ANALISIS DE PARAMETROS PARA LA CONVERSIÓN DE UN …

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL ADOLFO LÓPEZ MATEOS

“ANALISIS DE PARAMETROS PARA LA

CONVERSIÓN DE UN SISTEMA DE

COMBUSTIÓN INTERNA DE UN AUTO

COMPACTO A UN SISTEMA

ELÉCTRICO”

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

INGENIERO ELECTRICISTA

PRESENTA:

MARTINEZ LASCANO VICTOR MANUEL

ASESORES:

ING. LOPEZ GONZALEZ LUIS GUILLERMO

LIC. FEREGRINO LEYVA BLANCA MARINA

MÉXICO, D.F. 2015

ÍNDICE

Página

Introducción

1

Objetivos 1

Justificación 2

Hipótesis 2

Capítulo I Generalidades de los vehículos eléctricos.

3

1.1 Orígenes de la contaminación 4

1.2 ¿Cuáles son los contaminantes de la atmosfera? 4

1.3 Contaminantes 6

1.4 La contaminación atmosférica del valle de México 7

1.4.1 Limites normados para los contaminantes del aire en México

7

1.4.2 Días en que se han rebasado los límites permisibles de contaminantes.

8

1.5 Opciones para reducir la contaminación por medio de los vehículos 15

1.6. Historia del Vehículo eléctrico 16

1.7 ¿Cómo funciona un vehículo eléctrico? 18

1.8 Características técnicas del vehículo compacto. 18

Capítulo II Elementos característicos de los vehículos

eléctricos.

2.1 Equipos principales de un Vehículo Eléctrico 21

2.2 Sistemas de Medición 23

2.3 Instrumentos de medición. 23

2.4 Tipos de baterías. 24

2.5 Tipos específicos de baterías. 25

2.6 Convertidor 27

2.6.1 Variador de velocidad 27

2.6.2 Comando, Ajuste y configuración 27

Capítulo III Partes y componentes eléctricos del vehículo

eléctrico.

3.1 Datos característicos para la selección del equipo 30

3.2 Como seleccionar el motor 30

3.2.1 Selección del tipo de motor 31

3.2.2 Eficiencia del auto eléctrico 32

3.3 Determinación de las baterías 33

3.3.1 Calculo de la energía necesaria para recorrer 100km con una sola carga

33

3.3.2 Conexión del banco de baterías 34

3.4 Como elegir el controlador 35

3.4.1 Tipos de controles de CA 35

3.5 Consumo eléctrico 39

3.5.1 Tipos de carga 40

3.6 Conversión del automóvil 41

3.6.1 Ensamble y conexión del vehículo eléctrico 43

Capítulo IV Relación costo-beneficio en la adquisición de un

vehículo eléctrico.

4.1 Cotización 48

4.2 Comparación de Precios 50

4.3 Vehículos eléctricos en México 51

4.4 Comparación de precios del vehículo eléctrico y un vehículo de combustión interna

52

4.5 Costo total vehículo eléctrico 55

4.6 Deficiencias o desventajas del vehículo de combustión interna 57

Conclusiones 58

Referencias y Bibliografía 61

Anexos 64

ÍNDICE DE FIGURAS Página Fig. 1.1 Emisión de contaminantes a nivel nacional. 5 Fig. 1.2 Grafica de los días en que se rebaso el valor de norma horaria para

ozono (0.11ppm) 10

Fig. 1.3 Grafica de los días en que se rebaso el valor de la norma para SO2 (0.13ppm, 24 horas)

11

Fig. 1.4 Grafica de los días en que se rebaso el valor de la norma horaria para NO2 (0.21ppm)

12

Fig. 1.5 Grafica de los días en que se rebaso el valor de la norma diaria para PM10 (120 µg/m³, 24

13

Fig. 1.6 Grafica de los días en que se rebaso el valor de la norma diaria para pm2.5 (65 µg/m3, 24 horas)

14

Fig. 1.7 Grafica de los días en que se rebaso el percentil 98 de los promedios de 24 horas de las PM2.5

14

Fig. 1.8 Grafica de los días en que se rebaso el promedio anual de PM2.5 15 Fig. 2.1 Grafica de CC correspondiente a la forma de la corriente continua 22 Fig. 2.2 Onda seniodal correspondiente a la forma de onda de la corriente alterna 22 Fig. 3.1 Arreglo del banco de baterías conformado de 8 grupos o paquetes de 4

celdas por grupo 34

Fig. 3.2 Detalle de la batería a instalar 35 Fig. 3.3 Sistema de control de velocidad variable que utiliza un cicloconvertidor 36 Fig. 3.4 Control de velocidad variable que utiliza un interruptor estático 36 Fig. 3.5 Control de motor síncrono de velocidad variable que utiliza un rectificador

controlado y un inversor de conmutación lineal alimentado por una fuente de corriente de enlace CD

37

Fig. 3.6. Control de velocidad variable para un motor de inducción de rotor devanado

37

Fig. 3.7 Control de velocidad variable que utiliza un rectificador controlado y un inversor autoconmutado alimentado por una fuente de corriente de enlace de CD.

38

Fig. 3.8 Control de velocidad variable que utiliza un rectificador controlado y un inversor autoconmutado alimentado por una fuente de voltaje de enlace CD.

38

Fig. 3.9 Control de velocidad variable que utiliza un rectificador de diodo y un inversor PWM auto conmutado alimentado por una fuente de voltaje de enlace de CD.

39

Fig. 3.10 Partes principales de los sistemas de tracción, con cada tipo de motor. 41 Fig. 3.11 Esquema de conexión eléctrica. 43 Fig. 3.12 Placada adaptadora para el motor eléctrico y la caja de velocidades 44 Fig. 3.13 Conexión física entre el motor y la caja de velocidades. 45 Fig. 3.14 Conexión eléctrica entre un controlador y un motor trifásico de corriente

alterna. 45

Fig. 3.15 Partes principales del auto eléctrico. 46 Fig. 4.1: Emisiones por operación de los vehículos de gasolina y eléctricos. 52 Fig. 4.2 Costo de operación de los vehículos de gasolina y eléctricos. 53 Fig. 4.3 Ejemplo de facturación bimestral a CFE con y sin medidor adicional. 55

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1.1 Límites de contaminación. 7

Tabla 1.2. Días en que rebaso el valor de norma horaria para ozono (0.11ppm) 9 Tabla 1.3. Días en que rebaso el valor de la norma para SO2 (0.13ppm, 24 horas) 10 Tabla 1.4. Días en que rebaso el valor de la norma horaria para NO2 (0.21ppm) 11 Tabla 1.5. Días en que rebaso el valor de la norma diaria para PM10 (120 µg/m³,

24 horas) 12

Tabla 1.6. Días en que rebaso el valor de la norma diaria para pm2.5 (65 µg/m3, 24 horas)

13

Tabla 1.7. Días en que rebaso el percentil 98 de los promedios de 24 horas de las PM2.5

14

Tabla 1.9. Días en que rebaso el promedio anual de PM2.5 15 Tabla 2.1 Comparación entre las baterías 26 Tabla 3.1 Relación carga, voltaje y tiempo 39 Tabla 4.1 Lista de material cotizado de Mercado Libre 48 Tabla 4.2: Lista de material cotizado de Auto Libre 48 Tabla 4.3: Lista de material cotizado de Energy EV 49 Tabla 4.4 Comparación de precios. 50 Tabla 4.5 Comparación entre vehículos eléctricos existentes en el mercado

nacional. 51

Tabla 4.6 Pago de la tenencia por estado para vehículos eléctricos. 54 Tabla 4.7 Costo del kilowatt-hora en México zona centro 56 Tabla 4.8 Costo total por la conversión del vehículo. 56 Tabla 4.9 Comparativa en gastos con respecto al tipo de carga o combustible

utilizado. 57

pág. 1

Introducción:

Analizar los parámetros requeridos para realizar la conversión del sistema de

combustión interna de un auto compacto a un sistema eléctrico es pertinente. Los

motivos principales de esta necesidad son los altos índices de contaminación

ambiental en la ciudad de México; provocado, según cifras de Semarnat, el mayor

grado de contaminación es producido por el transporte que utiliza motor de

combustión interna; por lo anterior, el presente trabajo muestra y analiza tipos de

contaminantes y cantidades que aporta este tipo de transporte al ambiente,

además para enriquecer los fines del presente, se incluye la historia de los

vehículos eléctricos.

En el capítulo 2 y 3, se especifican las partes que componen a un vehículo

eléctrico; incluyendo las partes mecánicas, las partes eléctricas, los instrumentos

de medición y función de cada uno de éstos.

Posteriormente, se desarrolla la forma de realizar este vehículo eléctrico; esto

incluye la adaptación del motor eléctrico a la caja de velocidades existente, así

como los cálculos necesarios para que el vehículo sea eficiente también se define

específicamente los materiales y equipos que son más convenientes de utilizar.

Por último se realiza una cotización de los materiales y demás gastos necesarios

para lograr la conversión.

Objetivo General

Elegir el sistema eléctrico y el controlador que sustituyan al sistema de combustión

interna de un automóvil compacto para ser usado como vehículo utilitario familiar

en la ciudad de México, sin que su potencia y velocidad sean deficientes.

pág. 2

Objetivos específicos

1. Cumplir con los requisitos necesarios para que el vehículo no entre en el

programa del hoy no circula, además de no pagar verificación por

contaminación y poder circular todos los días.

2. Apoyar la no contaminación y reducir gastos del vehículo.

3. Asegurar que la potencia y velocidad del vehículo se mantengan o se

mejoren, así como tener una autonomía de 100km por carga.

Justificación

Tener un automóvil propio es necesario; mediante éste, se hace un

desplazamiento más cómodo y, en ocasiones, más rápido por la ciudad de

México. Sin embargo debido a los problemas de contaminación ambiental, el

gobierno ha implementado estrategias que persiguen lograr la reducción del

mismo; una de las principales, limita el uso de los automóviles de combustión

interna, además, genera gastos y pagos extras para los usuarios.

Debido a esta problemática, surge la necesidad de adquirir un automóvil propio

que circule todos los días y no genere mayor contaminación. Una posible solución

a lo anterior, es el planteamiento principal de la presente tesis; la conversión y

adaptación de un vehículo de combustión interna a uno eléctrico.

Hipótesis

La conversión del auto de combustión interna a eléctrico, permitirá a los usuarios

circular todos los días sin la necesidad de realizar pagos extras de verificación por

contaminación. La potencia y velocidad serán normales comparadas con las que

ya tiene el motor de combustión interna, la autonomía será de 100km con solo una

carga de las baterías.

pág. 3

CAPÍTULO I

GENERALIDADES DE LOS

VEHÍCULOS ELÉCTRICOS.

En este capítulo se podrá indagar sobre la contaminación ambiental que ha

sufrido el planeta, pero principalmente la ciudad de México, también se

mencionan las fuentes de donde proviene esta, así como su contenido en

cada tipo de fuente contaminante y cuáles son las que más nos perjudican.

Se muestra la historia del automóvil eléctrico y las características más

importantes del Vehículo a ensamblar.

pág. 4

1.1 Orígenes de la contaminación

La contaminación del aire es un problema en las ciudades y en las áreas en donde

hay industrias, ya que en estos lugares se liberan grandes cantidades de

contaminantes a la atmósfera.

La contaminación ambiental es inherente a la existencia del ser humano, las

actividades industriales, los grandes avances tecnológicos, el aceleramiento en el

crecimiento de las ciudades, han dado como resultado un incremento notable en

los índices de contaminación.

Existen dos fenómenos químicos que contribuyen a la contaminación:

1. La inversión térmica: Ésta provoca que los contaminantes se estanquen y

no se muevan o disipen en la atmosfera.

2. Reacciones fotoquímicas: Ésta se debe a que hay ciertas reacciones que

se provocan en los contaminantes que sin la presencia de la luz no se

llevarían a cabo.

1.2 ¿Cuáles son los contaminantes de la atmósfera?

La naturaleza tiene la capacidad de limpiar la contaminación a través de la lluvia,

el viento y la vegetación; sin embargo, esta limpieza tiene límites, es por eso que

la contaminación comenzó a ser nociva a partir de su sobreproducción.

La contaminación de la atmósfera se puede dividir en dos grandes grupos:

naturales y de tipo antropogénico, que son el resultado de actividades humanas,

(figura 1).

Los contaminantes que mas afectan la calidad del aire son: El bióxido de azufre

(SO2), el monóxido de carbono (CO), los óxidos de nitrógeno (NO3), las partículas

suspendidas, compuestos orgánicos volátiles (COV), el ozono (O3) y el plomo (Pb)

pero este último se eliminó de la gasolina y actualmente se encuentra controlado.

pág. 5

La contaminación también afecta los monumentos históricos, los edificios y los

ecosistemas naturales como son las plantas y animales.

*La imagen se tomo de “Contaminación”, INE y SEMARNAT. Inventario nacional de emisiones de

México; se realizaron modificaciones para su mejor comprensión.

Fig. 1 Emisión de contaminantes a nivel nacional.

La mayor parte de las emisiones contaminantes antropogénicas provienen de los

motores que funcionan por la combustión interna, la generación de electricidad y

quema de combustible (gas) empleado en las viviendas; evidentemente el

pág. 6

principal contaminante producido por las actividades humanas es el uso o quema

de cualquier combustible.

1.3 Contaminantes.

De los distintos contaminantes, resaltan el carbón, el petróleo y productos

químicos orgánicos como los más nocivos para la salud de los humanos, al ser

utilizados o quemados.

El carbón contiene:

Metales: arsénico, selenio mercurio y Vanadio

Materiales radioactivos: uranio, torio, radio y radón.

Azufre.

Dentro de estos materiales algunos no se queman completamente o no se

queman (los metales).

El petróleo contiene:

Metales pesados tóxicos: arsénico, cromo, manganeso y níquel;

Azufre

Compuestos orgánicos volátiles.

Ozono.

El ácido sulfúrico se crea cuando el dióxido de azufre reacciona con agua y

oxígeno en el aire.

El ácido nítrico se desarrolla cuando los óxidos de nitrógeno reaccionan con

agua y oxígeno en el aire.

Productos químicos orgánicos.

Son los que surgen del desprendimiento de combustibles sin quemar y

fugas de fábricas.

pág. 7

1.4 La contaminación atmosférica del Valle de México

El deterioro ambiental que se ha generado en la atmósfera de la ciudad y

alrededor de la misma, está en constante aumento debido a la sobrepoblación.

En 1988 se implementó el sistema nacional del inventario de emisiones de fuentes

fijas, mediante el cual se realiza el diseño de estrategias, programas y planes para

mejorar la calidad del aire. Los puntos principales de un inventario son: escala

geográfica, temporal, contaminantes y los tipos de fuentes de emisión.

Para poder evaluar y monitorear la calidad del aire en la ciudad de México se creó

el Sistema de Monitoreo Atmosférico de la zona Metropolitana del valle de México

(SIMAT). La cual inicio en 1972 y estuvo operada o controlada por el gobierno

federal hasta 1993, posteriormente pasó al gobierno del distrito federal;

actualmente la red la conforman 34 estaciones automáticas.

1.4.1 Limites normados para los contaminantes del aire en México.

Para evaluar la calidad del aire es necesario comparar los datos obtenidos por las

redes de monitoreo con forme a las NOM (Norma Oficial Mexicana) para la salud.

Tabla 1.1 Limites de contaminación.

Contaminante Límites Normas Oficiales

Mexicanas Exposición aguda Exposición

crónica

Concentración y tiempo para el promedio

Frecuencia máxima aceptable

Concentración y tiempo para el promedio

Partículas suspendidas totales PST

210 µg/m3 (24 horas)

- - Modificación a la

NOM-025-SSA1-1993c

Partículas menores de 10 micrómetros (PM10)

120 µg/m3 (24 horas)e

2% de datos diariosh en un año

50 µg/m3 (promedio

anual)f

Partículas menores de 2.5 micrómetros

65 µg/m3 (24 horas)e

2% de datos diariosh en un

15 µg/m3 (promedio

pág. 8

(PM2.5) año anual)f

Ozono (O3) 0.11 ppm (1 hora) (216 µg/m3)

No se permite - Modificación a la

NOM-020-SSA1-1993b

0.08 ppm (8 horas) d

4 veces en un año

-

Bióxido de azufre (SO2)

0.11 ppm (24 horas) (288 µg/m3)

1 vez al año 0.025 ppm (66 µg/m3) (promedio

anual)

NOM-022-SSA1-2010g

0.200 (ppm) (1 hora) (524 µg/m3)

2 veces al año

Monóxido de carbono (CO)

11 ppm (8 horas) (12595 µg/m3)

1 vez al año - NOM-021-SSA1-1993ª

Bióxido de nitrógeno (NO2)

0.21 ppm (1 hora) (395 µg/m3)

1 vez al año - NOM-023-SSA1-1993ª

a Diario Oficial de la Federación del 23 de diciembre de 1994. b Diario Oficial de la Federación del 30 de octubre de 2002. c Diario Oficial de la Federación del 26 de septiembre de 2005, entró en vigor a partir del 26 de noviembre de 2005. d La concentración del promedio de ocho horas de ozono como contaminante atmosférico en un sitio de monitoreo, debe ser menor o igual a 0.080 ppm, tomado como el quinto máximo, en un periodo de un año, calculado como se indica en la NOM e Un sitio cumple con la norma para el promedio de 24 horas cuando el valor del percentil 98 calculado como se indica en la NOM es menor o igual al valor indicado. f Un sitio cumple con la norma anual, cuando el promedio anual de los valores diarios calculado como se indica en la NOM es menor o igual al valor indicado. g Diario Oficial de la Federación del 8 de septiembre de 2010, entró en vigor a los 180 días siguientes de su publicación (8 de marzo de 2011). h Muestreos de 24 horas o promedios de 24 horas

Tabla obtenida de los datos determinados por la SEMARNAT con ayuda del SIMAT

1.4.2 Días en que se han rebasado los límites permisibles de contaminantes.

En las siguientes figuras (2 a 8) se muestran las gráficas de los días en que se

han rebasado los niveles permisibles de contaminantes en la ciudad, por lo que se

puede observar el nivel de contaminación en los años de 1997 a 2005, así como

los tipos de contaminación como son el ozono, bióxido de azufre, bióxido de

nitrógeno, monóxido de carbono, partículas suspendidas con diámetros menores a

10 micras (PM10) y partículas con diámetros menores a 2.5 micras (PM2.5).

pág. 9

Los límites de calidad del aire establecidos para el ozono en la NOM-020-SSA1-

1993 para proteger la salud humana son:

No se debe de rebasar el valor 0.11ppm en una hora (norma horaria)

No se debe de rebasar el valor 0.08ppm más de 4 veces al año como

promedio móvil de 8 horas en un día (norma anual)

Los límites establecidos para el bióxido de azufre (SO2), en la norma de calidad

del aire NOM-022-SSA1-1993 para proteger la salud humana son los siguientes:

0.13 ppm, valor que no se debe de rebasar más de una vez al año como

promedio de 24 horas (norma diaria)

0.03 ppm, valor que no se debe rebasar como promedio aritmético anual

(de todos los datos horarios, norma anual)

Tabla 1.2. Días en que rebaso el valor de norma horaria para ozono (0.11ppm)

Año Días

1997 322

1998 320

1999 300

2000 323

2001 296

2002 300

2003 284

2004 238

2005 233

pág. 10

*Grafica obtenida de los datos determinados por la SEMARNAT con ayuda del SIMAT

Fig. 1.2 Grafica de los días en que se rebaso el valor de norma horaria para ozono (0.11ppm)

El límite de la calidad del aire para el bióxido de nitrógeno (NO2) establecido en la

NOM-023-SSA1-1993 para proteger la salud humana es:

0.21 ppm, valor que no se debe de rebasar más de una vez al año (norma

horaria)

Tabla 1.3. Días en que rebaso el valor de la norma para SO2 (0.13ppm, 24 horas)

Año Días

1997 0

1998 0

1999 0

2000 1

2001 8

2002 1

2003 0

2004 0

2005 0

0

50

100

150

200

250

300

350

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Días en que rebasó el valor de norma horaria para ozono (0.11ppm)

Días en que rebaso el valor denorma horaria para ozono(0.11ppm)

pág. 11

Grafica obtenida de los datos determinados por la SEMARNAT con ayuda del SIMAT

Fig. 1.3 Grafica de los días en que se rebaso el valor de la norma para SO2 (0.13ppm, 24 horas)

El límite establecido en la NOM-021-SSA1-1993 de calidad del aire para proteger

la salud humana del monóxido de carbono (CO) es:

11 ppm como promedio móvil de 8 horas que no se debe de rebasar más

de una vez al año

Tabla 1.4. Días en que rebaso el valor de la norma horaria para NO2 (0.21ppm)

Año Días

1997 39

1998 30

1999 19

2000 23

2001 1

2002 0

2003 6

2004 3

2005 3

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Días en que rebasó el valor de la norma para SO2 (0.13ppm, 24 horas)

Días en que rebaso el valor de lanorma para SO2 (0.13ppm, 24horas)

pág. 12


Fig. 1.4 Grafica de los días en que se rebaso el valor de la norma horaria para NO2 (0.21ppm)

Los límites de calidad del aire en cuanto a las partículas suspendidas con

diámetros menores a 10 micras (PM10) que se establecieron en la NOM-025-

SSA1-1993 para proteger la salud humana son:

El percentil 98 de los promedios de 24 horas que no debe de rebasar 120

µg/m³

El promedio aritmético anual que no debe rebasar 50 µg/m³

Tabla 1.5. Días en que rebaso el valor de la norma diaria para PM10 (120 µg/m³, 24 horas)

Año Días

1997 206

1998 204

1999 41

2000 55

2001 85

2002 51

2003 83

2004 40

2005 34

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Días en que rebasó el valor de la norma horaria para NO2 (0.21ppm)

Días en que rebaso el valor de lanorma horaria para NO2(0.21ppm)

pág. 13


Fig. 1.5 Grafica de los días en que se rebaso el valor de la norma diaria para PM10 (120

µg/m³, 24

Los límites establecidos para las partículas suspendidas con diámetros menores a

2.5 micras (PM2.5) en la norma de calidad del aire (NOM-025-SSA1-1993) para

proteger la salud humana son:

El percentil 98 de los promedios de 24 horas que no debe de rebasar 65

µg/m3

El promedio aritmético anual que no debe rebasar 15 µg/m3

Tabla 1.6. Días en que rebaso el valor de la norma diaria para pm2.5 (65 µg/m3, 24 horas)

Año Día

2003 8

2004 16

2005 13

0

50

100

150

200

250

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Días en que rebasó el valor de la norma diaria para PM10 (120 µg/m³, 24 horas)

Días en que rebaso el valor de lanorma diaria para PM10 (120µg/m³, 24 horas)

pág. 14


Fig. 1.6 Grafica de los días en que se rebaso el valor de la norma diaria para pm2.5 (65 µg/m3, 24 horas)

Tabla 1.7. Días en que rebaso el percentil 98 de los promedios de 24 horas de las PM2.5

Año Día

2003 NC

2004 56

2005 59 NC = No cumple con el criterio de suficiencia de datos


Fig. 1.7 Grafica de los días en que se rebaso el percentil 98 de los promedios de 24 horas de las PM2.5

0

5

10

15

20

2003 2004 2005

Días en que rebasó el valor de la norma diaria para pm2.5 (65 µg/m3,

24 horas)

Días en que rebaso elvalor de la norma diariapara pm2.5 (65 µg/m3, 24horas)

0

10

20

30

40

50

60

70

2003 2004 2005

Dias en que rebasó el percentil 98 de los promedios de 24 horas de las

PM2.5

Dias en que rebaso elpercentil 98 de lospromedios de 24 horas delas PM2.5

pág. 15

Tabla 1.9. Días en que rebaso el promedio anual de PM2.5

Año Día

2003 0

2004 24

2005 25 NC = No cumple con el criterio de suficiencia de datos


Fig. 1.8 Grafica de los días en que se rebaso el promedio anual de PM2.5

1.5 Opciones para reducir la contaminación por medio de los vehículos.

Existen distintas formas de reducir la contaminación por medio de los vehículos

que requieren algún tipo de combustible para funcionar.

Por ejemplo:

1. Mejorar la calidad del combustible.

2. Utilizar o implementar sistemas de control para emisiones.

3. Imponer medidas más estrictas para los límites de emisiones o mejoras en los

sistemas de control

4. Mejorar el transporte público, así como eliminar el viejo sistema.

5. Controlar o delimitar el crecimiento de la población.

6. Reconversiones de los motores en los vehículos.

0

5

10

15

20

25

30

2003 2004 2005

Dias en que rebasó el promedio anual de PM2.5

Dias en que rebaso elpromedio anual de PM2.5

pág. 16

- Instalar equipos más eficientes para controlar la contaminación.

- Cambiar el sistema del motor de combustión interna por un motor eléctrico así

como los equipos necesarios para que funcione este.

1.6 Historia del Vehículo eléctrico

Entre 1832 y 1839 Robert Anderson inventó el primer carruaje de tracción

eléctrica, con pila de energía no recargable. Las primeras baterías recargables

aparecieron antes de 1880, por lo que se considera ésta la fecha de inicio de los

vehículos eléctricos. También aparecieron en América en el siglo XIX.

En 1899 el vehículo eléctrico “La Jamais Contente”, superó por primera vez los

100 km/h.

En los años cercanos a 1897 Thomas Edison, tenía la idea de fabricar un auto

eléctrico, pero no se llevó a cabo, su única aportación a este se realizó en 1901

con la utilización de las baterías desarrolladas por el; que son elaboradas de

Fierro-Níquel (NiFe).

Para el año 1903 aparecieron en las grandes ciudades los coches eléctricos para

el servicio público.

En Berlín año 1904, los fabricantes de vehículos eléctricos “ABAM” llevaba dos

motores con 8 velocidades, cada uno de 4 HP. La empresa “Gottfr.Hagen” de

Colonia; su vehículo tenia batería con 40 células, conseguía una velocidad de

30km/h y una autonomía de 100 km, pesaba 320 kg. En Krieger compañía de

Paris su vehículo tenía un motor completamente sellado.

Siemens empezó en 1905 la fabricación de vehículos con motores eléctricos.

Montaron la batería con sus acumuladores donde normalmente se instalaba su

motor de explosión, delante del asiento del conductor, reposando en el bastidor

para cambiarse fácilmente con un aparato elevador. Siemens-Schuckert también

desarrollaron unos modelos mixtos, pero pronto se dieron cuenta de que una

construcción masiva de sus vehículos no era posible por los límites de las

baterías.

pág. 17

El vehículo eléctrico estuvo muy atrasado ante la gran cantidad de novedades y

avances de los motores de combustión interna. Se invirtió mucho dinero en su

prometedor desarrollo, dejando de lado las investigaciones en la propulsión

eléctrica.

Entre los años 1911 y 1920 existían los vehículos Broc y Borland. El Borland tenía

una carrocería de aluminio y una batería de 40 células que suministraba corriente

suficiente para lanzar al vehículo a 35 km/h. Rauch + Lang producía una limusina

de 6 plazas, con un departamento de conductor completamente separado delante

del capó, mientras que los pasajeros tomaban asiento en un lujoso salón entre los

ejes. Los vehículos urbanos de las marcas Detroit Electric, Baker y Fritchle,

vendieron unos miles de unidades entre 1912 y 1920.

En 1919, salió un micro-coche al estilo de una caja sobre cuatro ruedas, espacio

para una persona y un ligero motor eléctrico de medio caballo, fue continuamente

mejorado y después de dos años era de dos HP, suficiente para conseguir unas

respetables prestaciones debido a su escaso peso de 180 kg y una transmisión de

1:20 con un arranque hasta los 20 km/h.

En 1970 reaparece el vehículo eléctrico pero a pequeña escala. En 1996 GMC

lanza al mercado el vehículo “experimental 1” pero fracasó, aun así en 2001 volvió

a lanzar otro vehículo eléctrico, pero mejorado.

En 2007, Toyota tuvo una venta mayor al millón de vehículos en su modelo Prius.

En 2009 se implementa el programa “Better Place” en Dinamarca impulsando a los

vehículos eléctricos. En 2011 comienza el mercado intensivo de los vehículos

eléctricos y las marcas de vehículos comienzan a desarrollar proyectos para


pág. 18

1.7 ¿Cómo funciona un vehículo eléctrico?

El vehículo eléctrico es nombrado de esta forma ya que la energía principal para

adquirir movimiento alguno es la electricidad, la cual se utiliza para hacer funcionar

un motor eléctrico, dicho motor es el encargado de realizar la tracción necesaria

para el movimiento del vehículo, así mismo éste vehículo es un conjunto de

equipos eléctricos, sin embargo, las baterías (las cuales sirven para almacenar la

energía eléctrica), el motor eléctrico y el controlador mediante el cual regulamos y

controlamos el funcionamiento del motor; son los equipos principales.

La eficiencia de un motor eléctrico es del 80% o 90%, por lo que no se tienen

grandes pérdidas de energía ni en la tracción, éste no está sobredimensionado

para el vehículo en el que se instale.

Por estas razones se cree que un vehículo eléctrico no contamina; sin embargo, si

consideramos el método de fabricación de éste, así como de sus partes es igual al

de cualquier vehículo y que para la generación de la electricidad que consume

para poder moverse, también emite contaminaciones; lo convierte en un método

de contaminación menos grave.

1.8 Características técnicas del vehículo compacto.

Para realizar la conversión de un vehículo de combustión interna se tendrá como

referencia un vehículo tipo chevy del año 2002; esto con motivo de tener las

características físicas y técnicas de éste para delimitar el tipo de vehículo

compacto en el cual se analiza la conversión.

-Motor:

Potencia: 78 [CV]

Combustible: Gasolina, Cilindrada: 1.597 [cc]

Transmisión: manual

Velocidades: 5

Tracción: delantera.

pág. 19

Régimen de potencia: 5600 [rpm]

Par motor: 123[Nm]

Torque: 2800 [rpm]

-Forma y tamaño:

Puertas: 3

Carrocería: Hatchback

Longitud: 3729 [mm] de largo,

Anchura: 1608 [mm]

Altura: 1388 [mm]

Batalla: 2443 [2443]

Ancho de vía delantero: 1387 [mm]

Ancho de vía trasero: 1388 [mm]

-Ruedas y Peso:

Llantas delanteras: 175 x 70 x T

Llantas traseras: 175 x 70 x T

Peso: 882 kg. (Solo el auto)

-Interior:

Número de asientos: 5

Altura banca-techo delantera: 958 [mm]

Ancho hombros delantero: 1304 [mm]

Ancho caderas delantero: 1270 [mm]

Altura banca-techo trasera: 968 [mm]

Ancho hombros trasero: 1321 [mm]

Ancho caderas trasero: 1237 [mm]

Espacio de piernas: 1046 [mm].

pág. 20

CAPÍTULO II

ELEMENTOS

CARACTERÍSTICOS DE LOS

VEHÍCULOS ELÉCTRICOS.

En el presente capítulo se aclaran cuáles son las partes principales de un

auto eléctrico, así como la función que debe cumplir cada una de éstas.

pág. 21

2.1 Equipos principales de un Vehículo Eléctrico

Para el correcto funcionamiento de un vehículo eléctrico se necesitan distintos

equipos, para poder supervisar todas las funciones.

1. Centro de Electricidad: Guía la carga eléctrica y su distribución.

2. Controlador de los Sistemas: Se asegura que el vehículo funcione a su

máxima eficiencia.

3. Protección de electricidad: Protege eléctricamente al conducir, al carga la

batería, realiza un corte automático en accidentes o mal funcionamiento.

4. Batería: Es el sistema mediante el cual el vehículo almacena energía

eléctrica.

5. Frenos Regenerativos: Cuando se frena, el motor eléctrico se vuelve

generador, la energía se vuelve electricidad y se almacena en las baterías.

6. Placa adaptadora: La placa adaptadora permite la conexión del motor

eléctrico a la transmisión. Su construcción es de media pulgada de metal,

tiene las perforaciones y forma necesaria para su correcto funcionamiento

por lo que esta pieza debe ser realizada especialmente para el vehículo.

7. Motor eléctrico

1. Motor de corriente continua (CC):

Éste genera electricidad de forma continua, ininterrumpida, debido a

que está compuesto de una gran cantidad de espiras hechas de un

material conductor, deben giran dentro de un campo magnético y

estar conectadas entre si mediante un conmutador el cual entrega la

energía eléctrica de esta forma.

pág. 22

Fig. 2.1: Grafica de CC correspondiente a la forma de la corriente

continua.

2. Motor de Corriente Alterna (CA)

Se le nombra así ya que la electricidad que genera varía con

respecto al tiempo, tanto su magnitud como su dirección, con una

frecuencia la cual depende de su velocidad, en la siguiente figura se

observa una onda de forma sinusoide.

Fig. 2.2: Onda sinusoide correspondiente a la forma de onda de la

corriente alterna

Los motores de C.A, se dividen por sus características en:

pág. 23

a) Síncronos

• Trifásico con Colector.

• Trifásico con Anillos.

• Y Rotor Bobinado.

b) Asincrónicos o de Inducción

• Trifásico Jaula de Ardilla.

• Monofásico: Condensador, Resistencia.

• Asincrónicos Sincronizados: Serie o Universal.

• Espira en corto circuito.

• Hiposincrónico.

• Repulsión.

2.2 Sistemas de Medición

La información del estado en funcionamiento o en reposo del vehículo es muy

importante para el operador del mismo, esta debe ser precisa, rápida y confiable;

para el buen funcionamiento del mismo.

• Velocidad: Este parámetro es muy importante ya que debe entregar la rapidez

con la cual se desplaza el vehículo.

• Carga en la Batería: Debe dar a conocer la cantidad de energía almacenada y

disponible en las baterías del vehículo.

• Corriente: Da a conocer el esfuerzo realizado eléctricamente en cuanto a peso o

trabajo realizado por el vehículo ya que, a menor corriente hay un menor esfuerzo

en el motor y el controlador.

• Termómetro del Motor: Indica la temperatura del motor en operación o estático.

• RPM del Motor: La función de ésta es saber en cuantas revoluciones por minuto

se encuentra el motor.

2.3 Instrumentos de medición.

Los equipos de medición más utilizados son:

• Velocímetro: Este instrumento nos muestra la velocidad en la cual tiene o

alcanza el vehículo.

• Voltmetro: Este instrumento mide el voltaje que entregan las baterías.

pág. 24

• Ampermetro: La función de éste es medir el flujo de corriente entre los puntos

en que sea conectado.

•Termómetro: Mediante estos sabremos la temperatura que se tiene en el

vehículo, principalmente en el motor.

• Tacómetro: Mediante este instrumento sabremos las revoluciones por minuto

del motor.

• E-Meter: Mediante éste sabemos la información referente a las baterías como

son: voltaje, corriente, amp hora, el tiempo de operación restante, kilowatt horas,

ciclo de cargas, descarga más baja, el promedio de descarga, eficiencia de carga.

Sistema de Protección

A través de estos es posible evitar daños en elementos vitales.

Algunos sistemas de protección son:

• Contactores: Este equipo sirve como protección al arranque con respecto a su

capacidad de operación.

• Interruptor: Este interruptor realiza su función de protección en el momento de

una falla por sobre carga en el circuito y también funciona por operación manual.

• Fusibles: También actúan por sobre carga, así como por sobretensión; solo que

son de una operación.

2.4 Tipos de baterías.

La batería es un equipo eléctrico que sirve para producir una corriente eléctrica

continua a partir de una reacción química producida en su interior; así como se

puede almacenar, en algunos casos, la que se ha generado por otro sistema.

Principales tipos de baterías:

•Batería primaria: su reacción electroquímica es irreversible o que no puede volver

a cargarse.

•Batería secundaria: su reacción electroquímica es reversible, puede ser cargada

con determinado tiempo de vida o recargas.

pág. 25

Funcionamiento.

Tiene como base una celda electroquímica la cual tiene dos electrodos: el Ánodo y

el Cátodo. Mediante los cuales la corriente eléctrica fluye del ánodo al cátodo

debido a que existe una diferencia de potencial entre estos.

Tres características que definen una batería:

La energía que puede almacenar:

La máxima corriente que puede entregar (descarga) o nivel de descarga:

La cantidad de energía que puede entregar el equipo

2.5 Tipos específicos de baterías

Los tipos de baterías más comunes son:

Batería de plomo ácido

Tiene buena relación de desempeño costo, es de menor densidad de energía por

peso y volumen. Cuenta con varias versiones:

La ciclo corto (para automóviles), ciclo profundo soporta repetidos ciclos de carga

y descarga, la versión sellada “gel-cell” con aditivos.

Batería de Níquel-cadmio.

Es de celdas selladas, es ligera, soporta altas temperaturas. .

Batería de Níquel-hidruro metálico

Es una mejora en tecnología ya que se deriva de la batería níquel cadmio y tiene

una mayor densidad de energía, el ánodo es hecho de metal hidruro para evitar

problemas ambientales de la NiCd. Tiene un alto grado auto descarga y es

peligrosa si es sobrecargada.

Batería de Ion-litio

Ésta se deriva de la batería plomo-ácido debido a que su bajo peso atómico 6,9 vs

209 para la de plomo, la hace mas ligera.

Logra tener el más alto voltaje por celda 3.5 [V], reduce el número de celdas en

serie para alcanzar su voltaje.

Es rápida su degradación y es sensible a altas temperaturas. Su costo es elevado.

pág. 26

Batería de Polímero-litio

Es una batería de litio con un polímero sólido como electrolítico. Su trato es mas

delicado, su densidad de energía de entre 5 y 12 veces las de Ni- Cd ó Ni-MH, es

igual en peso; pero mas ligeras que las NI-Cd.

Batería de Aire-zinc

Es económica, funcionan con el oxigeno almacenado en un cuarto como

electrodo, mientras la batería contiene un electrolito y el electrodo de Zinc permite

que el aire circule dentro de una caja porosa.

Se pueden reciclar sin límite, no pierden sus cualidades químicas, ni sus

cualidades físicas.

Celdas de combustible

Es un dispositivo electroquímico de conversión de energía, similar a una batería,

está diseñada para permitir el reabastecimiento continuo de los reactivos

consumidos.

Los reactivos típicos utilizados en una celda de combustible son hidrógeno en el

lado del ánodo y oxígeno en el lado del cátodo.

Para poder ver de una forma mas clara las diferencias entre los distintos tipos de

baterías se muestra en la siguiente tabla sus características mas relevantes e

importantes al momento de elegir una.

Tabla 2.1 Comparación entre las baterías

Tipo Energía/ peso Tensión por

elemento

(V)

Duración

(número de

recargas)

Tiempo de

carga

Auto-descarga

por mes (% del

total)

Plomo 30-50Wh/kg 2 V 1000 8-16h 5 %

Ni-Cd 48-80Wh/kg 1,25 V 500 10-14h * 30%

Ni-Mh 60-120Wh/kg 1,25 V 1000 2h-4h * 20 %

Li-ion 110-160Wh/kg 3,16 V 4000 2h-4h 25 %

Li-Po 100-130Wh/kg 3,7 V 5000 1h-1,5h 10%

*tabla obtenida de “Introducción a la Teoría de Baterías Industriales”. Ref. 1

pág. 27

2.6 Convertidor

El dispositivo que permite llevar a cabo controlar la velocidad de los motores de

inducción es el convertidor de frecuencia.

Existen distintas técnicas para realizar un convertidor:

- Convertidor de frecuencia con modulación por amplitud de pulsos (PAM)

- Convertidor de frecuencia con modulación por ancho de pulsos (PWM)

- Inversor de corriente (CSI)

Ventajas de los convertidores PWM

Es reversible, puede cambiar de signo. Es posible utilizarlo con frenado

regenerativo o con disipación de energía.

2.6.1 Variador de velocidad

Un variador de velocidad se compone de dos placas electrónicas:

- Placa de control: Se alimenta desde una fuente de energía eléctrica, entrega

potencia al motor y varía con la potencia del motor a controlar.

- Placa de potencia: Realiza el control de la frecuencia y/o la tensión, enviando los

pulsos de control al circuito de potencia.

Estas placas están separadas ya que manejan distintos niveles de potencia.

2.6.2 Comando, ajuste y configuración

El equipo de automatización tiene distintos tipos de funciones:

• El comando se refiere a todas las órdenes necesarias para el funcionamiento

normal; tales como marcha, parada, inversión de giro, el valor de la velocidad, y

frenado regenerativo.

• El ajuste se refiere al cambio de las variables durante el funcionamiento del

equipo, la selección del tipo de frenado, los tiempos de aceleración y

desaceleración, las consignas máxima y mínima de velocidad.

• La configuración se refiere al cambio de parámetros de funcionamiento fijos que,

en general, no deben ser cambiados en operación, como: velocidad máxima, el

pág. 28

tiempo de aceleración máximo, la forma de la ley tensión frecuencia, la tensión de

la red.

• La señalización permite conocer el estado de las variables del equipo.

Controles de la velocidad disponibles

Los variadores de velocidad trabajan con dos métodos diferentes de regulación de

velocidad:

a) Por variación de la frecuencia, manteniendo la característica V/f

b) Por regulación vectorial de flujo.

pág. 29

CAPÍTULO III

PARTES Y COMPONENTES

ELÉCTRICOS DEL VEHÍCULO

ELÉCTRICO.

En el capítulo siguiente se hará la selección de los equipos que se utilizarán

para el funcionamiento del vehículo eléctrico, también se explica cómo se

realizara el cambio del motor de combustión interna por el motor eléctrico.

pág. 30

3.1 Datos característicos para la selección del equipo

a) El peso del auto ya modificado no debe superar los 882kg que es el peso actual

o de fábrica que tiene.

b) La autonomía por cada carga debe ser de 100km, para poder recorrer la ciudad

de México.

c) La velocidad máxima a alcanzar es de 100 km/h.

d) El motor debe ser de corriente alterna para tener un menor desgaste,

consecuentemente se tendrá menor mantenimiento.

e) El tipo de carga tiene que ser a 127V nominales ya que es el nivel de tensión

común en una instalación eléctrica en cualquier hogar.

f) La velocidad debe ser de 0 a 100km en 14s.

3.2 Cómo seleccionar el motor

Para definir el motor a utilizar se debe saber las características técnicas a

satisfacer, por lo que es necesario el emparejar en cuanto a potencia al motor

eléctrico con respecto al motor de combustión interna; por lo anterior se realizaran

los cálculos necesarios para determinar la potencia necesaria del motor.

Potencia del motor:

Para definir esto se deben tener en cuenta parámetros tales como: peso del

vehículo, fuerzas de fricción, fuerza de resistencia del viento.

El peso del vehículo es de 882kg, pero si se toma en cuenta peso extra por los

pasajeros, se consideran 300kg extras, ya que en promedio la cantidad de

personas que pueden abordar este vehículo es de 4 y con un peso aproximado de

75kg cada uno, realizaremos el cálculo con un peso de 1182kg.

Por lo que la fuerza aplicada al suelo es=(1182kg)(9.8)=11583.6(N)

El coeficiente del asfalto es=0.0161.

La fuerza de fricción cinética=Fk=(0.016)( 11583.6)=185.3376N)

La fuerza de fricción con el aire es= Fa 1 Datos obtenidos de la referencia bibliográfica número 8.

pág. 31

Formula:

Donde:

D=coeficiente de resistencia al avance =0.52.

ρ=densidad del aire= 1.20kg/m³*

A=área transversal del objeto en movimiento=2m²

v=velocidad del objeto=100km/h=27.8m/s

Por lo que Fa=463.704kgm/s²=463.704 [N].

La Ft=Fa+Fk=649.0416 [N].

Potencia para mantener una rapidez constante:

P=(Ft)(v)=18043.3564=18.043kW3

Esta es la potencia que se debe entregar a las ruedas.

Basándonos en estas características sólo nos hace falta tomar la decisión de qué

tipo de motor podremos disponer.

3.2.1 Selección del tipo de Motor

Si se consideran los siguientes aspectos:

1. Las máquinas de ca no tienen conmutadores ni escobillas; por consiguiente,

requieren menos mantenimiento.

2. Las máquinas de ca cuestan menos (y pesan menos) que las máquinas de cd.

3. Las máquinas de ca son más robustas y trabajan mejor en ambientes hostiles.

4. Las máquinas de ca pueden operar a voltajes mucho más altos: hasta 25 kV.

Las máquinas de cd están limitadas a aproximadamente 1000 V.

5. Las máquinas de ca se pueden construir en tamaños mucho más grandes, ya

que las máquinas de cd están limitadas a 2000 kW.

6. Las máquinas de CA pueden funcionar a velocidades de hasta 100 000 r/min,

mientras que las grandes máquinas de cd están limitadas a 2000 r/min.

2 Datos obtenidos de la referencia bibliográfica número 8.

3 Las formulas mediante las cuales se obtuvo la potencia requerida, se tomaron de la referencia

número 8.

pág. 32

Se ha tomado la decisión de utilizar un motor trifásico, de corriente alterna, con

rotor jaula de ardilla, de 25HP, ya que la potencia requerida para satisfacer la

demandada por el vehículo con respecto a su peso, carga y rapidez es de

18.043kW lo que es equivalente a 24.2HP sin embargo comercialmente no se

fabrican de esta capacidad, así que se ha optado por tomar una capacidad

cercana superior ya que cumple con la potencia requerida y no está distante de lo

calculado.

3.2.2 Eficiencia del auto eléctrico

La eficiencia la calcularemos sobre la base de la potencia que hemos obtenido.

La eficiencia se mide en Watts-hora por kilómetro recorrido, es decir,

Watts-hora consumidos para recorrer un kilómetro.

Para su cálculo aplicaremos la siguiente fórmula:

Wh/km = (Potencia en W) / (Velocidad en km/h).

O sea, que se necesitan 18.043kW para viajar a 100 km/h se tendrá que la

eficacia es de (18043W) / (100km/h) = 180.43 Wh por kilómetro recorrido, o,

0.1804 kWh/km.

Pero, como se opto por un motor de 25HP que es igual a 18.643kW, se podrá

viajar a 103.33 km/h por lo que la eficiencia será de 180.42Wh o 0.18042 kWh/km.

Debido a que esta eficiencia es la final, se toma en cuenta una eficiencia real

menor debido a las pérdidas eléctricas y mecánicas; por lo tanto ésta eficiencia le

quitaremos un 10%4 para no estar en un caso muy alejado a la eficiencia real; así

que será de: 162.378Wh/km

4 Este valor se tomó de la referencia número 8

pág. 33

3.3 Determinación de las baterías

Grados de Capacidad

Se utilizan: amperes-hora o minutos de reserva, cuando se requiere saber los

grados de capacidad de la corriente que entregan las baterías con respecto al

tiempo.

Medidas de la Longevidad

La longevidad o vida útil de una batería se mide en cuántos ciclos puede soportar,

significando el número de veces que puede ser descargada y cargada.

3.3.1 Cálculo de la energía necesaria para recorrer 100km con una sola carga

Es necesario conocer cuánta energía debemos almacenar para viajar 100km. La

energía se expresa en kWh.

Para los cálculos: sabemos que necesitamos 96 Volts y que la eficiencia de

nuestro auto eléctrico es de 162.378Wh/km. Si se tiene que el recorrido diario es

de 100km, sólo tenemos que aplicar la siguiente fórmula:

Capacidad (Wh)=Eficiencia (Wh/km)xAlcance(km). Por lo tanto:

162.378Wh/km x 100 km = 16724.934Wh=16.725kWh.

Este resultado depende de cómo se conduzca el coche, del tráfico, las pendientes

o el viento.

Sólo nos queda calcular la carga eléctrica (Ah) que debemos suministrar al motor.

Para ello vamos a aplicar la siguiente fórmula:

Energía (Wh) = Carga eléctrica (Ah) x Voltaje (V)

Si despejamos lo que requerimos, nos queda:

Carga eléctrica (Ah) = Energía (Wh) / Voltaje (V)

Aplicado a este caso:

16.725kWh / ((raíz(3)*96) = 100.59 Ah

Debemos calcular que el alcance máximo no llegue a consumir el 80% de energía.

Por lo que basta con multiplicar la carga eléctrica obtenida (Ah) por 1.25, para

poner un grupo de baterías que nos den un 25% más de capacidad de la nominal.

100.59[Ah] x 1,25 = 125.73[Ah]=126[Ah] de capacidad.

pág. 34

Cálculo del banco de baterías:

Capacidad=(126Ah)/(80%)= 157.5 Ah; requerimos un banco de 26.2kW=27kW

para 103km; para tener un mejor banco de baterías es más conveniente que sea

de 27kW para alcanzar los 100km de recorrido.

3.3.2 Conexión del banco de baterías

Para adquirir el nivel de voltaje necesario así como la potencia calculada para el

banco de baterías se decidió realizar el arreglo de conexión en serie, para así

conectar el banco de baterías, ya que las baterías deben ser de 3.2V y 126Ah por

celda por lo que constará de un arreglo de 30 celdas; las medidas para cada

paquete de baterías que consta de 4 celdas es de 27X14X24.1 cm. Por lo que se

necesitan de 7.5 o mejor 8 paquetes de baterías.

Las cuales pueden ser colocadas en dos puntos diferentes del vehículo, como se

muestra en la figura 3.1.

Fig. 3.1: Arreglo del banco de baterías conformado de 8 grupos o paquetes de 4 celdas por grupo.

pág. 35

Fig. 3.2 Detalle de la batería a instalar

3.4 Como elegir el controlador

Para seleccionar el controlador a utilizar se debe tomar en cuenta el tipo de motor

que ya se seleccionó, debido a que existe una gran variedad de controles es

indispensable enfocarse en el que cumple con los requerimientos de uso.

3.4.1 Tipos de controles de CA.

Existen muchos tipos de controles de ca electrónicos, se pueden agrupar en las

siguientes clases:

Cambiadores de frecuencia estáticos

Los cambiadores de frecuencia estáticos convierten la frecuencia de línea

entrante directamente en la frecuencia de carga deseada. Los

cicloconvertidores pertenecen a esta categoría y se utilizan para controlar

tanto motores síncronos, como de inducción de jaula de ardilla (Fig. 3.3).

pág. 36

*Imagen tomada de “Stephen J. Chapman; Maquinas Eléctricas, Editorial Mc Graw Hill.”

Fig. 3.3: Sistema de control de velocidad variable que utiliza un cicloconvertidor

Controladores de voltaje estáticos

Los controladores de voltaje estáticos permiten controlar la velocidad y el

par o momento de torsión variando el voltaje de ca. Se utilizan con motores

de inducción de jaula de ardilla. Estos controladores también se utilizan en

motores de inducción de arranque suave (Fig. 3.4).


Fig. 3.4: Control de velocidad variable que utiliza un interruptor estático

Sistemas rectificadores-inversores con conmutación de línea

Los sistemas rectificadores-inversores con conmutación de línea rectifican

la frecuencia de línea entrante a cd, y ésta es reconvertida en ca por un

inversor. A su vez, el inversor es conmutado linealmente por el mismo

motor que controla. Estos sistemas se utilizan principalmente para controlar

motores síncronos (Fig. 3.5). Se utilizan sistemas similares para controlar la

velocidad de motores de inducción de rotor devanado (Fig. 3.6).

pág. 37


Fig. 3.5 Control de motor síncrono de velocidad variable que utiliza un rectificador controlado y un inversor de conmutación lineal alimentado por

una fuente de corriente de enlace CD


Fig. 3.6: Control de velocidad variable para un motor de inducción de rotor devanado.

Sistemas rectificadores-inversores con autoconmutación.

Los sistemas rectificadores-inversores con autoconmutación rectifican la

frecuencia de línea entrante a cd, y ésta es reconvertida a ca por un

inversor. El inversor es autoconmutado y genera su propia frecuencia.

Estos sistemas rectificadores-inversores se utilizan para controlar motores

de inducción de jaula de ardilla (Figs. 3.7 y 3.8).

pág. 38


Fig. 3.7: Control de velocidad variable que utiliza un rectificador controlado y un inversor autoconmutado alimentado por una fuente de corriente de enlace

de CD.


Fig. 3.8 Control de velocidad variable que utiliza un rectificador controlado y un inversor autoconmutado alimentado por una fuente de voltaje de enlace

CD.

Sistemas de modulación por ancho de pulso

Los sistemas de modulación por ancho de pulso, permiten controlar

motores de inducción de velocidad variable desde una velocidad cero en

adelante. Su aparición en el mercado se debe directamente a la

disponibilidad de dispositivos de conmutación de alta velocidad tales como

IGBT’s (Fig. 3.9).

Imagen tomada de “Stephen J. Chapman; Maquinas Eléctricas, Editorial Mc Graw Hill.”

Fig. 3.9: Control de velocidad variable que utiliza un rectificador de diodo y un inversor PWM auto conmutado alimentado por una fuente de voltaje de

enlace de cd.

pág. 39

El controlador de corriente alterna que se utilizará es el sistema de modulación por

ancho de pulso (PWM) ya que lo componen una señal moduladora senoidal,

encargada de dar la referencia de la tensión de salida del inversor en forma y

frecuencia y una señal portadora con forma triangular encargada de generar la

frecuencia de los pulsos de disparo en los switch, los pulsos de disparo los

conseguiremos por medio de la comparación de la señal portadora y la señal

moduladora, además de que posee la característica de obtener una tensión en la

carga similar en forma y frecuencia a la señal moduladora.

3.5 Consumo Eléctrico

El automóvil se puede considerar como una batería, tomando como referencia el tipo de

demanda que hace al sistema de suministro de energía eléctrica, ya que sólo se toma en

cuenta la potencia necesaria para cargarse y la cantidad de energía acumulada en un

lapso de tiempo.

Debido a que el voltaje de carga es inversamente proporcional al tiempo de carga, existe

una relación con respecto a la velocidad o rapidez con la cual se carga la batería o grupo

de baterías:

Tabla 3.1. Relación carga, voltaje y tiempo TIPO DE CARGA

CONEXIÓN Y POTENCIA

AUTONOMÍA Y TIEMPO DE RECARGA

OBSERVACIONES

Lenta Monofásica; hasta 3.6kW

150km; 5 a 7hrs Se puede cargar prácticamente en cualquier punto que satisfaga los requerimientos de voltaje y seguridad.

Semi - Rápida

Monofásica, Trifásica; hasta 25kW

150km; 1 a 2hrs Solo se puede conectar en lugares acondicionados o modificados especialmente para este servicio.

Rápida Trifásica o en c. continua; hasta 50kW

120km; 20min Se tiene que cargar en el recorrido incluso solo hasta el 80% o 90%

Super Rápida

Trifásica o en c. continua; hasta 150kW

250km20min Se tiene que cargar en el recorrido

Ultra Rápida

>150kW Para vehículos grandes o usos especiales

pág. 40

3.5.1 Tipos de carga

Modo 1

Carga lenta

Conexión doméstica convencional.

Sin comunicación entre el vehículo y dicha conexion.

Limitado a la corriente en tomas domésticas a 10A (2.3kW)

Principalmente para motocicletas y bicicletas eléctricas.

Modo 2.

Carga lenta.

La potencia máxima es función del conector utilizado. Normalmente se utiliza un

contacto doméstico, en el que la intensidad máxima permitida para la recarga de

vehículos es de 10A, 220V (2.3kW)

Normalmente utilizado para motocicletas y cuadriciclos, o como solución de

emergencia para vehículos y camionetas familiares.

Modo 3

Carga normal, semi-rápida y rápida (en función de la potencia entregada)

Conexión a un terminal dedicado que permite la carga monofásica o trifásica.

Se necesita de protecciones eléctricas dedicadas y un conector específico con

función de hilo piloto para la gestión del proceso de carga, que tiene: potencia

máxima de 43kW

Recomendado para todos los coches eléctricos.

Modo 4

Carga rápida

Conexión del VE a un punto de recarga con funciones de conversión de C.A-C.C.

Dispone de un hilo piloto para el control del proceso de carga.

Rango de potencias actuales: 22-50kW.

Es necesario que este vehículo esté preparado para este tipo de carga.

Por lo que para este caso se ha decidido utilizar el modo de carga lenta, ya que mediante

éste no es necesario realizar una modificación a nuestro sistema de suministro de energía

eléctrica; pero si es necesario realizar las modificaciones pertinentes, esto con forme a lo

especificado en el artículo 625, de la norma “NOM-001-SEDE-2012 Utilización” de

pág. 41

instalaciones eléctricas (especificado en los anexos de este trabajo), en la instalación

interna de la casa o punto de conexión.

3.6 Conversión del automóvil

Se deben visualizar los aspectos generales que tienen los vehículos con motor de

combustión interna y los del motor eléctrico dichos aspectos se aprecian en la

figura 3.11, para saber qué es lo que ya no servirá en el vehículo eléctrico al

cambiar el equipo de funcionamiento.

*Dibujo modificado por el autor, tomado de la referencia 8

Fig. 3.10: Partes principales de los sistemas de tracción, con cada tipo de motor

pág. 42

Partes a retirar o que ya no son dispensables:

Ya que se retirará el motor de combustión interna es necesario que se retiren

ciertos equipos que ya no serán utilizados como lo son:

-Sistema de escape de gases.

-Tanque de gasolina.

-Ductos para gasolina.

-Cables de sensores,

-Cables temperatura

-Cables de presión de aceite

-Movimientos de los cambios

-Embragué o clutch.

Por lo que las piezas a ensamblar son:

-Placa adaptadora con acoplador de caja de velocidades con motor eléctrico

(hecho con forme a necesidades)

-Motor eléctrico de corriente alterna.

-Controlador

-Baterías (en grupos de 4 celdas)

-Instrumentos de medición para la: Velocidad, tensión, corriente, kilometraje,

temperatura.

-Cargador de baterías.

-Protecciones del circuito.

pág. 43

3.6.1 Ensamble y conexión del vehículo eléctrico

El siguiente diagrama esquemático, es para simplificar la conexión eléctrica del material.

*Dibujo modificado por el autor, tomado de la referencia 8

Fig. 3.11: Esquema de conexión eléctrica.

Ensamble de los equipos necesarios para el correcto funcionamiento del

auto eléctrico.

La placa adaptadora junto con el acoplador se colocará en la transmisión como se

muestra en la figura 3.12, para que éstos realicen la misma función de un motor de

combustión interna y así controlar sus velocidades del modo manual mediante la

caja de velocidades convencional.

pág. 44

El controlador sirve para alimentar el motor trifásico de corriente alterna ya que la

forma de almacenamiento es mediante un grupo de baterías de corriente continua,

se utilizara un cargador tipo universal el cual puede ser conectado a 120V y a

220V.

Para acelerar el motor se debe conectar un reóstato de campo o potenciómetro de

forma mecánica al pedal del acelerador del vehículo, permitiendo por este medio

enviar la señal de dicho pedal al controlador del motor eléctrico y así reutilizar esa

parte original del vehículo para la operación del nuevo sistema.

Se deben añadir equipos de medición para la temperatura del motor para la del

controlador, para el voltaje, el consumo de corriente, el nivel de carga de las

baterías y las revoluciones por minuto.

Para entender mejor la disposición de los equipos nos podemos apoyar en las

figuras de la 3.12 a la 3.15.

*Imagen modificado por el autor, tomado de la referencia 19

Fig. 3.12: Placada adaptadora para el motor eléctrico y la caja de velocidades

pág. 45


Fig. 3.13: Conexión física entre el motor y la caja de velocidades.


Fig. 3.14: Conexión eléctrica entre un controlador y un motor trifásico de corriente alterna.

pág. 46


Fig. 3.15: Partes principales del auto eléctrico.

pág. 47

CAPÍTULO IV

RELACION COSTO-BENEFICIO

EN LA ADQUISICIÓN DE UN

VEHÍCULO ELÉCTRICO.

Para éste último capítulo mostraremos los costos de cada uno de los

equipos a instalar así como el costo por su instalación

pág. 48

4.1 Cotización.

Para realizar estos costos se tuvo que optar por adaptarse a los equipos ya

existentes en el mercado, pero con la restricción de que estos deben cumplir con

las características eléctricas lo más apegados a los cálculos realizados, por lo que

el equipo a comprar es:

Cotización de Mercado Libre

Tabla 4.1: Lista de material cotizado de Mercado Libre

Equipo Precio

Controlador AC de 580Amp, 96 V $1524.1

Motor AC de 25 hp, 96 V $3313.73

Control de velocidad $145

Cargador de baterías 96 V, 10A $650

Conector macho y hembra $100

Paquete de Batería de Litio, 126Ah, 12.8V $830.44

Tabla 4.2: Lista de material cotizado de Auto Libre

Equipo Precio

Motor de 25Hp: Diámetro: 9 pulgadas, peso: 55 Kg, voltaje: 96V, capacidad de 550 Ampers, eficiencia del motor: 89%, pico de potencia: 100 HP, torque: 180 N/m, RPM: 6500.

$1851

Controlador Electrónico Curtis de 96 V, 650 Ampers, 25 Hp, refrigerado por aire.

$2000

Cargador de Baterías de 1.5kW: Apagado automático, estos son con corrección del factor de potencia capaces de ser programado para cualquier tipo de batería. Características Técnicas: Rango de voltaje de entrada CA AC85V ~ AC265V; Frecuencia de entrada CA 45 ~ 65 Hz; Eficiencia con carga completa

mayor o igual a 93 %; Temperatura de funcionamiento de -40 ℃ a 55 ℃; dimensiones 35 de 2 mm × 175 mm × 139 mm; Peso neto 6.33kg. Potencia de salida 1.5kW, 96V, 10ª; rango de voltaje 72V a 120VCD; voltaje entrada 110 a 220 VCA

$575

Baterías de Litio: de 72V 100 Ah a 144V 200 Ah, Especificaciones: Voltaje

nominal: 12.8V (4X 3,2 V), Capacidad nominal: 126 Ah, química LiFeMnPO4, pperation voltage range: 11,2 a 14,4, peso: 12.8 kg o 28,2 libras, dimensiones: 125X280X234 mm Max Corriente de carga: 3C, aprobación de la gestión Max actual, ciclo de Vida:> 1500 (80% DOD), temperatura de funcionamiento: -20 a 65 C o de -4 a 149 F.

$5900

Conector Macho J1772 con Extensión. Parámetros técnicos: Corriente y voltage: 16A 240V AC, señal de corriente: 2A < 30V DC, grado de protección: IP54, cable de recarga: 16ª 1P+N+PE+PP+CP. La resistencia estática es 150+Ω y la resistencia va en incremento a 480Ω. Características: Enchufe con tapa, botón de retención tiene 3/16 ”, 2 pines de detección de cable calibre 22

$91

Conector Hembra J1772 para Montaje en vehículo: Características: Socket de entrada para vehículos eléctricos, modelo J1772 Estándar., clase de

$51.5

pág. 49

protección IP54, fiabilidad de los materiales, no flamable, protector del medio ambiente, resistente abrasión, resistente a impactos, resistente al aceite y a los rayos UV. Entrada sola con clavija para 2 cables de alimentación. 1 planta y 2 cables de detección calibre 22, valor nominal de 50 Amper.

Total $10468.5

Tabla 4.3: Lista de material cotizado de Energy EV Motor de 25Hp: Diámetro: 9 pulgadas, peso: 55 Kg, voltaje: 96V, capacidad de 550 Ampers, eficiencia del motor: 89%, pico de potencia: 100 HP, torque: 180 N/m, RPM: 6500.

$1283

Controlador Electrónico Curtis de 96 V, 650 Ampers, 25 Hp, refrigerado por aire.

$2173

Control de Velocidad Curtis mod. PB-8: El control de Velocidad es un producto que permite conectarse mecánicamente al acelerador de un vehículo. Dispone de un micro interruptor al inicio de su carrera. Con las siguientes características: Resistencia Variable, 5Kohms, tres cables de interconexión.

$132.12

Cargador de Batería 96V – 10A: Características: Los cargadores están diseñados para las baterías de ion-litio. Especificaciones: Dimensiones: 11 1/2 “X 6 3/4″ X 3”, peso: 6,8 libras,

entrada: 110 VCA monofásicos, salida: 114.2V/10A DC, refrigeración por ventilador.

$686.34.

Conector Macho J1772 para Extensión: Parámetros técnicos: Corriente y voltage: 16A 240V AC, señal de corriente: 2A < 30V DC, grado de protección: IP54, cable de recarga: 16ª 1P+N+PE+PP+CP, resistencia estática de 150 Ω y la resistencia va en incremento a 480 Ω. Características: Interruptor de proximidad incorporado, línea y Tierra aceptan un cable de calibre 6, corriente nominal a 50 Amper, enchufe con tapa, botón de retención tiene 3/16” y 2 pines de detección de cable calibre 22

$82.54

Conector Hembra J1772: Parámetros técnicos: Socket de entrada para vehículos eléctrico, modelo J1772, clase de protección IP54, antiflamable, protector del medio ambiente, resistente abrasión, resistente a impactos, resistente al aceite y a los rayor UV. Características: Entrada sola con clavija para 2 cables de alimentación, 1 planta y 2 cables de detección calibre 22, valor nominal de 50 Amp.

$58.36

Paquete de Batería de Litio de 126Ah 12.8V: Parámetros técnicos:

Celdas de 3.2V nominales 126Ah c/u, energía disponible: 1280Watts/hora Principales Características: Batería de litio Marca GBS de Segunda Generación Li-ion: voltaje nominal: 12.8V (4 celdas X 3.2 V), capacidad Nominal: 126Ah, química: Litio-Hierro-Fosfato (LiFeMnPO4), voltaje de operación: 11.2 a 14.4V, peso: 12.9 kg / 28.4 lbs, dimensiones: 27.0 X 14.0 X 24.1cm o 10 5/8 x 5 9/16 x 9 1/2 pulgadas,

$767.05

pág. 50

corriente de Recarga Máxima: 3C, corriente de descarga 3C (de forma continua) / 10C (de forma momentánea), ciclo de vida: >2000 (80%DOD), temperatura de operación: -20 a 65°C / -4 a 149°F, porcentaje de auto descarga: <3% mensual, accesorios incluidos: terminales de interconexión, tornillos, huasas, huasas de seguridad y tapa plástica.

Total $5182.41

4.2 Comparación de Precios.

Los distintos precios que se obtuvieron de los proveedores se indican a

continuación en modo de comparativa, esto con motivo de saber la forma que

más conviene al adquirir el material necesario.

Tabla 4.4: Comparación de precios.

Equipo Cotización de:

Mercado Libre Auto Libre Energy EV

Controlador AC de 96 V

$1524.1 $1851 $1283

Motor AC de 25 hp, 96 V

$3313.73 $2000 $2173

Control de velocidad $145 ----------- $132.12

Cargador de baterías 96 V, 10A

$650 $575 $686.34.

Conector macho y hembra

$100 $142.5 $140.9

Paquete de Batería de Litio, 100Ah, 12.8V

$830.44 $5900 $767.05

Total $6563.27 $10468.5 $5182.41

*Debido a que los precios están en dólares y su valor con respecto al peso, varía día con día se

tomara el valor en dólares para no tener una variación importante en la cotización. **Los precios son sin IVA.

pág. 51

4.3 Vehículos eléctricos en México

Actualmente existen vehículos eléctricos que se venden en México por tal es

necesario realizar una comparación de precios con respecto a estos, ya que es

probable que la diferencia de costos no sea mucha y por lo tanto sea mejor

comprar un vehículo nuevo.

Son distintas las marcas que han anexado vehículos eléctricos en su cartera a

ofrecer. Uno de estos es: Nissan Leaf de 470 mil pesos que tiene una autonomía

de 160 kilómetros y conectarlo en un punto de recarga en la ciudad es de 160

pesos.

El i3 de BMW de 699 mil 900 pesos, se recarga la batería con 70 pesos, en un

punto de recarga rápido en la ciudad.

El Spark EV 2015 cuenta con un motor eléctrico que entrega el equivalente a 130

Hp y 400 Lb-pie, tiene una batería de iones de litio de 370 Volts de 336 celdas.

Con un almacenamiento de hasta 21.4kWh y pesa 263 Kg, esto le proporciona

una autonomía de 132 Km, tarda siete horas para recargarse a 220V. Tiene un

costo de $499,900 pesos.

Tabla 4.5: Comparación entre vehículos eléctricos existentes en el mercado nacional.

VEHICULO MARCA PRECIO

Leaf Nissan $470 mil pesos

i3 BMW $699 mil 900 pesos

Spark EV Chevrolet $499,900 pesos

Conversión Modelo Compacto $122,642.74 pesos. ** Estos precios están sujetos a modificaciones ya que la cotización completa se realizó el 4 de julio del 2015

pág. 52

4.4 Comparación de precios del vehículo eléctrico y un vehículo de

combustión interna

- Un vehículo eléctrico puede emitir hasta una cuarta parte del CO2 (dióxido de

carbono) emitido por los autos convencionales.

*Es la mezcla de las distintas fuentes de energía que utiliza la CFE para generar electricidad. Un MWh de electricidad generado en México produce 0.4524 toneladas de CO2 . Las emisiones de gasolina son sólo por combustión. El cálculo anterior se basa en un promedio de 15,000 km recorridos al año por auto. Fuentes: Con información de la CFE, BMW, EcoVehículos, U.S. Environmental Protection Agency (EPA) y el Institute for Transportation and Development Policy (ITDP). ** Imagen tomada de la referencia 20

Fig. 4.1: Emisiones por operación de los vehículos de gasolina y eléctricos.

En promedio, un kilómetro recorrido con energía eléctrica, es entre 40% y 60%

más barato que uno recorrido con gasolina.

pág. 53

Los costos son aproximados para el primer año de operación y excluyen el precio del vehículo, el Impuesto Sobre Automóviles Nuevos (ISAN) e IVA. La electricidad se factura en Tarifa 02 al mes de agosto de 2015, con 375 kWh al bimestre, incluyendo el cargo fijo e IVA. La gasolina utilizada es Premium ($14.38/L). Fuentes: Con información de la CFE, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Pemex, EcoVehículos, Banco de México y el Institute for Transportation and Development Policy (ITDP). ** Imagen tomada de la referencia 20

Fig. 4.2: Costo de operación de los vehículos de gasolina y eléctricos.

-Los vehículos eléctricos no pagan el impuesto Federal del ISAN

La Ley de Ingresos de la Federación para el ejercicio fiscal 2015, en su artículo 16 dice:

“En materia de exenciones: Se exime del pago del impuesto sobre automóviles nuevos que se

cause a cargo de las personas físicas o morales que enajenen al público en general o que

importen definitivamente en los términos de la Ley Aduanera, automóviles cuya propulsión sea

a través de baterías eléctricas recargables, así como de aquéllos eléctricos que además

cuenten con motor de combustión interna o con motor accionado por hidrógeno.”

En la mayoría de los estados, los vehículos eléctricos no pagan tenencia, por lo que hay

un importante beneficio en costos cada año.

pág. 54

Tabla 4.6: Pago de la tenencia por estado para vehículos eléctricos.

*Fuente AMIA 2014 ** Tabla tomada de la referencia 20

-Exención de la verificación ambiental

Mediante la “Constancia Tipo Exento "E": Esta constancia tiene una vigencia de 8

años (posteriormente se puede renovar), se otorgará a los vehículos que por su

tecnología limpia no se realizan pruebas para la verificación vehicular, por lo que

quedan exentos de esta, así como del programa “hoy no circula”. En la ciudad de

México y en el estado de México se utilizan estas constancias a los vehículos

eléctricos.

.

Estado Incentivo Estado Incentivo

Aguascalientes 0% Michoacan 0.16%, más de 10

años modelos

anteriores pagarán

0%

Baja California 0% Morelos Impuesto derogado

Baja California

Sur

0% Nayarit 0%

Campeche No Aplica Nuevo León 0%

Chiapas Información no

disponible

Oaxaca 0%

Chihuahua Impuesto derogado Puebla 0%

Coahuila 0% Querétaro Información no

disponible

Colima 0% Quintana Roo 0%

Distrito Federal 0% San Luis

Potosí

0%

Durango 0% Sinaloa 0%

Guanajuato Impuesto derogado Sonora 0%

Guerrero Información no

disponible

Tabasco No aplica

Hidalgo 0% Tamaulipas 0%

Jalisco Impuesto derogado Tlaxcala 0%

México 0% por los primeros 5

años, los siguientes 5

años con una

reducción del 50%

Veracruz 0%

Yucatán 0%

Zacatecas Información no

disponible

pág. 55

-Preferencias al vehículo eléctrico, establecido en la Ley de movilidad de la Ciudad

de México.

Artículo 62.- La Administración Pública implementará un programa para otorgar

estímulos y facilidades a los propietarios de vehículos motorizados que cuentan

con tecnologías sustentables. La Secretaría, en coordinación con la Secretaría del

Medio Ambiente, establecerá las características técnicas de los vehículos

motorizados que cuenten con tecnologías sustentables, tales como híbridos o

eléctricos.

Artículo 203.- Los estacionamientos públicos y privados, deberán contar con las

instalaciones necesarias para garantizar la seguridad de las personas y los

vehículos. Dispondrán de espacios exclusivos para vehículos que cuenten con

distintivo oficial para personas con discapacidad o vehículos con placa de

matrícula verde, así como de instalaciones necesarias para proporcionar el

servicio a los usuarios de bicicletas y motocicletas. Las autoridades

delegacionales podrán examinar en todo tiempo, que las instalaciones y la

construcción reúnan las condiciones señaladas en los párrafos que anteceden y

que tengan a su servicio personal capacitado.

4.5 Costo total vehículo eléctrico

Costo por modificaciones en la instalación eléctrica del punto de conexión del

vehículo.

Esto con forme a la norma vigente NOM-001-SEDE-2012 utilización; Articulo 625.

Con un costo de $3500.00 por la instalación de 1 itm de 3X50A; cable de cobre

aislamiento THW-LS con un máximo de 50 metros calibre 6, canalización de 1” de

diámetro con herrajes y soportes, con una caja QO4 para empotrar y la mano de

obra.

Los costos de consumo se facturan independientes a los del hogar ya que CFE

(comisión federal de electricidad) empresa que actualmente se encarga de

generar, distribuir y cobrar la electricidad en México, a declarado que facilitara el

procedimiento para contratar un medidor extra al del hogar esto con motivo de que

al realizar la recarga no entre a tarifa de alto consumo u DAC.

pág. 56

Tabla 4.7: Costo del kilowatt-hora en México zona centro.

Consumo básico $ 0.809 Por cada uno de los primeros 75 (setenta y cinco) kilowatts-hora.

Consumo intermedio $ 0.976 Por cada uno de los siguientes 65 (sesenta y cinco) kilowatts-hora.

Consumo excedente $ 2.859 Por cada kilowatt-hora adicional a los anteriores.

* Tabla tomada de la página oficial de CFE; www.cfe.gob.mx/

El cálculo anterior se basa en un consumo doméstico de 450 kWh en Tarifa 01 y en un consumo de la electrolinera de 375 kWh al bimestre, lo que equivale a 30-40 km diarios (15-20 recargas al bimestre). Tarifas actualizadas al mes de agosto de 2015. Fuentes: Con información del Sistema Comercial (SICOM) de la CFE y U.S. Environmental Protection Agency (EPA). ** Imagen tomada de la referencia 20

Fig. 4.3: Ejemplo de facturación bimestral a CFE con y sin medidor adicional.

Tabla 4.8: Costo total por la conversión del vehículo.

Costo total del equipo sin incluir el precio del vehículo $82141.2**

Costo por fabricación o mano de obra (incluye el retiro de piezas innecesarias, maquinado de piezas inexistentes y viajes o pagos extras para conseguir el material necesario)

$2500.00

Costo por modificaciones a instalaciones eléctricas del hogar $3500.00

Total de conversión $102243.79 *Este precio se obtuvo de la cotización de material y la comparativa de precios de la cual se dedujo que la mas viable para comprar es la del proveedor Energy EV, el precio final incluye IVA del 16%.

**Debido a que los precios están en dólares y su valor con respecto al peso, varía día con día se

tomara el valor de 15.85 dólares precio establecido el día 31 de marzo del 2015.

pág. 57

4.6 Deficiencias o desventajas del vehículo de combustión interna

La siguiente lista muestra los distintos pagos extras que se realizan al adquirir o

tener un vehículo de combustión interna, así como los límites y desventajas de uso

del mismo.

Pago de tenencia Vehicular 455 pesos (dos veces por año)

Costo de la gasolina Magna 13.57 pesos (se considera este precio ya que

es el mas económico).

Impuesto ISAN o Impuesto sobre Automóviles Nuevos, es el que todos

debemos considerar que, además de pagar el valor del vehículo, debemos

desembolsar dinero extra para cubrir las imposiciones fiscales.

Aplicación del hoy no circula con base en los niveles de contaminación

emitidos por el vehículo así como los existentes en el ambiente.

El mantenimiento es mucho mayor en un vehículo de combustión interna ya

que para realizar su funcionamiento requiere del movimiento y operación de

alrededor de 700 piezas

Tabla 4.9 comparativa en gastos con respecto al tipo de carga o combustible

utilizado.

GASOLINA VS ELÉCTRICIDAD

VEHÍCULO ELÉCTRICO

CHEVROLET CHEVY

Consumos en ciudad por km

$0.13/km $0.96/km

Km recorridos anualmente

20000 20000

Gastos anuales $2649.00 $19207.00

Ahorro 86%= $16558.00 * Estos datos se obtuvieron mediante el cálculo de las características del Chevrolet Chevy ya que este fue el vehículo sobre el cual se realizara la conversión; del cual sabemos que tiene un tanque de 46Lts, con una autonomía de 650km y con un rendimiento en la ciudad de 14.32km/l; en cuanto al consumo de energía eléctrica se realizó basándose en la tarifa 1 con un consumo intermedio ya que el tipo de carga a utilizar es del tipo lenta y los km recorridos anualmente es un promedio del cual utilizo el vehículo.

pág. 58

Conclusiones:

Realizar la conversión de un vehículo de combustión interna a eléctrico es una

idea factible si el objetivo único y principal busca la reducción de los niveles de

contaminación; sin embargo, la generación, transmisión y distribución de la

energía eléctrica que sirve para alimentar o recargar al vehículo, también

contamina. Si bien es cierto que no lo hace en la misma medida que las emitidas

por un vehículo de combustión interna, si genera contaminación. Ahora, si se

toman en cuenta otros aspectos, la idea ya no es tan factible, si se considera la

autonomía del vehículo eléctrico, ésta no es tan amplia; por ejemplo, en este caso

solo se tienen 100 km de autonomía por carga, la cual tomo un tiempo de entre 7 y

14 horas por ser del tipo lenta (esto se debe a que queremos mantener bajos los

costos y si se requiere de otro tipo de carga habría que hacer grandes

modificaciones a la instalación eléctrica del punto de conexión) lo anterior dicho

provoca que el vehículo sea solo para uso local, y si se intentara operarlo a mayor

distancia se tendrían que hacer mayor cantidad de recargas lo que generaría

pérdidas de tiempo.

Otro punto importante a considerar es el costo por la conversión, aunque si se

compara con un vehículo eléctrico de fabricación, la inversión de dinero es inferior

y aun así no deja de ser un precio elevado. Aunado a esto, la relación de costo-

beneficio no es nada atractiva ya que el tiempo de recuperación es de 9 años, esto

con base en si consideramos sólo el ahorro anual por el consumo de electricidad

en lugar de gasolina (sólo se considera esta recuperación ya que es la más

significativa, probablemente puede bajar un poco el tiempo de recuperación si se

compara el mantenimiento, cambio de equipo dañado y cuotas o pagos extras que

son indispensables al tener un vehículo de combustión interna).

Una de las ventajas más significativa que se puede obtener de los vehículos

eléctricos, son los incentivos que proporciona el gobierno federal que compensan

ciertos inconvenientes en éstos como son la facilidad de colocación de un

segundo medidor en el hogar para el punto de carga; también existe, sólo para

algunos estados, la eliminación del pago de la tenencia o la reducción de la misma

pág. 59

así como la eliminación del impuesto ISAN, otro aspecto a favor o ventaja es que

las automotrices que han lanzado algún vehículo eléctrico en el país, han

comenzado a instalar centros de carga en diferentes puntos de éste, pero dichos

centros hacen un cobro con forme a la carga realizada.

Basándonos en la investigación realizada se puede deducir que adquirir un

vehículo eléctrico aun no es convincente con respecto a sus costos; ya sea de

fabricación nueva o modificación-adaptación, sobre todo en este último puesto que

el vehículo a convertir puede no ser estéticamente atractivo y los vehículos de

fabricación son atractivos, pero requieren de una gran inversión de dinero por ser

vehículos mediante los cuales no se pueden realizar viajes largos o no es posible

utilizar mucho tiempo, pues su autonomía y su tiempo de recarga hacen que se

pierda el interés ya que sus ventajas se ven opacadas por el mismo caso.

En cuanto a este proyecto propone convertir el vehículo de combustión interna a

eléctrico; nos enfrentamos a ciertos límites, tales como: conseguir los equipos y

materiales eléctricos, pues no hay gran variedad de proveedores, otra limitante se

encuentra en el momento de desarmar el vehículo y retirarle las piezas que son

necesarias para operar el motor de combustión interna, ya que si no se conoce de

mecánica automotriz se tendría que recurrir a un profesional y esto,

inevitablemente, incrementa los costos.

Finalmente sí se logró obtener el objetivo principal: tener un sistema eléctrico

capaz de sustituir al motor de combustión interna, mediante el cual no se perdió la

potencia ni velocidad, con una autonomía de 100km, también se cumple con las

características necesarias para no tener que entrar en el programa del hoy no

circula conforme a las leyes de movilidad vigentes; para el caso de la verificación

sólo se está exento los primeros 5 años posteriores a la conversión, pasado este

tiempo sólo se paga el 50% del costo actual por la verificación con base a lo

establecido en el Estado de México.

El objetivo que persigue reducir la contaminación producida por los vehículos, no

se alcanza al 100%, ya que consumir energía eléctrica de una fuente que necesita

pág. 60

quemar algún combustible para generarla; emite contaminación, aun así esta

cantidad de contaminación es menor a la generada por un vehículo que necesita

gasolina para trabajar.

Una vez simplificados y aclarados estos puntos, es conluyente tomar la decisión

de no llevar a cabo este proyecto, ya que aún no es atractivo para uso personal

(debido a los elevados costos que requiere la conversión).

Ahora bien, si pensamos en este como un método de recuperación de vehículos

viejos y existe el mercado suficiente y la demanda está dispuesta a pagar por todo

lo que, como ya se explicó, implica la modificación, este proyecto puede llevarse a

cabo.

pág. 61

BIBLIOGRAFÍA

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general, Edición 2008, Editorial: Equinoccio, Valle de Sartenejas, Baruta, Edo.

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[5] Curtis Moore, Contaminación del Aire -Un Manual para Periodistas; Realizado

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pág. 62

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[2] Secretaría del Medio Ambiente. Gobierno del Distrito Federal.

http://www.aire.df.gob.mx/default.php; 23/06/2014; 07:15 p.m.

[3] http://www.aire.df.gob.mx/default.php?opc=%27Y6BhnmKkYQ==%27;

23/06/2014 08:22

[4] http://www.aire.df.gob.mx/default.php?opc=%27ZKBhnmI=%27 23/06/2014;

09:54 p.m.

[5] http://www.aire.df.gob.mx/default.php?opc=%27aKBhnmE=&r=aHR0cDovLzE0

OC4yNDMuMjMyLjExMjo4MDgwL29wZW5kYXRhL3Byb21lZGlvc19kaWFyaW9zL

3Byb21lZGlvc18yMDE1X3BzLmNzdg==; 23/06/2014 11:03 p.m.

[6] http://www.semarnat.gob.mx/educacion-ambiental 24/06/2014 04:24 p.m.

[7] http://www.auto-electrico.net/2013/02/calcular-baterias-para-convertir-

auto.html; 18/10/2014 hora 7:52pm

[8] http://autolibre.blogspot.com/; 18/10/2014 hora 11:52pm

[9] www.mercadolibre.com.mx/; 20/11/2014 hora 3:55pm

pág. 63

[10] http://noticias.autocosmos.com.mx/2015/01/09/los-10-autos-mas-vendidos-en-

mexico-durante-2014; 09/01/2015 hora 6:09pm

[11] http://losimpuestos.com.mx/isan-impuesto/; 09/01/2015 hora 6:28pm

[12] http://www.ecovehiculos.gob.mx/buscamarcamodelo2.php; 09/01/2015 hora

7:59pm

[13] http://www.autodaewoospark.com/rendimiento-combustible-aveo.php;

09/03/2015 hora 8:38pm

[14] http://mxqnoticias.mx/2015/03/26/pago-de-refrendo-vehicular-2015-en-el-

edomex-concluye-el-31-de-marzo/; 20/03/2015 hora 11:21 a.m.

[15] http://www.excelsior.com.mx/nacional/2015/01/01/1000376; 20/03/2015 hora

11:38 a.m.

[16] https://electronicadepotenciacuc.wikispaces.com/Convertidores+DC-AC+

b(Inversores); 27/03/2015 hora 3:42 p.m.

[17] http://www.autolibreelectrico.com/archives/1629; 27/03/2015 hora 5:38 p.m

[18] http://www.elfinanciero.com.mx/tech/autos-electricos-una-realidad-que-ya-alcanzo-a-mexico.html; 28/03/2015 hora 7:00 p.m.

[19] http://energyev.com/; 02/06/2015 hora 3:20 p.m.

[20] http://www.chargenow.mx/incentivos-para-vehiculos-electricos-en-mexico/; 02/12/2015 hora 6:46pm

[20] http://www.inecc.gob.mx/calaire-informacion-basica; 16/06/2016 hora 6:46pm

pág. 64

ANEXOS

ARTICULO 625

EQUIPOS PARA CARGA DE VEHICULOS ELECTRICOS

A. General

625-1. Alcance. Las disposiciones de este Artículo cubren los conductores y equipos eléctricos

externos a un vehículo eléctrico y que sirven para conectar el vehículo a un suministro de electricidad por

un medio conductivo o inductivo, y a la instalación de los equipos y dispositivos relacionados con la carga

de vehículos eléctricos.

NOTA: Para información adicional sobre vehículos industriales, véase el Apéndice B.

625-2. Definiciones

Vehículo eléctrico: Vehículo del tipo automotor para uso en carretera, como automóviles de

pasajeros, autobuses, camiones, vagonetas, vehículos eléctricos de vecindario, motocicletas eléctricas y

similares, propulsados fundamentalmente por un motor eléctrico que toma corriente de una batería

recargable, celda de combustible, arreglo fotovoltaico u otra fuente de corriente eléctrica. Se consideran

vehículos eléctricos los vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHVE). Para los propósitos de este

Artículo, no se incluyen los vehículos eléctricos automotores que no transiten en las carreteras, como

camiones industriales, grúas, cargadores frontales, transportes, carros de golf, equipo de soporte terrestre

de aviones, lanchas y similares.

Conector de vehículos eléctricos: Dispositivo que, conectado por inserción a un dispositivo de

entrada en el vehículo eléctrico, establece una conexión eléctrica con el vehículo eléctrico con el propósito

de transferencia de potencia eléctrica e intercambio de información. Este dispositivo es parte del

acoplador para el vehículo eléctrico.

NOTA: Para información adicional sobre sistemas interactivos, ver 625-26

Acoplador de vehículos eléctricos: Juego de dispositivos acoplados, de entrada en el vehículo

eléctrico y el conector del vehículo eléctrico.

Dispositivo de entrada del vehículo eléctrico: Dispositivo dentro del cual se inserta el conector para

transferencia de potencia eléctrica e intercambio de información. Este dispositivo es parte del acoplador

para el vehículo eléctrico. Para el propósito de esta NOM, el dispositivo de entrada es considerado como

parte del vehículo eléctrico y no como parte del equipo de alimentación para el vehículo eléctrico.

NOTA: Para información adicional sobre sistemas interactivos, ver 625-26.

Batería no ventilada para vehículos eléctricos: Batería herméticamente sellada compuesta de una

o más celdas electroquímicas recargables, que no tiene previsiones para la liberación de presión excesiva

de gas, o para la adición de agua o electrolito, o para la medición externa de la gravedad específica del

electrolito.

Equipo de alimentación para vehículos eléctricos: Conjunto de conductores, incluidos los puestos

a tierra, los no puestos a tierra y los de puesta a tierra de equipos, además de conectores para vehículo

eléctrico, clavijas y otros accesorios, dispositivos, contactos de fuerza o aparatos instalados

específicamente para transferir energía entre las instalaciones eléctricas de utilización y los vehículos

eléctricos.

NOTA: Para información adicional sobre sistemas interactivos, ver 625-26.

Sistema de protección personal: Sistema de dispositivos de protección personal y características de

construcción, que aplicadas en forma conjunta proporcionan protección contra choque eléctrico al

personal.

Vehículo eléctrico híbrido enchufable (PHEV): Un tipo de vehículo eléctrico para uso en carretera,

con la capacidad de almacenar y usar energía eléctrica externa en su sistema de almacenamiento de

energía recargable y que tiene una segunda fuerza motriz.

Sistema de almacenamiento de energía recargable: Cualquier fuente de poder que tiene la

capacidad de ser cargada y descargada.

NOTA: Baterías, capacitores y volantes electromecánicos son ejemplos de sistemas de

almacenamiento de energía recargable

625-4. Tensión. Si no se especifican otras tensiones, los equipos de los que trata este Artículo se

deben conectar a sistemas de corriente alterna de 120, 127, 120/240, 208Y/120, 220Y/127, 240,

480Y/277, 480, 600Y/347 ó 600 volts.

625-5. Aprobados o etiquetados. Todos los materiales, dispositivos, herrajes y equipos asociados

deben estar aprobados o etiquetados.

B. Métodos de alambrado

625-9. Acoplador de vehículos eléctricos. Los acopladores para vehículos eléctricos deben cumplir

lo establecido en los incisos (a) hasta (f) siguientes:

a) Polaridad. Los acopladores para vehículos eléctricos deben estar polarizados a menos que formen

parte de un sistema identificado y aprobado como adecuado para tal propósito.

b) Sin intercambiabilidad. El acoplador del vehículo eléctrico debe tener una configuración que no

sea intercambiable con dispositivos de alambrado en otros sistemas eléctricos. El acoplador del vehículo

eléctrico del tipo no puesto a tierra no debe ser intercambiable con los del tipo puesto a tierra.

c) Construcción e instalación. El acoplador del vehículo eléctrico debe estar construido e instalado

de modo que evite el contacto accidental de las personas con partes vivas del equipo de alimentación o

de la batería del vehículo eléctrico.

d) Desconexión no intencional. El acoplador del vehículo eléctrico debe tener un medio efectivo que

evite la desconexión no intencional.

e) Polo de puesta a tierra. El acoplador del vehículo eléctrico, debe tener un polo de puesta a tierra a

menos que sea parte de un sistema identificado y aprobado como adecuado para este propósito y cumpla

lo establecido en el Artículo 250.

f) Requisitos del polo de puesta a tierra. Si se provee un polo de puesta a tierra, el acoplador del

vehículo eléctrico debe diseñarse de modo que la conexión del polo de puesta a tierra sea el primero en

hacer contacto y el último en interrumpir el contacto.

C. Construcción del equipo

625-13. Equipo de alimentación para vehículos eléctricos. Se permitirá que el equipo de

alimentación para vehículos eléctricos de 120 volts, monofásico, de 15 o 20 amperes, o parte de un

sistema identificado y aprobado como adecuado y que cumpla los requisitos de las secciones 625-18;

625-19 y 625-29; se pueda conectar mediante cordón con clavija. Todos los demás equipos de

alimentación para vehículo eléctrico deben conectarse y sujetarse de manera permanente en su lugar.

Este equipo no debe tener partes vivas expuestas.

625-14. Capacidad. El equipo de alimentación para vehículos eléctricos debe tener una capacidad

nominal suficiente para la carga que deba alimentar. Para efectos de este Artículo, se debe considerar

que la recarga de un vehículo eléctrico supone una carga continua.

625-15. Marcado. El equipo de alimentación para vehículos eléctricos debe cumplir con (a) hasta (c),

siguientes:

a) Generalidades.- El fabricante debe marcar el equipo de alimentación para vehículos eléctricos con

lo siguiente:

“PARA USO CON VEHICULOS ELECTRICOS”

b) No requiere ventilación.- Cuando así lo requiera 625-29(c), el fabricante debe marcar el equipo de

alimentación para vehículos eléctricos con lo siguiente:

“NO REQUIERE VENTILACION”

El marcado debe ubicarse de modo que sea claramente visible después de la instalación.

c) Se requiere ventilación.- Cuando así lo requiera 625-29(d), el fabricante debe marcar el equipo de

alimentación para vehículos eléctricos con lo siguiente:

“SE REQUIERE VENTILACION”

El marcado debe ubicarse de modo que sea claramente visible después de la instalación.

625-16. Medios de acoplamiento. Los medios de acoplamiento al vehículo eléctrico deben ser de tipo

conductivo o inductivo. Las clavijas, conectores, y dispositivos de entrada del vehículo eléctrico deben

estar aprobados o etiquetados para ese uso.

625-17. Cable. El cable de los equipos de alimentación para vehículos eléctricos debe ser flexible del

Tipo EV, EVJ, EVE, EVJE, EVT o EVJT, como se especifica en el Artículo 400 y en la Tabla 400-4.

La ampacidad de los cables debe cumplir lo establecido en la Tabla 400-5(a)(1) para cables de

tamaño 5.26 mm2 (10 AWG) y menores y en la Tabla 400-5(a)(2) para tamaños 8.37 mm2 (8 AWG) y

mayores. La longitud total del cable no debe ser mayor que 7.50 metros. Se permite otro tipo de cables y

ensambles aprobados para ese fin, como conjuntos híbridos con cables opcionales de comunicaciones,

señales y de fibra óptica.

625-18. Enclavamiento. Los equipos de alimentación para vehículos eléctricos deben estar dotados

con un medio de enclavamiento que desenergice el conector y el cable del vehículo eléctrico siempre que

el conector se desacople del vehículo. No se exige un enclavamiento para los equipos de carga portátiles

conectados con cordón y clavija a un contacto monofásico de 120 volts, 15 o 20 amperes.

625-19. Desenergización automática del cable. El equipo de alimentación para vehículos eléctricos

o la combinación cable-conector del equipo debe estar dotado de un medio automático que desenergice

los conductores del cable y el conector del vehículo eléctrico si se produce alguna tensión mecánica que

pudiera llevar a la rotura del cable o a la separación del cable y del conector, con la consiguiente

exposición de partes vivas.

No se exige un medio automático que desenergice los conductores del cable y el conector del vehículo

eléctrico para los equipos de carga portátiles conectados con cordón y clavija a un contacto monofásico

de 120 volts, 15 o 20 amperes.

D. Control y protección

625-21. Protección contra sobrecorriente. El dispositivo de protección contra sobrecorriente de los

circuitos alimentadores y derivados de los equipos de alimentación para vehículos eléctricos, debe ser

dimensionado para servicio continuo y debe tener una capacidad nominal no menor al 125 por ciento de

la carga máxima del equipo de alimentación para vehículos eléctricos. Cuando haya cargas no continuas

conectadas al mismo alimentador o circuito derivado, el valor nominal del dispositivo de protección contra

sobrecorriente no debe ser menor a la suma de todas las cargas no continuas más el 125 por ciento de

las cargas continuas.

625-22. Sistema de protección para las personas. El equipo de alimentación para vehículos

eléctricos debe tener un sistema aprobado que proteja a las personas contra descargas eléctricas. Este

sistema debe estar compuesto de dispositivos aprobados para la protección de las personas y

características de construcción aprobados. Si se utiliza un equipo de alimentación para vehículos

eléctricos conectado con cordón y clavija, debe utilizarse un dispositivo de interrupción de un sistema

aprobado de protección de las personas y debe formar parte integral de la clavija o debe localizarse en el

cable de alimentación a una distancia no mayor que 30 centímetros de la clavija.

625-23. Medio de desconexión. El equipo de alimentación para vehículos eléctricos designados para

más de 60 amperes o más de 150 volts a tierra, debe tener un medio de desconexión instalado en un

lugar fácilmente accesible y capaz de quedar bloqueado en posición abierta. La disposición para el

bloqueo o para agregar un bloqueo al medio de desconexión debe estar instalado sobre o en el interruptor

o el interruptor automático usado como medio de desconexión y debe permanecer en su lugar esté

instalado el bloqueo o no lo esté. No se permitirán medios portátiles para agregar un bloqueo al interruptor

o interruptor automático.

625-25. Pérdida de la fuente primaria. Se debe instalar un medio para que, cuando haya pérdida de

tensión en la red pública de energía u otro sistema o sistemas eléctricos, la energía eléctrica no pueda

regresar a través del vehículo eléctrico y el equipo de alimentación a la instalación eléctrica del inmueble,

a menos que lo permita 625-26.

625-26. Sistemas interactivos. El equipo de alimentación para vehículos eléctricos y las otras partes

del sistema, ubicados bien sea dentro del vehículo o fuera de éste, que estén identificados y proyectados

para ser interconectados con un vehículo y también servir como un sistema opcional de reserva, o como

una fuente de producción de energía eléctrica, o para proporcionar alimentación bidireccional, deben ser

adecuados para ese propósito. Cuando se usen como un sistema opcional de reserva, se deben aplicar

los requisitos del Artículo 702, cuando se usen como una fuente de producción de energía eléctrica se

deben aplicar los requisitos del Artículo 705.

E. Ubicación de los equipos de alimentación para vehículos eléctricos

625-28. En áreas peligrosas (clasificadas). Cuando haya instalado un equipo de alimentación para

vehículos eléctricos en un área peligrosa (clasificada), se deben aplicar las disposiciones de los Artículos

500 a 516.

625-29. Lugares interiores. En los lugares interiores se deben incluir, entre otros, los garajes

integrados, Apéndices o separados de las viviendas; los estacionamientos cerrados y subterráneos, los

garajes públicos con o sin taller de reparación y los edificios agrícolas.

a) Ubicación. El equipo de alimentación para vehículos eléctricos debe estar ubicado de modo que se

pueda conectar directamente el vehículo.

b) Altura. Si no está específicamente aprobado para ese uso y lugar, el medio de acoplamiento del

equipo de alimentación para vehículos eléctricos debe estar ubicado o guardado a una altura no inferior a

45 centímetros y no superior a 1.20 metros sobre el nivel del piso.

c) Ventilación no requerida. No se exige ventilación mecánica cuando se empleen baterías

herméticas para el vehículo eléctrico o cuando el equipo de alimentación para vehículos eléctricos esté

aprobado o marcado como adecuado para carga de vehículos eléctricos en lugares interiores sin

ventilación, y esté marcado de acuerdo con 625-15(b).

d) Ventilación requerida. Cuando el equipo de alimentación para vehículos eléctricos esté aprobado

o marcado como adecuado para carga de vehículos eléctricos que necesiten ventilación para la acción de

carga en lugares interiores y estén marcados de acuerdo con 625-15(c), se debe proporcionar ventilación

mecánica, por ejemplo por medio de un ventilador. La ventilación debe incluir tanto el equipo de

alimentación como el equipo mecánico de extracción de aire, esta ventilación debe estar

permanentemente instalada y ubicada de modo que tome aire y lo descargue directamente hacia el

exterior. Los sistemas de ventilación de presión positiva sólo se permiten en edificios o áreas que se

hayan diseñado y aprobado específicamente para tal aplicación. Los requisitos de la ventilación mecánica

deben determinarse por uno de los métodos especificados en (1) hasta (4), siguientes:

1) Valores tabulados. Para las tensiones y corrientes especificadas en la tabla 625-29(d)(1) o en la

tabla 625-29(d)(2) los requisitos mínimos de ventilación deben ser los especificados en la tabla 625-

29(d)(1) o en la tabla 625-29(d)(2), para cada uno del total de vehículos eléctricos que se puedan cargar

al mismo tiempo.

Tabla 625-29(d)(1).- Ventilación mínima requerida en m3/min, para cada

de los vehículos eléctricos de todos los que se pueden cargar al mismo tiempo

Corriente admisible del

circuito derivado amperes

Tensión del circuito derivado en volts

Monofásico Trifásico

120 208

240

o

120/240

208

o

120/240 240

480

o

480Y/277

600

o

600Y/347

15 1.1 1.8 2.1 — — — —

20 1.4 2.4 2.8 4.2 4.8 9.7 12

30 2.1 3.6 4.2 6.3 7.3 15 18

40 2.8 4.8 5.6 8.4 9.7 19 24

50 3.5 6.1 7 10.5 12 24 30

60 4.2 7.3 8.4 13 15 29 36

100 7 12 14 21 24 48 60

150 — — — 31 36 73 91

200 — — — 42 48 97 121

250 — — — 52 60 121 151

300 — — — 63 73 145 181

350 — — — 73 85 169 210

400 — — — 84 97 193 240

2) Otros valores. Para tensiones y corrientes no relacionadas en la tabla 625-29(d)(1) o en la tabla

625-29(d)(2) los requisitos mínimos de ventilación, deben ser calculados por medio de las siguientes

fórmulas, según sea aplicable:

(1) Instalaciones monofásicas:

(2) Instalaciones trifásicas:

Tabla 625-29(d)(2).- Ventilación mínima requerida en ft3/min, por cada número total de vehículos

eléctricos que pueden ser cargados al mismo tiempo

Corriente admisible del

circuito derivado amperes

Tensión del circuito derivado

Volts monofásico Volts trifásico

120 208

240

o

120/240

208

o

120/240 240

480

o

480Y/277

600

o

600Y/347

15 37 64 74 — — — —

20 49 85 99 148 171 342 427

30 74 128 148 222 256 512 641

40 99 171 197 296 342 683 854

50 123 214 246 370 427 854 1066

60 148 256 296 444 512 1025 1281

100 246 427 493 740 854 1708 2135

150 — — — 1110 1281 2526 3203

200 — — — 1480 1708 3416 4270

250 — — — 1850 2135 4270 5338

300 — — — 2221 2526 5125 6406

350 — — — 2591 2989 5979 7473

400 — — — 2961 3416 6832 8541

3) Sistemas de ingeniería. Se permite que los requisitos mínimos de ventilación para un sistema de

equipo de alimentación para vehículos eléctricos, sean determinados por cálculos específicos en un

estudio de ingeniería, realizado por personal calificado, como parte integral de un sistema de ventilación

de la totalidad del edificio.

4) Circuitos alimentadores. El circuito de alimentación para el equipo de ventilación mecánica debe

estar enclavado eléctricamente con el equipo de alimentación para vehículos eléctricos, y debe

permanecer energizado durante el ciclo completo de carga del vehículo eléctrico. El equipo de

alimentación para vehículos eléctricos debe estar marcado de acuerdo con 625-15. Los contactos de los

equipos de alimentación para vehículos eléctricos designados para 120 volts, monofásicos, de 15 y 20

amperes, deben marcarse de acuerdo con 625-15(c) y deben estar equipados con un interruptor. El

sistema de ventilación mecánica se debe enclavar eléctricamente a través del interruptor del circuito de

alimentación del contacto.

625-30. Lugares exteriores. En los lugares exteriores para la carga de vehículos eléctricos se deben

incluir, entre otros, los estacionamientos y garajes residenciales, los estacionamientos abiertos, islas y

lotes de estacionamiento públicos, edificios de estacionamientos e instalaciones comerciales de carga de


a) Ubicación. El equipo de alimentación para vehículos eléctricos debe estar situado de modo que se

pueda conectar directamente al vehículo eléctrico.

b) Altura. Si no está específicamente aprobado para ese uso y lugar, el medio de acoplamiento del

equipo de alimentación para vehículos eléctricos debe estar instalado o colocado a una altura no menor

que 0.60 metros y no mayor que 1.20 metros sobre el nivel del piso del estacionamiento.

Guía para Contratación de Servicios de Recarga de Vehículos Eléctricos para Clientes Residenciales

1. OBJETIVO

Dar a conocer los pasos a seguir para obtener el servicio de suministro de energía eléctrica destinado a la recarga de vehículos eléctricos en casas – habitación.

2. ALCANCE

Aplicable a la contratación de los servicios de suministro de energía eléctrica en baja tensión para la recarga de vehículos eléctricos. Este procedimiento aplica para cargadores en la modalidad de carga lenta de hasta 10 kW, para clientes de la CFE.

3. PASOS A SEGUIR 3.1 Contar con una instalación eléctrica destinada exclusivamente a la recarga del vehículo,

independiente al servicio de uso residencial. La instalación deberá cumplir con los incisos aplicables establecidos en la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE Instalaciones eléctricas (Utilización) vigente, disponible en la dirección electrónica: http://dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5280607&fecha=29/11/2012

3.2 Contar con la preparación en donde se instalará la medición. Ésta deberá cumplir con lo establecido en las especificaciones de CFE, dependiendo de la carga, hilos de corriente y tipo de red, mismas que se pueden consultar vía internet en la siguiente dirección electrónica: http://www.cfe.gob.mx/casa/4_Informacionalcliente/Paginas/Para-contratar.aspx

3.3 Solicitar a la CFE la contratación de un servicio nuevo en tarifa 02, de uso general en

baja tensión. El trámite de contratación puede ser realizado en los centros de atención a clientes, vía telefónica marcando el 071 o través de internet en el portal de la CFE en: http://app.cfe.gob.mx/Aplicaciones/CCFE/SELNegocio/Solicitudes/ContrataLaLuz.aspx Para realizar la solicitud se requerirá de la siguiente información: Nombre, Dirección, Entre Calles, Colonia Población, Municipio, Teléfono, Uso de la energía (“Giro: vehículo eléctrico”), Registro Federal de Causantes (RFC), Carga Instalada (Potencia nominal requerida por el cargador), Tensión de Suministro (Tensión a la que se conecta el equipo cargador) e Hilos de Corriente. En este caso la Demanda Contratada es igual a la Carga Instalada.

3.4 Cuando el servicio sea instalado en los servicios comunes y alimentación general en condominios horizontales o edificios habitacionales de más de tres niveles deberá de contar con el dictamen de verificación de instalaciones eléctricas expedido por las Unidades de Verificación acreditadas por la Secretaria de Energía. El directorio de estas unidades se encuentra en http://www.sener.gob.mx/portal/Default.aspx?id=2696 En este caso la contratación deberá realizarse directamente en la oficina de atención a clientes de la CFE más cercana a su domicilio.

3.5 El trámite no estará sujeto al pago de aportaciones, en los términos del artículo 13 de la Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica y el artículo 27 del Reglamento de la Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica en Materia de Aportaciones

http://dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5280607&fecha=29/11/2012

http://www.cfe.gob.mx/casa/4_Informacionalcliente/Paginas/Para-contratar.aspx

http://app.cfe.gob.mx/Aplicaciones/CCFE/SELNegocio/Solicitudes/ContrataLaLuz.aspx

http://www.sener.gob.mx/portal/Default.aspx?id=2696

4. NOTAS 4.1. Para el caso de servicios residenciales nuevos, donde además se requiera energía

eléctrica para la recarga de vehículos eléctricos, se aplicará lo correspondiente de acuerdo a lo establecido en el Reglamento de la Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica en Materia de Aportaciones.

4.2. No se permitirá la instalación de cargadores que permitan el retorno de energía de la batería del auto eléctrico a la red.

4.3. La CFE recomienda que los cargadores cumplan con lo dispuesto en la norma

IEC/CISPR25 y en la guía rápida IEC-107.También la CFE recomienda que la Distorsión Armónica Total de Corriente permisible será hasta de un 5%.

5. TIEMPO DE RESPUESTA

El tiempo de respuesta dependerá del tamaño de la población en la que se requiera el suministro. Los máximos serán de:

5 días hábiles para poblaciones con más de 10,000 usuarios,

10 días hábiles para poblaciones entre 5,000 y 10,000 usuarios y

15 días hábiles para poblaciones con menos de 5,000 usuarios. 6. COSTO DEL TRÁMITE

La realización del trámite no tiene costo para el usuario.

ANALISIS DE PARAMETROS PARA LA CONVERSIÓN DE UN …

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