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Implementación de la bicicleta eléctrica como alternativa de movilidad en la ciudad de Cuenca

S e m i n a r i o I n t e r n a c i o n a l : “ H a c i a u n a M o v i l i d a d S o s t e n i b l e ”

G. Alvarez, M. Coello, A. López, S. Ordoñez

Martes, 30 de noviembre de 2017

Cuenca-Ecuador

1

Agenda

2

• Introducción

• Objetivos

• Materiales y métodos

• Resultados

• Conclusiones

• Recomendaciones

• Trabajo futuro

I n t r o d u c c i ó n

3

Introducción

4

Desde aprox. 1950, las ciudades se han

diseñado en torno a los vehículos, lo cual

está generando un impacto negativo

actualmente.

Introducción

5

Fuente: http://www.un.org/spanish/News/story.asp?NewsID=36103#.WKw-gBhDmRs

6

Fuente: http://www.joc.com/regulation-policy/transportation-policy/us-transportation-policy/long-term-

highway-spending-bill-seems-within-reach_20150714.html

Ejemplos

Actualidad

Introducción

7Ejemplos

Introducción

Ideas

Fuente:https://www.vox.com/a/new-economy-future/cars-cities-technologies

Tendencias

8

Introducción

9

Fuente:http://www.bicycling.com/sites/bicycling.com/files/articles/2016/09/rally_post-work.jpg

Fuente:http://cdn.sydneycycleways.net/wp-content/uploads/2015/04/suit-ride-feature-image.jpg

Ejemplos

Alternativa

AlternativaFuente:https://www.vox.com/a/new-economy-future/cars-cities-technologies

Ideas

Introducción

10

Fuente: http://www.arte-en-la-calle.com/wp-content/uploads/2014/08/Bici€MAD-15.jpg

Clima

Ejemplos

Bicletas eléctricas

Introducción

11

Fuente: http://farm3.staticflickr.com/2791/4368913694_09b1d454a2_z.jpg

Clima

Ejemplos

Introducción

12

Fuente: Monzón et al., 2010

Movilidad sostenible

Introducción

13

Fuente: http://www.cyclingpromotion.org

60 personas 1 bus 60 bicicletas 60 automóviles

Espacio

14

Fuente: http://www.worldwidecyclingatlas.com/journal/earth-day-bogota/

Ejemplos

Introducción

15

466’000.000biciclétas eléctricas

Fuente: (Du et al., 2013)

29 millones

FE para e-bikes

Bicicletas

compartidas

≈30% viajes en

bicicleta

Regulaciones de

tránsito urbano

Fuente: Junta de Andalucía, 2014; Paul &

Bogenberger, 2014

Fuente: Cherry, Weinert, & Xinmiao, 2009

Fuente: Ji, Cherry, Han, & Jordan, 2014

Fuente: Baumann, Claire; Bojacá, Mariana; Rambeau, 2013

Bici Quito• Programa de bicicletas

compartidas

• 300 bicicletas eléctricas

Fuente: Baumann, Claire; Bojacá, Mariana; Rambeau, 2013

Fuente: http://openreply-enidays.s3-eu-west-1.amazonaws.com/wp-content/uploads/2016/08/China.jpg

Panorama mundial

Introducción

16

Calidad del aire

Producto del

tráfico vehicular

Congestión

Vehicular

Bicicleta eléctrica:

Alternativa de

movilidad sostenible

Respiramos aire

contaminado

80% de la contaminación

Calles y avenidas saturadas

Cuenca

Introducción

17

• A finales del año 2015, la Universidad del Azuay y Comercial Salvador Pacheco Mora S.A.

firmaron un convenio para evaluar la “Implementación de la bicicleta eléctrica como

alternativa de movilidad en la ciudad de Cuenca”.

Convenio

Introducción

18

Fuente: https://twitter.com/uazuay/status/639463910979072000

Fuente: https://www.facebook.com/ComercialSalvadorPachecoMoraSA/photos/a.278717232211791.68980.278225765594271/899960250087483/?type=3&theater

Redes sociales

Introducción

19Medios

Fuente: http://www.eltiempo.com.ec/noticias/novedades/23/358596/universidad-del-azuay-analiza-uso-de-la-bicicleta-electrica

https://www.facebook.com/uazuay/posts/10153381435711773

Introducción

20Entrega

2 0 1 6 1 2 0 2

Objetivos

Evaluar el desempeño de una bicicleta eléctrica desde el punto de vista ambiental yenergético en una ruta fija.

Analizar distintas rutas para bicicletas en función de las necesidades de transporte, enrelación a los alimentadores del proyecto Tranvía de la ciudad de Cuenca.

Recopilar información tendiente a ubicar cargadores para bicicletas eléctricas en la ciudad.

Establecer el criterio de los potenciales usuarios con referencia al costo de usar bicicletaseléctricas.

21

M a t e r i a l e s y m é t o d o s

22

Materiales

23

Bicicleta con kit de asistencia eléctricoFuente: Heiinzmann, (2014) E—Bike Drive System DirectPower, Operatiion Instructions

A Motor

B Portaequipaje

C Cargador

DU Caja de control (cuadro)

EU Batería

F Monitor

G Sensor de pedaleo

DG Batería

EG Caja de control (maletero)

Batería (EU)

Voltaje 36 V DC

Capacidad 14,25 Ah

Energía 515 Wh

Peso Aproximadamente 3,5 Kg

Grado de protección IP54

Tiempo de carga a 2 amperios Aproximadamente 8 horas

Tiempo de carga a 4 amperios Aproximadamente 4 horas

Temperatura normal de operación -10 a 45°C

Temperatura cargando 10 a 35°C

Motor (A)

Voltaje de alimentación DC 36 VDC

Voltaje de motor 25 VAC

Potencia nominal 500 W

Velocidad típica con aro 26” 35 km/h

Velocidad típica con aro 28” 38 km/h

Peso 5,2 Kg

Torque nominal 22,7 Nm

Relación de corriente AC 16,1 A

Torque de impulso 60 Nm

Bicicleta eléctrica

Materiales

24

Monitor

A Nivel de asistencia

B Luz

C Estado de la batería

D Velocidad instantánea

E Función

F Odómetro

Asistencia

Batería

FuncionesFuente: Heiinzmann, (2014) E—Bike Drive System DirectPower, Operatiion Instructions

Mando

Información desplegada

Según el

terreno

Autonomía

aprox.

Vel. Promedio

Tiempo

Distancia

Materiales

25

Bicicleta con kit eléctrico

GPS

Analizador de energía

PerformaceBox

Minitab 17

Matlab 2015

Excel 2016

Google Earth Pro

Software

GPS

Velocidad

Precisión 1 km/h

Tasa de actualización 20 Hz

Resolución 0.01 km/h

Aceleración

Precisión 0.5 %

Resolución 0.01 g

Posición

2D 5m 95%

Altura ±5 m

Uso de memoria interna

SD 2Gb 8 Mb/h

Analizador de energía

Voltaje de operación 120 V 60Hz

Corriente de operación máx .12 A

Rango 110 V- 130 V

Instrumentación/Software

Materiales

26

6 unidades

3 unidades 2 unidades

Chevrolet

Captiva

Grand Vitara

Aveo Activo

Aveo Emotion

Aveo Family

Corsa Evolution

Hyundai

Accent

Sonata

Tucson iX

Toyota

Yaris

GPS

Vehículos de prueba livianos

Materiales

27Eficiencia

Vehículo

Motor

Transmisión


Motor eléctrico

Transmisión

Cargador

Bicicleta convencional

Cuerpo Humano

Transmisión

23%-29% 62%-79% 25%

Métodos

28

Plan de Movilidad y Espacios Públicos Proyecto Tranvía 4 RíosPlan Operativo de Bicicletas

Rutas

Métodos

29

Intersecciones

Gente

Pendientes

Ciudad

Calendario

Rutas

Horarios

Género

Clima

≈ 1.500 km

Contextura

50 ciclistas

Métodos

30

Fuente: http://www.blog.ultracycle.net/wp-content/uploads/2010/05/CyclingForces.jpg

𝐹𝑥 = 𝐹𝑑 + 𝑅𝑥 + 𝑅𝑖 + 𝑅𝑔

Fuerza en las ruedas

𝐹𝑑 =1

2∙ 𝐶𝑑 ∙ 𝜌𝑎 ∙ 𝐴𝑓 ∙ 𝑣2

Fuerza de arrastre

𝑅𝑥 = 𝑓𝑟 ∙ 𝑚 ∙ 𝑔 ∙ cos𝜃

Resistencia a la rodadura

𝑅𝑖 = 𝑚 ∙ 𝑎

Resistencia a la inercia

Resistencia a la pendiente

𝑅𝑔 = 𝑚 ∙ 𝑔 ∙ 𝑠𝑒𝑛 𝜃

𝑃𝑤 = 𝐹𝑥 ∙ 𝑣

Potencia

𝐸 = 𝑃𝑤 ∙ ∆𝑡

Energía

Dinámica vehicular

R e s u l t a d o s

31

Resultados

32Consumo energético

5,134

0,1260,396

3,95

0,0990,396

0

1

2

3

4

5

6

Vehículo B. Eléctrica B. Convencional

Co

nsu

mo

en

erg

eti

co

[k

Wh

]

Min. Rendimiento Max. Rendimiento

78,14

1,936,20

60,12

1,51

6,20

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90


Co

nsu

mo

en

erg

éti

co

[k

Wh

/1

00

km

]


Cuenca

151 kWh/mes

Resultados

33Autonomía de la batería

24,44

31,11

0

5

10

15

20

25

30

35

Au

ton

om

ía d

e la

ba

terí

a [

km

]


Resultados

34Emisiones

1443

33 26

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

CO2

kg/a

ño

Vehículo

Bicicleta eléctrica mín. rendimiento

Bicicleta eléctrica máx. rendimiento

36811

43 35

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

CO

g/a

ño

Vehículo



2710

501396

0,00

500,00

1000,00

1500,00

2000,00

2500,00

3000,00

NOx

g/a

ño

Vehículo



67

1311

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

CH4

g/a

ño

Vehículo



Resultados

35

0,0

17

7

0,0

16

4

0,0

14

4

0,0

14

0

0,0

14

0

0,0

01

00,0

11

0

0,0

11

0

0,0

00

6

0,0000

0,0020

0,0040

0,0060

0,0080

0,0100

0,0120

0,0140

0,0160

0,0180

0,0200

PM10 PM2,5 N2O

[g/ru

ta]

Vehiculo E-bike Min. R E-bike Max. R

Emisiones

Resultados

36

0,38

0,24

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

[US

D/ru

ta]

Super Extra

0,06

0,04

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

[US

D/k

m]

Super Extra

Costo gasolina

Resultados

37Costo energía eléctrica

0,0050,013

0,086

0,0120,004

0,010

0,067

0,009

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

Subsidio R. 301-350 kWh C.

>300 kWh

R. >3500 kWh C. 0-300 kWh[U

SD

/ru

ta]

0,00080,0020

0,0131

0,00180,0006 0,0016

0,0103

0,0014

0,000

0,005

0,010

0,015

Subsidio R. 301-350 kWh

C. >300 kWh

R. >3500 kWh C. 0-300 kWh

[US

D/k

m]

Energía Mínimo Rendimiento Energía Máximo Rendimiento

Resultados

38

15

,93

10

,47

12

,31

16

,79

15

,79

19

,99

17

,9

16

,21

22

,26

21

,11

17

,43

19

,43

38

,89

42

,89

31

,97

37

,88

29

,47 39

,77

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Unidad

Educativa

Pasos

Unidad

Educativa

Borja

Av. González

Suárez

Av. Hurtado

de Mendoza

Supermaxi

Plaza Las

Américas

Basílica U.

Católica

Tie

mp

o [

min

]


Tiempo

15,18

18,75

36,81

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Vehículo

Tie

mp

o p

rom

ed

io p

or

ruta

[m

in]


Resultados

39Encuestas

18,1%

81,9%

Género

Femenino

Masculino50,0%

28,4%

14,7%

3,4%

2,6% 0,9%

0,0%

¿Qué edad tiene?

18-24 años

25-29 años

30-34 años

35-39 años

40-49 años

50-59 años

Más de 60 años

Resultados

40Encuestas

40,5%

35,3%

21,6%

0,9% 1,7%

¿Cuál es su ocupación?

Trabaja

Estudia

Estudia y trabaja

Hogar

Jubilado

No trabaja

Otro

0,0% 0,0%

25,9%

55,2%

16,4%

2,6%

¿Cuál es el nivel de estudios más alto que obtuvo?

No asistí a la escuela

Primaria

Secundario

Pregrado

Postgrado

Doctorado

Postdoctorado

Resultados

41Encuestas

6,9%5,2%

0,0%

26,7%

4,3%

42,2%

13,8%

0,9%

¿Qué medio de transporte usted emplea generalmente?

Caminar(más de 10 minutos)

Bicicleta convencional


Bus

Motocicleta

Auto (solo)

Auto (acompañado)

Taxi

38,8%

5,2%5,2%7,8%

1,7%0,9%

1,7%

35,3%

1,7% 1,7%

¿Cuál es generalmente el propósito de su viaje?

Ir al trabajo

Ir a la casa

Social, diversión

Relacionado con el trabajo

Ir de compras

Ir a comer

Hacer ejercicio

Ir a estudiar

Realizar algún trámite

Otro (especifique)

Resultados

42Encuestas

2,6%

32,8%

47,4%

11,2%

3,4%2,6%

¿En total, cuánto duró su traslado?

Menos 5 minutos

De 6 a 15 minutos

De 16 a 30 minutos

De 31 a 45 minutos

De 46 a 60 minutos

Más de una hora

0,9%

8,6%

15,5%

20,7%

13,8%

40,5%

¿Qué distancia recorrió en su traslado?

0-1 kilómetros

1-2 kilómetros

2-3 kilómetros

3-4 kilómetros

4-5 kilómetros

5 o más kilómetros

Resultados

43Encuestas

50,9%

23,3%

58,6%

20,7%15,5%

42,2%

23,3%

9,5%

0,9%0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

Pa

ra e

vita

r tr

áfico

ve

hic

ula

r

Pa

ra a

ho

rra

rd

ine

ro

Pa

ra h

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re

jerc

icio

Pa

ra lle

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id

estin

o

Po

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o h

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cio

na

re

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Po

r e

l m

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te

Po

r d

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rsió

n

De

ficie

ncia

de

ltr

an

sp

ort

e p

úb

lico

Otr

o (

esp

ecifiq

ue

)

¿Cuáles son los principales aspectos que le motivan a movilizarse en bicicleta?

69,8%

39,7% 37,9%

54,3%

3,4%16,4%

35,3%

7,8% 11,2% 7,8%

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

Es

pe

ligro

so

/in

se

gu

ro(a

ccid

en

tes)

Es p

elig

roso

/in

se

gu

ro(d

elin

cu

en

cia

)

Co

nd

icio

ne

sclim

ato

lóg

ica

s

Fa

lta

de

ed

uca

ció

nvia

l

Co

nd

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n f

ísic

a

Ge

og

rafía

de

la

ciu

da

d

Fa

lta

de

infr

ae

str

uctu

ra

Tie

mp

o d

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eco

rrid

o

Dis

tan

cia

s g

ran

de

s

Co

nta

min

ació

n

¿Cuáles son las principales dificultades al circular en bicicleta en la ciudad?

Resultados

44Encuestas

36,2%

63,8%

¿Usted ha tenido la oportunidad de manejar una bicicleta eléctrica?

Si

No

15,5%

35,3%27,6%

19,0%

2,6%

En general, ¿cuánto dinero en USD estaría dispuesto(a) a pagar por una bicicleta eléctrica?

$0-$250

$250-$500

$500-$750

$750-$1000

Más de $1000

C o n c l u s i o n e s

45

Conclusiones

46

52 bicicletas eléctricas

0,099 kWh

99 Wh

1 vehículo liviano

5,13 kWh

5130 Wh

Energía

vs.

Conclusiones

47Emisiones

C O

94 6 : 1

N O x

6 : 1

C O 2

4 9 : 1

P M 10

1. 4 2 : 1

C H 4

6 : 1

N 20

18 : 1

Vehículo liviano

Gasolina


Termoeléctrica

Conclusiones

48Emisiones


Renovable

¡Emisiones nulas!

Ciclista

Conclusiones

49Costo

Comercial

$750/año

Residencial

620 USD/año

Subsidiada

$750/año

96% Ahorro

98% Ahorro

75% Ahorro

4 veces/día

20 días/mes

Conclusiones

50

3 ½ minutos más para recorrer

la misma distancia que en vehículo

18 minutos más para recorrer

la misma distancia que en bicicleta eléctrica

Tiempo

15 minutos en recorrer

aproximadamente 6.5 km

Conclusiones

• 18-29 años – 80% de la muestra

• El 40% trabaja, el 35,3% sólo estudia y el 21,6% estudia y trabaja.

• La mitad de las personas consultadas tienen estudios de pregrado.

• Por otro lado, el 42% se transporta en vehículo privado (sólo), seguido del 27% que

emplea el bus, el 13,8% se transporta en vehículo (acompañado) y sólo el 5,2%

utiliza la bicicleta convencional para trasladarse.

• El 40,5% se traslada más de 5 km, el 20,7% de 3-4 km, el 15,5% de 2-3 km, el

13,8% de 4-5 km, el 8,6% de 1-2 km y el 0,9% 0-1 km.

51Encuestas

Conclusiones

• Motivación: hacer ejercicio, evitar el tráfico vehicular, por el medio ambiente, ahorrar dinero.

• Se emplean avenidas, calles y ciclorutas; el tipo de bicicleta seleccionado es de montaña.

• Desmotivan el uso de la bicicleta son principalmente el peligro al circular por calles y avenidas, temor de robo,

las condiciones climatológicas y la falta de cultura ciclística.

• Solo el 36,2% de las personas ha tenido la oportunidad de conducir una bicicleta eléctrica, el precio estimado

de pago por una bicicleta con estas prestaciones sería alrededor de $500.

• Finalmente, los aspectos que motivarían el uso de la bicicleta como alternativa de movilidad son que se

extiendan las ciclorutas, que existan zonas seguras de estacionamiento, contar con un sistema público de

bicicletas, que se trabaje en un marco legal relacionado a la protección del ciclista.

52Encuestas

Recomendaciones

Verificar el el sistema de frenos periódicamente.

Precaución al circular en calles y avenidas, en especial en los cruces.

En ciclovías compartidas mantener una velocidad prudente.

Realizar los mantenimientos con mayor frecuencia.

Compartir esta información para lograr una mejor educación de las personas,

acorde a respeto al ciclista.

Utilizar casco.

53

Trabajos futuros

Unificar este estudio con trabajos relacionados a cuantificar emisionesalrededor de la ciudad, evaluando diferentes tecnologías.

Evaluar la posibilidad de usar este tipo de bicicletas para actividades de entregade encomiendas.

Diseñar una bicicleta que se ajuste a las necesidades de los ciudadanos.

54

Agradecimientos

55

Ing. Bolívar MuñozVicepresidente Comercial de Salvador Pacheco Mora S.A.

Nuestras autoridadesUniversidad del Azuay

Ing. Santiago Ordóñez LunaAlumno de la Universidad del Azuay

Dr. Daniel Cordero MorenoDirector de ERGON

Dr. Andrés López HidalgoProfesor/Investigador ERGON

Ing. Mateo Coello SalcedoProfesor/Investigador ERGON

Ing. Robert Rockwood IglesiasProfesor/Investigador ERGON

Ing. Andrés Baquero LarrivaProfesor/Investigador ERGON Clase Movilidad e impacto del

automóvil10mos. F y G 2016Ing. Francisco Torres

Profesor/Investigador ERGON

¿Preguntas?

56

¡Muchas gracias por su atención!

G u s t a v o A l v a r e z C o e l l o

[email protected]

Universidad del Azuay

http://www.uazuay.edu.ec

Av. 24 de Mayo 7-77 y Hernán Malo

Telf.: +593 7 409 1000 Ext. 474

Fax: +593 7 281 5997

Cuenca-Ecuador

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