Por Diego Sánchez ValdiviaTras su destacado debut en la competencia global Shell Eco-marathon de Brasil 2024, realizada en agosto pasado, el equipo multidisciplinario Eco Motors UNI, integrado por más de 40 estudiantes de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI), viene trabajando en el desarrollo de Hualkana2, una versión mejorada de un vehículo eléctrico de alta eficiencia energética que busca representar al Perú en la Shell Eco-marathon de Américas 2025, que tendrá lugar en Indianápolis, Estados Unidos.
Al igual que su predecesor, el
Hualkana1, este vehículo eléctrico tendrá un
diseño aerodinámico que consta de tres ruedas (una trasera y dos delanteras), carrocería de fibra de carbono y un motor eléctrico BLDC propulsado por baterías de iones de litio. También conservará sus dimensiones de casi 2.6 metros de largo por 80 centímetros de alto y ancho.
No obstante, el Hualkana2 dará un importante salto de calidad al incoporar las siguientes mejoras: un chasis tipo frame, utilizado en vehículos todoterrenos y camiones para soportar cargas pesadas en terrenos difíciles; nuevos sistemas de frenado y telemetría; así como un moderno sistema electrónico de control de motor, que permitirá monitorear en tiempo real su nivel de voltaje, temperatura de trabajo, consumo energético y otros parámetros a través de diversos sensores.
En diálogo con la Agencia Andina, Agustín Sánchez Aguilar, estudiante de la carrera de Ingeniería Mecánica de la UNI y líder del equipo Eco Motors UNI, indicó que el nuevo prototipo de vehículo eléctrico tiene dos objetivos principales durante la Shell Eco-marathon de Américas 2025: superar con éxito las pruebas técnicas necesarias para salir a la pista, y tratar de ganar en todas las categorías, tanto en los premios on-track (en la pista) como en los off-track (fuera de la pista).
Para ello, será vital la experiencia adquirida por el equipo tras su debut en la Shell Eco-marathon de Brasil 2024, realizada del 27 al 30 de agosto, donde avanzó a la fase final de la modalidad “carrera en pistas” luego de superar con éxito las inspecciones técnicas en más de once categorías evaluadas por los ingenieros Shell de todo el mundo, quienes destacaron que el 90% de equipos en su primera participación no logra superar estas pruebas preliminares.
Al respecto, Abigail Ramos, team manager del proyecto Hualkana 2, subrayó que ahora su equipo ya conoce los problemas más recurrentes del vehículo, por lo que vienen realizando una retroalimentación para corregir estos puntos críticos y, de esta forma, llegar mejor preparados desde un punto de vista técnico.
“Ahora ya sabemos qué puntos tienen en cuenta los ingenieros Shell, y cómo construir el carro con base en el criterio que ellos tienen. Y tener estos saberes previos nos ayuda a establecer ciertos parámetros que antes no teníamos en cuenta, por ejemplo, a la hora de diseñar la forma del cinturón o elegir la posición de la piloto. Ahora ya sabemos cómo funcionan todos estos aspectos en función de las categorías de la competencia”, explicó.
¿Cómo se diseña el vehículo eléctrico hecho en al UNI?
Actualmente, el vehículo se encuentra en la etapa de diseño iterativo, basado en un proceso continuo de experimentación, prueba y evaluación de prototipos, con el objetivo de eliminar problemas o errores que afecten la experiencia de los usuarios. Así, en función de los resultados de las pruebas de la iteración más reciente de un diseño, se realizan cambios y mejoras.
En esta etapa, uno de los principales atributos que el equipo busca mejorar es la fuerza de arrastre aerodinámico en el vehículo, es decir, la fuerza de resistencia que ejerce un fluido —en este caso, el aire— sobre un cuerpo sólido en movimiento. Teniendo en cuenta que la configuración aerodinámica puede reducir la fuerza de arrastre y, por ende, aumentar el kilometraje de un vehículo, el equipo de estudiantes de ingeniería viene efectuando pruebas de aerodinámica con simulaciones hechas por computadora o con versiones preliminares del prototipo en campo físico.
Una vez finalizada la etapa de diseño, prevista para el próximo mes, el equipo iniciará la construcción del vehículo, que espera concluir en marzo del 2025, a fin de contar con tiempo suficiente para efectuar las pruebas de manejo del prototipo antes de que las inscripciones para la competencia cierren a mediados de abril.
Aunque inicialmente Eco Motors estimó el diseño y construcción del Hualkana1 en un valor de cerca de 45,000 soles, el costo final ascendió a más de 60,000 soles, debido al costo de manufactura y ciertos materiales. Sin embargo, una gran parte del monto fue financiada con apoyo de la UNI, a través del Vicerrectorado de Investigación; entidades estatales y diversas empresas privadas.
En el caso del Hualkana2, el objetivo financiero alcanza un promedio de 200,000 soles, más del triple del valor final de su predecesor. Por ello, el equipo ha redoblado esfuerzos desde su área de marketing con el propósito de captar nuevos patrocinadores o aliados estratégicos que les ayuden a financiar este exorbitante monto, que será invertido en requerimientos como producción, bolsa de viaje, alojamiento, transporte del vehículo, equipamiento del piloto y gastos operativos.
A nivel de diseño, en este nuevo proyecto, Eco Motors se ha trazado como metas construir un prototipo de vehículo eléctrico funcional más ligero (de 40 kg como máximo) que alcance una eficiencia energética de 200 km/kwh, equivalente a recorrer 307 km con 1 sol.
A fin de reducir la carga total del vehículo y, por ende, optimizar su eficiencia energética durante la carrera, el equipo ha dispuesto que el vehículo tenga como piloto a una mujer, quien, entre otros requisitos, debe ser pequeña y liviana (con un peso máximo de 50 kg). Además, dado que la piloto debe manejar prácticamente echada boca arriba —como los pilotos de Fórmula 1—, la cabina del vehículo eléctrico posee un diseño ergonómico que contempla las medidas de su cuerpo en la forma del asiento y la disposición del acelerador, el freno y el timón.
¿Qué es la Shell Eco-marathon?
Creado en 1985 por la empresa de hidrocarburos británica Shell, este programa académico global desafía cada año a los estudiantes de todo el mundo a diseñar, construir y operar vehículos de alta eficiencia energética.
Con la misión de crear un vehículo capaz de responder a este desafío, los estudiantes ponen a prueba sus habilidades de diseño, tecnología e innovación y se familiarizan con el uso de tecnología de vanguardia y el pensamiento crítico al participar tanto en desafíos virtuales como en competencias de pista.
La competencia se lleva a cabo a nivel continental e internacional en tres sedes: América, Europa y Asia.Cada año, más de 300 equipos de distintas preparatorias y universidades de todo el mundo se reúnen para competir en el Shell Eco-marathon. Hasta la fecha, han participado más de 100 000 estudiantes de cientos de universidades de más de 60 países.
Las competiciones más grandes invitan a entre 80 y 150 equipos a cada una, después de ocuparse su lugar a través de un riguroso proceso de selección que recibe a los mejores equipos de Asia-Pacífico y Oriente Medio, Europa y África, y América.
A diferencia de las competencias tradicionales de carreras, la Shell Eco-marathon no premia al coche más veloz, sino a aquel que recorre la mayor distancia utilizando el menor combustible o carga energética posible. Así pues, los equipos deben ampliar sus horizontes, explorando soluciones innovadoras y enfoques novedosos para lograr la eficiencia energética
Los premios de la competencia se dividen en dos grandes categorías: on-track (dentro de la pista) y off-track (fuera de la pista). La primera se clasifica en tres tipos de energía: motor de combustión interna (gasolina, diesel o etanol), batería eléctrica y celda de hidrógeno. En tanto, en la categoría off-track se califican diversos aspectos logísticos del equipo fuera de la pista de competencia: comunicaciones, sistema de data y telemetría, innovación técnica, liderazgo en seguridad, espíritu de competencia y reducción de huella de carbono.
Este último indicador cuantifica la cantidad de gases de efecto invernadero (GEI) que se liberan a la atmósfera por las acciones de un individuo, organización, evento o producto. En la competencia, los equipos deben investigar, comprender y desarrollar procesos y estrategias de diseño que resulten en reducciones de la huella de carbono.
Con la experiencia adquirida en la última edición del evento, el equipo Eco Motors ya alista una estrategia para reducir considerablemente su huella de carbono. “Normalmente, este tipo de estructuras se envían por cargo en las aerolíneas dentro de paquetes embalados. En esos casos, estás haciendo doble viaje y, por ende, dejando doble huella de carbono, porque tu carro y tu equipo viajan por separado. Por ello, ahora el equipo apunta a viajar en un mismo avión junto al vehículo guardado en maletas sobredimensionadas, lo que genera menos huella de carbono. El único inconveniente es que desde Perú no hay vuelo directo a Indianápolis y tenemos que completar con anticipación el trámite en aduanas, pero por suerte ya sabemos cómo hacerlo gracias a la experiencia en Brasil”, explica Abigail Ramos.
Un equipo modelo en la región
Aunque su principal objetivo a mediano plazo es competir en las diversas ediciones de la Shell Eco Marathon, la misión de Eco Motors UNI es impulsar la investigación en el campo automotriz y en la electromovilidad, fortaleciendo las competencias de sus miembros a través de la aplicación práctica de conocimientos teóricos en el desarrollo y producción de vehículos. En paralelo, busca contribuir a la academia con la publicación de papers de investigación y planes de tesis elaborados por sus miembros.
“Cada área técnica del equipo —chasis, carrocería, electrónica, propulsión, etc.— está preparando papers específicos para su publicación en revistas", remarcó Abigail. "Este tipo de proyectos no solo fomenta los conocimientos teóricos que nos imparten en la universidad, sino también la parte práctica, que es al final lo más importante para nosotros como ingenieros. Esto ha ayudado mucho a alumnos y egresados que formaron parte del equipo. El desarrollo y la creación de un vehículo y la aplicación de nuestros conocimientos nos permite ver que toda esa teoría que siempre se nos enseña se puede aplicar aquí. Así nos damos cuenta de que las teorías que se nos enseñan son reales”, añadió.
Un amplio horizonte de oportunidades
En el área de ingeniería, una de las grandes ventajas del diseño del prototipo, según Sánchez, es su capacidad para
integrar diversas tecnologías de punta que optimicen su rendimiento. Por ejemplo, si bien el motor del vehículo es propulsado actualmente por baterías de litio, elegidas gracias a su alta densidad energética y bajo peso, en un futuro este podría alimentarse con otros sistemas de regeneración de energía, como paneles solares o celdas de
hidrógeno verde.
A propósito de este último recurso sostenible, cabe recordar que la
UNI ha desarrollado recientemente una planta piloto de hidrógeno verde capaz de producir 65 kilos diarios de dicho combustible, el cual funciona como una alternativa sostenible para el medio ambiente. Esta planta, presentada en agosto pasado a los delegados del grupo de energía de APEC 2024, se compone de un electrolizador (que separa el hidrógeno del oxígeno a través de electricidad) y paneles solares que se encargan de utilizar la luz natural como fuente limpia para convertir el hidrógeno en combustible.
En ese sentido, las expectativas de desarrollo del proyecto, a largo plazo, son ilimitadas. Por ejemplo, en función del creciente avance tecnológico y sus resultados en próximas competencias internacionales, el equipo Eco Motors podría ampliar su capacidad técnica y logística para desarrollar nuevos prototipos con miras a participar en la modalidad de “conceptos urbanos” de la Shell Eco-marathon, enfocada en el diseño y construcción de vehículos comerciales de cuatro ruedas.
“La modalidad de ‘conceptos urbanos’ es mucho más exigente, porque el costo se multiplica y hay más sistemas que se incluyen, como el sistema de suspensión y otros más especializados de la parte electrónica, que hacen más costoso el vehículo. También pensamos aspirar a esas categorías más adelante a medida que nuestro equipo vaya ganando más experiencia”, aseguró Sánchez.
Por otro lado, con un mayor apoyo financiero y logístico, Sánchez sostuvo que el proyecto tendría un alto potencial de escalabilidad, tanto para fines académicos como comerciales. "El corazón del carro es el sistema de propulsión del motor, y a la parte mecánica se puede adaptar el tamaño o diversas formas de vehículos en general. Gracias a eso se puede dimensionar cuánta energía se requiere, qué tipo de motor sería el más adecuado según cualquier vehículo y eso le daría una un criterio de escalabilidad a este proyecto. Podemos aplicar el mismo principio para construir vehículos más grandes, vehículos voladores, vehículos flotantes o sumergibles, etcétera, utilizando el mismo principio de propulsión mediante motor eléctrico", afirmó.
Finalmente, tanto Agustín Sánchez como Abigail Ramos, en representación de Eco Motors, invitan a las empresas o instituciones interesadas a brindar apoyo económico a su proyecto, cuyo objetivo es posicionar el nombre del Perú en el desarrollo de la ingeniería sostenible a nivel mundial y, de esta forma, marcar un precedente que permita sentar las bases de la industria automotriz en el Perú.
“Este evento en Indianápolis es un escaparate grande, pues será cubierto por prensa internacional. Así que cualquier empresa que nos quiera apoyar en esta etapa crucial, que es el diseño previo a la construcción del automóvil, será bienvenida y estaremos muy agradecidos con cualquier tipo de aporte o propuesta de alianza estratégica”, subrayó Abigail.
En retribución al apoyo financiero y logístico de sus patrocinadores, el equipo Eco Motors se compromete a ofrecer diversos beneficios, como la difusión de material publicitario a través de sus redes sociales, el uso de logos en sus uniformes de competencia y el chasis del vehículo, así como el trabajo conjunto para promocionar la innovación de tecnologías limpias.
Si deseas apoyar al equipo Eco Motors y conocer más de su trabajo, puedes seguirlos a través de sus cuentas oficiales de
Facebook,
Instagram o
LinkedIn.
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(FIN) DSV/SPV
Publicado: 15/12/2024