Determinación de las especificaciones técnicas básicas de un sistema motriz para un bus articulado de 18 metros eléctrico para la ciudad de Lima

Abstract

La presente tesis tiene como objetivo determinar las principales características de un bus eléctrico de 18 metros para cumplir los requerimientos de la ruta troncal del Sistema Metropolitano de Lima y definir las principales características técnicas del sistema de propulsión, de almacenamiento de energía y transmisión. El primer capítulo describe los tipos de vehículos de combustión interna, híbridos y eléctricos. Este capítulo también describe los parámetros más importantes de las baterías y las diferencias dentro de los diferentes tipos de baterías. El segundo capítulo describe los requerimientos de un ciclo de conducción del bus articulado a gas natural de 18 metros que actualmente opera en la ruta COSAC 1, muestra los valores medios de aceleración, desaceleración y velocidad máxima controlada. Estos valores son 0.54 m/s2, -1.34 m/s2 y 60 km/hora respectivamente. Se definen los principales requerimientos de aceleración que deberá cumplir el vehículo eléctrico y se describen las principales características de los tramos del corredor y las diferencias de los distintos tipos de servicios de los buses que operan actualmente. En el tercer capítulo se seleccionan los principales sistemas del vehículo eléctrico. El sistema de propulsión son dos motores eléctricos de imanes permanentes de 275 kw cada uno, el sistema de transmisión es de una sola relación de transmisión igual a 11.7 y el sistema de almacenamiento de energía está compuesto de módulos de baterías de lones de Litio Fosfato de Hierro. Esta propuesta considera un sistema de intercambio de baterías ubicadas en el techo del bus, de esta manera se puede reducir el peso del vehículo, se incrementa la eficiencia energética y es posible superar el principal problema de los vehículos eléctricos, la autonomía de sus baterías. Finalmente el último cpítulo muestra un análisis económico éntrelos costos de operación del bus eléctrico respecto a un bus a gas natural para un periodo de 12 años. A pesar de que el bus eléctrico tiene un costo mayor de adquisición de sistemas (debido al costo de las baterías), el costo del mantenimiento y la energía es menor que los buses a a gas natural. El vehículo propuesto tiene un consumo de energía eléctrica de entre 1.5 y 2.7 KW-h dependiendo del tipo de servicio y costos de manutención bajos. Para el periodo de comparación, se concluye que el vehículo eléctrico es una alternativa económicamente viable respecto al vehículo de gas natural.