhouse_gas_trends.png

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Figura 2. Emisión de contaminantes locales por el transporte colectivo e individual (%), grandes ciudades de América Latina, (2007). (2007). Fuente: CAF, OMU (2010) (2010) El automóvil no es solo el mayor contaminante, sino que es el vehículo que mayor espacio ocupa en la vía pública y para estacionar, siendo usados mayormente por las clases sociales altas. La polución de los vehículos a combustión va más allá de la quema de hidrocarburos, también aporta significativamente a los niveles de sonoridad en las ciudades, aumentando los decibeles. Buenos Aires es la ciudad más ruidosa de toda América Latina, y la cuarta con mayor contaminación sonora del mundo, dónde la arquitectura canaliza los sonidos del tráfico a niveles insalubres: in salubres: ”..Según

la OMS, los niveles de ruido no deberían exceder los 55 decibeles durante el día y los 45 durante la noche, pero en Buenos Aires a menudo exceden los 70 u 80

decibeles.”

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Figura 3. Efecto del volumen de tráfico en el ruido. Fuente: Certu, 1996 .

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http://www.bbc.co.uk/mundo/noticias/2010/12/101229_buenos_a http://www.bbc.co.uk/mundo/not icias/2010/12/101229_buenos_aires_ruido_aw.shtml ires_ruido_aw.shtml

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Por consiguiente, creemos imperativo e inevitable el cambio de los motores de combustión interna a los motores eléctricos. 1.1

MARCO TEORICO

Como En la historia del transporte no nos es posible encontrar ejemplos de una tecnología que haya sustituido de golpe a la que estaba consolidada en ese momento en el mercado. Los barcos de vapor formaron formaron redes de transporte distintas a las de los veleros, y los barcos con motor de combustión interna tuvieron rumbos lejanos al de los buques a vapor. La conclusión veloz en cuanto cuanto a materia de vehículos vehículos eléctricos es que los fabricantes de automóviles que incumben, o sea las marcas grandes, harán la transición suavemente hacia los automóviles eléctricos, pero la historia ha demostrado otra cosa: los fabricantes de motores a vapor no tuvieron éxito creando motores diesel, y los productores de velas ciertamente no comenzaron a fabricar motores a vapor en el siglo diecinueve cuando éste llegó a su máximo exponente. Es por esto que entendemos que es necesaria la creación de una marca dedicada a la tecnología de propulsión eléctrica, y no es menor que ésta sea fundada en el país que comparte la reserva de litio más grande del planeta. planeta. Uno de los valores más importantes de una marca, el intangible, asociado con el posicionamiento del producto y la imagen, es un elemento clave para la futura industria de vehículos eléctricos. A la mayoría de nosotros nos gustaría salvar el planeta, pero nos gustaría hacerlo de una manera divertida, sin sacrificar grandes cambios al estado actual del transporte. Entendemos también que la generación de electricidad en la Ciudad de Buenos Ai res es influyente en el proyecto. La capital del país genera solamente el 26% de la energía producida en el país y consume consume el 42% de ésta. La generación eléctrica que tiene es térmica, quemando gas natural, natural, fuel oil y gas oil para su producción. El resto de la energía es provista por el Sistema Interconectado Nacional, que incluyen a las centrales hidroeléctricas de Yacyretá, Salto Grande y las de la región del Comahue, como las centrales nucleares de Atucha. El sector de transporte ya es de por sí un gran consumidor de ésta red, siendo los trenes y los subtes representantes del 32% de la energía consumida por el sector. Podemos reafirmar entonces la necesidad del país de avanzar con los proyectos hidroeléctricos, finalizando Yacyretá y comenzando con las centrales de

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Garabí y Corpus. La finalización de Atucha II será también también una fuente de energía más limpia para la zona. 3 La represa hidroeléctrica de Yacyretá-Apipé abastece el 22% de la demanda de electricidad argentina, existiendo un proyecto de ampliación que permitiría incrementar esta capacidad casi al doble. 4 4 Aproximadamente un 60% de la electricidad proviene de las centrales térmicas y el resto de la mixtura hidráulica, nuclear y un crecimiento en los últimos años de energía eólica y solar, las cuales comenzar a utilizarse seriamente en 2011. Ésta aleación de energías es el combustible para nuestros vehículos eléctricos, la cual utilizaremos de manera con una eficiencia por encima del 90%. Sin embargo, embargo, los vehículos puramente puramente eléctricos tienden a ser cargados durante la noche, y si se extienden van a cambiar significativamente el pico de consumo eléctrico. Para paliar éste posible problema, entendemos que es necesario un vehículo ligero y extremadamente eficiente, que no requiera de un alto consumo eléctrico de carga, y que a la vez pueda atacar los problemas agudos de transito transito de la ciudad. La tipología ideal se nos hiso evidente: es necesaria necesaria una motocicleta motocicleta eléctrica. Como veremos más adelante, el mercado está lo suficientemente maduro ahora para los vehículos eléctricos, tanto por sus ventajas ecológicas como económicas, y el estado tecnológico actual a nivel mundial.

Figura 4. Adaptación a vehículos eléctricos estimada para el público mundial, elaboración propia.

http://www.atlasdebuenosaires.gov.ar/aaba/index.php?option=com_conte http://www.atlasdebuenosaires.gov.ar/aaba/i ndex.php?option=com_content&task=vie nt&task=vie w&id=193&Itemid=72&limit=1&limitstart=0&lang=es 4 http://es.wikipedia.org/wiki/Represa_de_Yacyret%C3%A1 3

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Para desarrollar éste mercado, es necesaria una industria que sostenga una producción. ¿Por qué es Argentina el lugar ideal para la producción de vehículos eléctricos? Argentina es el 3er productor productor a nivel mundial de Litio. Compartimos, junto junto con Chile y Bolivia, el 70% de las reservas de litio a nivel mundial. Esto es una gran oportunidad comercial para la región, y tenemos que considerar el hecho del valor agregado que podríamos aportar por encima de la materia prima. “La salmuera que se extrae del salar cuesta 300 dólares la tonelada. Se la concentra y se obtiene carbonato de litio al 99 por ciento, es decir de la calidad que necesitamos; eso cuesta 6000 dólares la tonelada. Si llegáramos a tener litio metálico (litio puro), su valor sería de 6000 dólares el kilogramo. kil ogramo. Y más: las baterías para autos híbridos y eléctricos, con 10 kg de carbonato de litio, cuestan entre 10.000 y 20.000 dólares. No hay nada que impida que produzcamos baterías para autos, autos, y tené en cuenta que en 2020 se estima que habrá unos 200 millones de vehículos eléctricos que las necesitarán. Es un negocio más grande que el del petróleo en su momento. De hecho, nuestra primera idea era hacer baterías para autos, porque la empresa con la que estamos asociados se dedica a hacer esa clase de baterías”... “para 2014, pasamos a las baterías para autos.” 5 La demanda global de litio va a tener una incidencia en su futuro costo. “En concreto, el costo comercial de las baterías de iones de litio verá un descenso del 50%, de U$S 650 por kWh hoy a cerca de U$S 300 por kWh en 2020. Se logrará mediante una combinación de eficiencias de escala y avances tecnológicos. Esta reducción de precios, junto con los costos crecientes del petróleo, creará los incentivos económicos para atraer a una base de consumidores más amplia. ”6

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http://www.lanacion.com.ar/1445416-baterias-de-litio-hechas-en-argentina 6 http://gas2.org/2010/05/14/so-how-many-electric-cars-will-there-be-in-2020-analystsare-all-over-the-place/

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Figura 5. Demanda Global de Litio en millones de US$ Estamos pasando la barrera del alto costo de la nueva tecnología, y necesita ser potenciado con productos masivos. El plan nacional de desarrollo industrial implica un contexto socio -económico favorable para la producción local de insumos, con impulsos económicos por parte del gobierno que incluyen préstamos para la compra de maquinaria productiva/matricería y la restricción a las importaciones que podría dejar a los competidores de precios bajos sin entrada al mercado. Potencialmente, pueden pueden crearse empleos altamente calificados calificados y tecnificados, lo cual afianzaría a la industria electromecánica. En consecuencia, notamos que hay un hueco en el marcado de vehículos, dónde aún hoy nadie ha logrado posicionarse posicionarse en el país. país. Nuestra estrategia implica implica la creación de una marca que se posicione con un modelo de alto rendimiento, y dado su costo prevemos una producción en series bajas. bajas. Su finalidad debe ser la de ubicarse ubicarse en el imaginario del consumidor como un referente local dentro del segmento eléctrico de vehículos. Una vez posicionado se procederá a desarrollar y vender otro modelo de costo reducido, es decir: primero lograr un posicionamiento y segundo hacer un decantado tecnológico hacia una economía de escala, ya como una marca marca afianzada. Esto se debe a que es muy muy difícil cambiar en el imaginario social el intangible de calidad de una marca desde abajo hacia arriba, o sea, llevarla de menor a calidad a una mejor, pero si encontramos innumerables ejemplos que arrancaron con un modelo de alta gama que tiene en su cartera de productos opciones más económicas.

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1.1.1 ANTECEDENTES HISTORIA DE LAS MOTOS ELECTRICAS En 1911, las motocicletas eléctricas estaban disponibles, de acuerdo con la revista “Popular Mecanics”, y su artículo explicativo. Ya por los años 1920, Ransomes, un fabricante actual de carretillas elevadoras, exploró el uso de una motocicleta con motor eléctrico. Este y otros acontecimientos ayudaron a pavimentar el camino de la empresa a utilizar los coches eléctricos elé ctricos mineros.7 Además, la Empresa de Transmisión Eléctrica Automática de Buffalo, Nueva York, construyó un vehículo llamado Automatic Electric en 1921. Este fue un pequeño “dos asientos” con una velocidad máxima de 18 kilómetros por hora y un alcance de 75km por carga. Tenía un 1651mm entre ejes y pesaba 408kg. Se vendió por por 1.200 dólares.8 Figura 6. Moto eléctrica de 3 ruedas En 1941, el racionamiento de combustible en la Europa Europa ocupada alentó a la empresa empresa austriaca Socovel para crear una motocicleta eléctrica pequeña. Aproximadamente 400 fueron fabricadas. 9 En 1973, Mike Corbin establecer la primera motocicleta eléctrica tierra récord de velocidad de 118km/h. En 1974, Corbin-Gentry, Inc., comenzó la venta motocicletas eléctricas. A finales de 1990, Scott Cronk y EMB EMB Lectra creó el VR24 moto eléctrica. Esta máquina fue pionera en el uso de motores de reluctancia variable 2001, “Vogelbilt Corporation” produce el primer prototipo de” Electra Cruiser”, con una velocidad de 95km/h y una aceleración de 80km/h en 6 a 8 segundos. Un motor de 120V y 200W.10 Se plantearon planes futuros como implementar un avance en tecnología de baterías y mejor carga y rendimiento. También reducción del peso con el remplazo de los materiales (acero por aluminio). Frenos regenerativos, con un mejor motor de tecnología controlada. Una turbina de baja emisión. La “KillaCycle” fue construida y genero un record recor d de 245km/h y 9,4 segundos en 400m. www.forkliftparts.co.uk . www.econogics.com/ev/evhista.htm 9 www.electricmotorbike.org 10 www.electrifyingtimes.com/bill.html 7 8

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Después de esta etapa, diferentes compañías fueron desarrollando prototipos y superando marcas en tiempos de eficiencia, en el dia de hoy las compañías logran buscar rendimiento y velocidades bajas para generar motos de calle y competir con las de combustión, el avance es continuo debido a la mejor en baterías y su recarga rápida. 11 1.1.2 REFERENTES ACTUALES 1.1.2.1. MOTOS ELECTRICAS En este capítulo se describen algunas de las mejores motocicletas eléctricas en el mercado de hoy y accesibilidad a su recarga. Descripciones y fotos que muestran las diferentes clases y estilos. 1.1.2.1.1 MOTOS ZEROi Desarrollado para tomar agresivamente el entorno urbano y fomentar el desvío ocasional a lo rural, la Zero S integra tecnología revolucionaria diseño innovador. Aceleración instantánea y un diseño ligero se combinan para formar un líder en la industria de la relación energía-peso que aumenta el alcance de la moto y maniobrabilidad. Pesando Pesando solo 102kg, la Zero S cuenta con un rendimiento de hasta 90km y una velocidad máxima de 80km/h, está diseñada para un rendimiento óptimo de la línea, en curvas cerradas, y esquivar obstáculos. obstáculos. Además de su rendimiento y maniobrabilidad, la mayor parte de la moto es completamente reciclable. La recarga de energía de carga es de menos de 4 horas mientras está enchufada a 110-220V. Respetando el medio ambiente con cero emisiones; es económica, con un costo de operación de menos de 1 centavo de dólar por km. La Zero S ha sido desarrollada para cumplir con las normas de la calle y pueden otorgar otorgar licencias para el camino en la mayoría países. Precio u$s 7800.-

Figura 7. Zero S motorcycle. FUENTE: http://www.zeromotorcycles.com 11

www.killacycle.com/2007/11/11/7824-168-mph-at-pomona-ahdra-nov-10th.. www.killacycle.com/2007/11/11/7824-168-mph-at-pomona-ahdra-nov-10th

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1.1.2.1.2 MOTOS VECTRIX Es una empresa dedicada a la fabricación de motocicletas eléctricas, con una potencia máxima de 27 CV (20 KW), que pueden alcanzar velocidades en torno a los 100Km/hora, con un peso alto necesita de un motor de esas características. Las baterías empleadas son las de Níquel‐Metal Hidruro , para las que son necesarias cargadores de 110‐230 V, y 1,5 KW, que se acoplará a las tomas de corriente ordinarias. El tiempo de carga oscila entre 3 y 5 horas, dependiendo del estado inicial de la carga. La autonomía de la que nos habla el fabricante es de aproximadamente 110 Km. para un uso urbano. Otra de las ventajas a reseñar de estos modelos es que están compuestas por menos piezas que las motocicletas o scooters comunes, con motor de combustión interna, lo que las hace más robustas frente a fallos de los diferentes elementos, y les proporciona unos requerimientos de mantenimiento mínimos (el motor no necesita mantenimiento, y los diferentes elementos no sufren desgaste). Precio u$s 12000

Figura 8. Vectrix motocicletas. FUENTE: http://www.vectrix.com

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1.1.2.1.3 MOTOS BRAMMO Desarrollo una moto eléctrica llamada Enertia salio a la venta en Estados Unidos a principios de 2008. Tiene una velocidad máxima de 50 kilómetros por hora y un alcance de 70 km, y se puede recargar totalmente a través de un enchufe estándar en 3 horas. Su peso es de sólo 120 kg y utiliza una cadena de transmisión directa directa para potencia. Se puede ver un video de la moto en acción en el sitio Web. La potencia se almacena en seis baterias Valence de fosfato de litio que se montan por encima y por debajo del marco. La moto está impulsada por motor electrico de alta prestacion "tipo panqueque" de corriente directa Con un bajo momento de inercia y un ángulo de ataque agresivo, esta motocicleta se maneja como un sueño y tiene una afinidad para cambiar de dirección. Si unimos esto con la entrega de potencia suave y eficiente desde el tren de transmisión eléctrica, y usted tiene un receta para el entusiasmo. Con el 100 por ciento de su par motor disponible desde 0 rpm, la Enertia es, sin duda no se queda atrás de la línea. l ínea. En su rápido ajuste, la voluntad Enertia sprint de 0 a 30 mph en 3,8 segundos. Precio u$s 15000.-

Figura 9. Brammo Motorsports. FUENTE: http://www.brammo.com

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1.1.2.1.4 RECARGA DE BATERIAS En Madrid, España, `en respuesta a la demanda de los medios necesarios para cargar las baterías fuera de los domicilios particulares, han surgido empresas que facilitan la recarga en diferentes puntos, como en la vía pública o en estacionamientos públicos y privados. Un ejemplo de ello, es CirCarLife, una empresa que presenta una serie de soluciones pensados para facilitar la citada carga de las baterías eléctricas. El usuario puede hacer uso de estas estaciones mediante unas tarjetas recargables, donde se acumula el saldo disponible. Los postes de recarga cuentan con las protecciones adecuadas para realizar las operaciones de carga con la mayor seguridad.

Figura 10. Recarga de motos, estación de control. FUENTE: http://circarlife.circontrol.com

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1.1.2.1.5 SORA LITO La compañía canadiense Lito Green Motion ha diseñado una motocicleta eléctrica que cumplirá las expectativas de los moteros más ecológicos. En una nueva generación de motos: un elegante diseño, un motor de última generación y una mayor velocida d y rendimiento. El modelo Sora es una máquina silenciosa, limpia y eficiente. Se puede cargar de manera convencional o usando la carga rápida en el propio hogar. La base para el gran rendimiento de esta motocicleta es la tecnología de la batería, de múltiples células, un sistema de enfriamiento y un nuevo BMS* (Sistema (Si stema de Gestión de la Batería). La batería es de polímero de litio de 12 kWh suministra y posee un sistema de refrigeración líquida y un motor de inducción trifásico de corriente alterna. El modelo Lito Sora promete ofrecer una autonomía de hasta 300 kilómetros con una sola carga. Otra característica de gran rendimiento en la aceleración: alcanza los 100 km/h en unos cuatro segundos, mientras que la transmisión con sistema CVT (continuously variable transmission) permite mantener una velocidad de 120 km/h. Además, la Sora ofrece GPS de serie que, junto con un software especial, calcula la l a ruta y reparte la energía para asegurar que se llegará al destino deseado. También tiene otros detalles, como el asiento, que se puede regular a diferentes alturas. Para distinta personas o para distintos modos de conducción. Por ejemplo, ir más alto cuando se conduce por la ciudad y más bajo cuando se conduce por carretera a una velocidad mayor. Además, la altura del asiento se puede cambiar sobre la marcha. Todo ha sido pensado para que funcione a un alto rendimiento al tiempo que sea totalmente respetuosa con el medio ambiente. Por ejemplo, el sistema de frenado permite recoger parte de la energía generada durante el proceso para recargar la batería. Además, se minimiza el impacto sobre la pastilla de freno, lo que supone menos desgaste. El carenado es de fibra de carbono ligero y el chasis de aluminio, material que aumentan su eficiencia, fuertes, ligeros y permi ten, así, una mayor velocidad. Precio 44.000 u$s.

Figura 11. Sora Lito. FUENTE: http://www.litogreenmotion.com

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1.1.2.1.6 UNLP La Universidad Nacional de La Plata (UNLP), en Argentina, está desarrollando algunos proyectos ecológicos. Uno de ellos es la primera moto eléctrica fabricada en el país sudamericano que se impulsa mediante baterías de litio y que confieren al vehículo una autonomía de unos sesenta kilómetros por cada carga (calculado a una velocidad máxima de 60 km/h). Los responsables del proyecto son un grupo de investigadores del Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA) de la facultad de Ciencias Exactas. Ya han probado su moto no contaminante por las calles de la ciudad. La UNLP trabaja para lograr validar la utilización del litio como fuente de energía limpia y alternativa a los combustibles fósiles en Argentina. Para la fabricación de la motocicleta se partió de un modelo chino. A partir de esa base, los científicos platenses adquirieron un lote de celdas de litio y seleccionaron las mejores sesenta mediante un complejo proceso en el laboratorio. l aboratorio. Finalmente, esas sesenta celdas compusieron la batería que permite poner en marcha el vehículo y dotarlo de una autonomía de esos kilómetros diarios, más que suficiente para el día a día de cualquier persona. La batería se carga enchufándola a la red convencional de 220 voltios. Para lograr una carga completa, debe estar conectada durante cuatro horas. La batería de litio desarrollada en la UNLP tiene un peso de apenas doce kilogramos, kil ogramos, unas cuatro veces menos que las baterías de plomo convencionales. La principal ventaja de este tipo de vehículos es que funcionan con energías completamente limpias, que no contaminan el medio ambiente, como ocurre con los combustibles fósiles. Por tanto, no contribuyen a aumentar el calentamiento global, pues reducen las emisiones de gases de efecto invernadero. Tampoco contribuyen a la contaminación de las ciudades. Además, las baterías de litio duran cinco veces más que las de plomo y son reciclables. Precio (prototipo)

Figura 12. Moto eléctrica nacional. FUENTE: http://www.unlp.edu.ar/articulo/2011/12/27/moto_electrica_diciembre_2011)

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1.1.2.1.7 TANGO El diseñador Gabriel Minutella fue seleccionado como finalista de los premios Innovar 2010 por su proyecto de fabricar una moto eléctrica argentina. El primer prototipo del vehículo, fue expuesto en Tecnópolis. Minutella es un reconocido diseñador de transportes, que ya en otras ediciones de Innovar se destacó por sus creaciones, como el auto plegable Baby Car. La moto Tango se mueve sólo con la energía de sus baterías de litio-hierro, litio -hierro, que desarrollan 10 kilowats de potencia, un empuje similar al de un motor de combustión interna con 150 centímetros cúbicos de cilindrada. Con un peso inferior a los 150 kilos, se estima que la Tango podrá alcanzar una velocidad máxima de 120 km/h, con una autonomía de 120 kilómetros. El tiempo para la recarga total de las baterías es de tres horas, pero también se prevé la difusión de puntos de reportaje, donde los usuarios puedan cambiar las baterías descargadas por otras listas para usar en apenas un minuto. La moto cuenta con frenos regenerativos que ayudan a recargar las baterías bat erías durante las frenadas. Estos frenos incluyen el sistema antibloqueo ABS. A modo de curiosidad, durante el desarrollo Minutella y su equipo descubrieron que la aceleración de los motores eléctricos es tan eficiente que tuvieron que trabajar para suavizar la salida del vehículo. Para eso se instaló un “desacelerador”, que administrará el torque de manera permanente. Precio (prototipo)

Figura 13. Tango, diseño nacional. FUENTE: http://www.autoblog.com.ar/2010/10/unamoto-electrica-argentina-finalista-de-los-premios-innovar-2010/ http://www.motoelectricaargentina.com/doc/prod.htm

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1.1.2.1.8 VOLTA Es una moto eléctrica diseñada y fabricada en en la l a universidad de diseño de Barcelona, España, la Volta BCN, un ambicioso proyecto creado en colaboración con el Instituto Europeo de Diseño (IED). Fue presentada en el “Salón de la moto de Milán”, los creadores, han confirmado que la Volta BCN está lista para entrar en producción, un modelo que llega con un moderno diseño que se aparta del clásico scooter y que será destinada en su mayor parte al mercado europeo. Las previsiones de los responsables de Volta es lograr vender unas 300 unidades antes de que finalice el año, una cifra que les reportará unos ingresos de unos 1,8 millones de euros, mientras que las estimaciones para el próximo año es de alcanzar las 1.000 unidades, una cifra ambiciosa si tenemos en cuenta que en todo el pasado 2011 se han vendido en el mercado español 575 motos eléctricas entre todas las marcas. Una potente moto eléctrica con un motor de 25 kW (34 CV) que le permiten alcanzar una velocidad máxima de 120 km/h. Por su parte la energía procede de un pack de baterías de litio que le proporcionan una autonomía real de unos 70 kilómetros con cada carga. Precio 7000 Euros.

Figura 14. Volta, moto eléctrica diseñada en Instituto de diseño en Barcelona. FUENTE: http://www.voltamotorbikes.com http://www.voltamotorbikes.com http://www.youtube.com/watch?v=ou0OsCa_Xrs

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1.1.2.1.9 LUCKY LION Arribaron a rosario proveniente de un importador una serie de moto-vehículos moto -vehículos eléctricos que sin circulan sin combustible fósiles ni aceites. Se comercializa en una red de concesionarios por todo el país. Sede principal rosario. Permiten transportar uno o dos pasajeros y tener una carga máxima de hasta 200 kg. Se cargan a 220v y pueden circular ci rcular hasta una distancia de 80 km. Alcanzan una velocidad máxima 40 km/h. Se puede circular con sólo $0,06 pesos (6 centavos) de la distancia máxima de autonomía. La recarga se realiza entre 7 y 8 horas. Lo mejor de estas baterías es que no presentan el “efecto memoria”. La memoria”.  La vida útil de las mismas es de 550 ciclos. No se requiere de carnet de conducir para este tipo de vehículos, ya que están homologadas legalmente bicicletas eléctricas. Es una empresa que comienza en el 2000 que produce en sus fábricas motos eléctricas, bicicletas eléctricas y motos, todo bajo estrictas normas de calidad ya que todos sus productos poseen las normas ISO 200 e ISO 9001 de calidad. Próximamente tendrá una planta en argentina. ¿A quién va dirigido este tipo de motos? 12 -Este tipo de vehículos eléctricos va dirigido para todas aquellas personas que necesitaban un transporte, pero que a la vez están preocupadas por el impacto ambiental que se genera. -También debido a su bajo costo de mantenimiento, para aquellos usuarios que no quieran gastarse el dinero en combustible, ni en reparaciones. -A la vez, muchas empresas, se han dado cuenta de las ventajas que presentan estos vehículos (no se paga patente, no tienen costos de combustible, tienen escaso mantenimiento, no contaminan….) contaminan….) -Por lo que están integrando modelos de vehículos eléctricos en sus trabajos, como por ejemplo: - ciclomotores eléctricos para empresas de reparto de comidas a domicilio (delivery) - motos eléctricas para empresas de mensajería. 12

http://www.notiexpress.com.ar/contentFront/rosa-locales-8/llegaron-a-rosario-lasmotos-electricas.-se-cargan-como-un-celular-102662.html

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- corporaciones locales: intendencias, policías, medio ambiente… - empresas de seguridad para vigilancia de estacionamientos, estacionamientos, aeropuertos, puertos.. Precios, modelos de $ 5.100 (350 watts); w atts); $ 5.800 (350 watts); y $ 7.100 (450 watts).

Figura 15. Moto LUCKY LION, para empresa EDESA (Salta, Argentina)

Figura 16. Moto LUCKY LION, para policía de transito San Isidro, Argentina. A rgentina. FUENTE: http://www.luckylion.com.ar/motos-electricas/

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1.1.2.1.10 CONCEPT DE MOTOS ELECTRICAS ELECTRICAS 1.1.2.1.10. 1 Voltra Concept Concept Estimación de tiempo: 1 hora 40 minutos, tiempo de recarga de 2 horas, torque 129 Nm, 200 km/h, monocasco de fibra de carbono con piezas de relleno de espuma, baterías de Litio fosfato de hierro, motor a inducción AC con controlador programable, peso de 200 kg.13

Figura 17. Voltra moto eléctrica. (Moto partida) 1.1.2.1.10.2 Frog e-bike Concept La gran masa de los motores de combustión era antes un rasgo definitorio del perfil de las motos, y es ahora un vacío simbólico. El nuevo motor eléctrico de bobinas de cobre está dentro de la rueda trasera y establece una transmisión altamente eficaz y directa de la energía. Tiene dos motores eléctricos de 80 kW, logrando una increíble cantidad de torque, pantalla digital clara e iluminación LED. 14

Figura 18. Frog e-bike e-bike moto eléctrica. (Moto (Moto partida)

13

http://www.tuvie.com/voltra-electric-motorcycle-by-dan-anderson/

14

http://designmind.frogdesign.com/blog/frog-ebike-2012.html

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1.1.2.2 VEHICULOS ELECTRICOS En primera instancia, para abordar este tema con la información suficiente, se plantean varias preguntas: ¿por qué decantarse por los coches eléctricos?, ¿cuáles son sus ventajas? Inicialmente, se pueden nombrar que sus emisiones directas de contaminantes son nulas, energías renovables, se consigue actuar de una manera sostenible con el medioambiente. Ventajas de utilizar energía eléctrica radica en que se disminuye la tan costosa y peligrosa dependencia del petróleo extranjero. La energía eléctrica puede ser generada a partir de gas natural, petróleo, energía solar, eólica, hidráulica, biomasa, geotérmica o nuclear, o una combinación de ellas.

Figura 20. Ventas vehículos combustión vs eléctricos. También se reduce la contaminación acústica, porque son vehículos silenciosos. Por todo lo mencionado anteriormente, ya son muchas las empresas que se han aventurado a fabricar vehículos eléctricos. A continuación se muestran varios ejemplos de ello: 1.1.2.2.1 Tesla Motors (vehículo partida) Una empresa de California, pionera en construcción y comercialización de coches eléctricos. El modelo Roadster basado en diseño del Lotus Elise, que luego fue modificado, fabricando su chasis en compuestos de fibra de carbono para carbono para darle mayor ligereza y velocidad al andar. Es por ello, el lo, que siendo ensamblado en Lotus, fabrica situada en Hethel (Reino Unido), el vehículo comparte con el Lotus Elise menos del 7% de las partes.

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Sus coches son capaces de acelerar de 0 a 100 Km. /hora en 3.9 segundos y disponen de una autonomía de 360 Km. por cada recarga de la batería. La carga se puede hacer a 120V, 240 V ó 480 V. El fabricante apunta que se puede hacer una carga rápida en 45 minutos, o un cambio de la batería en 5 minutos.

Figura 21. Tesla Roadster y cargador de energía hasta 240V. FUENTE: http://www.teslamotors.com/ 1.1.2.2.2 Chrysler Dodge EV El Dodge Circuit EV fue presentado en el Salón de Detroit, en 2009. Es un prototipo de un vehículo deportivo biplaza 100% eléctrico que presentó la marca Chrysler, a partir del chasis del Lotus Europa. El Dodge Circuit EV es la versión actualizada del Dodge EV. El motor del nuevo Dodge Circuit EV es de 200 kW, con una aceleración de 0‐100 en menos de 5 segundos, y una velocidad máxima de 190 Km/h. La recarga mediante un enchufe normal dura 4 horas, y la autonomía obtenida es de 250‐300 km.

Figura 22.Motor. Dodge Circuit EV, vehículo prototipo FUENTE: http://es.autoblog.com/2008/09/23/dodge-ev-el-prototipo-electrico-delhttp://es.autoblog.com/2008/09/23/dodge-ev-el-prototipo-electrico-delcarnero/

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1.1.2.2.3 Evolución de los medios de transporte Encontramos que hay una tendencia a unificar compradores dentro de vehículos multitarget, como ha sucedido en el rubro de camionetas utilitarias: han dejado de abarcar abarcar únicamente su función de robustez para el campo y ahora incluyen múltiples elementos de comodidad y tecnología adecuados para la ciudad.

Figura 23. Evolución de la marca FORD.

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1.2 ESTUDIO DE CAMPO CAMPO 1.2.1 TECNOLOGIAS ALTERNATIVAS 1.2.1.1 Baterías para impulsar vehículos vehículos eléctricos çUna batería de un vehículo de motor eléctrico o BVM es un coche eléctrico puro. La batería ofrece una potencia para el motor eléctrico. Este motor eléctrico impulsa las ruedas a través de la mecánica transmisión. El motor se utiliza como generador para almacenar la energía de regeneración rotura en la batería. La batería se carga directamente de la red eléctrica o puede ser recargado con el frenado regenerativo.

BATERIA

CONVERTID OR DE

MOTOR

TRANSMICI ON

Mecánico Eléctrico 1.2.1.2 HEV - Vehículo Hibrido eléctrico Un vehículo eléctrico híbrido o HEV es un vehículo con un motor de combustión interna (ICE), al lado de su motor eléctrico. La conexión entre ambas fuentes de alimentación, alimentación, se puede hacer en varias maneras diferentes. El concepto híbrido puede ser utilizado en más de una forma. Puede ser para tener una gama más amplia de un vehículo eléctrico o también la posibilidad de utilizar el motor eléctrico para disminuir el consumo y las emisiones de la combustión combustión interna y proporcionar energía extra para el coche. Podemos clasificar el vehículo eléctrico híbrido basado en el diseño o en la potencia. Junto a estas dos clasificaciones, existe también la diferencia entre un híbrido, con sólo cargar combustible en una gasolinera y un plug-in híbrido. La batería de un plug-in híbrido también se puede recargar de la red eléctrica. 1.2.1.3 Vehículo de combustible de pila eléctrica Una célula de combustible de vehículo eléctrico es un vehículo eléctrico con una pila de combustible como fuente de alimentación en lugar de una batería principal. El vehículo de pila de combustible no es más considerado en esta tesis porque no hay vehículos de pila de combustible en el mercado en este momento.

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1.2.1.4 Vehículo eléctrico solar Un vehículo eléctrico solar es una batería de un vehículo conducido que recarga las baterías con la energía solar a partir de células fotovoltaicas. El vehículo eléctrico solar no es considerado en esta tesis, ya que la tecnología de células fotovoltaicas no se mejora suficiente para recargar un coche normal. En este momento sólo hay prueba ultraligero vehículos. Sin embargo, algunos fabricantes de vehículos instalar células fotovoltaicas en el techo de sus vehículos para suministrar energía para la climatización en el coche, cuando está estacionado bajo el sol. 1.2.2 BATERIAS La batería es un componente clave en un vehículo eléctrico puro. Es la única fuente de energía en un vehículo eléctrico puro y una parte importante de un vehículo híbrido como tampón de energía. Esta consta de dos o más células que convierten la energía química en energía eléctrica. Se utiliza por lo tanto un electrodo positivo y negativo unido por un electrolito, la reacción química en la célula genera una corriente directa (DC). En células secundarias o células recargables es la reacción química reversible mediante la inversión de la corriente. Hay algunos tipos de baterías usadas en vehículos eléctricos. Todos ellos son recargables. La vida útil de una batería recargable es pronunciada en ciclos. Cada carga y descarga es un ciclo. El voltaje de la batería es dependiente de la reacción química y el número de células que se unen en la batería. Es posible comparar los diferentes tipos de pilas en la base de las especificaciones, tales como la energía específica, potencia específica y densidad de energía. La energía específica es la cantidad de energía eléctrica que se almacena por cada kilogramo de la masa de la batería. La energía específica en Wh / kg es sólo una guía, ya que la energía en un de la batería varía con factores tales como la temperatura y la velocidad de descarga. La potencia específica es la cantidad de energía obtenida por cada kilogramo de la batería masa. Es justo como la energía específica de un parámetro altamente variable. Algunas baterías tienen una buena energía específica, sino una potencia específica baja. Esto significa que se puede almacenar mucha energía, pero sólo se puede dar a conocer poco a poco. La diferencia entre la específica potencia y la energía específica es un parámetro útil para comparar los diferentes tipos de baterías.

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Figura 23. Ejemplo del texto expuesto. FUENTE: IEA, 2009 La densidad de energía es la cantidad de energía eléctrica que se almacena para cada unidad de volumen, tales como el litro del volumen de la batería. La densidad de energía se expresa en Wh / L o en Wh/m3. Es un parámetro importante para mostrar el volumen requerido de la batería durante una dada la capacidad de la energía. “La batería sigue siendo el factor limitante de un vehículo eléctrico, debido a su alcance limitado, limitado, la misa mayor y el precio” 1.2.2 .1 Pautas a tener tener en cuenta de las baterías A la hora de decantarnos por un tipo de batería, para una determinada aplicación, es necesario conocer los valores de varios pautas, para saber si se ajustarán a las necesidades solicitadas. Por lo tanto, a continuación se describen algunos puntos a tener en cuenta:  La tensión proporcionada por cada elemento (celda) es determinante para elegir un tipo u otro de batería. Combinando las baterías en serie y/o paralelo podremos podremo s obtener el potencial deseado.  La cantidad de carga eléctrica que es capaz de almacenar o suministrar se denomina capacidad, y también será un factor determinante a la hora de decantarse por un tipo u otro de batería, puesto que en ocasiones se requieren unas solicitaciones especiales, como por ejemplo, en el arranque de los motores, donde se exigen elevadas corrientes. Se mide en Amperios‐hora (la corriente máxima obtenible). La capacidad eléctrica hace referencia a los tiempos de carga y

37

 











descarga, y se mide en Culombios, que es una unidad equivalente a la cantidad de carga transportada durante un segundo por una corriente de un Amperio, de manera que 1Ah=3.600 C. La energía que es capaz de suministrar una batería se mide en Vatios hora. La energía específica o energía por masa, es un ratio que nos permite comparar los diferentes tipos de baterías en función de la energía que puede suministrar, con relación a su peso. Se medirá en W‐h/Kg. La densidad energética es un ratio que involucra el volumen ocupado. Se mide en W‐h/litro. El número de ciclos de carga y descarga que pueden soportar manteniendo un alto porcentaje de la capacidad completa de almacenar energía (valor nominal), que disponía en un principio. Es un indicativo de la duración de la bater ía, es decir, de su ciclo de vida. El tiempo de carga y descarga. La batería no almacena toda la energía eléctrica que recibe por lo que la cantidad de electricidad suministrada debe ser mayor que la teóricamente necesaria. Trabajando entre 5⁰C y 25⁰C el f actor f actor de carga es de 1,4, es decir debe d ebe suministrarse una carga que sea un 40% superior a la deseada. El tiempo de auto‐descarga, es decir, la pérdida de capacidad de una batería cuando se mantiene en circuito abierto. Para medirlo se utiliza el porcentaje de la carga que pierde por cada unidad de tiempo, por ejemplo, cada mes. En cualquier caso el ritmo de auto‐descarga aumenta con la temperatura. El rango de temperaturas a los que el funcionamiento es óptimo, es decir, aquel en el que la batería puede funcionar regularmente y sin daños.

1.2.2.2 Efecto Memoria El efecto memoria es un fenómeno que reduce la capacidad de las baterías. Se produce cuando se carga una batería sin haber sido descargada del todo: se crean cristales en el interior de estas baterías, a causa de una reacción química al calentarse la batería, bien por uso o por las malas cargas. Este efecto consiste en que la batería parece «recordar» el nivel de carga que tenía cuando se comienza a recargar, de forma que al utilizarse nuevamente, sólo se descarga hasta dicho nivel, disminuyendo obviamente su tiempo de uso. Para prevenirlo no hace falta esperar a descargar totalmente la batería antes de realizar una carga; basta con que una de cada pocas cargas sea completa. Existen cargadores en el mercado, que realizan una ecualización en las baterías; hacen una carga muy lenta, para cargar la batería hasta su máxima carga real. Las baterías que tienen efecto memoria son:  Batería de Ni‐Cd.  Batería de Ni‐MH (menor efecto que la anterior).

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Las baterías que no tienen efecto memoria son:  Batería de plomo y ácido.  Batería de iones de litio . También en las baterías sin efecto memoria se recomienda una descarga completa y carga completa de vez en cuando. En las de litio se recomienda una vez al mes si se usan habitualmente. Las baterías de Li‐Po, no se deben descargar por debajo de cierto valor porque dejan de funcionar, y no se deben cargar más de lo normal porque explotan, sin embargo, no tienen efecto memoria. Otras baterías no químicas tampoco tienen ningún efecto memoria, como por ejemplo los condensadores de alta capacidad. 1.2.3 Tecnologías disponibles. disponibles. Tipos de baterías En primer lugar vamos a revisar los diferentes tipos de baterías de las que disponemos en el mercado. 1.2.3.1 BATERÍAS DE PLOMO‐ÁCIDO PLOMO‐ÁCIDO (O ACUMULADORES DE PLOMO): 1.2.3.2 BATERÍAS DE NÍQUEL‐CADMIO 1.2.3.3 BATERÍAS DE NÍQUEL‐HIDRURO METÁLICO

Figura 24. Ion vs. Baterias otras 1.2.3.4 BATERÍAS DE IONES DE LITIO: Permiten llegar a altas densidades de capacidad, y son muy ligeras. No admiten descargas completas, y sufren mucho cuando estas suceden por lo que suelen llevar acoplados circuitos protectores adicionales para conocer el estado de la batería, y evitar así tanto la carga excesiva, como la descarga completa. Al estar fabricadas con materiales inflamables, si se sobrecalientan pueden llegar a explotar,

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por ello son necesarios estos circuitos electrónicos adicionales, que obviamente, encarecen el producto. Además, como consecuencia de añadir dicha circuitería, los tiempos de auto‐descarga se ven aumentados, rebajando la carga cuando la batería no está en uso, a una velocidad mayor de lo que debería. Aun siendo peligrosas, últimamente se ha avanzado mucho en este sentido, y en la actualidad se puede decir que dicha tecnología es suficientemente segura como para que no se produzcan las citadas explosiones. Apenas sufren el efecto memoria y pueden pued en cargarse sin necesidad de estar descargadas completamente, sin reducción de su vida útil. No admiten bien los cambios de temperatura. Otra desventaja de este tipo de baterías es que sufren un envejecimiento, como consecuencia de su uso. Este envejecimiento es consecuencia del calor que se genere en las celdas. Por tanto, el envejecimiento de la batería será más acusado con temperaturas elevadas del ambiente. Por ello se aconseja no exponerlas a estos ambientes extremos, siendo lo recomendable una temperatura comprendida entre los 20 y los 25 ⁰C, y nunca fuera de los límites límite s recomendables de funcionamiento, que oscilan entre los 0⁰C y los 60⁰C. Para temperaturas mayores se observará una descarga progresiva mayor, lo l o que conduce a una pérdida de capacidad gradual e irreversible. La consecuencia principal del envejecimiento radica en que provoca que llegados a un número determinado de ciclos de carga, la batería no sea capaz de recargarse como lo hacía al principio, y que su autonomía se reduzca notablemente. El envejecimiento de la batería de litio es inevitable, pero la velocidad vel ocidad a la que ocurre este proceso variará en función de cómo se cuide el dispositivo. Por tanto, para un mantenimiento básico se recomienda no descargarlas más de un 20%, y almacenarlas por tiempos prolongados con un estado de carga del 40%, y en sitios frescos. Además, existe el fenómeno de la pasivación, que se produce cuando se deja la batería mucho tiempo sin usar o se hacen pequeñas cargas. La carga y descarga completa soluciona este efecto. La pasivación es una fina película de cloruro de litio (LiCl) en la superficie del ánodo (incluso es beneficiosa ya que evita su auto‐descarga). Va desapareciendo conforme la batería va siendo usada. Si la pasivación es excesiva, podría caer el voltaje por debajo del de funcionamiento. Dependiendo de la composición de las baterías de litio, las podemos encontrar de cobalto, de fosfato o de manganeso. Entre ellas presentan ligeras diferencias en sus propiedades. Ventajas de la tecnología de ión‐litio:  Voltaje proporcionado: 3,3‐3,8 V. (Notar que es la batería que pro porciona mayor tensión).  Elevada energía específica: aproximadamente 110‐160 Wh/Kg.

40  

Efecto memoria prácticamente inexistente. Auto‐descarga moderada. No está fabricada con productos tóxicos.

Desventajas de la tecnología de ion‐litio:  Problemas de ecualización y necesidad de circuitos electrónicos adicionales.  Las altas temperaturas son perjudiciales para su ciclo de vida, sufren envejecimiento prematuro con el calor.  Inflamabilidad, explosiones.  Vulnerable a sobrecargas y sobre descargas.  Pasivación. 1.2.3.5 BATERÍAS DE POLÍMEROS DE LITIO: Son muy parecidas a las baterías de iones de litio anteriormente explicadas. El Li‐polímero se distingue de otros sistemas de batería en el tipo de electrólito usado. El diseño original, utiliza un electrólito sólido seco (semejante al plástico), aquí radica una de sus ventajas, junto con su bajo peso, su facilidad de empaquetamiento, su baja tasa de auto descarga, la ausencia del efecto memoria y un elevado número de ciclos de carga. A continuación se muestra una tabla en la que se comparan tres tecnologías basadas en el litio:

TECNOLOGIA

ION-LITIO

POLIMEROS DE LITIO

POLIMEROS DE LITIO METALICO

DENSIDAD DE ENERGIA

ALTA

ALTA

MUY ALTA

CICLO DE VIDA

EXCELENTE

BUENO

MALO

BAJAS TEMPERATURAS

BUENO

MEDIO

MALO

SEGURIDAD

MALA

MEDIA

MALA

CARACTERISTICAS

FLEXIBILIDAD MALA BUENA TAMAÑO Tabla 01. Comparación de las diferentes tecnologías basadas en litio. Ventajas de los condensadores condensadores de alta capacidad.

BUENA

41     

Elevado número de ciclos de carga y descarga (del orden de millones). Alta eficiencia (mayor que el 97‐98%). Alta potencia específica: 6 KW/kg. Velocidad de carga y descarga muy elevada. Pequeño tamaño.

Desventajas de los condensadores de alta capacidad.  Baja energía específica: 0,5‐10 Wh/kg.  Precio elevado.  A modo de resumen, y con la idea de d e clarificar los datos aportados anteriormente, a continuación se muestra una tabla con un resumen de los principales parámetros anteriores [1]:

PB-ACIDO

NI-CD

NI-MH

LI-ON

LI-PO

VOLTAJE (VCELDA)

2

1,2

1,2

3,7

3,6-3,7

ENERGIA ESPECIFICA (Wh/kg)

30-50

45-80

60-120

100-160

100-130

CICLOS DE VIDA PARA

500-600

1500

300-500

500-1000

500

AUTODESCAR GA % MES

5

20

30

10

10

TECNOLOGIA PARAMETROS

TIEMPO 8-16 1 2-4 2-4 -1 CARGA RAPIDA (HS) Tabla 02. Esta tabla presenta las especificaciones de los diferentes di ferentes tipos de pilas que se utilizan en vehículos eléctricos.

42

Para completar el análisis, se ha realizado una gráfica para mostrar los datos de la energía específica [Wh/kg] y la densidad energética [Wh/l], de las diferentes tecnologías de las que se disponen, comparando los valores de cada una como se ve a continuación:

Figura 25. Comparacion de tecnologias diferentes en baterias. Con esta gráfica, podemos observar claramente que la batería más adecuada será la de Ion-Litio, puesto Ion-Litio, puesto que la batería será más ligera cuanto más a la derecha se encuentre en el eje de abscisas, y será de menor tamaño cuanto más arriba se encuentre posicionada en el eje de ordenadas. Por tanto, la batería de litio es la que mejores características tiene en cuanto a estos parámetros. 1.2.3.6 Elección de la batería adecuada para vehículos eléctricos Una vez realizado el anterior análisis, estamos en condiciones de elegir el tipo de batería más adecuado para un vehículo eléctrico. Las características que buscamos son: 

   

Alta densidad de energía y alta energía específica para conseguir sistemas de dimensiones más reducidas y de menor peso. Alta eficiencia energética. Baja razón de auto‐descarga, auto‐d escarga, para minimizar las pérdidas. Larga vida útil, para compensar los costes iniciales. Independencia de las condiciones ambientales, que posibiliten un buen comportamiento ante variaciones climáticas extremas.

43 

  

Diseño robusto preparado para resistir sobrecargas eléctricas, vibraciones, golpes, etc. Diseño respetuoso con el medio ambiente. Bajo mantenimiento para reducir costes. Bajo costo

Ninguna batería por sí sola aúna todos estos factores, factores, por lo que a la hora de elegir se van a descartar las que por sus características no se ajusten a los factores deseables, y elegiremos la que ofrezca mejores prestaciones en conjunto. En primer lugar, descartamos los condensadores de alta capacidad debido a que es una tecnología que aún no se encuentra madura para nuestro cometido, ni resulta económica. Por otra parte, como ya vimos, las baterías de Níquel‐Cadmio y las de Níquel‐ Hidruro metálico llevan asociadas el inconveniente del efecto memoria, por lo que también se descartarán, al no poder ofrecernos sus condiciones óptimas de funcionamiento. Por tanto, vemos el abanico de posibilidades reducido a las baterías de ácido de plomo y a las de ión‐Litio. Las de plomo, las vamos a descartar debido a su baja energía específica y a que no son aceptables para un número elevado de ciclos decarga, con descargas profundas, por lo que, en consecuencia, optamos por las baterías de litio, como mejor opción para vehículos eléctricos. 1.2.3.6 Selección de la batería batería En la elección de la batería encontramos la CALB 70ah 15 Con un voltaje de 3.2, y ciclos de 2000, con cargas y descargas del 80%.

Figura 26. CALB 70ah Litio-Bateria Li tio-Bateria usada en el proyecto

15

http://www.thunderstruck-ev.com/calb-70ah.html

44

1.2.3.6.1 Battery managment managment system system (BMS)* (BMS)* Este sistema, es comúnmente conocido como BMS (de las siglas en inglés Battery Management System ), y puede ser traducido como Sistema de Gestión de la Batería. Según las recomendaciones de los fabricantes, sabemos que se hace necesario (y prácticamente imprescindible) instalar un sistema que sea capaz de controlar en todo momento al pack de baterías, con el fin de evitar calentamientos en las celdas perjudiciales para su funcionamiento, e incluso problemas de seguridad. Esto es así porque durante el funcionamiento de las baterías, las diferencias en el voltaje y en las temperaturas en las celdas pueden provocar desequilibrios eléctricos entre ellas, y reducir la eficiencia del pack hasta un 25%. 1.2.3.7 Simposio internacional sobre baterias de litio La semana del 17 al 19 de septiembre de este año, concurrimos a un simposio internacional sobre baterías de litio y su análisis por diferentes físicos, químicos, ingenieros, entre otros. Allí nos brindaron información relacionada con nuestro proyecto y tomamos relevancia de la charla que se dio esos días, las mismas fueron muy ilustrativas. Este análisis de campo fue muy importante para continuar adelante en la elección del tema ya que vimos explícitamente la importancia i mportancia que tiene este material que brinda la tierra en las nuevas tecnologías en vías de desarrollo. La enorme cantidad del LITIO en la Argentina, alentó a muchos congresistas y profesionales a concurrir al mismo evento y mostrar sus estudios realizados. Este evento nos dio la posibilidad de contactarnos cont actarnos con proveedores e ingenieros relacionados en el tema para futuras investigaciones. 16

Figura 26. Foto sacada por nuestro celular en el momento de la charla.

16

http://www.mincyt.gov.ar/agenda/agenda_detalle.php?id_agenda=469

45

1.2.3 LEYES PARA PARA VEHICULOS ELECTRICOS En las próximas citas ponemos en evidencia evi dencia un texto extraído, para hacer importante la evolución de la tecnología eléctrica en el ambiente mundial. Citas nos muestran, puntos que son tenido en cuenta a la hora de pensar en el futuro que vendrá con nuevas tecnologías y procesos, que la sociedad deberá adecuarse y para eso se necesitan de leyes que reglamenten los vehículos no homologados, para no tener problemas judiciales. Hemos hecho una búsqueda propia y preguntando a abogados, quienes nos han respondido que no existen tales leyes. “..Quien “..Quien haya tenido la oportunidad de viajar en un vehículo eléctrico (VE), ya sea un auto, una moto, o una simple bicicleta asistida con motor eléctrico, el éctrico, recordará para siempre la emoción que sintió al desplazarse velozmente y sin ruido, sin emisiones de humo, ni vibraciones. Es casi como flotar en el suelo, y a uno le crece la esperanza de que la “Edad de la Contaminación” esté comenzando a quedar atrás.” “..En los códigos de tránsito actuales en Argentina, los vehículos parecen ser sólo a combustión interna: inter na: a las motos se las clasifica por sus “centímetros cúbicos”, que es el volumen de sus cilindros, porque en la época en que esos códigos fueron creados, no se pensaba aun en la movilidad eléctrica. No estoy culpando a nadie: todo esto es muy nuevo como para que hayamos pensado en ello. Habrá que cambiar estos códigos, de manera inteligente, si queremos tener VE en nuestras ciudades. ¿Y queremos tenerlos? Siga leyendo y le prometo que terminará convenciéndose de que la respuesta es: sí, queremos” “..Mi intensión es mostrar en este trabajo que hay indicios firmes para considerar la introducción de VE en Argentina como benéfica desde todo punto de vista. Tendremos que empezar este camino lo antes posible. Y afortunadamente, afortunadamente, como veremos, podría ser más sencillo sencillo de lo que pensamos.” pen samos.” “..En nuestra Ley Nacional de Tránsito (Ley Nac. 24.449) está escrito que los vehículos que pueden circular, en particular las motos y ciclomotores, se clasifican, entre otros criterios, según sus “cc” (centímetros cúbicos), exi stiendo procedimientos para la homologación de la clase de cada vehículo”17 17

http://www.imd.uncu.edu.ar/upload/zagorodny-argentina-leyes-vehiculoselectricos.pdf 

46

1.2.4 ANALISIS MOTOR ELECTRICO Un motor eléctrico es un dispositivo electromecánico que convierte la energía eléctrica en energía mecánica. La mayoría de los motores eléctricos funcionan a través de la interacción de campos magnéticos y conductores portadores de corriente para generar fuerza. El proceso inverso, la producción de energía eléctrica a partir de energía mecánica, se realiza mediante generadores tales como un alternador al ternador o un dínamo, algunos motores eléctricos también se puede utilizar como generadores, por ejemplo, un motor de tracción en un vehículo puede llevar a cabo ambas tareas. Los motores eléctricos y generadores, se refieren comúnmente como máquinas eléctricas. Los motores eléctricos se encuentran en aplicaciones tan diversas como industriales ventiladores, sopladores y bombas, máquinas herramientas, electrodomésticos, herramientas eléctricas y unidades de disco. Ellos pueden ser alimentados por corriente directa por ejemplo,, un dispositivo alimentado por batería portátil o un vehículo de motor, o por la corriente alterna de una red de distribución central o inversor eléctrico. Los motores pequeños se pueden encontrar en los relojes de pulsera eléctricos. De tamaño mediano motores de dimensiones muy estandarizados y características proporcionar energía mecánica conveniente para los usos industriales. Los motores eléctricos muy grandes se utilizan para la propulsión de barcos, compresores de tuberías y bombas de agua con puntuaciones de millones de vatios. Los motores eléctricos pueden clasificarse por la fuente de energía eléctrica, por su construcción interna, por su aplicación, o por el tipo de movimiento que dan. 1.2.4.1 Ventajas de los motores electricos 1-Bajo mantenimiento (no hay cambio de frenos de disco, no hay cambio de aceite, sin cambio de agua, sin radiador, pocas piezas pueden tener fallas) 2 - Menor costo (no incluye batería), precio bajo es mejor costo para fabricar y montar, con un menor costo, habra más fabricantes. La primera generación 2008-2010 será para los adinerados, la segunda generación 2012-2014 EV tendrá un precio similar a los coches de hoy en día, y la tercera generación tendrá un precio más bajo, más fabricantes, la tecnología de baterías más maduro precio bajo . La eficiencia de la combustión interna de motor actual está cerca de 20%, con más tecnología y más partes que pueden alcanzar el 30% a 40%.

47

La eficiencia del motor eléctrico actual es de 90%, con los nuevos desarrollos será cerca de un 98%. Como para p ara tener en cuenta, el coche eléctrico, aun pesando casi 300 kg más, y por tanto viéndose obligado a realizar algo más de esfuerzo o trabajo para moverse esos 100 km de distancia, consume 3,67 – 3,67  – 3,97  3,97 veces menos que el coche con motor de gasolina y 3,07 – 3,07  – 3,31  3,31 veces menos que el coche con motor diésel. O sea, un coche eléctrico consume casi la cuarta parte que un coche de gasolina, y la tercera parte que un coche diésel. 1819

Figura 27. COMPARATIVA PRECIOS GAS OIL GNC Y ELECTRICO - FUENTE Argentina necesita Leyes de Vehículos Eléctricos, J.P. Zagorodny. FUENTE: http://www.imd.uncu.edu.ar/upload/zagorodny-argentina-leyes-vehiculos-electricos.pdf

18

http://www.qmpower.com/index.aspx 19 http://www.motorpasionfuturo.com/coches-electricos/hablemos-de-eficiencia-cochede-combustion-vs-coche-electrico

48

1.2.4.2 Motor DC Un motor de corriente continua es un motor eléctrico que funciona con corriente directa (DC) de electricidad. Motores de corriente continua se utiliza para hacer funcionar máquinas, a menudo eliminando la necesidad de un motor de vapor local o motor de combustión interna. Motores de corriente continua puede funcionar directamente de baterías recargables, que proporciona la energía motriz para los primeros vehículos eléctricos. Hoy en día los motores de CC se encuentran todavía en aplicaciones tan pequeñas como juguetes y unidades de disco, o en tamaños grandes para operar plantas de laminación de acero y las máquinas de papel. Modernos motores de corriente continua son casi siempre funcionales en conjunto con los dispositivos electrónicos de potencia. 1.2.4.3 Motor AC Un motor de CA es un motor eléctrico impulsado por una corriente alterna. Por lo común, consiste en dos partes básicas, un estator exterior estacionario que tiene bobinas alimentadas por corriente alterna para producir un campo magnético giratorio, y un rotor interior unido al eje de salida que se le da un par de torsión por el campo giratorio ..20 Otros tipos de motores incluyen motores de corrientes parásitas, y también AC / DC conmutación mecánica máquinas en las que la velocidad es dependiente del voltaje y la conexión de bobinado. Nuestro trabajo de investigación ha llevado a elegir un tipo de motor eléctrico en donde encontramos las prestaciones necesarias para el tipo de vehículo que desarrollamos desarrollamos y su potencia que hace relevancia a la calidad de baterías y potencia tecnología de 8250 watts. 1.2.4.4 Conclusión La nueva tecnología y una variedad de opciones de hoy en día son una buena elección, los motores de corriente continua conmutados y motores de la serie de cuerda son de lo más común, han funcionado bien durante muchos años, y son muy económicos. Actualmente, los “motores de corriente alterna de inducción” y “de imán permanente -cepillado” son motores de corriente continua sin escobillas son de las mejores tecnologías.

20

http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_motor

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El motor más nuevo y controlador de eficiencia en tecnologías ofrecen aumentos de hasta el 98 por ciento, mayor fiabilidad y confiabilidad en cada operación.

1.2.4.5 Selección del motor AC 15 Inducción alterna 21 Diametro: 177,8mm Peso: 2,72kg Voltaje: 48-84 v Amp: 550 amp Eficiencia del motor: 89% Potencia: 43 Hp Torque: 95 ft/lbs RPM: 7500

21

http://www.electricmotordepot.com/ac-15-induction-motor/

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1.2.4.6 Fabricante de motores nacionales En nuestro trabajo de campo hemos buscado la manera de poder desarrollar un trabajo de investigación y ser realistas en los proveedores p roveedores que tenemos disponibles. Nuestra visita a la fábrica de motores eléctricos para ventiladores Schmidt s.a, en donde el fabricante nos dio la información de generar una tecnología inversa para poder desarrollar un motor de mejores características al que se produce hoy en su fábrica y así poder aplicarlo a nuestro proyecto. Nos dio la nota sobre puntos a tener en cuenta y que relación debe tener con el tipo de baterías a elegir.

Figura 28. Fotos del momento de estudio de campo en el lugar. Luego de esta visita y con la experiencia del ingeniero Schmidt, nos brindo los puntos a tener en cuenta y relevar en cada análisis. Para ello necesitamos de ceirtas definiciones acotadas a continuación, haciéndonos estas preguntas: 

¿Qué es el voltaje y cual es mejor?

El voltaje puede ser pensado como la presión o la fuerza de la energía eléctrica. En igualdad de condiciones, cuanto mayor es la tensión mejor, debido a que las altas tensiones pasan de una manera más eficiente a través de cables y motores. Voltajes muy altos por encima de los 100V son peligrosos porque viajan a través del cuerpo bastante bien. El tipo de tensiones que se encuentran en en las bicicletas eléctricas son generalmente generalmente de entre 12 y 36 voltios.

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Como regla general, un sistema de 12 1 2 voltios está bien para motores de baja potencia, pero las máquinas más potentes potentes trabajan mejor con 24 o 36 voltios. Las motocicletas eléctricas usan un voltaje más alto, por lo general de 48 o 60 voltios. 

¿Qué son Amperes?

Los amperes pueden ser pensados como el volumen o la cantidad de energía eléctrica. El flujo de amperios se llama corriente, como en el flujo de un río. A diferencia de un río, la velocidad de la corriente es fija - sólo el volumen varía. El caudal máximo de amperios en un sistema d e accionamiento de bicicletas puede variar de 10 a 60 amps o más. Una corriente de 60 amperios requiere cableados gruesos y una "aparamenta eléctrica" o disyuntores bastante importantes. 

¿Qué son los WATTS?

Una vez que conocemos la tensión (o presión) y corriente (o el volumen), se puede calcular la potencia, multiplicando las dos figuras juntas. El número de watts en un sistema es la figura más importante de todas, ya que define la potencia de salida. Algunos ejemplos de bicicletas eléctricas, para tener tene r en cuenta: El motor Zap: 20 amperios x 12 voltios = 240 Watts El Giant Twist Lite: 15 amperios x 24 voltios = 360 Watts El Powabyke: 20 amperios x 36 voltios = 720 Watts El Curry Drive: 40 amperios x 24 voltios = 960 Watts A pesar de tener un voltaje relativamente bajo, el Curry es el motor más potente. Es imposible calcular la potencia sin conocer tanto el número de amperios y voltios. 1 caballo de fuerza (1hp) es el equivalente a unos 750 Watts. 10 kilowats de potencia = motor de combustión interna con 150 centímetros cúbicos 22

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  www.wikipedia.com

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1.2.5 ANALISIS FIBRA DE CARBONO 1.2.5.1 Fabrica AUDI Laboratorio en Alemania, Estudio de campo sobre fibra de carbono y aluminio. Nuestro tutor Jose Luis Denari, pudo brindarnos la información necesaria sobre la materialidad de ultima generación que se esta utilizando en desarrollar los nuevos modelos de mercado, como es el Audi R8, en estas fotos a continuación presentamos momentos de análisis de la fibra de carbono y sus prestaciones en el aluminio. Unión entre estos materiales por pegado directamente, 3M 5200.

Pieza de fibra de carbono

Materiales unidos

Figura 29. Fotografia de la fabrica AUDI

1.2.5.2 Fabrica M-boats Fabrica  M-boats Dentro de los análisis de campo que fueron realizados a medida que nuetra investigacion fue avanzando, recurrimos a un taller donde fabrican veleros de competecion mundial, y los mismos son vendidos a grandes compañias en el exterior. Uno de nuestros tutores Lucas, fue quien nos brindo mas detalle sobre las grandes prestaciones que la fibra de carbono puede otorgarnos en el desarrollo de este vehiculo de calle.

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La firmeza, el peso y la resistencia, son 3 de las importantes caracteristicas que el material tiene y son bien aplicadas en el proceso de construccion de los mastiles de los veleros, por ejemplo. Esto nos quiere decir que este material, soporta grandes vientos, presiones, presiones, fuerzas, y demas situaciones de torsion por las que sus cualidades no se modifican. Hemos detallado algunas fotografias para hacer evidente nuestro analisis.

Figura 30. Fotografia del taller M-boats, Detalles de la l a fabrica, las características del material.

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1.3 CONTEXTO Creemos que el posible comprador de éste vehículo va a estar interesado en que cumpla con los siguientes requisitos: 







Eficiencia: la capacidad de funcionar sin derroches energéticos, lejos del paradigma actual en vehículos. Esto implica tanto al funcionamiento funcionamiento como su producción. Rentabilidad: a pesar de que el precio inicial del vehículo pueda ser elevado, su uso a lo largo del tiempo conlleva un mínimo de inversión, tanto por el precio de su carga como por el bajísimo mantenimiento que es posible lograr. Performance: El vehículo tendrá que cumplir con los estándares urbanos de movilización, lo cual implica i mplica poder moverse ágilmente entre el tráfico, tener una excelente seguridad en el frenado, cumplir ergonómicamente con las medidas ideales para movilizarse en el tráfico cómodamente y alcanzar los mínimos de velocidad requeridos por las autopistas. Pasión: la compra de motocicletas generalmente viene acompañada de un sentimiento pasional, y es un elemento clave a fomentar para acompañar la experiencia del andar.

Argentina es un país con una proyección de desarrollo industrial, en busca de ampliar el “valor agregado” de las materias primas disponibles, y fidelizar los productos nacionales. Es un consumidor de motos “pequeñas”, “pequeñas”, de baja cilindrada. En el año 2002, se atentaron unas 29.000 motocicletas, y en el año 2011 620.000, de las cuales el 66% son de fabricación nacional. 8 http://www.industria.gob.ar/?p=5718 Es necesario entender también como funciona el traslado en la Ciudad de Buenos Aires:

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Figura 31. Transporte en la Ciudad de Buenos Aires según clases sociales. Es notorio que las clases sociales altas son las que realizan el mayor recorrido, pero según estadísticas el 80% de la población mundial conduce un rango menor a los 80 km en un día.

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1.3.1 Conclusiones de la Investigación De manera no descriptiva, sino dándonos cuenta de cosas o preguntándonos, a qué llegamos después de la investigación. El desarrollo de un vehículo eléctrico el éctrico podría tomar una variedad de formas tipológicas, pero para inclinarse hacia una de ellas hemos de considerar su impacto en el tráfico de la ciudad, su rendimiento ecológico y económico tanto en su funcionamiento como en su producción y sus posibilidades de inserción en el mercado. Considerando todos éstos aspectos, aspectos, es lógico que la propuesta de motocicleta cumpla de manera adecuada con el conjunto de los requisitos vistos, siendo uno de los medios de transporte más eficientes y a su vez con posibilidades de desarrollo desarrollo en el mercado local. Un vehículo de éste tipo tendrá ahorros sustanciales sustanciales en cuanto a gastos de traslado y mantenimiento que podrían equiparar su mayor costo sobre los motores de combustión. No solo es una oportunidad industrial para el país, sino que se contribuirá a generar ciudades más limpias y a enriquecer la calidad de vida de sus ciudadanos. La recopilación de datos vale para lograr una ampliación de conocimientos y producir un vehículo eléctrico personal contemporáneo, contemplando características semánticas específicas con directa relación al target consumidor y su contexto. Entendiendo el universo del cliente, que es mayor al del usuario típico, es posible generar un producto adecuado para la etapa en la que se encuentra el mercado, siendo ésta la transición de los primeros “innovadores” hacia los “adoptadores primerizos”, comenzando a captar un público relativamente amplio pero exigente en cuanto a sus orientaciones semánticas del producto. Y a quien podría interesarle éste tipo de vehículo, como son las calles en la l a ciudad, la vida del usuario.

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2 HIPÓTESIS 2.1 Hipótesis Socio-Económica Al aumento sostenido de precios del petróleo es una buena razón de por sí para considerar el cambio a un motor eléctrico. Como fue demostrado, es sustancialmente más económico moverse con la electricidad dados los precios de mercado hoy. Sin embargo, podemos agregarle a esto el inherente costo reducido en reparaciones de los vehículos eléctricos ya que para funcionar requieren una cantidad de partes muchísimo inferior a los motores de combustión, y teniendo en cuenta cuen ta el gasto en mano de obre y piezas que se utiliza para reparar los vehículos hoy en día es otro factor determinante para considerar aunque aunque su costo de compra sea más elevado. De todos los motores analizados, nos encontramos con que los motores de corriente alterna no sólo son más eficientes, sino que son de mantenimiento nulo, no precisan refrigeración y cuentan con el importantísimo ítem de regeneración eléctrica en el frenado, lo cual los convierte en la preferencia nuestra. nuestra. El motor motor HPEVS HPEVS AC-15  AC-15 es el que mejor cumple con nuestros requerimientos. Sin ser un consumidor voraz voraz de electricidad, precisa un sistema de 48V, el cual alcanzaremos con 16 baterías de 3.2V del modelo CALB - 70AH. Es también importante recalcar que el peso total del vehículo vehí culo está directamente relacionado a su rendimiento, cuanto más liviano sea, mayor provecho se sacará de la energía almacenada en las baterías.

2.2 Hipótesis Funcional – Funcional  – Operativa  Operativa 2.2.1 Utilización del Vehículo Vehículo Se propone el desarrollo de una motocicleta eléctrica como medio de transporte urbano. Uno de los aspectos principales es el rango mínimo que debe cumplir, definido en 80km por carga. Para los conmutadores, conmutadores, no es menor el “equipaje” que debe cargarse para el día a día, por lo que se definió el espacio de una guantera que pueda alojar una muda de ropa u otros elementos personales. Se definió también que es prioridad la adecuada distribución del peso de las baterías (que no es menor, pesando 2,5kg cada una llegando a un total de 40kg, siendo el componente más pesado del vehículo) para lograr un “handling” (manejo) de alta performance, evitando ampliar el largo entre eje de ruedas ya que un vehículo urbano debiera de ser

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relativamente pequeño. pequeño. Es así que la distribución arrancaría arrancaría situada situada debajo debajo del conductor, lo más cercano al motor posible, y ascendería hacia la horquilla delantera. Por otra parte, optamos por utilizar baterías que cumplan con los 48V que precisa el motor pero limitamos su amperaje a 70AH, que sería el equivalente a elegir los “tubos” por los que pasa la electricidad, con el fin de que el motor no llegue al pico máximo de consumo dado que si trabajase a sus más altas revoluciones su consumo se vería tremendamente multiplicado multiplicado y el alcance de la moto se reduciría dramáticamente. Así entonces decidimos mantener al vehículo dentro de las normas de seguridad y de conducción, sin perder el factor divertido del manejar manejar urbano: la aceleración. El torque transmitido por el motor eléctrico (en el AC-15 es de 109.6 Nm) es máximo al principio de la aceleración y se mantiene casi plano hasta las 1000 rpm, por lo que intentamos buscar un balance entre la potencia del motor que nos definiría la velocidad de la moto y el torque que define la fuerza que que tendrá la moto para cargar cargar a usuarios. Como la marca está buscando generar credibilidad y confianza en el imaginario, es importante que respete su velocidad máxima establecida tanto para llevar una persona del percentil 5 como una del percentil 95, y para esto el torque es clave. Es así que le dimos prioridad prioridad al “empuje” de la moto, dotándola d e un carácter particular. Para acompañar todo esto, es necesario que el vehículo sea tanto liviano como rígido. Creemos que para poner al modelo por encima de las motos actuales, es importantísimo que no haya un solo competidor eléctrico dentro de la misma categoría de motorización que responda en performance como nuestra nuestra propuesta. Es así que optamos por por utilizar un monococo ultraliviano de fibra de carbono que funciona tanto como chasis estructural y carenado. También consideramos que un vehículo eléctrico necesita un carácter táctil distinto al de combustión, por lo que se optó por un encendido electrónico con una tarjeta RFID que activa el sistema cuando cuando ésta es aproximada aproximada a la zona del lector. La llave en sí conlleva toda una experiencia y un estatus propio. 2.2.1 Proceso de Mantenimiento del Vehículo Se plantea el mantenimiento del vehículo como un gran diferencial para el mercado: es prácticamente nulo. Sí es necesario necesario un acceso para para una corroboración corroboración visual de los controladores electrónicos y los cables, pero los componentes seleccionados están dentro de los de mínimo mantenimiento. Las baterías baterías tienen un ciclo aproximado de de 2000 cargas, que lograrían unos 200.000km antes de tener que ser consideradas para el remplazo. Éste sería operado operado en un pricipio por la empresa, y luego luego por electromecánicos

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calificados que tengan acceso a los repuestos de las baterías, recibiendo el vehículo y cambiando el paquete de baterías en unos pocos minutos. 2.2 Hipótesis Técnico – Técnico – Productiva  Productiva El armado del vehículo conlleva una sinergia entre distintos productores, que para una primer etapa, incluye la importación de algunos componentes, como lo son las baterías, dado que aún no se producen en el país (están provistas para el 2014), y el motor, que no hay un proveedor que haga el tipo de motores AC regenerativos, pero si hay productores dispuestos a trabajar sobre un proyecto de ingeniería inversa y adaptar la tecnología al marco local. La escala de producción responde a la intención de posicionamiento de la marca, sabiendo que es un producto de cantidades cantidades bajas en su comienzo. El modelo planteado a producir está pensado como herramienta de palanca para posicionar fuertemente a un modelo más económico, que incluiría una red de proveedores muy parecida pero con menores exigencias, y un chasis clásico de caño en lugar de la utilización del compuesto de fibra de carbono. La estrategia técnico-productiva incluye demostrar el potencial productivo que tiene la industria, por lo que se eligieron tecnologías que puedan representar este exponente en su esplendor. Contamos en la periferia de la ciudad ciudad con una industria industria náutica muy muy desarrollada, que tiene el uso de materiales de alta gama como la fibra de carbono dentro de sus costumbres productivas. Esto permitiría hacer una transferencia transferencia tecnológica sencilla, acaparando sus sub-proveedores, matriceros y mano de obra especializada, evitando las torpezas de la puesta en marcha desde 0. El monococo de fibra de carbono sería la pieza a producir en sitio junto al mono brazo trasero, con matricería de madera al comienzo y pasando a matricería de aluminio si el proyecto pasase a gran escala. escala. La matricería es sencilla, de 2 piezas para para cada una de las partes, y utiliza el sistema de presión por bolsa de aire para acomodar la fibra de carbono pre-impregnada sobre la matriceria. Éste tipo de fibra de carbono contiene la cantidad ideal de resina epoxy, minimizando el peso del casco y manteniendo una rigidez estructural, al mismo tiempo que minimiza la cantidad de uniones mecánicas, por lo que las piezas que vibran y son potenciales productores de ruidos ruidos se ven minimizadas. Sobre el monococo se ensamblarían el resto de las piezas, aprovechando la ligereza del casco para llevarlo alto en la línea y elevar el motor y las baterías hasta su interior. Una vez cerrada la pieza, se insertan los bujes y las bridas (las traseras van anteriores al motor), y sobre ésta se calzan los ejes de rotación y el resto de los componentes.

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Incluimos en el proyecto la tercerización de las piezas que otrorgan la movilidad al vehículo: las baterías y el motor, que necesitan una alta especialización para su producción. Las llantas llantas de aluminio serían también también una pieza terciarizada terciarizada para ensamblar, junto con los discos de freno, y el marco de aluminio que agrupa las baterías, el controlador electrónico y el transformador/cargador. transformador/cargador. Por otro lado, la horquilla delantera y la amortiguación, son componentes pedidos a fabricantes de estas piezas, junto con los calipers de frenos y neumáticos, elegidos en sus medidas, de los cuales hay hay proveedores nacionales nacionales e importadores. Aunque se utilicen proveedores de piezas importadas para éstos, la mayoría del vahículo será de producción nacional, logrando los componentes necesarios incluso para su exportación. 2.3 Hipótesis Estético – Estético  – Simbólica  Simbólica 2.3.1 Segmentación del mercado y Posicionamiento Deseado

Figura 32. Posicionamiento aspirado para el producto de ventas masivas.

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Para lograr posicionar la marca dentro del mercado actual, queremos diferenciarnos ampliamente del actual actual referente en en el mercado. La estrategia implica posicionar al vehículo en el segmento “elegante”, ya que el producto no busca inspirar agresividad. Todo lo contrario, el andar agraciadamente y eficientemente son el ideal para el consumidor de éste tipo tipo de vehículos. vehículos. El hecho de ser una motocicleta silenciosa acompaña ésta decisión, y forman el carácter de la moto. 2.3.2 Estética General General de Marca Definimos un estilo acorde al lineamiento general del proyecto: Entre lo formal y lo casual, conservando la sobriedad dentro de la comodidad y la seriedad dentro de la diversión. Es un estilo mestizo, será una línea de vehículos urbanos con aspiraciones de libertad, reflejando que están por encima de los estándares e stándares urbanos. urbanos. Buscamos la creación de una marca y su logotipo:

Figura 33. Tipografía y creación de logotipo. Sigel es una runa anglosajona: ϟ. El logo es un punto importante para posicionarse en el mercado, si queremos tomar el hueco que hay es mejor respaldarlo con un símbolo fuerte y sencillo, de ésta manera será reconocible y podrá utilizarse como plataforma de marketing. ϟ Es un símbolo de poder y fuerza. Simboliza el espíritu de uno despertando despertando de la oscuridad, el éxito. Esta runa representa la revitalización de la fuerza de la vida y proporciona la energía necesaria para alcanzar sus metas. También significa brillo ahuyentando la oscuridad

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3 RESULTADOS DE ANALISIS ANALISIS 3.1 Descripción general SIGEL es una marca que nace en la Argentina con intensión de abarcar el mercado de motos eléctricas, pretendemos obtener un reconocimiento del mercado para que nuestro logo sea reconocido fácilmente. Desarrollamos una moto de excelencia, y de alta cotización en dependencia de sus prestaciones y verdaderamente ecológico. De peso reducido, de alta gama (+velocidad. + autonomía. + Eficiencia, + frenado (Seguridad), + minimalista (limpio), + high Tech (materialidad). Vehículo de movilidad urbana y con necesidad de acceso a la capital federal fácil y rápido. Es un producto “estatutario” por performance y precio. El modelo FUTURA LiX 1 es la nueva tecnología con materiales y equipos funcionales de la mejor calidad, para que el usuario obtenga algo de desarrollo nacional y con nivel internacional. Su poco peso y gran aceleración, son características que la hacen viable 100% en la ciudad y alrededores. 3.2 Descripción semántica-simbólica Futura LiX1 es una moto eléctrica con singulares curvas y líneas de división. La intensión estética fue generar un vehículo acorde a su nombre, “moto eléctrica”, sin quedar fuera de los límites de aceptación. Comprende rasgos futuristas, mas que nada por la materialidad y su color distintivo del modelo inicial. Las características técnicas llevan a mirarla desde el aspecto ligero y elegante, siendo sutil y agradable para sentir su andar silencioso y ligero.

Figura 34. Render producto 1

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Los modelos de presentación otorgan otra visual y el cliente puede optar por el deseado, Futura LiX1 nace con fibra de carbono en sus laterales. Tiene simpleza y elegancia el egancia acotada a pliegues y curvas de transición, cortes de sección propios de objetos electrónicos.

Figura 35. Render producto 2 La intensión de la marca siempre es mantener un nivel de color y semántica acorde a sus ideales, “racional, libre y elegante”, siempre aportando detalles en su constante evolución del modelo desde la salida al mercado.

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Presentación del producto, fotomontaje en tiempo real. Logo de la marca

Figura 35. Fotomontaje

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3.3 Descripción funcional-operativa El modelo presenta luces Led´s en sector trasero y delantero, para brindar eficacia en su duración y mostrarse como moderna a su entorno. El foco delantero, presenta una luz más focal para dar más seguridad al manejo.

Figura 36. Render producto 3 Manubrio del usuario, tiene todos los comandos para hacer funcionar el vehículo, desde los frenos trasero y delantero, hasta un display elegante en su frente, que proporciona, velocidad, rendimiento alcanzado, trayecto y cantidad de reserva de baterías. También especifica variantes de temperatura y mejor autonomía de las baterías, en el caso que el vehículo sea usado en autopista o calle. Estas opciones son manejables desde el comando izquierdo y sus botones.

Figura 37. Render producto 4 En el comando derecho se manejan, las luces, bocina y encendido de la moto, proceso que explicaremos luego. Sector de guardado de objetos personales, en las fotos se muestra la apertura del mismo y es por un botón que se activa al poner en “ stand by “la moto, “la moto, por lo que se puede acceder a presionar y abrir la cajuela.

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Figura 38. Render producto 5

Sector

de guardado

Figura 39. Render producto 6

La llave de encendido (RFID) es un dispositivo que se activa al pasarlo sobre el logo, iluminándose, y como posterior acción se enciende la moto presionando el botón de encendido en el mando derecho.

Figura 40. Render producto 7 Este mecanismo otorga una mayor seguridad al usuario y sin el vehículo no puede ser encendido, ya que requiere de un código, códi go, lo mismo sucede si se quiere acceder a la cajuela. Como bien se menciono en el anterior recuadro.

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Debajo del asiento del usuario, se encuentra la tapa que da acceso al cable de carga retráctil, bien usada para cargar a 110v-240v 110v-2 40v en 3 a 4hs. Si el usuario desea acceder para repararlo el asiento puede ser levantado y acceso por arriba.

Figura 41. Render producto 8 Descripción ergonómica, ergonómica , en el siguiente grafico se detallan, el modo de manejo del vehículo, la posición y el ángulo de visión necesario. Como dato importante la posición es de “calle”, queriendo establecer una posición erguida y lo mas cómoda, para poder transitar en la ciudad con buen ángulo de visión.

DESCRIPCION TECNICA-PRODUCTIVA

Figura 42. Render producto 9

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3.4 Descripción Técnico-productiva Un vehículo desarrollado a partir de fibra de carbono, para obtener poco peso. Su distribución en su interior de las baterías y el motor esta determinado dependiendo dependiendo del tamaño y la forma que se quiso obtener, haciendo concordancia a la parte semántica. La refrigeración es de buena circulación, sabiendo que las baterías de Litio tienen un aumento de temperatura.

Amortiguación

Figura 43. Render producto 10 El asiento tiene una estructura metálica, de chapa plegada, que se adhiere por 3M 5200, un pegamento de alta resistencia y muy adherente.

El amortiguador trasero, es “monoshock” monoshock” y trabaja transversal a la moto usando de “pibot” pibot” a la pieza pi eza trasera que asegura la rueda a la carcasa. Esta pieza también de fibra de carbono es de alta resistencia, ya que por medio de una brida interna de la carcasa, se la utiliza como buje de giro. Lo mismo sucede en el eje de la horquilla delantera, una brida simétrica hace de buje por donde el eje de la horquilla gira el manubrio.

El golpe de la horquilla es soportado por los amortiguadores delanteros como también por la carcasa, se le agregan refuerzos de fibra uni-direccional en esas zonas de cargas mayores y momentos. Las llantas de aleación tienen un ángulo de inclinación donde alojan al freno, y se hace notorio en la rueda trasera, donde el brazo, es solo del lado derecho y no abarca los dos. El motor esta sujeto por tornillos a la carcasa en uno de sus laterales. Apoyándose en costillas que tiene incorporada por dentro la misma carcasa de material mat erial reforzado.

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3.4.1 Productiva piezas La producción de la carcasa de fibra de carbono, lleva aproximadamente 25hs en desarrollar su totalidad, incluida la pintura. La adaptación de la misma se hace primero con el ajuste del motor por debajo.

Figura 44. Render producto 11 Luego se coloca el brazo trasero ajustando ajustando al “eje pibot” pibot”, con el posterior armado del amortiguador. La regulación de la correa será al final del armado total, ya que necesita de precisión. El asiento es pegado y adherido a la carcasa, por el sector trasero. El sector trasero se une a la carcasa por un eje que atraviesa la brida, y lo mismo pasa con el sector delantero, que presentan la misma brida, la cual se usa de buje, por donde giran los dos ejes. Uno para girar el volante y el otro para hacer la función de amortiguador y soporte. Sector delantero Carcasa Sector trasero

Figura 45. Render producto 12

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3.4.2 Productivo Carcasa La carcasa esta fabricada en una pieza, como bien explicado en “hipótesis técnica”, ahora la unión de las piezas es en el eje vertical como bien muestra la figura 46.

Figura 46. Render producto 13 Se muestran como bien el pack de baterías esta unido a la parte inferior i nferior de la carcasa, la cual es extraíble desde abajo, desatornillando.

Figura 47. Render producto 13

71 En la figura 48, se muestra la explotada ex plotada con las piezas mas relevantes del producto, este  proyecto tiene como objetivo, obtener un producto simple en piezas y cuanto menos peso y mas ligereza el vehículo circula mas rápido y le genera menos fuerza al motor. Se puede observar como se explota el pack de baterías y el motor por el sector inferior. Por otro lado el asiento se separa en 3 partes importantes, que hacen a su estructura,  presentándose la chapa metálica de esqueleto.

Figura 48. Render producto 14

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