Desarrollo y evaluación de un prototipo de e-cargo bike como alternativa sostenible de los vehículos de combustión interna.

Abstract

El presente trabajo aborda el diseño, construcción y evaluación de dos prototipos de bicicleta eléctrica de carga (Cargo E-Bike) orientados a operaciones urbanas de mensajería y reparto en la ciudad de Cuenca, Ecuador. El estudio surge ante el incremento del parque automotor, la congestión vial y las emisiones contaminantes asociadas al uso de motocicletas y vehículos de combustión interna, problemas que demandan alternativas de micromovilidad eficientes y sostenibles. Se desarrollaron dos prototipos mediante procesos constructivos diferentes: el primero fabricado con láminas de acero A36 cortadas con láser y dobladas en prensa hidráulica, y el segundo con perfiles tubulares de acero de diversas secciones, lo que mejoró significativamente la rigidez estructural y redujo las vibraciones detectadas en el modelo inicial. Ambos prototipos integraron un sistema eléctrico compuesto por un motor BLDC de 3 kW, batería de ion-litio de 48 V y controlador electrónico, provistos por la Universidad del Azuay. Las pruebas experimentales se realizaron sobre rutas urbanas reales utilizadas por la empresa Servicio Automotriz Lemans, comparando el desempeño del prototipo 2 frente a una motocicleta CF Moto 300 NK de combustión interna. Los resultados mostraron que el prototipo eléctrico alcanzó un rendimiento energético de 70.28 km/kWh, frente a los 2.88 km/kWh equivalentes de la motocicleta, representando una mejora del 2400%. Asimismo, la Cargo E-Bike consumió 95.9% menos energía y redujo las emisiones indirectas hasta en un 98% en comparación con el vehículo a gasolina. A nivel económico, la bicicleta eléctrica evidenció costos operativos considerablemente menores, debido al bajo costo de recarga y la ausencia de gastos en combustibles y mantenimientos complejos. Finalmente, el análisis de costos de construcción determinó que el prototipo tiene un costo estimado de fabricación de 2,280.39 USD, incluyendo materiales estructurales, maquinaria, mano de obra y sistema eléctrico. Los resultados generales demuestran que las Cargo E-Bikes constituyen una alternativa viable, eficiente y sostenible para la logística urbana de corta distancia en ciudades como Cuenca, contribuyendo a la reducción de emisiones, la disminución de costos operativos y la mejora de la movilidad.