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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
Introducción
4
Desde aprox. 1950, las ciudades se han
diseñado en torno a los vehículos, lo cual
está generando un impacto negativo
actualmente.
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
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
13
Fuente: http://www.cyclingpromotion.org
60 personas 1 bus 60 bicicletas 60 automóviles
Espacio
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
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
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
Bicicleta eléctrica
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
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
Vehículo B. Eléctrica B. Convencional
Co
nsu
mo
en
erg
éti
co
[k
Wh
/1
00
km
]
Min. Rendimiento Max. Rendimiento
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
]
Min. Rendimiento Max. Rendimiento
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
Bicicleta eléctrica mín. rendimiento
Bicicleta eléctrica máx. rendimiento
2710
501396
0,00
500,00
1000,00
1500,00
2000,00
2500,00
3000,00
NOx
g/a
ño
Vehículo
Bicicleta eléctrica mín. rendimiento
Bicicleta eléctrica máx. rendimiento
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
Bicicleta eléctrica mín. rendimiento
Bicicleta eléctrica máx. rendimiento
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
]
Vehículo B. Eléctrica B. Convencional
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]
Vehículo B. Eléctrica B. Convencional
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
Bicicleta eléctrica
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
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hic
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Pa
ra a
ho
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rd
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Pa
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Pa
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ráp
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De
ficie
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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
ició
n f
ísic
a
Ge
og
rafía
de
la
ciu
da
d
Fa
lta
de
infr
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str
uctu
ra
Tie
mp
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eco
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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
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
Bicicleta eléctrica
Termoeléctrica
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
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