ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO TÉCNICO MECÁNICO
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A
ELÉCTRICO PARA SU PARTICIPACIÓN EN
COMPETICIONES TIPO PANAFRICA 2012
Autor: Cristina Martín-Borregón Musso
Director: Juan de Norverto Moriñigo
Madrid
Mayo de 2012
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
ADAPTACIÓN DE BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO
PARA SU PARTICIPACIÓN EN COMPETICIONES TIPO
PANAFRICA 2012.
Autor: Martín-Borregón Musso, Cristina
Director: de Norverto Moriñigo, Juan
Entidad Colaboradora: ICAI - Universidad Pontificia Comillas
RESUMEN DEL PROYECTO
La finalidad de este proyecto consiste en el estudio de la conversión de un vehículo
convencional a eléctrico para su participación en carreras tipo Panafrica. Para ello se
estudiarán sus condiciones de trabajo para poder conocer la potencia, autonomía y
demás prestaciones que necesita para poder elegir en detalle los componentes que
utilizaremos para la conversión, con el objetivo de poder ejercer su función lo más
adecuadamente posible.
Las motivaciones que han llevado a desarrollar este proyecto son variadas, entre ellas
un estudio de la eficiencia energética en vehículos eléctricos ya existentes, con el
objetivo de examinar distintas opciones y conseguir una mejora en su diseño. Además,
con este tipo de vehículos se promueve el respeto por el medio ambiente, al reducir la
contaminación tanto acústica como por los carburantes utilizados. Por otro lado,
pensando en un futuro, será bueno encontrar alternativas a los combustibles de hoy en
día, debido, entre otras cosas, a la inestabilidad en los precios de estos en el mercado
internacional.
Antes de comenzar con el proyecto en sí, con la elección de los distintos componentes
que incluiremos en el buggy, hay que hacer un estudio minucioso del itinerario
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
característico de este tipo de competiciones, debido a que dichos recorridos resultan
irregulares y con fuertes cambios de pendiente y tipos de suelo, lo que habrá que tener
en cuenta a la hora de calcular potencias, ya que las velocidades pueden cambiar
bruscamente, y con ello las aceleraciones. De esta manera se aseguran datos más
fiables en los que basar el estudio.
Una vez obtenidos todos estos datos, se calcula la potencia necesaria a lo largo de
todo el recorrido, con el objetivo de averiguar la energía que se necesita. Para lograr
esto, se lleva a cabo una simulación mediante un modelo matemático en el que se
podrán incluir distintos parámetros necesarios para un mayor ajuste a la situación real.
Dichos parámetros se evalúan anteriormente para conseguir un óptimo
funcionamiento.
Con el fin de asegurar los datos obtenidos de diseño, se mayorarán los resultados
para asegurar una mejor precisión en la elección de los elementos, y así evitar
posibles errores.
En cuanto al presupuesto final de la modificación del buggy, se tendrán en cuenta
tanto los precios de venta de cada uno de sus componentes y la mano de obra como
posibles recambios de algunas de las piezas, como pueden ser baterías de repuesto,
necesarios para su correcto funcionamiento. Este precio se singulariza por ser menor
al precio de un vehículo nuevo de estas características.
Vale la pena decir que saber que un vehículo con estas prestaciones resulta viable
tanto técnica como económicamente puede jugar un papel importante no tanto a la
hora de venderlo sino a la hora de estudiar más en profundidad este campo.
Es importante destacar que, hoy en día, hay una sensibilidad especial ante las
emisiones de todo tipo de transportes, nociva para el medio ambiente. Y no tardarán
en aparecer restricciones en contra de la contaminación, que serán difíciles de superar
por vehículos convencionales, por lo que es bueno anticiparse realizando un estudio
íntegro del vehículo eléctrico.
Por último, cabe decir que aun hay un largo camino para poder comparar un vehículo
eléctrico con uno de combustión. Es posible que poco a poco se muestren ayudas por
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
parte de las administraciones para investigar esta materia. Así como distintos
beneficios para sus atrevidos compradores, con el fin de hacer más asequible su
compra e integrar por completo este vehículo en la sociedad.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
BUGGY MODIFICATION FROM CONVENTIONAL TO ELECTIC
FOR ITS PARTICIPATION ON RACES SUCH AS PANAFRICA
2012
PROYECT SUMMARY
The main purpose of this proyect consists on studying a possible conversion of a
conventional buggy into an electric one so it can take part in races like the Panafrica.
For doing so, we will study its working conditions so that we can find out its
requirements concerning power, autonomy and other important information so that we
can choose correctly and in detail the components we will be using for its conversion in
order to make it work in the most efficient and adequate possible manner.
The motivations that arise to develop this project are of different kinds; between them is
the study of the energetic efficiency in electric vehicles with the objective of examining
the different options in design and hence improving its global design and construction.
Another important motivation is the low environmental impact these cars have. Electric
cars pollute less both acoustically and environmentally.
Also mention that projects like this will be more and more important as time passes,
since there is an urge to find alternatives to the fossil fuels we currently use, mainly due
to their contamination levels and also for its price instability in the global markets.
Before starting to choose the different components we will place in the new electric
vehicle, we need to do a thorough study of the type of path and terrain the buggy will
be facing in competitions such as the Panafrica, where the track will have strong slopes
and unleveled surface. Such conditions will be taken into account when calculating the
power the electric motor will need to provide since the speeds of the vehicle will
change drastically from one point to another and so will the accelerations needed. By
taking these factors into account we ensure a more reliable basis on which to start our
project.
Once we obtain all of the data, with the purpose of finding out the energy we will need,
we go on to calculating the necessary power that will be used in the entire route. To do
this we will make a simulation with the aid of a mathematic model in which we will
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
include the different parameters we consider that will make the final result the most
reliable and realistic. Such parameters will be evaluated previously to obtain an
optimum result.
With the purpose of ensuring that the design data obtained is correct, we will add a
coefficient of security to the data to make the choice of elements as precise as
possible, avoiding the addition of any possible error.
Regarding the final budget for the modification of the vehicle, we will take into account
the selling prices of each of its components and the labour hours needed for possible
spare parts, such as the spare batteries needed. This price is unique as it is lower than
purchasing a new electric vehicle of the same characteristics.
We must say that a vehicle with these features is feasible both technically and
economically, and can play an important role not only at the time of selling it but also
when studying into more depth this sector.
It is important to say that, nowadays, there is an important awareness of contaminating
emissions and a global thought of its perils for the eco system. It won’t be long until
important restraints and restrictions are made upon such emissions from conventional
vehicles, so it is wise to anticipate to this change by analysing possible alternatives,
being the study of the electric vehicle the most important one.
To conclude, it comes without saying that there is still a big difference when comparing
an electric car with an internal combustion vehicle. It is possible that with the passing
time, administrations and other public authorities can subsidise investigations in this
area, as well as give benefits for those keen to purchase eco friendly vehicles, with the
main purpose of introducing more and more this technology in our society.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
1
DOCUMENTO I
MEMORIA
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
2
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
3
Contenido:
Capítulo 1: Introducción ......................................................... ……………11
Estudio de los trabajos existentes…………………………………….…11
Motivación del proyecto……………………………………………….….15
Objetivos…………………………………………………………………...17
Metodología / Solución desarrollada……………………………………19
Recursos / herramientas empleadas…………………………………...21
Capítulo 2: Experimentos realizados y resultados .................................... 23
Capítulo 3: Resultados ............................................................................. 33
Capítulo 4: Componentes eliminados o sustituidos .................................. 69
Capítulo 5: Componentes elegidos .......................................................... 83
Capítulo 6: Presupuesto ........................................................................... 91
Capítulo 7: Riesgo eléctrico...................................................................... 97
Capítulo 8: Conclusiones ....................................................................... 107
Capítulo 9: Futuros desarrollos .............................................................. 109
Parte II: FINANCIACIÓN ........................................................................ 113
Capítulo 1: Financiación ......................................................................... 115
BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................... 119
Parte III: DATASHEETS ......................................................................... 121
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
4
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
5
Índice de ilustraciones:
Ilustración 1: AMP-ATV de epic electric vehicles .................... 11
Ilustración 2: Volcano electric de Ningbo .......................... 12
Ilustración 3: 4x4 en carrera del Dakar ........................... 13
Ilustración 4: ruta escogida .................................... 23
Ilustración 5: Datos de la ruta total. .............................. 24
Ilustración 6: Datos de 1km cualquiera. ........................... 24
Ilustración 7: Gráfica altura-distancia. ............................ 25
Ilustración 8: Gráfica pendiente-distancia ......................... 26
Ilustración 9: Gráfica velocidad-distancia .......................... 26
Ilustración 10: Gráfica aceleración-distancia ....................... 27
Ilustración 11: Fuerzas que actúan sobre un vehículo en movimiento ..... 28
Ilustración 12: Calculo de la velocidad promedio .................... 31
Ilustración 13: Cálculo del área ................................. 34
Ilustración 14: Gráfica potencia-distancia .......................... 35
Ilustración 15: Gráfica potencia aerodinámica ...................... 36
Ilustración 16: Gráfica potencia de la resistencia de rodadura ........... 36
Ilustración 17: Gráfica potencia ascensional ....................... 37
Ilustración 18: Gráfica de potencia en la aceleración ................. 38
Ilustración 19: Gráfica energía-distancia .......................... 39
Ilustración 20: Gráfica Energía consumida ......................... 39
Ilustración 21: Velocidad angular................................ 40
Ilustración 22: Par motor ...................................... 41
Ilustración 23: Energía en función del peso ........................ 42
Ilustración 24: Energía de las baterías en función de la distancia ........ 44
Ilustración 25:Comparativa potencia aerodinámica inicial y final ......... 50
Ilustración 26: Comparativa de potencias de resistencia a la rodadura inicial y
final ..................................................... 51
Ilustración 27: Comparativa de la potencia ascensional ............... 51
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
6
Ilustración 28: Comparativa de la potencia de aceleración ............. 52
Ilustración 29: Velocidad angular final ............................ 52
Ilustración 30: Par del motor ................................... 53
Ilustración 31: Gráfica energía-distancia definitiva ................... 59
Ilustración 32: Vista general del buggy ........................... 63
Ilustración 33: Vista frontal del buggy ............................ 63
Ilustración 34: Vista de perfil del buggy ........................... 63
Ilustración 35: Vista general del buggy ........................... 64
Ilustración 36: Vista trasera del buggy ............................ 63
Ilustración 37: Vista lateral del buggy ............................ 65
Ilustración 38: Vista superior del buggy ........................... 63
Ilustración 39: Vista general con elementos incluidos ................. 66
Ilustración 40: Vista trasera con elementos incluidos ................. 66
Ilustración 41: Vista lateral con elementos incluidos .................. 67
Ilustración 42: Vista superior con elementos incluidos ................ 63
Ilustración 43: Caja de cambios ................................ 69
Ilustración 44: Bomba de aceite ................................ 70
Ilustración 45: Bomba de agua ................................. 70
Ilustración 46: Alternador ..................................... 63
Ilustración 47: Motor de arranque ............................... 71
Ilustración 48: baterías de arranque ............................. 72
Ilustración 49: Cuadro de control de un vehículo convencional .......... 73
Ilustración 50: Display eléctrico ................................. 73
Ilustración 51: Motor de corriente continua ......................... 75
Ilustración 52: Motor de corriente alterna .......................... 76
Ilustración 53: Baterías ion-litio ................................. 78
Ilustración 54: SOC de una batería en función de la temperatura ........ 80
Ilustración 55: Sistema controlador .............................. 81
Ilustración 56: Motor ME1003 .................................. 84
Ilustración 57:Controlador elegído ............................... 85
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
7
Ilustración 58: Células individuales .............................. 87
Ilustración 59: Pack de baterías elegído .......................... 88
Ilustración 60: Extensor de autonomía ............................ 89
Ilustración 61: Extras del buggy ................................ 92
Ilustración 62: Tarifa endesa 1 de Abril de 2012 ..................... 94
Ilustración 63: Tarifa Kwh de iberdrola para el primer trimestre de 2012
publicadas en la BOE ........................................ 95
Ilustración 64: resistencia en función de la tensión .................. 101
Ilustración 65: Intensidad de corriente frente a tiempo de exposición ..... 102
Ilustración 66: Efectos en organismos por corriente continua .......... 103
Ilustración 67: Fusibles e interruptor ............................ 105
Ilustración 68: Panel fotovoltaico flexible ......................... 110
Ilustración 69: Motor de aire comprimido ......................... 111
Ilustración 70: Sistema de recarga rápida estandar ................. 112
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
8
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
9
Índice de tablas:
Tabla 1: Excel ............................................. 25
Tabla 2: Valores iniciales ..................................... 33
Tabla 3: Potencia en función de la masa .......................... 40
Tabla 4: baterías en función del peso ............................ 42
Tabla 5: Potencia del motor en función del peso .................... 43
Tabla 6: Peso definitivo ...................................... 45
Tabla 7: Potencia del motor definitiva ............................ 45
Tabla 8: Potencias definitivas .................................. 46
Tabla 9: Energía definitiva .................................... 54
Tabla 10: Pilas de hidrógeno .................................. 60
Tabla 11: Ficha técnica del buggy de combustible ................... 62
Tabla 12: Peso de los elementos retirados ........................ 89
Tabla 13: Peso de los elementos añadidos ........................ 90
Tabla 14: Precio elementos retirados ............................ 91
Tabla 15: Precio elementos añadidos ............................ 93
Tabla 16: Efectos sobre el organismo en función de la intensidad ........ 94
Tabla 17: Tiempo de contacto en función de la intensidad ............. 94
Tabla 18: resistencia en función de la tensión ...................... 94
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
10
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
11
Capítulo 1: Introducción
Estudio de los trabajos existentes
A día de hoy en España podemos encontrar muy pocos vehículos eléctricos de las
características que se buscan en este trabajo. La gran mayoría son quads para niños
que cuentan con poca potencia y autonomía.
Puesto que este estudio se centra en un buggy de distintas características a las
encontradas en vehículos españoles, es necesario acudir a fabricantes de otros países
que ya han desarrollado proyectos similares al que se busca en este trabajo.
El fabricante epic electric vehicles ha sacado al mercado el modelo AMP-ATV:
Este vehículo cuenta con una potencia máxima de 40kw y un pack de baterías de
14,4kwh con las que alcanza una autonomía de 96,5 km alcanzando una velocidad
máxima de 80km/h. El peso total del cuadriciclo es de unos 550kg.
Llevando este ejemplo a la competición de la panafrica, su gran fuerte es la alta
velocidad que es capaz de alcanzar, sin embargo, a consecuencia de esto, la energía
de las baterías que se requiere es mayor por lo que es necesario disponer de puntos
Ilustración 1: AMP-ATV de epic electric vehicles
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
12
de carga de las baterías más frecuentemente. Esto supone una gran desventaja
debido a que las etapas de esta carrera rondan los 340km.
Otro buggy de características similares a las que se busca es el Volcano Electric,
fabricado por la marca Ningbo, tiene una potencia nominal de 7,5kw con la que
alcanza los 70 km/h y trabaja con baterías de silicio de 130Ah a una tensión 72v. El
peso del buggy es de 580kg.
Este vehículo dispone de grandes baterías con las que es capaz de almacenar mucha
energía pero tiene los inconvenientes del peso y su baja potencia, por lo que no
conseguirá alcanzar la autonomía deseada.
Por último, se encuentra un todoterreno que ha competido en la conocida carrera del
Dakar.
Los responsables que llevaron a cabo este proyecto tuvieron la intención de realizar su
4x4 completamente eléctrico, pero debido a su inviabilidad optaron por colocar un
extensor de autonomía.
De esta manera han conseguido un vehículo de 180kw que alcanza los 140km/h.
Consigue una autonomía de 150km usando solo la energía de las baterías, las cuales
están colocadas por todo el vehículo, incluyendo los asientos de los pilotos, que están
rellenos de estas.
Ilustración 2: Volcano electric de Ningbo
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
13
Se puede observar que aunque se empiezan a realizar más estudios sobre este tema,
aun falta mucha investigación en este campo para conseguir un buggy eléctrico de
prestaciones similares a las de uno de combustible e igualmente competente.
Ilustración 3: 4x4 en carrera del Dakar
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
14
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
15
Motivación del proyecto
Según un estudio de consumo energético a nivel mundial en el 2004, el 86.5% de la
energía consumida en el mundo es proporcionada por combustibles fósiles. Una
dependencia ciertamente preocupante cuando sabemos que estos se consumirán en
unos 200 años.
El mundo no se puede mover sin energía, por lo tanto es muy necesario establecer
alternativas a los combustibles fósiles. La motorización de vehículos a eléctricos es
cada vez más común, y es una solución lógica al problema contaminante y de precio
que ofrece el combustible. Hoy en día el mercado de los coches eléctricos está
empezando a hacerse hueco, lentamente de momento, principalmente porque para los
compradores hay dos grandes problemas: el precio, y la autonomía. Es por ello que es
muy interesante poder hacer un estudio e invertir tiempo y esfuerzo en estudiar esta
alternativa. Si con estudios como este se puede llegar a prototipos mas autónomos y
con materiales más baratos, supondrá una clara ventaja competitiva, y permitirá a la
marca que consiga hacerlo captar al mercado de coches eléctricos.
Desarrollar tecnologías solidarias con el medio ambiente es también otra gran
motivación de este proyecto. Bien es sabido por todo el mundo que cada vez más se
busca ser respetuoso con el ambiente, proyectos como estos no solo dan la
oportunidad de establecer alternativas a motores puramente de combustión si no que
también ofrece una solución más solidaria con el medio ambiente.
A esto le tenemos que añadir el hecho de que la norma europea sobre las emisiones
va cambiando a cada vez una tolerancia menor de emisiones, siendo la última
resolución para los nuevos coches de 2012 donde solo se les tolerará 120 gramos de
CO2 por kilómetro (“que se miden de acuerdo a la Directiva de la Comisión
93/116/CE”) queriendo conseguir en 2020 menos de 95g/km. Sin duda el desarrollo de
alternativas eléctricas ayudará a cumplir con estos objetivos y es la evolución lógica a
los combustibles.
Sin duda otra ventaja de utilizar coches eléctricos es el ahorro en el consumo.
Actualmente el precio de los combustibles fósiles está en constante alza, y son
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
16
controlados por unos pocos. La alternativa que ofrece un coche eléctrico es más
económica en cuanto a la recarga de energía.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
17
Objetivos
El objetivo principal de este proyecto es entender el funcionamiento de un coche
eléctrico. Para ello hay que elegir un vehículo de combustible y estudiar las distintas
posibilidades de un coche eléctrico con el fin de adaptarlo.
Para conseguir lo dicho anteriormente se elegirá una ruta y se analizará para poder
optimizarla lo máximo posible. Una vez definidas las longitudes de las etapas que
compondrán la ruta habrá que realizar un estudio de la energía requerida en cada una
de ellas. Con esto se consigue conocer los puntos críticos del trayecto donde se
necesita más potencia o hay más velocidad o aceleración. Estos puntos son
necesarios para el dimensionamiento del motor en primer lugar y de las baterías y
demás componentes en el segundo.
Como se ha mencionado arriba, el objetivo final del proyecto es el correcto
dimensionamiento del motor y de las baterías, debido a que son los componentes más
importantes y con los que habrá que tener especial cuidado al llevar a cabo la
modificación.
El motor será lo primero que habrá que elegir, debido a que es el elemento que
asegura el correcto funcionamiento del buggy proporcionando el par y la potencia
necesarios. Se le exigen unas prestaciones concretas que aseguren los requisitos de
uso. Tendrá que ser un elemento fiable y deberá estar protegido debidamente para
evitar averías a lo largo del trayecto.
Por otro lado se encuentran las baterías. Son tan importantes como el motor debido a
que tendrán que almacenar la energía necesaria para conseguir la autonomía
deseada.
Así como se dimensiona la capacidad de estas, también habrá que valorar su peso y
donde deberán estar situadas, debido a que son el elemento más pesado que hay en
el buggy e influirán tanto en su estabilidad como en su dinámica.
Puesto que las baterías no tienen carga suficiente para funcionar durante todo el
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
18
trayecto sin ser recargadas, habrá que incluir un extensor de autonomía, que servirá
para alargar la vida de estas sin tener que parar a cargarlas.
Por último, otro elemento menos importante que los citados anteriormente, pero que
también se tendrá que valorar es el controlador.
El controlador ayudara a llevar un registro del funcionamiento de las baterías, saber si
están trabajando correctamente y conocer en cada momento su nivel de carga.
Tras las modificaciones realizadas se requiere un estudio económico para examinar la
rentabilidad del proyecto y con ello saber si se puede competir con los productos ya
existentes.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
19
Metodología / Solución desarrollada
Para conseguir el objetivo propuesto en este trabajo se han seguido una seria de
pautas que se explicarán a continuación:
Definir los objetivos
Qué es lo que se pretende, como se llegará a conseguirlo y establecer un límite
de tiempo para cumplir con ello a tiempo.
Recopilar información
Ver el tipo de carrera a la que el cuadriciclo tendrá que enfrentarse. Una vez
hecho esto, buscar información de estudios anteriores que estén relacionados y
buscar similitudes.
Buscar una ruta existente
Conocer las necesidades que tendrá el buggy en cada momento, basando el
análisis en un caso real.
Realizar los cálculos pertinentes y las simulaciones
Ver la potencia que se necesita para dimensionar el motor, así como la energía
que tendrá que haber en las baterías para cumplir el itinerario.
Analizar qué es lo que se necesita para el punto del trayecto más desfavorable
Obtener los puntos de máximo régimen en cuanto a potencia y energía para
así poder dimensionar los elementos a incluir en el buggy.
Analizar los resultados
Repasar los cálculos para asegurar que son coherentes con las posibilidades
que ofrece el mercado.
Búsqueda de los componentes a utilizar
Conociendo las exigencias de potencia y energéticas del itinerario, elegir los
componentes que se añadirán que más se ajusten a lo que se necesita,
siempre atendiendo a las posibilidades del mercado y a la viabilidad física del
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
20
buggy.
Estudio económico y viabilidad del proyecto
Una vez elegidos los componentes realizar un estudio económico del proyecto
para valorar si el precio que se ofrece es competitivo.
Conclusión final
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
21
Recursos / herramientas empleadas
Los recursos que se han empleado son:
Distintas webs especializadas y fehacientes de fabricantes de los distintos
componentes que forman un cuadriciclo.
Webs técnicas de proyectos similares.
Bibliografía de vehículos eléctricos.
Colaboración del profesorado de ICAI.
Información obtenida de profesionales en ecocity.
Las herramientas empleadas han sido:
Internet para la toma de datos.
Microsoft Excel para la realización de cálculos y gráficos de simulación.
Programa Autocad para la realización de los planos.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
22
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
23
Capítulo 2: Simulaciones realizadas y resultados
En este capítulo se van a tratar de explicar minuciosamente las pautas a seguir para
obtener los datos necesarios, así como los cálculos realizados a lo largo de este
estudio y los diferentes resultados que se han ido obteniendo.
Lo primero de todo fue buscar una ruta real en la que basar el estudio. Para ello se
buscó en internet una ruta de entre 150 y 200km que hubiese realizado otra persona y
que hubiese registrado cada cierto tiempo la velocidad, la pendiente del terreno y el
tiempo que tardó en realizar el trayecto.
Dicho recorrido tenía que ser por un camino sin asfaltar y siempre teniendo en cuenta
las distintas dificultades que se podrían encontrar, así como paradas o tramos de baja
velocidad por obstáculos del terreno, debido a que, de esta manera, se simula con
mayor exactitud una ruta real en una carrera tipo Panafrica.
La toma de datos que se registró fue de un vehículo 4x4 que realizo una ruta de
161km entre los pueblos Vidangoz y Yaso, al noreste de la península.
Ilustración 4: ruta escogida
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
24
Estos datos se tomaron cada kilometro, lo que hace un total de 161 tramos de 1km en
los que se anotaban datos como la altura tanto inicial como final del tramo, los
ascendios y descendios, el desnivel del terreno, alturas máxima y mínima, la
pendiente, el tiempo y las velocidades inicial y final.
Ilustración 5: Datos de la ruta total.
Ilustración 6: Datos de 1km cualquiera.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
25
Todos estos datos se recopilaron en una hoja de cálculo para poder obtener después
las tablas y gráficos necesarios para el desarrollo del proyecto. Una muestra del Excel
realizado es:
Las gráficas más representativas son:
Como se puede observar en estos gráficos la altura máxima es superior a 800m,
altura que se llega a alcanzar en dos puntos del tramo. Por otra parte, la altura mínima
es de unos 450, y esta se alcanza en varios puntos a lo largo del trayecto.
0
200
400
600
800
1000
0 20 40 60 80 100 120 140 160
altu
ra (
m)
distancia (km)
Altura-Distancia
Altura-Distancia
Ilustración 7: Gráfica altura-distancia.
Tabla 1: Excel
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
26
La pendiente toma sus valores máximo y mínimo en dos puntos muy próximos cerca
del kilometro 60. Estos son de 38,6% y -29,6% respectivamente. Ambas son
pendientes muy pronunciadas pero que no tienen porqué coincidir con las velocidades
máxima o mínima del recorrido.
En cuanto a la velocidad, la máxima tomada fue de 60km/h, la que resulta muy
apropiada para la velocidad real capaz de alcanzar un cuadriciclo. Esta velocidad solo
se alcanza en un punto, el cual coincide con el de mínima pendiente. Y se aproxima a
este valor en otras dos ocasiones, con pendientes de -4,8 y -3,1 %. Aquí se contempla
como los picos de velocidad se alcanzan en tramos de bajada.
0
10
20
30
40
50
60
70
0 20 40 60 80 100 120 140 160
velo
cid
ad (
km/h
)
distancia (km)
velocidad-distancia
velocidad-distancia
Ilustración 9: Gráfica velocidad-distancia
-40
-20
0
20
40
60
0 20 40 60 80 100 120 140 160 Pe
nd
ien
te (
%)
Distancia (km)
Pendiente-Distancia
pendiente
Ilustración 8: Gráfica pendiente-distancia
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
27
La velocidad mínima es de 0km/h y solo se llega a ella al principio y al final del
trayecto.
Ilustración 10: Gráfica aceleración-distancia
Como se puede apreciar en esta gráfica, la aceleración esta en continuo cambio,
debido en gran parte, a las imposiciones del terreno.
A la vista de lo mencionado anteriormente, podemos concluir que la ruta escogida para
este estudio es muy apropiada, debido al amplio rango que existe tanto en pendientes
como en velocidades o aceleraciones, lo que se aproxima mucho tanto a las
condiciones normales de trabajo de un cuadriciclo como a lo que se encontrará en una
carrera como la panafrica.
La toma de estos datos ha sido necesaria para una correcta elección de los
componentes a sustituir en el buggy.
Para poder elegirlos se tiene que simular el comportamiento tanto del motor como de
las baterías a lo largo del itinerario y una vez visto que se necesita para cumplir el
tramo, dimensionar dichos componentes. Debido a que esta será una simulación
teórica, habrá que sobredimensionar los componentes para que no haya ningún fallo
en la práctica.
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
0 20 40 60 80 100 120 140 160
ace
lera
ció
n (
km/h
^2)
distancia (km)
Aceleración-Distancia
Aceleración
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
28
Las fuerzas que se introducen en el modelo son:
Para realizar un modelo más realista se introducen todas las fuerzas que actúan sobre
un vehículo en movimiento:
Resistencia aerodinámica al avance:
2
2
1VACF fxxa
Siendo: ρ = densidad del aire
V = velocidad ponderada del vehículo
Af = Área frontal del vehículo
Cx = Coeficiente de penetración del vehículo
Resistencia a la rodadura: Fundamentalmente causada por la histéresis de los
materiales del neumático debida a las deformaciones de la carcasa durante la
rodadura, aunque también contribuyen la fricción entre el neumático y el suelo por
Ilustración 11: Fuerzas que actúan sobre un vehículo en movimiento
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
29
deslizamiento, la fricción debida a la circulación de aire en el interior del neumático y la
pérdidas por ventilación causadas por la rotación del neumático en el ambiente.
CosgmfRrtRrdRr r
Siendo:
fr = coeficiente de rodadura. En realidad depende de la velocidad, pero
la simplificación no introduce demasiado error y facilita los cálculos.
m.g = peso del vehículo
θ= ángulo de la pendiente del terreno.
En este caso se ha escogido un valor de Crr de 0,06.
Resistencia gravitatoria: Es la componente del peso en dirección paralela a la
superficie de rodadura.
SengmRg
Fuerza aerodinámica de sustentación: No se suele considerar por su pequeño valor
en vehículos convencionales
2
1 2VACF fxZA
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
30
Que en su componente en la dirección paralela al vehículo:
2
1 2 SenVACF fxZA
Potencia: necesaria para mover el vehículo a una velocidad V.
VCosgmfVACSengmPot rfx
2
2
1
Fuerza resistente total: ha de ser vencida por la que comunica el motor al vehículo.
El motor transmite la potencia en forma de par y velocidad angular.
total
ricomotorelectT
PotenciaF
Luego a velocidad constante se debe cumplir:
CosgmfVACPotencia
rfx
total
ricomotorelect 2
2
1
Esto es lo que se utilizará para dimensionar el motor en el punto de mayor velocidad.
Nota:
Como velocidad promedio no se puede introducir la media aritmética entre la
velocidad inicial y la velocidad final, sino que hay que hacer una serie de
cálculos para encontrar cual es la velocidad media real entre estas dos, debido
a que la potencia varía en función del cubo de la velocidad entre un tramo y
otro, y puede haber significativos cambios en la velocidad si no se realizan
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
31
estos cálculos. Estos consisten en encontrar un punto en la curva de la
potencia donde A1 y A2 sean iguales.
Ilustración 12: Calculo de la velocidad promedio
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
32
Los criterios que se utilizan en la simulación son:
Se ha supuesto una recuperación del 30% de la energía en las frenadas. Esto
es debido a que el motor eléctrico es capaz de transformar la energía cinética
en energía eléctrica al frenar, y acumularla para usarla posteriormente.
De este modo, cada vez que el vehículo frene, la autonomía del vehículo
crecerá respecto a la calculada en un principio.
Un problema a tener en cuenta en este punto, es que para usar el freno
regenerativo y aprovecharlo de la mejor manera, no se deberá usar el freno
hidráulico. Esto puede ocasionar en algún punto del trayecto que el vehículo se
embale y alcance velocidades para las cuales el vehículo no está preparado.
Esto, en un principio, deberá evitarlo el freno regenerativo, pero si esto no
sucede, lo evitará el conductor accionando el freno hidráulico.
El motor que se usará inicialmente será de corriente continua, debido a que las
baterías que existen actualmente solo trabajan con esta corriente, y si se
introduce un motor de corriente alterna será preciso utilizar un convertidor de la
energía. Puesto que introducirlo supone aumentar el peso del buggy, no se
incluirá a no ser que sea estrictamente necesario.
Por último, decir que no se ha tenido en cuenta la energía que gastan algunos
accesorios del vehículo, como luces o ventiladores, debido a que esta energía
es muy pequeña y no es seguro que se vayan a necesitar.
En el caso de que sea necesario utilizarlos tampoco supondrán una gran
pérdida de energía para el conjunto comparada con la necesaria para las
baterías. Por lo tanto será despreciable.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
33
Capítulo 3: Resultados
El motivo por el que se llevan a cabo simulaciones preliminares es para poder
entender el funcionamiento del modelo y sacar conclusiones antes de elegir las
hipótesis o criterios utilizados. Es una forma de aprender de los errores cometidos
inicialmente y asegurar así el mejor funcionamiento.
En esta primera simulación, lo que se hace es introducir todos los valores necesarios
para calcular la potencia de una forma aproximada u orientativa.
La finalidad es observar qué sucede con la potencia, coger los valores pico de esta,
teniendo en cuenta sólo los datos de la ruta y, ver si al ir introduciendo elementos, y
por lo tanto cambiando la masa supuesta inicialmente, estos valores pico cambian
notablemente o no.
Los datos introducidos son:
Tabla 2: Valores iniciales
datos del buggy
masa buggy (kg) 398
γ 0,09
Cx 0,35
f 0,06
ρ aire (kg/m^3) 1,18
Ax (m^2) 1,726
g (m/s^2) 9,81
motor (kg) 10
baterías (kg) 0
extensor + gasolina(kg) 0
persona(kg) 80
gasolina(kg) 0
Como se puede observar en la tabla 2, solo se cuenta con el peso del buggy, el peso
supuesto del piloto y un peso representativo del motor. Estos pesos no serán los
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
34
definitivos, dado que solo se conoce con exactitud el del buggy (obtenido en su ficha
técnica), y el del piloto, que aunque no sabemos cuál es, se fijará este.
El peso del motor aún no se conoce, dado que al no conocer la potencia exacta
requerida, no se ha podido elegir el motor, pero como el peso de un motor eléctrico no
varía mucho, se ha tomado un valor de 10kg que se cambiará una vez elegido este.
Por el contrario, el peso de las baterías no se puede aproximar, debido a que no se
sabe cuántas se necesitaran y el peso varía enormemente. Por lo tanto no se
introducen en este primer modelo, teniendo en cuenta que al meterlas, el peso total del
conjunto y a causa de esto, la potencia, variarán excesivamente.
Como coeficiente de rodadura se ha escogido el valor de 0,06 debido a que es el más
apropiado para este vehículo por las condiciones del terreno al que se enfrentará.
El coeficiente de penetración del vehículo indica las características aerodinámicas de
la carrocería del vehículo. Cuanto más bajo es el Cx, más aerodinámico es el coche.
Las cifras más normales para turismos están entre 0,30 y 0,40, en este caso hemos
escogido un valor de 0,35 porque es el que indica el fabricante del buggy.
El área frontal se calcula de manera aproximada aprovechando su geometría, de la
siguiente manera:
Ilustración 13: Cálculo del área
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
35
Como se puede ver en la figura, al área del rectángulo principal formado por la altura y
el ancho, se le van restando pequeños rectángulos y triángulos sobrantes hasta que
se llega al área frontal del vehículo.
De este modo, la potencia del motor calculada con estos parámetros queda:
En esta gráfica se puede ver como la potencia crece exponencialmente en algunos
puntos del trayecto. Esto es debido a diferentes causas como:
La resistencia aerodinámica de avance del vehículo, que dependiendo de la velocidad
instantánea que este tenga será mayor o menor. A mayor velocidad mayor resistencia.
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
0 20 40 60 80 100 120 140 160
po
ten
cia
(kW
)
Distancia (km)
Potencia
potencia
Ilustración 14: Gráfica potencia-distancia
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
36
Ilustración 15: Gráfica potencia aerodinámica
La gráfica es de tipo parabólica, debido a que la potencia aerodinámica varía con el
cuadrado de la velocidad. Solo toma valores positivos. En ella influyen los parámetros
de densidad del aire, área frontal proyectada, coeficiente aerodinámico del vehículo y
la velocidad.
Tiene un máximo de 1504,48kW y un mínimo de 1,51kW.
La resistencia a la rodadura que varía principalmente con el tipo de suelo en el que se
encuentre el buggy. El caso que se estudia es muy desfavorable, debido a que en
ningún momento serán suelos asfaltados, por lo que hay un rozamiento muy alto entre
los neumáticos y el suelo.
Ilustración 16: Gráfica potencia de la resistencia de rodadura
0
2000
4000
6000
0 50 100 150
po
ten
cia
(kW
)
distancia (km)
Potencia de resistencia a la rodadura
Potencia de resistencia a la rodadura
0
500
1000
1500
2000
0 20 40 60 80 100 120 140 160
po
ten
cia
(kW
)
Distancia (km)
Potencia aerodinamica
aerodinamica
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
37
Es prácticamente constante en todos sus puntos, pero tiene valores extremos que
varían rápidamente debido a saltos en la velocidad.
Su máximo es de 4832,18kW y su mínimo de 471,01kW. Siempre positiva.
La potencia ascensional debida a la pendiente del terreno. La potencia aumenta o
disminuye en función de las subidas o bajadas. Esta en las bajadas puede tomar
valores negativos, lo que significa que el motor eléctrico en estos tramos está
acumulando energía en las baterías.
Ilustración 17: Gráfica potencia ascensional
Sus valores máximo y mínimo son 10055,3378kW y -22432,31kW.
Por último, analizar la potencia en las aceleraciones. Esta también podrá cambiar su
valor en función de si el buggy acelera o decelera. Para dimensionar el motor, habrá
que tener en cuenta que este deberá sobrepasar los límites de potencia exigidos al
acelerar el vehículo.
-30000
-20000
-10000
0
10000
20000
0 50 100 150
Po
ten
cia
(kW
)
Distancia (km)
Potencia ascensional
potencia ascensional
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
38
Ilustración 18: Gráfica de potencia en la aceleración
Esta potencia también puede tomar valores positivos como negativos. Su máximo es
de 47,29kW y su mínimo de -125,55kW.
Se puede observar que el consumo de potencia depende de lo rápido que se acelere.
Puesto que los estados de energía inicial y final son los mismos, se gasta más
potencia cuánto más deprisa se acelere. Por tanto si se quiere acelerar muy deprisa se
necesitan motores más potentes. También son muy importantes los desniveles del
terreno.
Separar la potencia total de las distintas potencias individuales es curioso para ver
como contribuyen cada una de ellas en los distintos puntos y poder controlar sus picos
si estos son muy llamativos. Sumando estas potencias se obtiene la potencia total ya
vista en el gráfico 12. De este se sacan los puntos críticos, que se utilizaran para
dimensionar el motor y calcular la energía necesaria para las baterías. La mayor
potencia registrada fue de 12,15kW.
Una vez obtenía la potencia calculamos la potencia del motor, que es de
aproximadamente 4,5kW, lo cual no supondrá un gran problema al escoger el motor.
Igualmente, calculamos la energía que se consumirá en el tramo a partir de la
potencia. En total, se necesita una potencia total de 18,22kWh.
-150
-100
-50
0
50
100
0 50 100 150
Po
ten
cia
(kw
)
distancia (km)
potencia en la aceleración
potencia en la aceleración
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
39
Ilustración 19: Gráfica energía-distancia
En esta gráfica se ve la energía que se va a utilizar en todo el recorrido, si se cuenta
con hacer el recorrido completo y poner las baterías al principio cargadas al 100%, se
puede analizar el estado de carga de estas. Esto sirve para una vez elegidas las
baterías que se incluirán en el modelo y por tanto, la energía máxima que son capaces
de almacenar, ver si se podrá completar el trayecto con un solo pack de baterías o
serán necesarias mas.
Ilustración 20: Gráfica Energía consumida
Con esta gráfica ya se pueden empezar a mirar qué elementos se incluirán en el
buggy. El objetivo es conseguir alcanzar la mayor autonomía posible con un solo pack
de baterías, debido a que a mayor numero de packs, mayor peso en el buggy.
0
5
10
15
20
0 50 100 150
Ene
rgía
(kW
h)
Distancia (km)
Energía-Distancia
Energía-Distancia
0
5
10
15
20
0 50 100 150
Ene
rgía
(kW
h)
Distancia (km)
Energía-Distancia
Energía-Distancia
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
40
El proceso consiste en una iteración de distintos valores como el peso de estos
elementos, la potencia exigida y la energía que tendrían que acumular las baterías.
Para empezar, lo primero que se elige es el motor, se encuentra uno cuya masa es de
16kg al que se le suma la masa del controlador, elemento recomendado por el
fabricante del motor, y se incluye en las tablas para ver como varia la potencia. Esta
no variará mucho debido a que anteriormente se había supuesto un peso de 10 kg.
Tabla 3: Potencia en función de la masa
Masa motor +
controlador (kg) Potencia Motor
(w)
10 4456,09 19 4524,52
Además de comprobar la potencia del motor hay que analizar si la velocidad angular
nominal del motor elegido, que es de 3050rpm, es menor de la que se necesita para
el trayecto, esto se puede ver en la siguiente gráfica:
Ilustración 21: Velocidad angular
La velocidad angular máxima existente es de 432,25rpm la cual está muy por debajo
del valor máximo permitido por el motor.
También se puede comprobar si el par del motor se ajusta a los valores dados por el
fabricante o no:
0
100
200
300
400
500
0 50 100 150 Ve
loci
dad
an
gula
r (
rpm
)
Distancia (km)
velocidad angular
velocidad angular
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
41
Ilustración 22: Par motor
El par motor máximo dado por el motor podrá ser de a 0,75 Nm. En este caso se llega
a los 0,74Nm como valor pico, en el resto del itinerario los valores son mucho menores
por lo que aunque este valor sea muy ajustado, el motor no tendrá problemas.
Ahora que el motor esta dimensionado, hay que buscar que baterías colocar, teniendo
en cuenta que al incluir también su peso, esta potencia cambiará, y si cambia en
exceso es posible que el motor elegido no valga, es por esto por lo que el motor ha
sido dimensionado con algo de margen.
Para dimensionar las baterías es preciso ver la energía. Para ello se observa el gráfico
20, en el se puede ver que la energía total ronda los 20kWh. Conseguir esto con un
solo de pack de baterías es complicado, por lo que hay que analizar si se puede incluir
más de uno.
Este es un proceso iterativo, el peso de un solo pack de baterías está entre los 50 y
los 100kg, incluir tanto peso en el buggy supone un cambio exagerado en la potencia
del motor y por lo tanto en la energía de las baterías, por lo que estas baterías
elegidas ya no valen debido a que se supera la energía acumulada en ellas. Además
hay que tener en cuenta que el nivel de carga de las baterías no puede llegar a cero.
El fabricante de baterías facilita un límite de descarga de estas, llamado SOC o estado
de carga, este viene dado en porcentaje y una vez llegado a este valor, la batería ha
de recargarse o quedara inutilizable.
-0,5
0
0,5
1
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Par
(N
m)
Distancia (km)
Par motor
par
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
42
Para hacer este cálculo más sencillo se representan en una misma gráfica dos curvas,
una muestra la energía que se necesita en función del peso que se incluya en el buggy
(línea roja), y la otra la energía que almacenan las baterías en función de su peso
(línea azul):
Ilustración 23: Energía en función del peso
Ambas gráficas con crecientes, a mayor peso mayor energía será requerida, como se
ha explicado anteriormente. Estas dos gráficas tienen pendientes distintas, por lo que
habrá un punto en el que se corten, en este caso el punto de corte esta cerca de los
800kg, lo que corresponde a cuatro packs de baterías, como se puede ver en la tabla
4, esto significa que con cuatro packs se llega a tener la energía necesaria para
completar todo el recorrido.
Tabla 4: baterías en función del peso
numero baterías peso energía baterías energía requerida
0 497 0
1 572 7,2 20,38
2 647 14,4 22,86
3 722 21,6 25,34
4 797 28,8 27,82
5 872 36 30,3
6 947 43,2 32,77
7 1022 50,4 35,25
8 1097 57,6 37,73
0
10
20
30
40
50
60
70
400 500 600 700 800 900 1000 1100
Ene
rgía
(kW
h)
Peso (kg)
Energía-Peso
baterias
energía
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
43
Una vez visto el número de baterías necesarias se tiene que hacer un estudio para
comprobar que caben todas en el buggy.
Estas baterías tienen unas dimensiones de 285x222x732 mm. Por este motivo,
resulta difícil de meter en el buggy los cuatro packs, debido a que no hay espacio
suficiente. Además, el precio de un solo pack de baterías es muy elevado, incluir
cuatro en el modelo supondría un coste excesivo y este proyecto estaría fuera del
mercado.
Finalmente se decide que no será posible incluir más de un pack debido al gran
incremento de peso que esto supone y el poco espacio que hay en el buggy. Esto
significa que hay que incluir algún otro elemento que regenere las baterías al ir
descargándose estas, evitando que lleguen al porcentaje de descarga explicado
anteriormente.
Las baterías encontradas tienen un peso de 75kg que son adecuadas para el modelo.
De esta manera la potencia en función del peso queda:
Tabla 5: Potencia del motor en función del peso
Masa total (kg) Potencia Motor(w)
572 4692,95
Aunque la potencia cambia abundantemente, no hay ningún problema debido a que el
motor sigue valiendo.
Estas baterías son capaces de almacenar una energía de 7,2kWh y su porcentaje de
descarga no puede superar el 80%. Analizamos el gráfico 24:
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
44
-20
-15
-10
-5
0
5
10
0 50 100 150
Ene
rgía
(kw
h)
Distancia (km)
Energía baterias-Distancia
Energía-Distancia
20%
La línea azul muestra cómo se va consumiendo la energía a medida que el vehículo
avanza. Esta indica que entre los kilómetros 40 y 60 ya se llega al límite de descarga,
representado por la línea roja.
Como elemento regenerador de la energía se ha elegido un extensor de autonomía
que cargará las baterías antes de que estas lleguen al 20% de su capacidad, sin
necesidad de parar el buggy como se dijo anteriormente.
Este elemento funciona con gasolina, por lo que al incluir de nuevo el peso, hay que
contar tanto con el extensor como con la gasolina que se incluya.
Ilustración 24: Energía de las baterías en función de la distancia
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
45
Las masas finalmente quedan:
Tabla 6: Peso definitivo
masa buggy (kg) 398
motor (kg) 16
controlador (kg) 3
baterías (kg) 75
extensor + gasolina(kg) 109,179
persona(kg) 80
TOTAL (kg) 681,179
Como se observa en la tabla el conjunto de extensor más gasolina tiene una masa de
109,179 kg. Esto es porque solo el extensor pesa 103 kg, los restantes 6,179 kg
corresponden a la gasolina. Esto se podrá modificar en función de lo que exija el
trayecto. En el que se ha estudiado en este trabajo solo se necesitan 9,38 litros de
gasolina para llegar a la meta, pero el depósito de gasolina que incluye el extensor
tiene una capacidad mucho mayor, pudiendo llenarlo sin problemas para el buggy.
La potencia del motor:
Tabla 7: Potencia del motor definitiva
Potencia Motor(w)
4692,95
Sigue sin haber problemas con la elección del motor, debido a que esta potencia no
supera a la máxima admitida por el motor. Además, no habrá que sacrificar ningún
tramo del itinerario ni bajar la velocidad en ninguno de ellos debido a que la potencia
máxima registrada en la toma de datos tampoco supera a la máxima del motor.
Esto se puede ver en las tablas de potencia y fuerzas ya definitivas. Estas son:
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
46
Tabla 8: Potencias definitivas
Distancia (km) Potencias(kw)
aerodinámica rodadura ascensional aceleración potencia
1 35,26 1854,20 -370,84 13,00 1,53
2 922,98 5505,68 -734,09 50,41 5,74
3 956,00 5564,36 -4451,48 -115,94 1,95
4 127,67 2847,47 -142,37 -10,38 2,82
5 132,20 2879,10 -1631,49 7,27 1,39
6 195,15 3279,82 -655,96 -0,35 2,82
7 195,15 3279,19 -1257,02 0,35 2,22
8 191,30 3257,99 -814,50 -0,81 2,63
9 180,63 3196,44 -586,01 -0,45 2,79
10 116,17 2759,28 -137,96 -10,74 2,73
11 40,59 1943,26 485,82 -0,05 2,47
12 43,97 1995,87 -199,59 0,47 1,84
13 646,19 4888,91 244,45 38,76 5,82
14 879,29 5412,34 -3969,05 -29,15 2,29
15 758,46 5155,08 -2405,70 13,14 3,52
16 503,15 4487,66 -5011,22 -120,03 -0,14
17 7,47 1093,05 2732,63 -0,16 3,83
18 15,18 1399,16 -886,13 1,19 0,53
19 124,96 2811,68 -4920,45 10,34 -1,97
20 207,36 3346,21 -1282,72 0,59 2,27
21 157,70 3055,13 -356,43 -7,68 2,85
22 271,01 3658,68 1280,54 12,61 5,22
23 324,57 3883,60 -2394,89 -9,35 1,80
24 192,64 3265,96 -108,87 -4,28 3,35
25 107,93 2692,11 -628,16 -16,01 2,16
26 632,47 4851,76 2506,74 37,45 8,03
27 666,54 4938,75 -1646,25 -81,13 3,88
28 119,01 2781,54 0,00 -9,35 2,89
29 45,37 2016,30 840,13 -0,81 2,90
30 76,34 2397,83 1198,91 3,96 3,68
31 108,94 2700,81 45,01 0,10 2,85
32 508,59 4513,67 -752,28 36,91 4,31
33 486,42 4444,61 -2592,69 -105,47 2,23
34 55,97 2162,55 865,02 3,22 3,09
35 53,51 2130,31 852,13 -7,77 3,03
36 26,35 1681,16 1260,87 1,99 2,97
37 132,01 2874,71 2730,97 8,83 5,75
38 136,57 2912,12 -242,68 -11,54 2,79
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
47
39 37,28 1887,95 1132,77 -2,05 3,06
40 57,12 2174,54 1993,33 3,16 4,23
41 160,91 3075,73 307,57 6,17 3,55
42 228,71 3457,91 -806,84 0,37 2,88
43 241,23 3520,22 -117,34 1,00 3,65
44 212,91 3376,70 56,28 -4,42 3,64
45 175,94 3168,68 -105,62 0,34 3,24
46 310,79 3830,44 -191,52 13,02 3,96
47 285,21 3719,36 -2479,57 -35,84 1,49
48 94,01 2571,15 428,53 -3,09 3,09
49 230,77 3468,57 231,24 18,17 3,95
50 275,00 3674,86 -2266,16 -18,48 1,67
51 115,40 2751,67 -1513,42 -27,29 1,33
52 15,23 1400,90 863,89 -4,66 2,28
53 1,07 560,92 2290,41 -0,03 2,85
54 3,20 777,15 4999,64 0,26 5,78
55 981,47 5611,62 5050,46 40,82 11,68
56 995,92 5415,00 -26714,02 -149,51 -20,45
57 198,13 3292,07 -2908,00 25,67 0,61
58 213,61 3377,55 -2307,99 -19,38 1,26
59 481,61 4432,43 664,86 32,63 5,61
60 729,69 5090,13 -1611,88 -4,32 4,20
61 705,47 5032,76 -1929,22 0,71 3,81
62 643,33 4879,21 -2602,25 -10,71 2,91
63 722,23 5073,39 845,56 21,91 6,66
64 517,71 4536,10 -3402,08 -100,61 1,55
65 454,07 4343,95 2461,57 29,95 7,29
66 461,40 4345,37 -7676,82 -78,88 -2,95
67 42,76 1977,38 -362,52 -6,72 1,65
68 45,70 2015,92 2553,50 3,61 4,62
69 141,49 2945,55 -1374,59 8,87 1,72
70 119,16 2778,38 -2593,15 -23,24 0,28
71 414,03 4153,05 11974,62 14,51 16,56
72 819,96 5271,58 -7907,37 17,61 -1,80
73 991,11 5634,48 -3380,69 7,18 3,25
74 1028,45 5702,29 -4276,72 -2,02 2,45
75 641,46 4874,94 -2356,22 -80,44 3,08
76 162,37 3083,54 -1593,16 0,00 1,65
77 127,11 2840,70 -2035,83 -5,13 0,93
78 58,79 2197,09 -1464,73 -6,38 0,78
79 623,29 4826,23 3378,36 31,72 8,86
80 629,98 4844,92 -2745,46 -109,81 2,62
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
48
81 67,07 2297,62 76,59 1,14 2,44
82 69,20 2321,48 -502,99 -0,88 1,89
83 489,15 4455,30 -891,06 28,60 4,08
84 757,20 5151,77 -2661,75 -6,93 3,24
85 436,80 4288,44 -2287,17 -73,81 2,36
86 72,29 2353,73 1608,39 0,17 4,03
87 70,33 2333,25 1127,74 -0,39 3,53
88 56,74 2172,93 -36,22 -1,23 2,19
89 165,89 3106,25 1294,27 7,81 4,57
90 264,72 3630,89 363,09 0,51 4,26
91 274,58 3675,46 -306,29 0,52 3,64
92 214,62 3385,66 282,14 -8,03 3,87
93 112,16 2726,82 681,70 -4,54 3,52
94 168,35 3121,77 1092,62 7,29 4,39
95 215,46 3390,15 -56,50 -3,24 3,55
96 185,36 3223,73 -967,12 -0,11 2,44
97 122,61 2809,18 -515,02 -10,54 2,41
98 56,58 2170,13 1012,73 1,13 3,24
99 161,98 3081,37 1437,97 8,07 4,69
100 250,50 3560,49 -2907,73 1,01 0,90
101 243,88 3532,64 -942,04 -1,75 2,83
102 267,54 3643,80 -121,46 4,13 3,79
103 332,85 3919,02 -195,95 2,64 4,06
104 988,70 5633,07 -1220,50 43,87 5,45
105 944,48 5545,62 -2865,24 -106,44 3,52
106 237,86 3503,64 -467,15 1,12 3,28
107 257,61 3598,15 179,91 1,02 4,04
108 187,65 3237,50 215,83 -11,00 3,63
109 193,24 3267,56 1797,16 7,71 5,27
110 184,00 3216,21 -536,03 -13,89 2,85
111 135,79 2905,47 1355,88 5,76 4,40
112 197,18 3291,39 219,43 0,58 3,71
113 191,48 3259,34 -271,61 -1,27 3,18
114 198,94 3301,12 -385,13 2,10 3,12
115 239,86 3513,47 -351,35 2,49 3,40
116 248,38 3554,59 -414,70 -1,51 3,39
117 226,61 3447,62 229,84 -0,85 3,90
118 210,58 3364,23 -448,56 -0,95 3,13
119 208,42 3352,28 -1005,68 0,71 2,56
120 251,79 3570,80 -357,08 3,92 3,47
121 197,12 3291,01 329,10 -25,16 3,79
122 304,62 3804,27 1204,68 15,17 5,33
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
49
123 876,63 5412,09 270,60 56,32 6,62
124 758,43 5156,38 -1375,03 -101,12 4,44
125 150,51 3007,51 -952,38 0,85 2,21
126 160,65 3074,13 51,24 0,44 3,29
127 175,34 3165,06 -263,76 1,34 3,08
128 134,18 2895,01 -193,00 -7,89 2,83
129 53,53 2130,65 781,24 -2,77 2,96
130 25,90 1673,04 -27,88 -0,50 1,67
131 25,01 1651,68 1403,92 0,55 3,08
132 57,05 2173,95 1920,32 3,34 4,15
133 159,09 3063,65 919,10 6,43 4,15
134 186,84 3232,84 53,88 -4,81 3,47
135 90,79 2541,34 592,98 -11,78 3,21
136 287,15 3723,61 3847,73 22,98 7,88
137 333,37 3921,00 392,10 -33,31 4,61
138 740,43 5115,78 596,84 47,08 6,50
139 706,53 5028,44 -4777,02 -138,34 0,82
140 37,00 1879,93 2161,92 1,56 4,08
141 76,29 2397,90 799,30 3,00 3,28
142 167,48 3116,62 883,04 5,30 4,17
143 135,03 2900,80 -773,55 -21,67 2,24
144 379,79 4078,73 6118,10 19,66 10,60
145 994,94 5645,24 -658,61 47,56 6,03
146 799,67 5242,31 -4368,59 -118,90 1,55
147 585,44 4727,08 -3072,60 29,36 2,27
148 1058,04 5754,51 -4987,24 14,28 1,84
149 826,21 5305,12 -1856,79 -56,34 4,22
150 263,29 3620,42 -2836,00 -56,96 0,99
151 34,70 1844,16 553,25 0,23 2,43
152 139,13 2929,08 1366,91 14,21 4,45
153 296,85 3772,26 251,48 7,74 4,33
154 245,66 3539,10 -2241,43 -11,03 1,53
155 82,90 2464,62 1232,31 -2,01 3,78
156 50,79 2094,19 -104,71 -2,62 2,04
157 29,28 1742,98 174,30 0,03 1,95
158 18,13 1485,42 247,57 -1,81 1,75
159 22,05 1572,54 3407,17 1,56 5,00
160 63,38 2254,11 864,07 3,03 3,18
161 51,74 2107,11 316,07 -16,78 2,46
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
50
Para poder ver de una forma más sencilla y rápida qué potencia hay en cada punto, se
representan gráficamente. Se va a comparar cada potencia con la calculada en un
principio, para ver los cambios a lo largo del desarrollo del proyecto, y analizar cómo
cambia la potencia manteniendo el itinerario pero cambiando la masa final del
vehículo.
La potencia aerodinámica final no varía mucho respecto a la inicial. Se puede ver
como sus valores son más bajos a lo largo de todo el trayecto pero no hay grandes
cambios.
Ilustración 25:Comparativa potencia aerodinámica inicial y final
0
500
1000
1500
2000
0 50 100 150
po
ten
cia
(kW
)
Distancia (km)
Potencia aerodinamica
aerodinamica
aerodinámica final
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
51
La gráfica de potencia de resistencia a la rodadura tampoco sufre muchos cambios.
Esta queda un poco por encima de la inicial, tomando valores más altos.
La potencia ascensional no sufre apenas cambios a lo largo del trayecto como se
puede observar en el gráfico, las los gráficas están montadas la una sobre la otra.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 50 100 150
po
ten
cia
(kW
)
distancia (km)
Potencia de resistencia a la rodadura
Potencia de resistencia a la rodadura
Potencia de resistencia a la rodadura final
Ilustración 26: Comparativa de potencias de resistencia a la rodadura inicial y final
-30000
-20000
-10000
0
10000
20000
0 50 100 150
Po
ten
cia
(kW
)
Distancia (km)
Potencia ascensional
potencia ascensional
Potencia ascensional final
Ilustración 27: Comparativa potencia ascensional
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
52
A la potencia debida a la aceleración le pasa lo mismo que a la anterior, las dos
gráficas se superponen, lo que quiere decir que no hay cambios.
Lo siguiente será analizar tanto la velocidad angular del motor como el par ofrecido por
este, como se ha hecho anteriormente, y comprobar que no habrá problemas en este
aspecto tampoco.
Ilustración 29: Velocidad angular final
0
100
200
300
400
500
0 50 100 150
Ve
loci
dad
an
gula
r (
rpm
)
Distancia (km)
velocidad angular
velocidad angular
-200
-150
-100
-50
0
50
100
0 50 100 150
Po
ten
cia
(kw
)
distancia (km)
Potencia de aceleración
potencia en la aceleración
Potencia de aceleración final
Ilustración 28: Comparativa potencia de la aceleración
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
53
Ilustración 30: Par del motor
Ninguna de las dos gráficas ofrece cambios significativos respecto a las enseñadas al
principio del estudio, el motor escogido funciona perfectamente en las condiciones que
se han impuesto en este proyecto, por lo tanto no habrá cambios de motor a lo largo
de este.
Por otro lado, al incluir en el modelo el extensor, hay que analizar que ocurre con la
energía acumulada en las baterías. Estas tienen una capacidad máxima de 7,2 kWh
pero solo podrán descargarse hasta un 80% de su capacidad para que funcionen
correctamente y no se estropeen en poco tiempo, lo que significa que podrán
descargarse hasta llegar a 1,44 kWh. Como se ha comentado antes, a este valor se
llegará muy pronto, entre los kilómetros 40 y 60, para poder llegar al final del recorrido
el extensor tendrá que cargarlas.
Además de esto, se ha tenido en cuenta la recuperación de la energía existente por el
tipo de motor seleccionado. Esto significa que cada vez que el coche frene se
recuperará un máximo del 30% de la energía consumida en ese tramo. Es por ello por
lo que en los puntos del trayecto en los que la energía es negativa, se sumará un 30%
de esta.
De este modo, las tablas para el cálculo de la energía quedan:
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Par
(N
m)
Distancia (km)
Par del motor
par
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
54
Tabla 9: Energía definitiva
Distancia E
(kwh) 30% Energía regenerada
extensor Energía batería
%Energía batería
Energía con
extensor
0,00
7,20
7,20
6,48
1 0,05 0,00 0,49 6,43 1,44 7,15
2 0,31 0,00 0,49 6,12 1,44 6,83
3 0,04 0,00 0,49 6,08 1,44 6,79
4 0,10 0,00 0,49 5,99 1,44 6,70
5 0,07 0,00 0,49 5,92 1,44 6,62
6 0,10 0,00 0,49 5,82 1,44 6,52
7 0,08 0,00 0,49 5,74 1,44 6,44
8 0,09 0,00 0,49 5,65 1,44 6,35
9 0,10 0,00 0,49 5,56 1,44 6,25
10 0,09 0,00 0,49 5,47 1,44 6,16
11 0,12 0,00 0,49 5,34 1,44 6,03
12 0,09 0,00 0,49 5,25 1,44 5,94
13 0,30 0,00 0,49 4,95 1,44 5,63
14 0,04 0,00 0,49 4,90 1,44 5,58
15 0,06 0,00 0,49 4,84 1,44 5,52
16 0,00 0,00 0,49 4,84 1,44 5,52
17 0,25 0,00 0,49 4,58 1,44 5,25
18 0,04 0,00 0,49 4,55 1,44 5,22
19 -0,10 0,07 0,49 4,58 1,44 5,25
20 0,08 0,00 0,49 4,50 1,44 5,17
21 0,10 0,00 0,49 4,40 1,44 5,07
22 0,27 0,00 0,49 4,14 1,44 4,79
23 0,06 0,00 0,49 4,07 1,44 4,73
24 0,11 0,00 0,49 3,96 1,44 4,61
25 0,04 0,00 0,49 3,92 1,44 4,57
26 0,41 0,00 0,49 3,51 1,44 4,15
27 0,07 0,00 0,49 3,44 1,44 4,08
28 0,10 0,00 0,49 3,34 1,44 3,98
29 0,15 0,00 0,49 3,20 1,44 3,83
30 0,18 0,00 0,49 3,01 1,44 3,64
31 0,10 0,00 0,49 2,91 1,44 3,54
32 0,15 0,00 0,49 2,76 1,44 3,38
33 0,04 0,00 0,49 2,72 1,44 3,34
34 0,21 0,00 0,49 2,52 1,44 3,13
35 0,10 0,00 0,49 2,42 1,44 3,02
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
55
36 0,15 0,00 0,49 2,27 1,44 2,87
37 0,29 0,00 0,49 1,98 1,44 2,57
38 0,09 0,00 0,49 1,88 1,44 2,48
39 0,15 0,00 0,49 1,73 1,44 2,32
40 0,28 0,00 0,49 1,45 1,44 2,03
41 0,18 0,00 0,49 1,27 1,44 1,84
42 0,10 0,00 0,49 1,17 1,44 1,74
43 0,12 0,00 0,49 1,05 1,44 1,61
44 0,12 0,00 0,49 0,92 1,44 1,98
45 0,11 0,00 0,49 0,81 1,44 2,36
46 0,14 0,00 0,49 0,68 1,44 2,71
47 0,03 0,00 0,49 0,65 1,44 3,18
48 0,10 0,00 0,49 0,55 1,44 3,56
49 0,13 0,00 0,49 0,41 1,44 3,92
50 0,03 0,00 0,49 0,38 1,44 4,38
51 0,02 0,00 0,49 0,36 1,44 4,85
52 0,08 0,00 0,49 0,28 1,44 5,26
53 0,47 0,00 0,49 -0,19 1,44 5,28
54 0,86 0,00 0,49 -1,05 1,44 4,90
55 1,00 0,00 0,49 -2,06 1,44 4,39
56 -0,33 0,23 0,49 -1,96 1,44 4,98
57 0,01 0,00 0,49 -1,97 1,44 5,46
58 0,02 0,00 0,49 -1,99 1,44 5,93
59 0,19 0,00 0,49 -2,19 1,44 6,22
60 0,07 0,00 0,49 -2,26 1,44 6,64
61 0,07 0,00 0,49 -2,33 1,44 7,06
62 0,05 0,00 0,49 -2,38 1,44 7,01
63 0,12 0,00 0,49 -2,50 1,44 6,89
64 0,03 0,00 0,49 -2,53 1,44 6,86
65 0,37 0,00 0,49 -2,90 1,44 6,49
66 -0,05 0,03 0,49 -2,89 1,44 6,50
67 0,06 0,00 0,49 -2,94 1,44 6,45
68 0,31 0,00 0,49 -3,25 1,44 6,14
69 0,06 0,00 0,49 -3,31 1,44 6,08
70 0,01 0,00 0,49 -3,32 1,44 6,07
71 2,22 0,00 0,49 -5,54 1,44 3,85
72 -0,02 0,02 0,49 -5,53 1,44 3,86
73 0,06 0,00 0,49 -5,59 1,44 3,79
74 0,05 0,00 0,49 -5,64 1,44 3,75
75 0,06 0,00 0,49 -5,70 1,44 3,69
76 0,06 0,00 0,49 -5,75 1,44 3,63
77 0,03 0,00 0,49 -5,79 1,44 3,60
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
56
78 0,03 0,00 0,49 -5,81 1,44 3,57
79 0,61 0,00 0,49 -6,42 1,44 2,97
80 0,05 0,00 0,49 -6,47 1,44 2,92
81 0,12 0,00 0,49 -6,59 1,44 2,80
82 0,10 0,00 0,49 -6,69 1,44 2,70
83 0,21 0,00 0,49 -6,90 1,44 2,49
84 0,06 0,00 0,49 -6,96 1,44 2,43
85 0,04 0,00 0,49 -7,00 1,44 2,39
86 0,20 0,00 0,49 -7,20 1,44 2,18
87 0,18 0,00 0,49 -7,38 1,44 2,01
88 0,11 0,00 0,49 -7,49 1,44 1,90
89 0,31 0,00 0,49 -7,80 1,44 2,08
90 0,15 0,00 0,49 -7,95 1,44 2,42
91 0,12 0,00 0,49 -8,07 1,44 2,79
92 0,13 0,00 0,49 -8,20 1,44 3,15
93 0,12 0,00 0,49 -8,32 1,44 3,52
94 0,22 0,00 0,49 -8,54 1,44 3,79
95 0,12 0,00 0,49 -8,66 1,44 4,16
96 0,08 0,00 0,49 -8,75 1,44 4,56
97 0,08 0,00 0,49 -8,83 1,44 4,97
98 0,16 0,00 0,49 -8,99 1,44 5,30
99 0,24 0,00 0,49 -9,23 1,44 5,55
100 0,03 0,00 0,49 -9,26 1,44 6,01
101 0,10 0,00 0,49 -9,36 1,44 6,40
102 0,13 0,00 0,49 -9,49 1,44 6,76
103 0,14 0,00 0,49 -9,63 1,44 7,11
104 0,19 0,00 0,49 -9,82 1,44 6,92
105 0,07 0,00 0,49 -9,89 1,44 6,85
106 0,11 0,00 0,49 -10,00 1,44 6,74
107 0,14 0,00 0,49 -10,14 1,44 6,60
108 0,12 0,00 0,49 -10,26 1,44 6,48
109 0,27 0,00 0,49 -10,53 1,44 6,21
110 0,10 0,00 0,49 -10,62 1,44 6,11
111 0,22 0,00 0,49 -10,85 1,44 5,89
112 0,13 0,00 0,49 -10,97 1,44 5,77
113 0,11 0,00 0,49 -11,08 1,44 5,66
114 0,11 0,00 0,49 -11,19 1,44 5,55
115 0,12 0,00 0,49 -11,30 1,44 5,44
116 0,12 0,00 0,49 -11,42 1,44 5,32
117 0,13 0,00 0,49 -11,55 1,44 5,19
118 0,11 0,00 0,49 -11,66 1,44 5,08
119 0,09 0,00 0,49 -11,75 1,44 4,99
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
57
120 0,12 0,00 0,49 -11,86 1,44 4,87
121 0,06 0,00 0,49 -11,93 1,44 4,81
122 0,27 0,00 0,49 -12,20 1,44 4,54
123 0,12 0,00 0,49 -12,32 1,44 4,42
124 0,08 0,00 0,49 -12,40 1,44 4,34
125 0,08 0,00 0,49 -12,47 1,44 4,27
126 0,11 0,00 0,49 -12,58 1,44 4,16
127 0,10 0,00 0,49 -12,69 1,44 4,05
128 0,10 0,00 0,49 -12,78 1,44 3,96
129 0,15 0,00 0,49 -12,93 1,44 3,81
130 0,11 0,00 0,49 -13,04 1,44 3,70
131 0,15 0,00 0,49 -13,20 1,44 3,54
132 0,21 0,00 0,49 -13,40 1,44 3,33
133 0,21 0,00 0,49 -13,61 1,44 3,12
134 0,12 0,00 0,49 -13,73 1,44 3,01
135 0,11 0,00 0,49 -13,84 1,44 2,90
136 0,40 0,00 0,49 -14,24 1,44 2,50
137 0,08 0,00 0,49 -14,32 1,44 2,42
138 0,23 0,00 0,49 -14,54 1,44 2,19
139 0,02 0,00 0,49 -14,56 1,44 2,18
140 0,20 0,00 0,49 -14,77 1,44 1,97
141 0,16 0,00 0,49 -14,93 1,44 1,81
142 0,21 0,00 0,49 -15,14 1,44 2,09
143 0,08 0,00 0,49 -15,22 1,44 2,50
144 0,89 0,00 0,49 -16,11 1,44 2,10
145 0,11 0,00 0,49 -16,22 1,44 2,48
146 0,03 0,00 0,49 -16,25 1,44 2,94
147 0,13 0,00 0,49 -16,38 1,44 3,30
148 0,04 0,00 0,49 -16,41 1,44 3,75
149 0,08 0,00 0,49 -16,49 1,44 4,17
150 0,02 0,00 0,49 -16,51 1,44 4,64
151 0,16 0,00 0,49 -16,67 1,44 4,97
152 0,15 0,00 0,49 -16,82 1,44 5,31
153 0,15 0,00 0,49 -16,97 1,44 5,65
154 0,08 0,00 0,49 -17,05 1,44 6,06
155 0,13 0,00 0,49 -17,18 1,44 6,42
156 0,10 0,00 0,49 -17,28 1,44 6,81
157 0,13 0,00 0,49 -17,41 1,44 7,17
158 0,15 0,00 0,49 -17,55 1,44 7,02
159 0,58 0,00 0,49 -18,14 1,44 6,44
160 0,16 0,00 0,49 -18,30 1,44 6,28
161 0,08 0,00 0,49 -18,38 1,44 6,20
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
58
Observaciones de la tabla 8:
La primera columna corresponde a la distancia en kilómetros, son los 161
tramos de un kilómetro cada uno en los que se ha dividido el recorrido
completo.
La segunda columna representa la energía instantánea que hay en cada tramo
de un kilómetro. La suma de todos estos valores dará como resultado la
energía total que se consumirá en el trayecto, que es de 24,51kWh.
La siguiente columna muestra la energía que se regenera en las bajadas, o en
los tramos en los que la energía instantánea es negativa. Es por esto por lo
que en la gran mayoría de los puntos este valor es cero, y solo en aquellos
cuya energía es negativa hay un valor, que corresponde al 30% de la energía
de dicho tramo.
La columna que sigue representa la energía que da el extensor de autonomía
en cada tramo. Este tiene un valor de 0,49 debido a que el extensor de
autonomía elegido, funcionando al 50% de su capacidad, produce 15kW y
recarga la batería consumiendo 240g/kWh de gasolina, lo que corresponde a
4,73 litros de gasolina en una hora. Esto quiere decir que cada hora el extensor
ha proporcionado una energía a las baterías de 13,074, debido a que el tiempo
total del recorrido de este estudio es de 6,08 horas aproximadamente, el total
de kWh proporcionados será de 79,5, por lo que a cada kilómetro le
corresponderá el valor de 0,49kWh aproximadamente.
La quinta columna muestra la energía que habría en las baterías en cada
kilómetro si no hubiese extensor de autonomía. Es por ello por lo que el primer
valor es 7,2kWh, al que se le restan los kwh que son desaprovechados debido
al rendimiento del motor y de las distintas conexiones entre aparatos eléctricos
cuyos rendimientos son inferiores al 100%. Esta energía se pierde, por ello no
se cuenta con ella. Este será el nuevo valor de máxima carga de las baterías, y
va bajando según se avanza en el recorrido, hasta alcanzar valores negativos a
partir de los 40-60 km.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
59
La columna adyacente muestra el 20% de la energía máxima capaz de
almacenar las baterías, este valor corresponde a la línea roja del gráfico de la
energía que se mostrara más tarde, y para asegurar el correcto funcionamiento
del modelo la energía que hay en las baterías no podrá ser inferior a este valor.
La última columna va mostrando la energía que hay en las baterías, el primer
valor que aparece es el mismo que en la columna número cinco, y los valores
serán iguales hasta que se aproximen a la línea roja explicada anteriormente.
Es entonces cuando el extensor actúa, y a los valores de la columna cinco se
le suman los 0,49kWh generados por el extensor, mientras se le resta la
energía consumida en ese tramo. Los tramos en los que el extensor esta en
funcionamiento se han representado con un color verde más fuerte que el del
resto de valores.
Lo explicado anteriormente se ve más claro en la gráfica de energía:
Ilustración 31: Gráfico energía-distancia definitivo
Como se puede ver en la gráfica, la línea azul representa la carga que hay en las
baterías según se avanza en el trayecto. El punto más alto en el eje ordenadas
corresponde al nivel de carga máxima. Las baterías se irán descargando a medida que
el vehículo avance y antes de llegar al 20% (línea roja) el extensor actuará, cargando
las baterías hasta un valor cercano al de máxima carga pero sin llegar a alcanzarlo.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Ene
rgía
(kw
h)
Distancia (km)
Energía-Distancia
energia
20%
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
60
Los puntos verdes representan el punto donde se deberá conectar el extensor, debido
a que este tarda un tiempo en arrancar, de este modo se podrán seguir utilizando las
baterías y antes de llegar al 20% de su capacidad el extensor empezará a producir
energía.
Llegados a este punto, se empezaron a estudiar distintas alternativas para ver si
podían mejorar algunos aspectos del proyecto.
Una de las posibilidades analizadas fue la inclusión de pilas de hidrógeno en vez de
las baterías eléctricas, debido a que estas son menos nocivas para el medio ambiente
y proporcionan más autonomía.
Se encontraron unas pilas de la marca Hidrogenics con las que se conseguía terminar
el itinerario marcado para este estudio sin la necesidad de incluir extensor de
autonomía, lo que significaban menos elementos que incluir en el buggy y, lo más
importante, no había necesidad de utilizar combustible en el modelo.
Tabla 10: Pilas de hidrógeno
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
61
Estas pilas cumplen todos los requisitos para poder incluirlas salvo uno, el peso. Como
se puede observar en la ilustración estas son demasiado pesadas, rondan los 1000kg
y es por este motivo por lo que se retiran del estudio y se vuelve a las baterías
eléctricas, que en este caso se ajustan mucho más a lo que se busca.
Quizá en un futuro, cuando estas pilas estén más desarrolladas, serán mejor opción
para este trabajo, pero a día de hoy la mejor alternativa es la explicada a lo largo del
estudio.
Una vez terminado el estudio es importante comprobar que todos los elementos
elegidos para incluirlos en el buggy caben dentro de este sin problemas. Para ello, se
realizan unos bocetos del buggy escogido, el BUGRACER 500i, partiendo de los datos
y las fotos ofrecidas por el vendedor de este modelo de vehículo de combustible en su
catálogo:
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
62
Además de la ficha técnica se proporcionaban algunas fotos de las distintas vistas del
vehículo, como:
Tabla 11: Ficha técnica del buggy de combustible
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
63
Ilustración 262: Vista general del buggy
Ilustración33: Vista frontal del buggy
Ilustración 34: Vista de perfil del buggy
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
64
A partir de estas imágenes se han obtenido los siguientes bocetos, realizados con
autocad:
Ilustración 27: Vista general del buggy
Ilustración 36: Vista trasera del buggy
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
65
Más tarde, elegidos ya los componentes, se añadieron a estos bocetos para
comprobar, como se ha dicho anteriormente, que no había problemas de espacio.
Ilustración 37: Vista lateral del buggy
Ilustración 38: Vista superior del buggy
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
66
El buggy con los elementos incluidos queda:
Ilustración 39: Vista general con elementos incluidos
Ilustración 40: Vista trasera con elementos incluidos
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
67
Ilustración 42: Vista superior con elementos incluidos
Ilustración 41: Vista lateral con elementos incluidos
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
68
Perteneciendo los colores negro, azul, amarillo y rojo al motor, controlador, pack de
baterías y extensor de autonomía respectivamente.
Como se puede comprobar en las imágenes, no hay ningún problema de espacio en el
buggy y, los elementos escogidos, entran perfectamente.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
69
Capítulo 4: Componentes eliminados o sustituidos
En este apartado se tratará de justificar la elección de los elementos que han sido
eliminados, sustituidos o añadidos en la modificación del buggy a eléctrico. En primer
lugar se hablar á de los elementos que, al sustituir el sistema motriz de combustión por
otro eléctrico, pierden su valor en el actual buggy por lo que se eliminarán para ganar
espacio y reducir el peso total, intentando suplir sus huecos con los elementos
modificados o añadidos, que se explicarán después.
Para empezar, el primer elemento sustituido es el motor de combustión, elemento
principal en el buggy convencional, el cual tiene varios accesorios que sin él ya no
sirven de nada y que por lo tanto se quitarán. Estos son:
Caja de velocidades: es el elemento encargado de obtener en las ruedas el par
motor suficiente para poner en movimiento el vehículo desde parado, y una vez
en marcha obtener un par suficiente en ellas para vencer las resistencias al
avance, fundamentalmente las derivadas del perfil aerodinámico, de
rozamiento con la rodadura y de pendiente en ascenso.
Ilustración 43: Caja de cambios
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
70
Los motores eléctricos no necesitan caja de cambios, debido a que están
diseñados para cambiar su velocidad con solo apretar el acelerador.
Bomba de aceite: suministra aceite a todas las partes del motor para
lubricarlas y que funcionen correctamente.
El nuevo motor ya no necesita de lubricación, debido a que está formado por
rodamientos, que en vez de engrasarse con aceite lo hacen con un derivado
del petróleo.
Bomba de agua: forma parte del sistema de refrigeración de un vehículo, es la
encargada de hacer que el líquido refrigerante del motor circule por todo su
interior, así como por los conductos de refrigeración del mismo.
Ilustración 44: Bomba de aceite
Ilustración 45: Bomba de agua
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
71
Esta componente ya no hará falta debido a que un motor eléctrico se refrigera
con aire.
Alternador: este trabaja con la batería para generar energía para los
componentes eléctricos del coche, como las luces interiores y exteriores y el
panel de instrumentos.
Ya no será necesario debido a que ahora se cuenta con un sistema de
almacenamiento eléctrico y otro de generación de electricidad.
Motor de arranque: es un motor eléctrico alimentado con corriente continua con
imanes de tamaño reducido y que se emplea para facilitar el encendido de los
motores de combustión interna, para vencer la resistencia inicial de los
componentes cinemáticos del motor al arrancar.
Ilustración 46: Alternador
Ilustración 47: Motor de arranque
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
72
Este motor se elimina debido a que el motor eléctrico es capaz de arrancar por
sí mismo.
Baterías de arranque: son las baterías con las que se alimenta el motor de
arranque. Dado que ya no hay motor de arranque, estas no serán necesarias.
Depósito de combustible: este elemento guarda el combustible que alimenta al
motor.
En este caso se eliminará debido a que el extensor de autonomía lleva incluido
su propio depósito, de menor tamaño.
El buggy que se ha elegido para este estudio está equipado también con una serie de
accesorios que no son imprescindibles y que además gastan energía eléctrica, lo cual
es mejor evitar. Estos elementos pueden ser la calefacción, el reproductor de música o
la radio.
Ilustración 48: Baterías de arranque
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
73
Algunos de los elementos que se han cambiado debido a que ya no resultaban útiles y
necesitaban algunos cambios son:
[1] Indicador o display: es un cuadro de control que incluyen los vehículos para
obtener información de manera visual y rápida. Esta información puede ser
desde la velocidad, o los indicadores de las luces como los niveles de
combustible o de aceite que hay en los respectivos depósitos.
Como es lógico, este elemento ya no será de utilidad y habrá que sustituirlo por otro
que proporcione la información que se necesita, como el nivel de carga de las
baterías, la gasolina que hay en el depósito del extensor de autonomía, la
regeneración de las baterías o si hubiese alguna avería además de algunas habituales
como la velocidad que siguen siendo de interés.
Ilustración 49: Cuadro de control de un vehículo convencional
Ilustración 50: Display eléctrico
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
74
Para el funcionamiento del modelo es necesario añadir una serie de dispositivos, tales
como:
Motor eléctrico: es una máquina eléctrica que transforma energía
eléctrica en energía mecánica por medio de campos magnéticos
variables electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son
reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica
funcionando como generadores. Pueden funcionar conectados a una red de
suministro eléctrico o a baterías.
Las ventajas de utilizar estos motores en vez de los convencionales de combustión
son:
1. No emiten contaminación al ambiente al funcionar.
2. Con la misma potencia que un motor de combustión, estos son de
menor tamaño y su peso es más reducido.
3. Se pueden acoplar a cualquier vehículo debido a que se pueden
construir de cualquier tamaño.
4. Su par de giro es casi constante y puede llegar a ser muy elevado.
5. Su rendimiento varía con la potencia que proporcionen, pudiendo
llegar a porcentajes muy altos.
Hay distintos tipos de motores eléctricos, los que más potencia proporcionan y los que
más se ajustan a este estudio son los motores de imanes permanentes, además
tienen un mayor rendimiento y menor mantenimiento, entre los cuales hay que
distinguir los de corriente continua y los de corriente alterna:
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
75
Motor de corriente continua: estos motores son muy fáciles de utilizar. La
gran variedad de la velocidad, junto con su fácil control y la gran flexibilidad de
las características par-velocidad del motor de corriente continua, han hecho
que en los últimos años se emplee éste cada vez más con maquinas en las
que se necesite amplio margen de velocidad y control fino de las mismas.
Existe un creciente número de procesos industriales que requieren una exactitud en
su control o una gama de velocidades que no se puede conseguir con motores de
corriente alterna. El motor de corriente continua mantiene un rendimiento alto en un
amplio margen de velocidades, lo que junto con su alta capacidad de sobrecarga lo
hace más apropiado que el de corriente alterna para muchas aplicaciones.
Antiguamente, tenían un mantenimiento muy costoso, pero actualmente al incluir los
imanes permanentes, su mantenimiento resulta mucho más sencillo. Son motores
sencillos, de alta potencia, aunque menor que la que ofrecen los motores de
corriente alterna, y más baratos y fiables que otros motores.
La gran ventaja es que al ser alimentados con corriente continua, la misma que
alimenta a las baterías, no será necesario incluir un convertidor.
Motor de corriente alterna: estos tienen un funcionamiento parecido a los de
corriente continua. Son motores más extendidos debido a que son muy fiables
Ilustración 51: Motor de corriente continua
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
76
al no necesitar corriente de excitación en el rotor. Estos motores tienen un
rendimiento muy elevado.
Hay dos tipos de motores de corriente alterna, los motores síncronos y los de
inducción:
1. El motor síncrono es un alternador trifásico que funciona a la inversa.
Los imanes del campo se montan sobre un rotor y se excitan mediante
corriente continua, y las bobinas de la armadura están divididas en tres
partes y alimentadas con corriente alterna trifásica. La variación de las
tres ondas de corriente en la armadura provoca una reacción
magnética variable con los polos de los imanes del campo, y hace que
el campo gire a una velocidad constante, que se determina por la
frecuencia de la corriente en la línea de potencia de corriente alterna.
La velocidad constante de un motor síncrono es ventajosa en ciertos
aparatos. Sin embargo, no pueden utilizarse este tipo de motores en
aplicaciones en las que la carga mecánica sobre el motor llega a ser
muy grande, ya que si el motor reduce su velocidad cuando está bajo
carga puede quedar fuera de fase con la frecuencia de la corriente y
llegar a pararse. Los motores síncronos pueden funcionar con una
Ilustración 52: Motor de corriente alterna
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
77
fuente de potencia monofásica mediante la inclusión de los elementos
de circuito adecuados para conseguir un campo magnético rotatorio.
2. El más simple de todos los tipos de motores eléctricos es el motor de
inducción de caja de ardilla que se usa con alimentación trifásica. La
armadura de este tipo de motor consiste en tres bobinas fijas y es
similar a la del motor síncrono. El elemento rotatorio consiste en un
núcleo, en el que se incluyen una serie de conductores de gran
capacidad colocados en círculo alrededor del árbol y paralelos a él.
Cuando no tienen núcleo, los conductores del rotor se parecen en su
forma a las jaulas cilíndricas que se usaban para las ardillas.
A la vista de estas opciones, se ha tomado la decisión de incluir en el modelo un
motor eléctrico de corriente continua e imanes permanentes. Esto es debido a que el
motor es el elemento principal que incluirá el vehículo y tendrá que ser fiable y tener
buenas prestaciones para su correcta utilización y óptimo aprovechamiento.
Este motor tendrá que incluir:
-La posibilidad de invertir sus fases para poder ir marcha atrás en el caso de
que el conductor lo necesite.
- Deberá incorporar el freno regenerativo, mencionado con anterioridad, para
poder así recargar las baterías. Esto solo se hará cuando la energía consumida
por el buggy en un tramo sea negativa, regenerando un 30% de esta al frenar.
- será necesario una correcta refrigeración del motor, por lo que hay que incluir
un ventilador que irá enganchado al eje del motor.
Otro elemento que será necesario incorporar será:
Baterías: son dispositivos diseñados para almacenar energía eléctrica. Estas
emplean sal de litio que da los iones necesarios para una reacción
electroquímica que se da entre el cátodo y el ánodo.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
78
Las propiedades de estas baterías son su ligereza, la capacidad energética
que tienen y la ausencia del efecto memoria, por lo que son más eficientes
que hace unos años.
Los inconvenientes son su rápida degradación y la gran sensibilidad que
tienen a las altas temperaturas.
Los requisitos para su elección son:
-Deberán trabajar a distinto voltaje e intensidad, ya que existen unas
baterías del tipo CCCV, que significa constant current constant voltaje, las
cuales no nos sirven para este modelo debido a que trabajan a intensidad y
voltaje constantes, como indica su nombre, y no son apropiadas para un
vehículo, que necesitará una energía específica en cada momento por lo
que tendrá que variar estos dos parámetros según lo que requiera el
trayecto. Además la frenada regenerativa necesita variar también estos dos
valores constantemente, un motivo más para no utilizar estas baterías.
-Un dato importante que habrá que tener en cuenta a la hora de elegirlas
será el llamado SOC o DOD.
El SOC es el estado de carga de una batería, es la cantidad residual de
carga que puede restituir la batería en relación a la cantidad nominal que
Ilustración 53: Baterías ion-litio
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
79
puede almacenar. El SOC se expresa en porcentaje y es del 100% cuando
la batería está cargada al máximo.
El DOD es la profundidad de descarga de una batería, es el ratio de
energía descargada en relación a la cantidad de energía que puede
almacenar. El DOD se expresa en porcentaje y es el contrario del SOC.
Los fabricantes son los que facilitan el porcentaje de máxima descarga que
puede tener la batería, si la carga baja de este valor podrá quedar
inutilizable. Es por ello por lo que habrá que controlar su estado de carga o
SOC e imponer un límite que será este porcentaje dado por el fabricante.
Lo que interesa al escoger las baterías es que el porcentaje de descarga
máxima sea lo menor posible y así aprovecharla al máximo.
-Es importante decir que un factor a tener en cuenta es que las baterías
solo pueden recargarse hasta el 100% de su carga, por lo que hay que
tener especial cuidado con las frenadas regenerativas si las baterías ya
están cargadas, debido a que no podrán cargarse más. Es por esto por lo
que el sistema de control deberá desechar el exceso de energía generado
en las frenadas si las baterías ya han llegado a su máximo admisible. Por
este motivo también habrá que programar el extensor de autonomía para
que se apague antes de llegar a este valor.
-Estas baterías deberán ir protegidas debidamente para evitar daños o
deterioros de sus elementos. Para ello irán protegidas con una chapa de
acero, que se tendrá que incluir, protegiéndolas así de posibles impactos.
-Por otro lado, será conveniente sujetar bien las baterías al buggy, pero de
forma que, estando bien ancladas a este, sea fácil cambiarlas. El cambio de
baterías deberá ser rápido y seguro.
-La temperatura de funcionamiento de las baterías tendrá que ser
controlada en todo momento, debido a que en determinados niveles de
temperatura estas podrán funcionar mal o dejar de hacerlo.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
80
Las baterías de litio funcionan mejor con temperaturas ambiente suaves, de
20 a 25 grados centígrados. Con mucho calor y mucho frío pueden perder
gran parte de su rendimiento, lo que afectará a la autonomía del coche.
A 5 grados bajo cero, por ejemplo, la autonomía en uso real se reduce de
media un 20%. Las pilas de litio soportan mejor el calor y, a 40 grados, la
merma en el radio de acción es de un 15% en promedio.
Con temperaturas bajo cero se pierde densidad energética y, en mayor
medida, densidad de potencia. A -10 grados, la autonomía cae casi un
25%, pero la potencia o aceleración hasta un 60%. Con calor extremo las
pérdidas no son tan dramáticas como con frío, aunque sí notorias. Estas
son las que interesan en este trabajo debido a que la carrera será en
lugares de altas temperaturas. A 40 grados, la autonomía se reduce del
orden de un 15%, y con 45 grados, se acerca al 20%. La densidad de
potencia se ve más afectada y, además, disminuye radicalmente con cada
grado que sube el calor. Hasta 40 grados las pilas de litio siguen ofreciendo
el 100% de su potencia, pero con 45 grados pierden ya un 20% y, con 50,
un 60%.
Para terminar, el último elemento que se tendrá que incorporar es el controlador.
Ilustración 54: SOC de la batería en función de la temperatura
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
81
Controlador: es el elemento que se encarga de asegurar el correcto
funcionamiento de todos los componentes del modelo. Este será programado
pudiendo variar las características del motor atendiendo a los requisitos de
cada uno de ellos, como puede ser la velocidad angular del motor, el par o la
potencia. Además de poder variar las particularidades del motor este se
encargará de analizar todas las variantes del conjunto como la velocidad que
lleva el buggy, el nivel de carga de la batería o la temperatura de los
componentes. También controlará el extensor de autonomía, encendiéndolo y
apagándolo cuando sea preciso.
Ilustración 55: Sistema controlador
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
82
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
83
Capítulo 5: Componentes elegidos
Tras un largo estudio de las diferentes alternativas que ofrecen los fabricantes de los
distintos elementos que se buscan para este modelo, se ha llegado a la conclusión de
que las mejores opciones son las explicadas a continuación:
Motor: como bien se ha dicho con anterioridad, este será el primer
componente en ser elegido, debido a que con sus características nominales
se condicionarán las del resto de elementos.
Se ha elegido un motor de corriente continua con imanes permanentes con
dos escobillas que ofrece una gran eficiencia y es idóneo para este proyecto.
Es el modelo Mars ME1003 motor del fabricante Mars Electric.
Su elección se ha basado en datos como la potencia nominal que ofrece,
esta es de 11,5kW pudiendo llegar a picos de hasta 23kW durante un minuto.
La potencia máxima que se da en el trayecto estudiado es de 12,4kW,
potencia que el motor ofrecerá sin problemas, pudiendo dar una potencia
mayor en el caso de necesitarla.
Trabaja a tensiones de 96V, 72V, 60V, 48V, 36V y 24V, por lo que será más
fácil encontrar baterías que se ajusten a alguna de estas tensiones.
La corriente nominal es de 200A en continua llegando a los 500A durante un
minuto en el caso de ser necesario.
Es de fácil mantenimiento debido a que los cepillos duran en torno a 1500
horas y están situados de tal forma que son fáciles de retirar, sin tener que
tocar otras partes del motor.
Además, funciona hasta temperaturas de 150ºC y llevan incorporado un
sistema de refrigeración.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
84
Por otro lado, este motor será de fácil manejo al colocarlo dentro del buggy,
debido a que tiene unas dimensiones de 203,2x188,468 mm y un peso de
16,33kg.
Los demás datos de interés sobre el motor se adjuntaran al final de este
documento, en el apartado “datasheets”.
Controlador: El siguiente elemento a incluir es el controlador, debido a que es
fácil escoger cual se incorporará al este ser recomendado por el fabricante del
motor.
El recomendado es el modelo 1205M-6B402 del fabricante Curtis, es un
controlador impermeable por lo que no será necesario recubrirlo para
mantenerlo en perfecto estado.
Este permite una tensión en la entrada de 60 a 72V en continua y trabaja en
buenas condiciones con una corriente de entre 150 y 400 amperios.
Ilustración 56: Motor ME1003
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
85
Este controlador es programable por lo que como se ha explicado
anteriormente, se podrá modificar las características del motor en función de
los requisitos que se necesiten en cada punto determinado del trayecto. La
programación de estas funciones se tendrá que llevar a cabo con un
ordenador y el software ofrecido con la compra del controlador.
Además, el controlador puede funcionar a una temperatura cercana a los
80ºC. Este elemento tiene un sistema de seguridad incorporado, para
protegerse tanto a sí mismo como al motor, por lo que no puede trabajar a
temperaturas que excedan los 120ºC. En los casos en los que el sistema
intente superar una temperatura de 105ºC cambiará la frecuencia de trabajo
de 15Hz a 1Hz, esto provocará que el controlador suene, avisando así de que
se ha excedido la temperatura y que esta próxima a la máxima.
Su peso es de tan solo 2,7kg y es bastante manejable debido a sus pequeñas
dimensiones.
Los demás datos del controlador se agregarán al final de este documento, en
el apartado “datasheets”. Además, se incluirá un manual de uso.
Ilustración 57: Controlador elegido
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
86
Baterías: se han elegido unas baterías de litio del fabricante GBS. Se ha
elegido este fabricante debido a que ofrece una amplia gama de baterías,
estas se construyen a partir de pequeñas baterías llamadas células, que son
individuales y dependiendo de cómo se unan al resto de células conseguirán
un efecto u otro.
Al colocar las células en serie se consiguen aumentos de tensión hasta llegar
a la tensión necesaria. Al unirlas en paralelo lo que se aumenta es la
capacidad de carga de todo el conjunto, así como la potencia que entrega.
En este caso, para conseguir un pack de baterías que se ajuste a las
condiciones del modelo, se han unido tanto en serie como en paralelo,
consiguiendo así ambas ventajas de forma simultánea.
Se han elegido pequeñas células de 3V y 100Ah. Al unir 24 de estas células
en ambas disposiciones se ha conseguido un pack de baterías capaz de
ofrecer 72V y 100Ah. De tal manera que se consigue con un solo pack una
carga máxima de 7,2kWh.
En los estudios realizados a lo largo de este trabajo, se ha estimado que la
energía total de las baterías debía ser de unos 25kWh, por lo que este valor
resultará insuficiente si las baterías no se recargan a lo largo del camino.
En total el pack de baterías pesa unos 75kg, ya que cada célula
independiente pesa 3,1kg asique en total serían 74,4kg, pero este valor se
redondea a 75kg. Las dimensiones de cada célula individual son de
142x222x61 mm, y las del pack completo son de 285x222x732 mm. El hecho
de que haya varias células hace que sea más fácil su ubicación dentro del
buggy, debido a que se podrá meter el conjunto de baterías formado por las
24 células todo junto, o se podrán dividir y formar pequeños bloques.
Para más información, las baterías de este fabricante incluyen una serie de
accesorios muy útiles como pueden ser:
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
87
-El cargador adecuado para este tipo de batería, la carga de las baterías de
litio es muy delicada y requiere cargadores con control electrónico de la caga
que sean capaces de asegurar la correcta carga de cada célula del conjunto.
Por eso la mejor forma de cargar el pack es mediante el cargador diseñado
por el fabricante de la batería.
- Sistema de control electrónico de la batería: circuitos incorporados en las
células que aseguran que no se pasan los límites de carga/descarga del pack
en todo momento durante su vida útil, previniendo tanto la sobrecarga como
la sobredescarga. Además equilibra la tensión entre los diferentes niveles de
células en paralelo para que no se descarguen unos más que otros.
- Display digital con estado de carga (SOC) y avisos mediante alarma visual
incorporados en el propio modulo. Se pueden configurar las alarmas a
diferentes niveles de SOC según se desee. Y se podrá programar el
controlador según estas alarmas, para que al sonar estas el controlador active
el extensor de autonomía.
Los demás datos de interés se incluirán al terminar este documento, en el
apartado “datasheets”.
Ilustración 58: Células individuales
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
88
Ilustración 59: Pack baterías elegido
Extensor de autonomía: debido a que la carga máxima de las baterías no es
suficiente para completar el trayecto, es necesario incluir un extensor de
autonomía. Este es un pequeño motor que funciona con combustible y que
regenera las baterías sin necesidad de parar el vehículo.
Las dimensiones de este motor son de 481 x 416 x 327 mm incluyendo el
depósito de gasolina que lleva incorporado y en el que se pueden meter hasta
40 litros de gasolina. El peso total entre motor y depósito lleno de gasolina es
de 130kg. En este estudio no interesa llenar el depósito debido a que con solo
una pequeña cantidad de combustible ya se consigue llegar a la meta, por lo
que solo se llenará el depósito con 9,381litros de gasolina, lo que corresponde
a 6,379kg, teniendo en cuenta que 1 litro de gasolina pesa 680
gramos aproximadamente.
Este puede trabajar de dos formas:
Si la batería requiere su recarga y el consumo no es muy elevado, el extensor
funciona al 50% de su capacidad, produciendo 15kW y recargando la batería,
consumiendo según su fabricante 240 gramos/Kw por hora (4,73 Litros de
gasolina por hora).
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
89
Por otra parte, si la carga de la batería es muy baja, el sistema trabaja al
100% produciendo esos 30kW para recargar la batería, consumiendo según
su fabricante 250 gramos/Kw por hora (9,86 Litros de gasolina hora).
Una vez vistos los elementos retirados, sustituidos y elegidos es necesario analizar
qué pasa con el peso total del buggy. El peso de los elementos retirados se va a
suponer, teniendo en cuenta los pesos de estos elementos en un buggy cualquiera,
debido a que no se conocen con exactitud los propios del vehículo elegido. Sin
embargo, si se ha hecho un estudio en profundidad de los componentes que se
añaden, por lo que la masa de cada uno de ellos será la que se ponga.
Tabla 12: Peso de los elementos retirados
Peso (kg)
buggy antiguo 485
motor y caja de cambios 50
deposito combustible lleno 13
refrigeración 9
batería de arranque 15
total (kg) 87
buggy convencional-elementos 398
Ilustración 60: Extensor de autonomía
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
90
Tabla 13: Peso de los elementos añadidos
Peso (kg)
motor eléctrico 16
pack de baterías 75
controlador 3
extensor 109,179
total (kg) 203,179
buggy+elementos 601,179
Con los componentes escogidos se ha conseguido que la modificación del buggy a
eléctrico suponga en peso un total de 116kg añadidos. Este es un peso bastante
elevado, debido a que en total, al final de la modificación, el vehículo llegara a pesar
cerca de los 681kg. Se llega a este peso contando tanto con los elementos
incorporados, que hacen un total de 203,179kg como con el peso del buggy, sin contar
con la parte retirada, lo que suponen 398kg más, y con el peso del conductor, que se
han supuesto unos 80kg.
Este punto del proyecto no supone ninguna modificación en los cálculos del mismo,
debido a que ya se había realizado el estudio de los elementos retirados anteriormente
y se había contado ya con un peso del buggy de 398kg.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
91
Capítulo 6: Presupuesto
Una vez finalizado el análisis de los elementos a escoger para retirarlos o añadirlos, es
importante ver el coste que esta modificación supone.
En la siguiente tabla se puede ver el precio al que se podrían vender los elementos
sustituidos, para que salga más rentable la modificación:
Tabla 14: Precio elementos retirados
Presupuesto (€)
buggy convencional 12500
motor y caja de cambios 1100
deposito combustible -
refrigeración 190
batería de arranque 80
total (€) 1370
Como se puede observar en la tabla, este buggy comprado al fabricante cuesta
12.500€, este valor se puede ver incrementado dependiendo de los accesorios extra
que se le añadan, la lista de precios que proporciona el fabricante es:
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
92
Ilustración 61: Extras del buggy
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
93
Si no se tienen en cuenta estos extras ofrecidos y, al eliminar los componentes antes
nombrados, que suman 1.370€, el precio del buggy quedaría 11.130€, cuantía a la que
habrá que sumar la cantidad total de los elementos añadidos, que se muestran en la
siguiente tabla:
Tabla 15: Precio elementos añadidos
Presupuesto (€)
buggy eléctrico 17146
motor eléctrico 475
pack de baterías 2020
controlador 521
extensor 3000
total (€) 6016
El precio total de la parte añadida es de 6.016€, cantidad bastante superior que la de
los elementos eliminados. Además de esto, la modificación supone un coste de mano
de obra que puede rondar los 2.000 o 3.000€, con lo que el precio total del buggy
después de esta reforma será de 17.146€ mas la mano de obra, con lo que podría
llegar a costar cerca de 20.000€.
La rentabilidad de este proyecto reside en la vida útil del vehículo y el bajo coste que
supone frente a uno de combustible.
Las baterías incluidas en el modelo tienen una vida útil de aproximadamente 2000
ciclos, lo que significa que las baterías aguantan más de 667 trayectos de 160km
asegurando su correcto funcionamiento, con una capacidad del 100%, lo que supone
para la batería una vida útil de más de 100.000km.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
94
Hay que tener en cuenta que la vida útil de un coche de gasolina, utilizado para el día
a día y sin requerir grandes potencias, suele ser de cerca de 200.000km, pero para un
buggy de las características analizadas, podría estar entre los 80.000 y 100.000km
debido a que trabaja a lo largo de toda su vida a elevadas potencias y en malas
condiciones.
También es importante destacar que los elementos de un coche de gasolina tienen
que estar en continua revisión, y son necesarias varías reparaciones para llegar a este
kilometraje final. Sin embargo, un vehículo eléctrico no lo necesita, sus componentes
precisan un bajo mantenimiento sin perder su fiabilidad.
Por otro lado, el precio del combustible también es necesario valorarlo. La gasolina se
encuentra en continuos cambios de precio, pero hoy en día ronda los 1,3€/litro, lo que
para el buggy convencional supone 26€ para todo el recorrido, mientras que para el
eléctrico son 9,3€.
Haciendo un estudio a largo plazo y no solo para este recorrido, es importante hablar
del precio de la electricidad, que aunque durante dicho trayecto no se vayan a recargar
las baterías, si se cargaran al acabar este.
Se han contrastado los precios por kwh consumido de dos grandes compañías
eléctricas conocidas, Iberdrola y Endesa:
Ilustración 62: Tarifa Endesa 1 Abril 2012.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
95
En estas dos ilustraciones se pueden ver los precios por kwh de ambas compañías, el
coste por cada kwh consumido es aproximadamente 0,15€, lo que supone un total de
1,08€ recargar los 7,2 kwh que admite la batería.
Existe la posibilidad de contratar una tarifa llamada “supervalle” que ha sido diseñada
para incentivar la carga de los vehículos eléctricos, que ofrece precios reducidos de la
electricidad. Esta consiste en que en determinadas horas la electricidad es mucho más
barata, concretamente de 1 a 7 horas de la madrugada, donde el precio se fija en
0,056€/kwh, lo que supone un total de 0,4032€ recargar las baterías.
Analizando estos valores para toda la vida útil de ambos vehículos, antes vista, serían
más de 16.000€ para el primero y menos de 6.000€ de gasolina para el segundo. Por
lo que el vehículo eléctrico sale rentable a partir de los 46.000km, es decir, al 46% de
su vida útil.
Ilustración 63: Tarifa kWh de Iberdrola para el primer trimestre de 2012 publicadas en el BOE
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
96
El instituto para la diversificación y el ahorro de la energía, IDAE, promueve una serie
de ayudas para la compra de vehículos eléctricos. Se cita textualmente:
“Podrán ser objeto de ayuda los vehículos nuevos de las siguientes categorías:
motocicletas, cuadriciclos pesados, turismos o comerciales de menos de 6.500
kg de MMA (masa máxima autorizada) y microbuses, y que, a su vez,
dispongan de las siguientes tecnologías:
Vehículos híbridos enchufables (PHEV): Aquéllos que, entre sus distintos
modos de funcionamiento, disponen también de capacidad de tracción
únicamente eléctrica, con una capacidad de acumulación de energía en las
baterías mediante alimentación de la red general eléctrica, tal que la autonomía
en el modo sólo eléctrico sea superior a los
20 km.”
Dado que las baterías escogidas tienen carga suficiente para llegar a más de los
40km, y el peso total del buggy es inferior a los 6500kg nombrados, este proyecto
sería válido para optar a estas ayudas estatales.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
97
Capítulo 7: Riesgo eléctrico
En esta parte del proyecto se va a tratar de explicar porque es necesario proteger los
elementos eléctricos debidamente y cómo se va a tratar de hacerlo.
En la modificación del buggy convencional a eléctrico, es necesario tomar una serie de
precauciones, debido a la presencia de numerosos cables y aparatos eléctricos que
pueden desde mojarse hasta deteriorarse o romperse. Una avería de alguno de estos
elementos puede llegar a ser peligrosa, debido en gran parte a que el buggy en su
gran mayoría es metálico y, algunas de sus partes, como podría ser el chasis, podrían
quedar afectados y tener una tensión mayor a la que deberían, pudiendo así, por un
lado, electrocutar al conductor o alguna persona que esté en contacto con el buggy y
por otro, dañar algún otro equipo del vehículo. Por este motivo, es preciso analizar qué
medidas tomar, evitando así posibles accidentes.
Lo primero de todo, es entender porqué es tan necesario proteger a los usuarios ante
un posible choque eléctrico. En el caso de que esto ocurriese, se trataría de un
accidente eléctrico directo, debido a que estarían en contacto directo con el buggy y
las consecuencias de la electricidad en el cuerpo humano serían inmediatas. Estas
son:
Fibrilación ventricular- paro cardíaco.
Asfixia- paro respiratorio.
Tetanización muscular.
Quemaduras
Lesiones secundarias a consecuencia del choque eléctrico
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
98
Los factores que intervienen en el riesgo de electrocución son:
Valor de la intensidad que circula por el circuito de defecto: los valores de
intensidad no son constantes puesto que dependen de cada persona y del tipo
de corriente, por ello se definen como valores estadísticos de forma que sean
válidos para un determinado porcentaje de la población normal.
Tabla 16: Efectos sobre el organismo en función de la intensidad
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
99
Por encima de estos valores se presenta fibrilación ventricular y por debajo no se
presentan efectos peligrosos.
Resistencia eléctrica del cuerpo humano: además de la resistencia de contacto
de la piel (entre 100 y 500 W), debemos tener en cuenta la resistencia que
presentan los tejidos al paso de la corriente eléctrica, con lo que el valor medio
de referencia está alrededor de los 1000 W; pero no hay que olvidar que la
resistencia del cuerpo depende en gran medida del grado de humedad de la
piel.
Resistencia del circuito de defecto: es variable, dependiendo de las
circunstancias de cada uno de los casos de defecto, pudiendo llegar a ser nula
en caso de contacto directo.
Voltaje o tensión: la resistencia del cuerpo humano varía según la tensión
aplicada y según se encuentre en un local seco o mojado. Así el Reglamento
Electrotécnico de Baja Tensión fija unos valores de tensión de seguridad (tanto
para corriente alterna como para continua) de 24 V para locales mojados y de
50 V para locales secos a la frecuencia de 50Hz.
Tipo de corriente (alterna o continua): la corriente continua actúa por
calentamiento, aunque puede ocasionar un efecto electrolítico en el organismo
que puede generar riesgo de embolia o muerte por electrólisis de la sangre; en
Tabla 17: Tiempo de contacto en función de la intensidad
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
100
cuanto a la corriente alterna, la superposición de la frecuencia al ritmo nervioso
y circulatorio produce una alteración que se traduce en espasmos, sacudidas y
ritmo desordenado del corazón (fibrilación ventricular).
Frecuencia: las altas frecuencias son menos peligrosas que las bajas, llegando
a ser prácticamente inofensivas para valores superiores a 100000 Hz
(produciendo sólo efectos de calentamiento sin ninguna influencia nerviosa),
mientras que para 10000 Hz la peligrosidad es similar a la corriente continua.
Tiempo de contacto: este factor condiciona la gravedad de las consecuencias
del paso de corriente eléctrica a través del cuerpo humano junto con el valor de
la intensidad y el recorrido de la misma a través del individuo. Es tal la
importancia del tiempo de contacto que no se puede hablar del factor
intensidad sin referenciar el tiempo de contacto.
Conocidas las causas por las que es importante realizar este estudio, se empieza con
el análisis, lo primero que hay que hacer es conocer a que tensión trabajan los
elementos introducidos en el modelo:
Los elementos principales del modelo, que son motor, controlador y baterías, se han
ajustado para funcionar a una tensión nominal de 72V en corriente continua. Estos
elementos tendrán que estar bien protegidos debido a que las tensiones a las que
están alimentados son elevadas. Sin embargo, por otro lado, se encuentran los
elementos auxiliares, de los cuales se ha supuesto la tensión de 12V, la normal en los
vehículos. Debido a que estos elementos no han sido sustituidos ni modificados, sino
que son los originales del vehículo de combustible, ya contaban con su propia
protección, por lo que no será necesario considerarla.
La intensidad que recorre el cuerpo humano en un choque eléctrico es el cociente
entre la tensión a la que se le somete entre la resistencia que este ofrezca. Analizando
el caso más desfavorable, esta tensión será la de 72 voltios, ya que será la mayor a la
que el buggy este expuesto. Por otro lado, existen tablas y gráficos que muestran la
resistencia del cuerpo humano en función de la tensión:
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
101
Tabla 18: resistencia en función de la tensión
Ilustración 28: resistencia en función de la tensión
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
102
Como se puede ver tanto en la tabla como en la ilustración, a una tensión de
aproximadamente 72V el organismo ofrece una resistencia de 3,5Ω, por lo tanto la
corriente que atraviesa el cuerpo es de 18mA. Se propone suponer un caso algo más
desfavorable, por lo que en vez de 3,5Ω, se supone una resistencia de 2Ω, de esta
manera quedaría una corriente de 36mA, de tal forma que aunque se hable de poca
intensidad, esta se encuentra entre el umbral de percepción y el umbral de intensidad
límite que puede atravesar el cuerpo humano. Dependiendo del tiempo en que el
usuario este expuesto y de la superficie de contacto, el choque eléctrico se puede
clasificar en distintas zonas de menor a mayor peligrosidad:
Ilustración 65: intensidad de corriente frente a tiempo de exposición
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
103
Zona 0: habitualmente no hay alteración de la piel, salvo que el tiempo de
exposición sea de varios segundos, en cuyo caso, la piel en contacto con el
electrodo puede tomar un color grisáceo con superficie rugosa.
Zona 1: se produce un enrojecimiento de la piel con una hinchazón en los
bordes donde estaba situado el electrodo.
Zona 2: se provoca una coloración parda de la piel que estaba situada bajo el
electrodo. Si la duración es de varias decenas de segundos se produce una
clara hinchazón alrededor del electrodo.
Zona 3: se puede provocar una carbonización de la piel.
El caso objeto de estudio, se encuentra en la zona 2, siendo más severa cuanto mayor
sea el tiempo de exposición.
El límite máximo impuesto de intensidad a la que se puede suponer una persona es de
casi 200mA debido a que, como se observa en el siguiente gráfico, aun no se llega a
la curva de fibrilación ventricular y los daños causados no son irreversibles
Ilustración 66: efectos en el organismo por corriente continua
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
104
De modo que para proteger adecuadamente a los usuarios del buggy, con especial
hincapié en el conductor, para ello, será necesario añadir cables metálicos desnudos
que vayan de cada uno de los elementos eléctricos, antes nombrados, al chasis, y otro
cable del chasis al suelo, llegando a tocarlo. Esto es porque lo más peligroso para el
conductor sería ser el mismo el que descargue a tierra, es por ello por lo que hay que
incluir estos cables y que estén en contacto con el suelo, así si se produce un choque
eléctrico, el cable atado al chasis hace de cuerpo que descarga a tierra y el diferencial
en este caso tendrá que cortar la alimentación.
Además de los riesgos eléctricos que afectan a las personas, es importante estudiar
otro tipo de riesgos, también eléctricos, que afectan a los demás elementos del
vehículo, como pueden ser los cortocircuitos.
Estos son causados por que los conductores que alimentan los aparatos, pueden
calentarse al ser recorridos por la corriente y luego pasan ese calor a los
recubrimientos aislantes que tienen como protectores. Al paso de un periodo de
tiempo determinado el calentamiento y enfriamiento constante provoca que el material
aislante sea más frágil, de modo que al moverse mientras se manejan los aparatos se
pueden romper. En este caso es que al entrar en contacto dos conductores, uno de
fase y otro neutro, ocurre el corto circuito, el cual causa un chispazo y posteriormente,
un calambrazo más o menos fuerte. Es necesario evitarlos porque si este chispazo no
se corta, se puede llegar a un incendio.
La protección automática está garantizada por los interruptores magneto-térmicos o
los fusibles, que se deberán calibrar según la sección de los conductores a proteger.
En lugar de fusibles, también se pueden instalar interruptores automáticos para
proteger la línea de corriente si existen inconvenientes.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
105
En este caso se utilizarán fusibles y un interruptor diferencial.
Los fusibles son Elementos cuya función es interrumpir mediante la fusión de uno o
varios de sus elementos concebidos para ese fin, el circuito eléctrico en que se ha
instalado, cuando la corriente en el supera un determinado valor durante el tiempo
suficiente.
Es importante tener repuestos de estos elementos y que en el caso de tener que
utilizarlos y queden fundidos y por lo tanto, no puedan volver a utilizarse, se puedan
cambiar por otros de las mismas características.
El interruptor diferencial es un aparato electromecánico o asociación de aparatos
destinados a provocar la apertura de los contactos cuando la corriente diferencial
alcanza un valor dado.
Ilustración 67: fusibles e interruptor automático
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
106
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
107
Capítulo 8: Conclusiones
En este capítulo se van a intentar exponer de manera esquematizada y breve las
conclusiones fundamentales del proyecto:
Para empezar, la ruta elegida ha resultado muy adecuada para el buen
seguimiento del proyecto.
Esta es una ruta con grandes desniveles y terrenos muy desfavorables, los
cuales implican grandes cambios de velocidad. Esto hace que el caso escogido
sea más real, y el hecho de que la ruta sea tan desfavorable implica que el
buggy está dimensionado para una gran diversidad de trayectos de iguales o
mejores condiciones, por lo que se abarca un gran abanico de posibilidades.
Además, dependiendo del itinerario que siga el buggy, y del terreno sobre el
que trabaje, se tendrá un coeficiente de rodadura más o menos agresivo y se
tendrán que colocar unos neumáticos que aguanten los terrenos poco
compactos, como los arenosos, debidamente.
También hay que tener en cuenta que este tipo de terrenos no asfaltados
provocan que aumente en gran medida la energía requerida por el vehículo, así
como los grandes desniveles comentados en el punto anterior, ya que en
fuertes pendientes ascendentes se precisa más energía.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
108
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
109
Capítulo 9: Futuros desarrollos
En este capítulo se van a exponer algunos estudios adicionales que se podrían hacer
para mejorar este estudio o para que quede íntegramente acabado.
Una posible mejora es la inclusión de pilas de hidrógeno como ya se había
comentado anteriormente. Estas pilas no son dispositivos para almacenar
energía eléctrica al igual que las baterías de ion-litio, sino que guardan
hidrógeno y este al tener contacto con el aire produce la electricidad.
Los depósitos habituales de este gas son de 350bar y tienen una capacidad de
170 litros, con lo que se llegaría a obtener una autonomía de aproximadamente
400km.
A día de hoy se están realizando distintos estudios para incorporar al mercado
depósitos a 700bar, consiguiendo así la mismo autonomía con menos litros de
hidrógeno.
La gran ventaja de estas pilas es la gran autonomía que dan y que al acabarse
el contenido de hidrógeno que contienen solo son necesarios un par de
minutos para recargarlas de nuevo.
Estas pilas no han sido incluidas en el trabajo debido a que son demasiado
pesadas. Una sola pila puede llegar a pesar 1.000kg, lo cual supone un
incremento de peso en el buggy demasiado elevado y hace inviable su
incorporación en el modelo. Es por ello por lo que se han puesto en este
apartado de futuros desarrollos, porque serían una buena alternativa de futuro
si se consiguiesen pilas de menor peso.
Otra incorporación que podría resultar aceptable para almacenar carga en las
baterías serían los paneles fotovoltaicos flexibles. Estos se podrían colocar
alrededor del buggy e irían almacenando energía en las baterías mientras el
vehículo anda.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
110
A día de hoy, estos paneles no almacenan energía suficiente como para
incluirlos en el modelo.
Otro aspecto con el que se podría mejorar este proyecto es con un buen
programa de simulación, tipo Simulink, con el que se harían simulaciones muy
precisas y se vería el comportamiento del vehículo con las baterías y el motor
añadidos.
Otra posibilidad, a tener en cuenta en un desarrollo futuro, son los motores de
aire comprimido, estos funcionan con aire comprimido almacenado en un
compresor eléctrico a 300bar y son capaces de almacenar una energía de
aproximadamente 22kwh, con lo que se llegaría a tener una autonomía de 180
a 200km en ciudad y de 80km en carretera. Para el buggy que se estudia en
este trabajo, la autonomía sería muy parecida a la que se consigue con
baterías eléctricas, y debido a que estos motores están menos desarrollados
se ha optado por no escogerlos.
Ilustración 68: Panel fotovoltaico flexible
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
111
Otro estudio importante que se podría realizar, ya no referido al buggy en sí
sino a su forma de recarga, es la incorporación de mas estaciones de recarga
del tipo “IngeRev Road”, estas pertenecen a una empresa vasca llamada
Ingeteam, y han conseguido reducir los tiempos de recarga de las baterías en
un 90%.
Esto significa que lo que mientras una estación normal tarda 5 horas en
recargar una batería para una autonomía de 80km, una estación de estas
características tarda cerca de 20 minutos.
Sería interesante estudiarlas debido a que aunque sus tiempos de recarga son
los mejores del mercado actualmente, no está tan claro que el ciclo de vida de
las baterías se vea afectado.
Siguiendo con el tema de la recarga de las baterías, es importante citar el
nuevo sistema de carga rápida estándar.
Este está pensado para vehículos híbridos y eléctricos, integra cuatro
Ilustración 69: motor de aire comprimido
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
112
posibilidades de recarga a través de una sola toma en el vehículo: carga de
corriente alterna de una fase, carga rápida de corriente alterna de tres fases,
carga de corriente continua en casa y carga de corriente continua ultra rápida
en estaciones públicas.
Ilustración 70: sistema de recarga rápida estándar
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
113
Parte II
FINANCIACIÓN
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
114
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
115
Capítulo 1: Financiación
Sin duda para ejecutar un cambio tan drástico de combustible fósil a eléctrico, se
necesita no solo un estudio técnico, en el cual ver la posibilidad ingenieril de realizar
la adaptación del buggy, sino también es necesario ver que económicamente es
viable. No sirve que adaptemos un buggy para que no sea competitivo en el mercado,
pues si no vende, no habrá servido de nada. Por esto, se dedicará tiempo al estudio
económico de realizar este proyecto, analizando sus distintas posibilidades y sus
oportunidades.
El primer problema que conlleva el paso a eléctrico es un incremento en el precio
como ya hemos podido comprobar. Es una tecnología que ahora mismo, por poco
desarrollada y utilizada, es más cara de adquirir pues los procesos de fabricación de
los componentes relacionados con los vehículos eléctricos están menos masificados
que los de combustible, es por ello que su precio es mayor. Esto se puede compensar
económicamente con una serie de ayudas que los gobiernos otorgan para la
promoción de dichos vehículos. En España concretamente, el Ministerio de Industria,
Turismo y Comercio, a través del IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la
Energía) otorga una serie de ayudas y subvenciones para la compra de dichos
vehículos y su desarrollo. Precisamente en el BOE del martes 10 Mayo 2011 se
decretaron concesiones para subvenciones de vehículos eléctricos para dar impulso al
vehículo eléctrico en España 2010-2014. En el Real Decreto 648/2011 se cita en el
artículo 4 que se dispondrá de una ayuda del 25% del precio de la venta antes de
impuestos para todos aquellos vehículos de las categorías M1, N1, L6e, L7e, L5e y
L3e. En nuestro caso, el buggy se colocaría dentro del grupo L7e. Esto significa que si
como antes hemos citado, el precio del mismo rondaría los 20,000€ esto supondría
5000€ de subvención, pero también se cita que para vehículos de autonomía
puramente eléctrica de entre 40km y 60km será de 4000€. Al tener nuestro buggy una
autonomía de unos 50km, la ayuda se quedaría en 4000€, una cifra sustancial en
comparación con su teórico precio de venta.
En cuanto a ayudas del tipo subvención se puede tratar de financiar el proyecto con
otra iniciativa llamada movele, la cual otorga subvenciones a vehículos eléctricos,
dichas subvenciones rondan, dependiendo del uso del vehículo eléctrico, el 20% del
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
116
precio de compra antes de impuestos. Esto supondría para nuestro caso unos 4000€
de nuevo sobre el precio de venta, así que sería una ayuda similar a la anteriormente
citada, no pudiendo acumular ambas obviamente, ya que la citada en el BOE es solo
aplicable si no se está recibiendo otra subvención por otro lado.
Tratándose de un buggy para una carrera del tipo Panafrica, patrocinadores podrán
ser reclutados. Bien es sabido que, hoy en día, con la concienciación global que hay
acerca que los peligros de la contaminación, está bien visto por los consumidores que
una firma participe en eventos ecológicos y que promuevan el desarrollo y el cuidado
del medio ambiente. La carrera es una gran oportunidad para empresas que quieran
aportar su granito de arena haciendo que un coche patrocinado suyo ganase dicha
carrera, supondría una ayuda para el desarrollo del proyecto, pero una alternativa que
habría que negociar, y para la cual no se puede hablar de cifras concretas.
Para ver si este proyecto es realmente viable en un entorno de comercio competitivo y
real, podemos analizarlo a través de un análisis tipo SWOT (en inglés Strenghts,
Weaknesses, Opportunities y Threats). Se trata de ver los puntos fuertes, los débiles,
las amenazas y las oportunidades de nuestro proyecto. Esto nos puede dar una visión
más global sobre nuestro proyecto y sobre cómo podemos explotarlo al máximo.
Como puntos fuertes de nuestro proyecto contamos con que estamos ante una
alternativa más barata a largo plazo en su utilización y eso no se puede negar. Es
también sin duda una tecnología en desarrollo y que supondrá el futuro. Se cuenta con
la opinión popular favorable hacia los vehículos eléctricos, y como la gente es capaz
de obviar la diferencia en el precio con tal de contaminar menos por la concienciación
por el medio ambiente.
Compitiendo en la carrera panafrica se cuenta con una posible motivación para la
subvención del proyecto por parte de marcas automovilísticas que quieran igual probar
prototipos desarrollados por ellos mismos o registras los progresos del proyecto
propuesto, queriendo ellos obtener datos de los elementos eléctricos incluidos. Este
proyecto ofrece la posibilidad de probar en condiciones extremas la tecnología, algo
que sin duda es un incentivo para marcas que la quieran desarrollar.
Los puntos débiles a la hora de comercializar el producto una vez probada su eficacia
en una carrera como la panafrica sería la de la difícil accesibilidad de momento a los
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
117
recursos de este tipo de energía actualmente. A pesar de que los vehículos eléctricos
gozan de subvenciones y ayudas, aun no se está completamente preparado para que
se utilicen de manera cuotidiana. El mercado aun no está tampoco listo para que sean
a día de hoy una alternativa económicamente competitiva, en parte debido a que sus
elementos no se producen a la escala que se producen el de su competidor, el
gasolina, siendo el precio de estos últimos mucho más barato. La autonomía y la
potencia desarrollada serían los principales puntos negativos en los cuales hay mas
campo para el progreso, ya que en ambos de esos campos aun no se pueden
conseguir valores que rivalicen con el combustible si queremos tener un vehículo
viable en cuanto al peso (deberíamos incluir demasiadas baterías).
Si pensamos en las posibles amenazas que tiene un proyecto como este no son otras
que la posible falta de financiación en un comienzo a corto plazo. La carrera panafrica
no es del todo conocida mundialmente, es por ello por lo que inversores igual no van a
querer financiar dicho proyecto para obtener publicidad ya que el impacto mediático es
limitado. Al no haber mucho registro sobre vehículos eléctricos de momento, el
desarrollo de proyectos de este tipo es más tedioso de lo normal ya que no existen
tantos casos como si el proyecto se hiciese sobre motores de combustión interna.
Las oportunidades de un proyecto como este son muy variadas y amplias, supone un
desarrollo en una tecnología que es cada vez más codiciada por la industria
automovilística ya que supone el futuro de esta. Casi todas las marcas están poco a
poco introduciendo motores eléctricos junto a sus motores de combustión en sus
nuevos modelos, incluso desarrollando tecnología para la recarga de las baterías.
Mercedes mismamente está desarrollando un sistema que permite la recarga de la
batería con tan solo aparcar encima de un emisor, y que llega a una eficiencia del
90%. Tecnología como esta hace pensar que en un futuro no muy lejano, nuestros
coches eléctricos se carguen al aparcarlos en nuestro destino, y nos da seguridad que
si se están destinando fondos a la investigación de estos medios, es que se ve una
realidad factible en el desarrollo de los vehículos eléctricos.
Cada vez hay más tecnologías y más empresas invirtiendo en energía eléctrica, y más
productos complementarios que sin duda ayudarán al desarrollo de la misma. Hay
muchos mercados complementarios que ayudaran a la impulsión de vehículos tipo
eléctrico.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
118
Hemos de mirar también como de rentable sería este proyecto a largo plazo. Sin duda
un vehículo eléctrico marca una gran diferencia con uno de combustible en cuanto a
reparaciones se refiere. Los elementos eléctricos requieren un mantenimiento reducido
sin perder sus características, mientras que los mecánicos necesitan un coste de
revisión y posible sustitución de los mismos, más elevado.
Cada vez se trata de incentivar mas este tipo de medidas por parte de las
instituciones, como la implementación de la tarifa supervalle recientemente tarifando la
recarga de vehículos en horas nocturnas a precios más baratos de kWh (0.056€/kWh).
Esto demuestra que de cara al futuro, se harán más y más medidas que abaraten el
coste de la utilización de vehículos eléctricos, mientras que los gasolina, su precio de
“recarga” (llenar el depósito en la gasolinera) aumenta cada año. Esto augura un futuro
más económico a la par que limpio de los vehículos eléctricos.
La viabilidad de los vehículos eléctricos hoy por hoy es complicada, pero demostrando
que un vehículo eléctrico puede superar una prueba tan dura como la carrera
panafrica es sin duda un indicativo de que es una alternativa real como se ha podido
desarrollar en este estudio. Hoy por hoy el tener un coche eléctrico tiene sus
limitaciones, pero el futuro es prometedor. Desde Red Eléctrica se asegura en 2014 la
red estaría capacitada para albergar a 6 millones de vehículos eléctricos sin necesidad
de inversiones adicionales. Cada vez hay más pensamiento social hacia este aspecto,
y más desarrollo que ayudará a la impulsión de este tipo de vehículos. Las baterías
son otro aspecto que preocupa, aunque a corto y medio plazo parece haberse
encontrado la luz con la tecnología de ion litio, como las seleccionadas para nuestro
caso. Ofrecen mejor densidad de potencia y energía, ambas provocando una subida
en el precio respecto a su predecesor las de níquel. Sin embargo, al ser una
tecnología en desarrollo, al popularizarse los vehículos, su producción subirá en masa,
y gracias a la economía de escala los costes de producción se reducirán dando lugar a
la reducción en el precio.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
119
BIBLIOGRAFÍA
[1] http://www.quadandjet.com/tag/juanjo-llido/
[2] http://www.quadandjet.com/tag/juanjo-llido/
[3] http://www.quadsyquads.com/2011/08/equipo-pgo-a-por-todo-en-el-raid-de-
panafrica-2011/
[4] http://panafrica-marruecos.ning.com/profiles/blogs/etapas-panafrica-2011
[5] http://panafrica-marruecos.ning.com/page/novedades-2011-1
[6] http://owaka.fr/news/view/227/beaucoup-de-nouveautes-sur-la-panafrica
[7] http://www.solobuggys.com/caracteristicas_y_datos/221
[8] http://www.solostocks.com/venta-productos/motor/otros/buggy-tipo-carreras-
650cc-2036867
[9] http://www.arpem.com/motos/modelos/pgo/modelos-08/pgo-bugracer-500-
i.html
[10] http://www.eziplans.com/Product.aspx?ProductID=17
[11] http://www.perfilderuta.es/perfil.php#
[12] http://www.idae.es/index.php
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
120
[13] http://www.evdrives.com/mars_motor_me1003.html
[14] http://www.evdrives.com/images/Motors/Mars_Electric/ME1003_Drawing%20.p
df
[15] http://www.evdrives.com/images/Motors/ME1003/Product_Info_ME1003-1.pdf
[16] http://www.cloudelectric.com/product_p/co-axe7245.htm
[17] http://evlithium.com/html/GBS_Battery/52.html
[18] http://www.forococheselectricos.com/2011/11/mahle-presenta-su-nuevo-
extensor-de.html
[19] http://www.motorpasionfuturo.com/coches-electricos/se-presenta-el-nuevo-
sistema-de-carga-rapida-estandar
[20] http://www.motorpasionfuturo.com/mecanica-eficiente/cuanta-energia-
consume-un-coche-con-motor-de-aire-comprimido
[21] http://www.motorpasionfuturo.com/espaciorenaultze/ingeteam-presenta-la-
ingerev-road-una-estacion-de-recarga-que-reduce-los-tiempos-un-noventa-por-
ciento
[22] http://www.motorpasionfuturo.com/coches-electricos/se-presenta-el-nuevo-
sistema-de-carga-rapida-estandar
[23] http://www.sprl.upv.es/IOP_ELEC_02.htm
[24] http://www.abb.es
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
121
Parte III
DATASHEETS
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
122
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
123
Specifications:
The ME1003 is a same motor as the ME0709 but it has a doublé brush set to handle
200 amps continuous. This ME1003 is a Brush-Type Magnet DC motor with very high
efficiency. For voltages from 12 to 72 VDC input and 200 amps continuous (500 amps
for 1 minute) and 72 volts. Designed for battery operated equipment. For more
information, see the Performance Information section. This has similar performance to
the Lynch, Lemco and AGNI motors.
power 11.5 KW continuous,
23KW peak for 1 minute and 72 Volts
voltage 12-72 Volts
speed 3050 Volts
size 8" OD, 7.42" long (w/o
shaft)
shaft 7/8"x1-5/8", 3/16" key
weight 36 lbs
We recommend thay you use an AXE/”$% Controller with this motor & a solenoid that
is rated for 400 amp continuous like the JCA-400 with the appropriate diode & pre-
charge resistor.
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
124
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
125
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
126
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
127
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
128
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
129
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
130
ADAPTACIÓN DE UN BUGGY CONVENCIONAL A ELÉCTRICO PARA SU
PARTICIPACIÓN EN CARRERAS TIPO PANAFRICA
MEMORIA
131
The dimension of 72V100Ah battery pack is 285mm x 222mm x 732mm.
We can assemble 24 cells in different way according to your battery box, then we can
get different size of the 72V100Ah battery pack.
The weight of each 3V100Ah cell is 3.1kg.
There are 24pcs 100Ah cells each 72V100Ah battery pack.
So the total weight of 72V100Ah battery pack is around 75kg.
The price of 72V100Ah battery pack is 2640USD.
That is 11USD for each 3V100Ah battery cell.
Top Related