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Propuesta: Innovaciones al Prototipo de Carro Eléctrico “Escorpión”
Director del Proyecto: Ricardo Gamboa Rocha Asesor Metodologico: Dr. Xavier Gamboa Villafranca Datos de Localización: Emiliano Zapata No 82, Esq Ignacio Zaragoza Col Centro, Chetumal, Quintana Roo CP 77000 MEXICO Tel (9)8330245 e mail
[email protected] Chetumal, Quintana Roo
12 de Junio del 2000
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I N D I C E
CONTENIDO
PAGINA
1)Introducción
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2)Objetivo General
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3)Justificación
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4)Producto a Entregar
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5)Calendario de Productos a Entregar
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6)Requerimientos
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7)Bibliografía
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8)Curriculum Vitae del Director del Proyecto
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1)Introducción
En febrero de 1994, siendo yo estudiante del primer año de secundaria, tuve la inquietud de construir un juguete: un cochecito eléctrico-solar. Aquel juguetito utilizaba, para su movimiento, baterías de níquel-cadmium que se recargaban con celdas fotovoltaicas que yo coloqué, después de múltiples ensayos y errores, en la parte trasera de lo que originalmente había sido un carrito a control remoto con motor de gasolina, de los llamados “off road”. Ciertamente, lo que ahora sé que se denomina “prototipo”, era muy pequeño. Tenía 40 centímetros de largo y fue hecho por mí a un octavo de escala. Pero funcionó... ¡y muy bien! Lo presenté en la Feria de Ciencias y Matemáticas 94 del Colegio Madrid de la Ciudad de México, en donde en aquél entonces radicaba mi familia, compitiendo con estudiantes de nivel bachillerato. Se me otorgó diploma al mérito1. Este primer paso, marcaría el camino. En febrero de 1997, después de un periodo de tres años en que “rumié” la idea de meterme de lleno a lo que después supe que es el campo de la ingeniería mecánica que linda con los sistemas de energía, decidí indagar todo lo posible en torno a la construcción de vehículos eléctricos Fórmula Elektratón. Para mí lo más importante no era construir un carro para concursar en fórmula Elektratón, sino diseñar un modelo original de auto eléctrico, que a la larga fuera la base de posteriores innovaciones adaptadas a las condiciones mexicanas. La tecnología que fue aprehendida por mí, indagando vía Internet y como resultado de entrevistas con personas de muy amplia experiencia en la reparación de automóviles, me fue muy útil. Como estudiante del bachillerato tuve contacto, también, con académicos y profesionales del desarrollo tecnológico, principalmente del Instituto de Ingeniería de la UNAM. En particular, platiqué informalmente con los creadores del proyecto “Tonatiuh”. Esta apropiación tecnológica hizo posible que dibujara mi primer juego de 2 planos . Fueron “el piso” de mi posterior trabajo de innovación tecnológica. Los planos fungirían como guía muy general, y como referencia indirecta, para esta segunda fase, que condujo a que empezara a desarrollar mi primer prototipo: Carro Eléctrico Instituto Escuela (CARRELIE). El trabajo duró alrededor de doce meses, y el CARRELIE quedó listo para mayo de 1999. En Junio de 1999, decidí empezar a hacer importantes innovaciones al CARRELIE, para transformarlo en ESCORPION. La transformación tomó 9 meses. Abarcaría múltiples aspectos, pero principalmente en cuanto al sistema de frenado y dirección. Una primera versión de Escorpión estaba lista, para diciembre de 1999.
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Vaese el anexo 1. Favor de remitirse al Anexo 2.
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4 La generación de este prototipo la hice de manera totalmente pragmática e intuitiva3, trabajando con innovaciones al prototipo de CARRELIE. Incluso, se partió de planos muy generales, porque “de la mente, se pasó a los fierros”. Inicialmente, tuve el problema de que no contaba con un taller en que físicamente pudiera llevar a cabo la transformación. Fue resuelto, sin embargo, con la ayuda del ing. Tomás Chaparro, quién me permitió acceso a sus instalaciones ubicadas en la Unidad Microempresarial de Cuemanco, Xochimilco DF y en el taller del Señor José Luis Taleno, en Chetumal, Quintana Roo. Las siguientes actividades fueron realizadas, para desarrollar el prototipo de automóvil eléctrico de una plaza, “Escorpión”: Año 1999 Año 2000 ACTIVIDADES j j a s o n d e f m a Adquisición remolque para traslado de Carrelie x Acondicionamiento de vehículo Jetta, con “bola”, x para arrastrar remolque con Carrelie Traslado de talleres de Tomás Chaparro al de José x Luis Taleno Ubicación de motor eléctrico Corrección al sistema de dirección, a Ackerman x x Diseño, instalación y prueba de frenado. x x x Modificación del sistema de tracción (reubicación x x del motor) Últimos toques a la versión de Escorpión, que se x presentó al Certamen Eestatal (Quintana Roo) de Ciencia y Tecnología del Año 2000
2)Objetivo General:
Diseñar, probar y validar la tecnología de producto que permita innovar –entre julio y diciembre del 2000- el prototipo actual 4 de carro eléctrico Escorpión, de manera que para enero del 2001 se inicie el estudio de factibilidad de su exitosa producción industrial y comercialización.
3)Justificación: 3
Esta manera de trabajar está dentro de lo que algunos llaman “métodos heurísticos”. El prototipo con que se cuenta, en junio del 2000, ha sido esarrollado por el Director del proyecto, a lo largo del periodo 1996-2000 4
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En la actualidad, el transporte eléctrico, dada la disponibilidad comercial de sus componentes, su alta eficiencia y su capacidad para contrarrestar el deterioro en la calidad del aire, ofrece una buena posibilidad para una economía “limpia” y sostenible. Las ventajas de los vehículos eléctricos comparándolas con los de combustión interna, son: - La posibilidad de utilizar diversas fuentes de energía. - Emisiones de contaminantes, nulo. - La eficiencia del motor. - No contaminación por ruido. - Desperdicio energético. - Mantenimiento reducido. Se ha llegado a ésto, a trvés de un largo proceso de ensayos y errores; de 170 años de adelantos y retrocesos. De hecho, el primer auto eléctrico documentado se construyó en Escocia en 1834. En 1899, el auto eléctrico “La Jamais Contente” fue el primer vehículo en rebasar la velocidad de 100 Kms/hr. En la actualidad, el transporte eléctrico, dada la disponibilidad comercial de sus componentes, su alta eficiencia y su capacidad para contrarrestar el deterioro en la calidad del aire, ofrece una buena posibilidad para una economía “limpia” y sostenible. Desarrollar tecnología altamente eficiente, limpia y sustentable para enfrentar responsablemente la actual crisis ecológica y la potencial crisis energética, es una tarea vital si deseamos mantener un nivel de vida aceptable en nuestro planeta. El 88% de la energía comercial que se consume en el mundo se obtiene de combustibles fósiles. En México, es del 90%. Es el exceso de demanda de éste combustible no renovable, lo que principalmente ocasiona los problemas ambientales. Ejemplo de ello son los efectos, que son bien conocidos, en la ciudad capital de nuestro país; los derrames de petróleo en océanos; la contaminación de mantos acuíferos; numerosos problemas de salud. Ello, sólo por mencionar algunos de estos problemas. El uso del automóvil con motor de combustión interna, en su mayoría, es para distancias urbanas. Ahora sabemos lo que esto implica, cuando la cifra de los automóviles que circula así, es de aproximadamente 450 millones de vehículos. Surge, entonces, la necesidad de sustituirlos por vehículos eléctricos. Y ello, tal y como se demuestra en el proyecto Escorpión, SÍ ES VIABLE, a bajo costo, con la tecnología disponible. Las ventajas de los vehículos eléctricos comparándolas con los de combustión interna, son: La posibilidad de utilizar diversas fuentes de energía. Se puede obtener la electricidad, para recargar las baterías con las diferentes tecnologías de energía renovables y no contaminantes: Fotovoltaica, termosolar, eólica, hidroeléctrica, termonuclear y nuclear. Además de que es éste punto el que la convierte en una opción sustentable.
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Emisiones de contaminantes, nulo. Si las baterías de los autos eléctricos están recargadas con energías “limpias”, como solar, el uso del vehículo eléctrico se considera de cero emisiones. Además de que las baterías de plomo-ácido son reciclables en un 90 % y si la planta de reciclaje de plomo es hermética, no se fuga plomo al subsuelo ni a la atmósfera. La eficiencia del motor. El motor de combustión interna, tiene una eficiencia aproximada del 25%, el 75 % restante, es calor inútil por lo que el proceso de combustión contamina demasiado. En comparación, un motor eléctrico, tiene una eficiencia alrededor del 90%. No contaminación por ruido. El funcionamiento de los motores eléctricos, es silencioso, por lo que casi es nulo la contaminación por ruido. Desperdicio energético. Un auto de combustión, siempre está consumiendo energía, este parado o no, mientras se encuentre funcionando. En cambio, los vehículos eléctricos, cuando se encuentran sin movimiento, este desperdicio de energía, desaparece. Mantenimiento reducido. La menor cantidad de partes móviles, la ausencia de bujías, filtros de aceite, tanque de gasolina, sistema de escape, bombas de gasolina y de agua, el prescindir de afinaciones y de cambios de aceite, implican menor costo y frecuencia de mantenimiento. Estas características explican, al menos en parte, el hecho de que en el mundo exista un creciente interés y entusiasmo en el tema. También explican por qué el proceso de desarrollo y la adopción de vehículos eléctricos ya está muy avanzado, a través de competencias, congresos, exhibiciones, cursos y agrupaciones de diversa índole. México podría, nuevamente, quedarse atrás, por lo cual es muy importante “ponernos las pilas”. Esto es, además, una nueva vertiente de empleo. Antes de que se inunde el mercado aquí, en Quintana Roo, y en el país entero, entre todos podemos crear una industria mexicana de vehículos eléctricos, tanto nuevos como producto de conversiones. Para esto es necesario aprender la tecnología, no sólo en la teoría sino también en la práctica, conocer los desarrollos de punta, desarrollar y producir tecnología en México, bajo las condiciones de taller mas populares posible.
4)Producto a entregar: Las características sobresalientes del prototipo escorpión 1 con que se cuenta en junio del 2000, son las siguientes: Capacidad: 1 plaza Velocidad máxima: 50 Kms/hr. Autonomía: 65 kilómetros Duración carga acumuladores: 1.5 hrs. Neumáticos: Tres, de motoneta
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Mecanismo de Frenado: balatas de motoneta, adaptando sistema de bicicleta Estructura: Tubular, de acero Tracción: directa, trasera Suspensión: variable, según peso Transmisión: cadena de bicicleta Motor: de corriente directa, 3,300 rpm Acumuladores: Dos, de automóvil, 12 voltios, 11 celdas Altura máxima: 1.10 mts Ancho máximo: 1.60 Largo máximo: 2.10 mts. Carrocería: Inexistente Peso Total: 95 kgs (con los dos acumuladores y sin piloto) El 31 de diciembre del 2000, luego de seis meses de autorizado el presente proyecto, se tendrán los siguientes productos: i)Frenos amigables.- Se habrá rediseñado integralmente el sistema actual de frenado, conforme a parámetros de ergonomía y convencionalismo ii)Carrocería y cabina de fibra de vidrio.- A partir de un sólido proceso de reingeniería de resultados de vanguardia mundial, concerniente a adelantos tales como los de la “bicicleta aerodinámica”, se habrá diseñado e introducido la carrocería óptima para el chasis de escorpión, despues de realiozar las pruebas y reajustes corresponjdientes iii)Sistema de 4 velocidades.- Se habrá introducido un sistema de cuatro velocidades, en sustitución del actual sistema de una sola velocidad. iv)Energía cinética, para recarga de acumuladores.- El nuevo prototipo de escorpión tendrá un sistema que permita aprovechar la inercia del carro en movimiento, particularmente en el frenado, para que conversión de energía cinética en energía eléctrica v)Recarga parcial, con energía solar.- La carrocería del nuevo Escorpión tendrá una cubierta de las celdas fotovoltaícas más apropiadas, que alimentarán de energía eléctrica directa a los acumuladores de descarga profunda . vi)Acumuladores de descarga profunda.- Escorpión 2 estará equipado con 2 baterías “marinas”, para el mejor aprovechamiento de la energía acumulada en ellas vii).- Optimización integral de los “signos vitales” de escorpión.- A partir de la comparación de pruebas sistemáticas del comportamiento de Escorpión 2 5 y de Escorpión 16, realizadas con el mejor equipo disponible, ( velocidad, frenado, rango de operación, resistencia), se habrán introducido las innovaciones que permitan su mejoría en un rango del 10% al 50%.
5)Calendario de Productos a Entregar: 5 6
El prototipo innovado, como resultado del presente proyecto Esto es, el prototipo con que se cuenta, en junio del 2000.
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Cada uno de los productos habrá sido generado, para los meses que se indican en el siguiente cuadro. Producto Meses del Año 2000 j a s o n d i)Frenos amigables x ii)Carrocería y cabina de fibra de vidrio x iii)Sistema de 4 velocidades x iv)Energía cinética, para recarga de acumuladores x v)Recarga parcial, con energía solar x vi)Acumuladores de descarga profunda x vii).- Optimización integral de los “signos vitales” x de escorpión
6)Requerimientos : Para la generacion de los 7 productos mencionados, el Director del Proyecto aplicará 600 horas, que equivalen a $30,000 pesos M.N. Se requieren $19,200 MN, para la adquisición de materiales y equipos. El desglose de estos recursos solicitados, se indica a continuación: Producto i)Frenos amigables ii)Carrocería y cabina de fibra de vidrio iii)Sistema de 4 velocidades iv)Energía cinética, para recarga de acumuladores v)Recarga parcial, con energía solar vi)Acumuladores de descarga profunda vii).- Optimización integral de los “signos vitales” de escorpión TOTAL
Recursos Solicitados 500 4,000 700 1,000 8,000 3,000 2,000 19,200
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7)Bibliografía:
Gromer, Cliff
“La nueva era del auto eléctrico”, Mecánica Popular. Vol 47, No 5. Mayo de 1994 Pratt, Gill Andrews “The Electric Car: Evolution and Comparison”, Technology Review. Abril de 1994. Williams, Robert H “The Clean Machine”, Technology Review. Abril de 1994 Neueville, Richard “Car Unplugged”, Technology Review. Enero de 1995 et al Smith, Charles “Revisiting Solar Power’s Past”, Technology Review. http://www.web.mit.edu/techreview/www/ Wouk Victor “Hibrids: Then and Now”, IEEE Spectrum, Vol. 32, No. 5. Julio de 1995 Bates Bradford “Getting a ford HEV on The Road”, IEEE Spectrum, Vol. 32, No. 5. Julio de 1995 King, Robert D. et “Hybrid Electric Transit Bus”, IEEE Spectrum, Vol. 32, No. 5. al Julio de 1995 Riezenman, “Special Report, Electric Vehicles”, IEEE Spectrum, Vol. 29, Michael J. No. 11. Noviembre de 1995 Turner, Rufus P. Células solares y Fotocélulas. Marcombo, Boixareu Editores. Barcelona, 1982. Kalberer, Stefan El Libro de la Bicicleta. Libros Cúpula. Barcelona, 1997. Concheiro, Antonio Alternativas Enerbéticas. Coed- CONACYT-FCE. México, Alonso, et al 1985. Padilla, Beatriz. et Diseño y Construcción de Vehículos Eléctricos. Formula Sol. al México, marzo de 1997 Padilla, Beatriz. et Diseño y Construcción de Vehículos Eléctricos. Formula Sol. al México, abril de 1996
8)Curriculum Vitae del Director del Proyecto 8.1)Datos Generales: Nombre: Ricardo Xavier Gamboa Rocha Nacionalidad: Mexicana Dirección: Emiliano Zapata #82, Col. Centro, Chetumal, Quintana Roo, México. CP 77000 Teléfono y FAX: 83 30245 E-Mail:
[email protected] Nacimiento: Ciudad de México, 15 de Febrero de 1979 Cartilla Servicio Militar Nacional: C-2741847 Pasaporte: Seguro Midico: ATSA, miembro Banorte No. 0021359-4 Tarjeta de Debitó, Citybank: 4513 3200 0082 0054
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8.2)Educación y Capacitación: -Secundaria, Primaria y Jardín de Niños: Colegio Madrid AC (Ciudad de México) -Bachiller en Ciencias Físico-Matemáticas, por el Instituto Escuela, de la Ciudad de México. -Actualmente en proceso de ingresar a educación superior, en el campo de Ingeniería en Energía. -Certificado de Competencia Laboral para el Manejo Electrónico de Bases de Datos Cuantitativas, en Proyectos de Investigación Científica Aplicada: Excel para Macintosh, otorgado por el Centro de Estudios de Problemas de Coyuntura, Previsión y Prospectiva AC en Julio de 1992 ; renovaciones en julio de 1995 y julio de 1998 -Certificado de Competencia Laboral para el Procesamiento Electrónico de Textos Científicos y Tecnológicos: Word para Macintosh, otorgado por el CEPROS AC en Diciembre de 1994; renovación en diciembre de 1997.. -Certificado de Competencia Laboral para el Diseño , Colocación y Actualización de Páginas WEB (HTML), para centros de investigación científica aplicada, otorgado por el CEPROS AC en febrero de 1998 -Certificado de Buceador, dos estrellas, otorgado en octubre de 1998 por la Federación Mexicana de Actividades Subacuaticas (FMAS), filial de la Confidiration Mondiale des Activitis Subaquatiques (CMAS). -Certificado de Competencia Laboral para la Coordinación de Trabajo de Campo y Gabinete en Estudios de Factibilidad de Expansión e Innovación de la Oferta de Educación Superior, otorgado por el CEPROS AC en agosto de 1998. 8.3)Experiencia Profesional en el Área de Proyectos de Investigación Científica y Aplicada: -Enero-junio de 1993: Responsable de suministros de instrumental y aditamentos requeridos en el trabajo de campo del proyecto Imagen Pública de Unidades Médicas Rurales en el Estado de Tlaxcala, realizado bajo la responsabilidad del Centro de Estudios de Problemas de Coyuntura, Previsión y Prospectiva AC (CEPROS). -Junio-Diciembre de 1993 Ayudante de investigador del CEPROS en el proyecto Imagen Pública de Unidades Médicas Rurales en el Estado de Tlaxcala, específicamente para el trabajo de gabinete consistente en procesamiento mecánico-manual de información de campo. -Julio de1993- Diciembre de1994: Investigador auxiliar del CEPROS, en el proyecto Legitimidad del Proceso Electoral Federal de 1994, consistente en 24 encuestas semanales (muestra de 1,200 componentes, cada una), aplicadas a nivel nacional entre diciembre de 1993 y agosto de 1994.. Responsable de procesamiento electrónico (captura, procesamiento de datos y elaboración de tablas y graficas) de datos. -Enero-Diciembre de1995: Investigador auxiliar del CEPROS, en el proyecto Estudio de Factibilidad de la Incubadora de Empresas de Tecnologías Ecológicas de Frontera (IETEF). Responsable de procesamiento de informes técnicos de avances y del reporte final 10
11 -Enero-Diciembre de 1996: Investigador titular del CEPROS, a cargo del proyecto Frontera mundial del conocimiento público, en materia de tecnología de conversión de automóviles convencionales-híbridos. -Enero de 1997 a diciembre de 1998: Como investigador titular del CEPROS, director del proyecto Desarrollo de tecnología para automóvil eléctrico Fórmula ELEKTRON: nivel prototipo. El prototipo construido actualmente está en periodo de pruebas para, con las adaptaciones necesarias, pasar al desarrollo de la tecnología requerida para llevar su producción a nivel planta piloto. -Abril de 1997 a Agosto de 1997: Invetigador Tiular, coordinando trabajo de campo y gabinete en el proyecto “Factibilidad de operación de la Universidad Forger en Toluca”. 8.4)Habilidades Profesionales en el Área de Proyectos de Investigación Científica y Desarrollo Tecnológico: -Diseño, captura, y manejo de bases de datos computarizadas (Excel) -Elaboración de textos científicos (Word) -Manejo de texto-imagen-datos numiricos, de papel a disco duro (programas de scanner Omni Page Pro , Image Assistant , O foto) -Idioma Inglis: a nivel traducción. -Competencias generales para trabajo de ingeniería en taller: soldadura, torno de precisión, pintura con compresora, etc. 8.55)Recreación: -Instrumento Musical: Piano -Deporte: Buceo, escalamiento -Hobby: aeromodelismo. - Pasatiempo: Literatura
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