Ciencias de la Ingeniería

PP-CI-107-JG Los motores eléctricos en vehículos y su ayuda al medio ambiente

Energía asequible y no contaminante
Acción por el clima

Asesor: Diana Laura Ojeda Castañeda

Pandilla Petit, (preescolar y 1ro. y 2do. año de primaria)

Resumen

Pregunta de Investigación

¿Cómo puede ayudar el uso de los vehículos con motores eléctricos al cuidado del medio ambiente?

Planteamiento del Problema

A lo largo de la historia de la humanidad los cambios climáticos han sido factor de cambios en hábitos y estilos de vida de los seres vivos del planeta.

Desde hace años, el ser humano ha buscado una forma de reducir la contaminación ambiental. Los avances tecnológicos y científicos han ayudado a dar grandes saltos hacia un mundo con menos contaminación.

Una de las grandes preocupaciones del ser humano es el deterioro de la capa de ozono provocado por el smog generado por las grandes industrias y la saturación de vehículos con motores que funcionan a base de gasolina y otros combustibles fósiles. Derivado de esto el calentamiento global se ha acelerado para poner en riesgo la vida no solo de los seres humanos, sino de muchos animales. Muchas especies están en peligro de extinción por el uso abusivo de los recursos naturales y el deterioro causado por la humanidad

El uso eficiente de la energía eléctrica contribuye a la reducción de la contaminación del aire, puede generar un ahorro económico en los hogares y también ayudar a disminuir algunos de los daños causados a la salud de la población.

Antecedentes

El ser humano siempre ha buscado mejorar su bienestar y comodidad pero, debido a esta constante búsqueda, se ha generado un incremento masivo en el consumo de recursos naturales y energéticos susceptibles de ocasionar impactos ambientales; no obstante, muchos creen que tarde o temprano todos los residuos generados se degradarán o desaparecerán, pero, actualmente, la actividad humana tiene una huella evidente alrededor del mundo, lo cual propicia problemas que repercuten de manera local, nacional y global, como es el caso del deterioro en la calidad del aire.

Las principales afectaciones resultantes de estas emisiones incluyen el deterioro de ecosistemas y el incremento en la incidencia de algunas enfermedades respiratorias, cardiovasculares o del sistema urinario. Es momento de considerar que mejorar la calidad del aire puede impulsar avances significativos en la forma de vida de las personas.

La electricidad se emplea de forma creciente y para usos cada vez más variados; algunos de ellos incluyen la iluminación de casas-habitación, climatización de espacios o, incluso, la movilidad, todo con la finalidad hacer nuestras vidas más cómodas. En consecuencia, cada uno de nosotros somos responsables tanto de la electricidad utilizada directamente por nosotros, como de aquella que se utiliza para fabricar los productos y servicios que consumimos.

 

Los motores eléctricos son dispositivos que transforman energía eléctrica en energía mecánica. El medio de esta transformación de energía en los motores eléctricos es el campo magnético. Existen diferentes tipos de motores eléctricos y cada tipo tiene distintos componentes cuya estructura determina la interacción de los flujos eléctricos y magnéticos que originan la fuerza o par de torsión del motor.

Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden convertir energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores o dinamo. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se diseñan adecuadamente.

 

Son utilizados en infinidad de sectores tales como instalaciones industriales, comerciales y particulares. Su uso está generalizado en ventiladores, vibradores para teléfonos móviles, bombas de agua, medios de transporte eléctricos, electrodomésticos, esmeriles angulares y otras herramientas eléctricas, unidades de disco, etc. Los motores eléctricos pueden ser impulsados por fuentes de corriente continua (CC), y por fuentes de corriente alterna (CA).

Los pequeños motores se pueden encontrar hasta en relojes eléctricos. Los motores de uso general con dimensiones y características más estandarizadas proporcionan la potencia adecuada al uso industrial. Los motores eléctricos más grandes se usan para propulsión de trenes, compresores y aplicaciones de bombeo con potencias que alcanzan 100 megavatios. Estos motores pueden ser clasificados por el tipo de fuente de energía eléctrica, construcción interna, aplicación, tipo de salida de movimiento, etcétera.

Objetivo

Aprender porque  el uso de un motor eléctrico ayuda  a mejorar el medio ambiente.

Justificación

En las últimas décadas los motores eléctricos se han convertido cada vez más en un elemento cotidiano para toda la población. Se presentan en una amplia variedad de aplicaciones pasando del uso generalmente en la industria para encontrarlos en los hogares, además de aplicaciones remotas de investigación en tierra, en el aire, en el agua y, finalmente, en el espacio, cada uno con sus propias características y protecciones específicas. Los motores se utilizan en muchas áreas como la robótica móvil, brazos robóticos industriales, elevadores, grúas, taladros, autos eléctricos, drones o en otras aplicaciones de menores exigencias desde el punto de vista de control automático como bombas, bandas transportadoras, entre otros.

Hipótesis

Si incentivamos el uso de los motores eléctricos entonces podríamos disminuir la contaminación de la ciudad y tener un mejor medio ambiente a largo plazo se podría reducir el cambio climático producido por el calentamiento global que se acelera debido a la contaminación ambiental generada por los motores de combustión.

Método (materiales y procedimiento)

Datos del INEGI arrojan que en nuestro país circulan más de 45 millones de vehículos automotores, este número incluye automóviles, camiones y camionetas para pasajeros, camiones para carga y motocicletas, así como el tipo de servicio oficial, público y particular.
En el Valle de México las emisiones generadas por vehículos representan hasta un 60% de la contaminación total por partículas suspendidas gruesas como reportan los estudios de la ONU, lo más alarmante es que de acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS), cada año mueren en nuestro país más de 14 mil personas a causa de enfermedades asociadas a la contaminación del aire.

La necesidad de disminuir la contaminación ambiental es clave en este tiempo. De ahí que cada vez existan más automóviles que buscan reducir la emisión de gases tóxicos y el consumo de petróleo.

Cambiar los viejos motores eléctricos de eficiencia estándar por motores de alta eficiencia es en definitiva un gran negocio para las empresas y para el país por que se consume menos energía, se reducen los costos operativos y se reducen las emisiones de CO2.

Es el caso de los coches híbridos, modelos que tienden a la sustentabilidad y que representan la transición entre el vehículo convencional y el innovador eléctrico.

Funcionan a partir de la combinación de dos motores: uno que trabaja con combustible y otro que utiliza electricidad. El propósito es combinar las ventajas de ambos para lograr distintos objetivos como ahorrar gasolina, aumentar la potencia de tu auto, o proveer fuerza adicional para el uso del sistema eléctrico o los componentes electrónicos.

En un estudio realizado se compararon dos vehículos un hibrido y un vehículo de combustión ambos vehículos categoría SUV con los cuales se hizo un recorrido de 100 km y los resultados fueron los siguientes:

 

SUV HÍBRIDO SUV COMBUSTIÓN
Litros consumidos 3.54 8.3
Consumo urbano 29.9 km/l 12.8 km/l
Costo del trayecto $67.75 $158.86
Costo de combustible por kilómetro $0.64 $1.50

 

El precio del combustible fue de $19.14 (gasolina magna)

Galería Método

Resultados

Resultados y discusión

El aprender más acerca de los motores eléctricos me ayudara a hacer conciencia de en qué los usamos todos los días y en que más podríamos usarlos para poder reducir la contaminación que los motores de combustión generan.

Después de obtener los datos de la prueba se llegó a la siguiente conclusión haciendo un análisis del uso ambos vehículos por 5 años.

Con el estudio realizado queda más que claro las ventajas que tiene el uso de un vehículo hibrido, aunque se sabe que inicialmente el costo es mayor ya que su precio es más elevado que un vehículo tradicional a largo plazo estarás ahorrando mucho más en cuestión económica, además tomando en cuenta el ahorro de combustible y de impuestos, en un año recuperas el extra que pagas por la híbrida, o más bien después de sólo un año, los gastos de la de combustión comienza a superar a los de la híbrida y lo más importante estarías contribuyendo a disminuir el uso de combustibles y por ello la contaminación.

 

Ahorros aproximados tras 5 años con un SUV híbrido en México

SUV HÍBRIDO SUV COMBUSTIÓN
Precio del vehículo $628,300 $602,100
Costo de combustible el día de la prueba $19.14 $19.14
Gasto en combustible tras 5 años’ (aprox) $63,920.38 $149,869.81
Verificación tras 5 años’ $0 $3,857
Costo de mantenimiento’ $25,232 $25,232
Tenencia tras 5 años’ ” $0 $51,844
Total de costos a 5 años ‘ $89,152 $230,803
Costos de 5 años aproximadamente + precio del auto $717,452 $832,903
Diferencia $115,451

‘ Costos calculados a 5 años o 100,000 km

” Tenencia calculada para Ciudad de México

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Si elegimos un modelo híbrido de los que actualmente se encuentran a la venta   ahorraremos en consumo y en emisiones en nuestros recorridos también tomando en cuenta que el precio de compra de un coche híbrido era más elevado que el de un coche convencional. Sin embargo, la reproducción de la tecnología ha hecho que los precios se emparejen mucho y las diferencias sean mínimas.

En cuanto a la contaminación los vehículos híbridos no tienen restricción de circulación ya que su emisión de contaminantes es casi nula.

Bibliografía

Bibliografía

https://www.abc.es/motor/reportajes/abci-explicamos-tipos-motores-existen-y-cuales-caracteristicas-
202004050153_noticia.html? ref=https%3A%2F%2Fwww.abc.es%2Fmotor%2Freportajes%2Fabci-explicamos-tipos-motores-existen-y-cuales-caracteristicas-202004050153_noticia.html

https://www.lovesharing.com/un-repaso-por-la-historia-del-motor-electrico/

https://www.cyd.conacyt.gob.mx/?p=articulo&id=482#:~:text=El%20uso%20eficiente%20de%20la,la%20salud%20de%20la%20poblaci%C3%B3n.

https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico

https://www.milenio.com/opinion/varios-autores/universidad-politecnica-de-tulancingo/importancia-de-los-motores-electricos-en-la-sociedadhttps://www.motorpasion.com.mx/pruebas-de-coches/auto-suv-hibrido-cuanta-gasolina-ahorra-mexico-comparativahttps://www.motorpasion.com/espaciotoyota/la-rentabilidad-de-un-coche-hibrido-demostrada-en-numeros-reales

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography