Diseño de una bicicleta de carga eléctrica (e_cargo_bike) para movilidad urbana en el Ecuador

Abstract

Este proyecto desarrolla el diseño estructural de una bicicleta eléctrica de carga tipo long john orientada a la movilidad urbana sostenible en Ecuador. El estudio parte del análisis del contexto nacional, donde persisten desafíos relacionados con la congestión vehicular y la necesidad de implementar alternativas de transporte eficientes y de bajas emisiones. Se diseñaron y evaluaron dos prototipos estructurales. El Prototipo 1 permitió validar el concepto inicial y analizar la resistencia del cuadro mediante simulaciones por elementos finitos (FEA), evidenciando limitaciones en rigidez, distribución de masas y comportamiento modal. Estos resultados guiaron el desarrollo del Prototipo 2, rediseñado con tubos de acero, geometría optimizada y refuerzos estructurales en zonas críticas. Las simulaciones realizadas en HyperMesh mostraron mejoras significativas: aumento de la frecuencia natural, reducción de deformaciones y mayor resistencia ante combinaciones de carga estática y dinámica (aceleración, frenado, curva e impactos). El diseño final alcanzó un factor de seguridad de 1.69, una rigidez torsional de 1446 N·m/° y una rigidez flexionante de 13 684 N·m/°, cumpliendo los criterios estructurales establecidos. El estudio demuestra la viabilidad técnica de una bicicleta de carga eléctrica adaptada al entorno urbano ecuatoriano, y plantea bases para futuras validaciones físicas bajo normas como ISO 4210 y DIN 79010, orientadas a garantizar la seguridad y durabilidad del diseño.