Revista Multidisciplinaria Perspectivas Investigativas
Multidisciplinary Journal Investigative Perspectives
Vol. 4(Especial), 184-206, 2024
https://doi.org/10.62574/rmpi.v4iespecial.123
184
Demanda energética del transporte urbano para la electromovilidad
pública de la Amazonía ecuatoriana
Urban transport energy demand for public electromobility in the
Ecuadorian Amazon
Rubén Darío Ledesma-Acosta
rledesma@uea.edu.ec
Universidad Estatal Amazónica, Puyo, Pastaza, Ecuador
https://orcid.org/0000-0002-2086-0185
Miguel Ángel Guilcamaigua-Tarco
miguel.guilcamaigua@istfo.edu.ec
Instituto Superior Tecnológico Francisco de Orellana, Puyo, Pastaza, Ecuador
https://orcid.org/0000-0003-3617-753X
Jenny Paola Garay-Montaño
jenngaray95@gmail.com
Red de Investigación Koinonía, Puyo, Pastaza, Ecuador
https://orcid.org/0009-0009-9914-4744
RESUMEN
El objetivo de este estudio es calcular la demanda energética de un bus de trasporte público
del catón Pastaza en una ruta de mayor recorrido para consideración de proyectos de
electromovilidad en el cantón Pastaza. Se realizó 32 ensayos durante el recorrido real de una
ruta del servicio de transporte público en una distancia de 22.23 [km], determinando la altitud
positiva acumulativa, el ciclo típico y el consumo energético mediante el calculando de:
Resistencia a la rodadura [E.Rx], Fuerza de arrastre [E.Fd], Resistencia debido a la pendiente
[E.Rg], Resistencia debido a la inercia [E.R] y Energía ganadas [E+]. Las altitudes positivas
acumulativas en los tres días de ensayo fueron 297.97 [m], 293.83 [m] y 272.40 [m]
respectivamente; la demanda energética de la ruta de estudio en función al ciclo típico fue
determinada en el ensayo 26 donde su demanda energética fue de 224.18 [kwh].
Descriptores: transporte; economía del transporte; planificación del transporte. (Fuente:
Tesauro UNESCO).
ABSTRACT
The objective of this study is to calculate the energy demand of a public transport bus of the
Pastaza canton on a longer route for consideration of electromobility projects in the Pastaza
canton. Thirty-two tests were carried out during the actual route of a public transport service
over a distance of 22.23 [km], determining the cumulative positive altitude, the typical cycle and
energy consumption by calculating: Rolling resistance [E.Rx], Drag force [E.Fd], Resistance due
to slope [E.Rg], Resistance due to inertia [E.R?] and Energy gained [E+]. The cumulative
positive altitudes on the three test days were 297.97 [m], 293.83 [m] and 272.40 [m]
respectively; the energy demand of the study route as a function of the typical cycle was
determined on test 26 where its energy demand was 224.18 [kwh].
Descriptors: transport; transport economics; transport planning. (Source: UNESCO
Thesaurus).
Recibido: 19/02/2024. Revisado: 22/02/2024. Aprobado: 28/02/2024. Publicado: 14/03/2024.
Sección artículos de investigación
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Demanda energética del transporte urbano para la electromovilidad pública de la Amazonía ecuatoriana
Urban transport energy demand for public electromobility in the Ecuadorian Amazon
Rubén Darío Ledesma-Acosta
Miguel Ángel Guilcamaigua-Tarco
Jenny Paola Garay-Montaño
185
INTRODUCCIÓN
En el 2019 Ecuador inicia con la aplicación de leyes que contribuyan al cambio de la transición
del transporte basado en combustibles hacia el transporte eléctrico que refleja el interés
sostenido en adoptar un modelo más sostenible y racional. El artículo 14 de la Ley Orgánica de
Eficiencia Energética, menciona que a partir del año 2025 todos los vehículos que se
incorporen al servicio de transporte público urbano e interparroquial, en el Ecuador continental,
deberán ser únicamente de medio motriz eléctrico (Ley Orgánica de Eficiencia Energética
[LOEE],2019).
El transporte público ha sido un componente crucial en la economía y la sociedad durante
muchos años, al mismo tiempo que ha suscitado preocupación en el ámbito ambiental debido a
las emisiones gaseosas resultantes de la combustión de combustibles fósiles (León, 2020). Las
emisiones de gases de efecto invernadero provenientes del sector del transporte en Ecuador
son de 19.057 kton de CO2, 68 kton de N2O y 132 kton de CH4 (Ministerio de Energía y Minas,
2021).
En la actualidad, Ecuador cuenta con una población de 16,938,986 habitantes, donde la
población económicamente activa (PEA) abarca a aquellos de 18 a 64 años. Dentro de este
grupo, el 63,6% de las personas entre 18 y 30 años utilizan el transporte público, mientras que,
entre aquellos de 31 a 64 años, esta cifra es del 52,78% (Instituto Nacional de Estadísticas y
Censo [INEC], 2023). Ahora bien, la provincia de Pastaza tiene una población de 83,933
habitantes, de los cuales el 46,13% conforma la PEA, y en su mayoría, el uso de transporte
público es su principal medio de movilización (Guevarra, 2019). Se destaca que persiste una
importante dependencia de buses que utilizan diésel como fuente energética.
Al querer implementar buses eléctricos, es necesario definir cuatro parámetros esenciales en el
ámbito técnico: costos iniciales, especificaciones del vehículo, características del tren de
potencia y costos de funcionamiento y mantenimiento. Además, se debe realizar un análisis
ambiental considerando factores como el clima, el perfil de altitud y su relación con el ciclo de
las rutas (Zumba, 2018). Para Ecuador, la electromovilidad puede presentar nuevas fuentes de
empleo en la industria digital y automotriz. Según el informe de balance energético nacional, la
generación eléctrica bruta es de 32,047 GWh, y el sector del transporte ocupa 11 GWh
(Ministerio de Energía y Minas, 2021). Al adoptar esta estrategia en el sector del transporte
público, Ecuador se alinea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible para el año 2030,
específicamente los objetivos 7 y 13.
El objetivo principal de este estudio es calcular la demanda energética de un bus de trasporte
público del catón Pastaza en una ruta de mayor recorrido para consideración de proyectos de
electromovilidad en el cantón Pastaza.
MÉTODO
Registro de datos en la ruta de análisis
Se seleccionó una ruta específica del transporte urbano en la ciudad de Puyo del cantón
Pastaza, optando por aquella Cooperativa de Transporte Urbano que recorre la mayor
distancia. En la Figura 1 se muestra el recorrido inicial que es desde el sector El Placer en la
parroquia Tarqui y culmina en el Dique Pambay. La distancia total es de 22.23 km, distribuido
en 11.69 km de ida desde El Placer hasta el Dique Pambay, y el retorno se realiza desde el
Dique de Pambay hasta El Placer recorriendo 10.54 km. A este itinerario se denominada “Ruta
3”.
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Figura 1
Ruta desde El Placer en Tarqui hasta Dique Pambay en Puyo
La cooperativa de transporte utiliza 6 unidades y realiza 11 viajes diarios, en el cual, se registró
información del trayecto como: Tiempo t , Aceleración a(t) [m/s2], Velocidad v(t) y
Altitud hgps(t) , los mismos que se presentan en la Tabla 2. Los datos se obtuvieron con un
bus de trasporte urbano en 32 ensayos de viaje, en condiciones reales durante tres días
consecutivos, registrando datos entre 4061 a 4805 con el uso de un GPS navegador modelo
GPSMAP 64sx de marca GARMIN que dispone en su sistema operativo un mapa topográfico
restablecido. Las características del bus corresponden a un vehículo de acuerdo con las
normas ecuatorianas INEN 2255: 2000, INEN 1658:2015, y de características como se
presenta en la Tabla 1
Tabla 1. Datos del vehículo usado en las 32 pruebas.
Magnitud
Dimensión
Valor
Símbolo
Masa
M
12375,00
kg
Coeficiente de arrastre
Cd
0,75
Coeficiente de resistencia a la rodadura
fr
0,0092
Gravedad
g
9,789
m/s²
Área frontal
A
6,63
m²
Densidad del aire
ρa
1,015
kg/m³
Radio dinámico
Rd
0,51
M
Número de pasajeros
55
Pax
Obtenido las 32 pruebas de viaje, se efectuó una limpieza de datos con el objetivo de eliminar
posibles errores en la pendiente que podrían afectar a la Resistencia debido a la pendiente
(Rd) y Resistencia a la rodadura (Rx). Este proceso se realizó con el uso del software en línea
disponible en https://www.gpsvisualizer.com/. Los datos rectificados se usaron para realizar el
cálculo de la pendiente corregida mediante el Reglamento de la Unión Europea (UE)
2017/1151 de la comisión de 1 de junio de 2017 (Diario Oficial de la Unión Europea, 2017) el
El Placer
Dique Pambay
N
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mismo que especifica en el Apéndice 7b el “Procedimiento para determinar la ganancia de
altitud positiva acumulativa de un trayecto".
Metodología para determinar la ganancia de altitud positiva acumulativa
Verificación fundamental de la calidad de datos de la señal del GPS. Los datos registrados
fueron comprobados que las velocidades instantáneas del bus estén completas, si es el caso
de faltar datos, se debe interpolar usando un sensor de velocidad referenciado con un mapa
topográfico. En el caso de esta investigación, los datos interpolados se corrigieron con la
Ecuación 1.
Ecuación 1
Donde:
altitud del vehículo tras el examen y la
verificación fundamental de la calidad de los datos en
el punto de datos t en metros sobre el nivel del mar
[m.s.n.m],
altitud del vehículo medida con GPS en el
punto de datos t [m.s.n.m],
altitud del vehículo según el mapa
topográfico en el punto de datos t [m.s.n.m].
Corrección de los datos de altitud instantánea del vehículo. Los datos de la altitud inicial h(0) en
la distancia inicial d(0) del recorrido del bus, se usaron de los registrados con el GPS y
posteriormente se verificó con un mapa topográfico de forma que los valores de la desviación
no sean superiores a 40 m. Los datos de la altitud instantánea h(t) se corrigió aplicando la
Ecuación 2.
Ecuación 2
Donde:
altitud del vehículo tras el examen y la
verificación fundamental de la calidad de los datos en
el punto de datos t [m.s.n.m],
altitud del vehículo tras el examen y la
verificación fundamental de la calidad de los datos en
el punto de datos t-1 [m.s.n.m],
v(t) velocidad del vehículo en el punto de datos t
[km/h],
altitud instantánea corregida del vehículo
en el punto de datos t [m.s.n.m],
altitud instantánea corregida del
vehículo en el punto de datos t-1 [m.s.n.m].
Cálculo de la ganancia de altitud positiva acumulativa. La distancia total dtol [m] del recorrido del
bus se determinó sumando las distancias instantáneas di como lo indica la Ecuación 3.
Ecuación 3
Donde:
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distancia instantánea [m],
velocidad instantánea del vehículo [km/h].
La ganancia de la altitud acumulativa se calculó en función a los datos de resolución espacial
constante de 1 [m] considerando la primera medición de la salida del bus (0) y a su valor se
denominó “Punto de ruta” caracterizado con el valor de distancia específico d y su altitud ()
[m sobre nivel del mar]. Para la altitud de cada punto de la ruta discreto del bus se calculó
interpolando la altitud instantánea como lo indica en la Ecuación 4.
Ecuación 4
Donde:
altitud interpolada en el punto de ruta discreto considerado [m.s.n.m],
altitud corregida inmediatamente antes del respectivo punto de ruta d [m.s.n.m],
altitud corregida inmediatamente después del respectivo punto de ruta d [m.s.n.m],
distancia acumulativa recorrida hasta el punto de ruta discreto considerado d [m],
distancia acumulativa recorrida hasta la medición inmediatamente antes del respectivo
punto de ruta d [m],
distancia acumulativa recorrida hasta la medición inmediatamente después del respectivo
punto de ruta d [m].
Suavizado adicional de los datos. A los valores de la altitud de cada punto de la ruta discreto ,
se suavizó considerando como punto de ruta primera y como punta de ruta última. Para el
suavizado, se aplicó dos rondas, la primera se usó con las siguientes ecuaciones.
Ecuación 5
Ecuación 6
Ecuación 7
Ecuación 8
Ecuación 9
Donde:
pendiente de la carretera suavizada en el punto de ruta discreto considerado
tras la primera ronda de suavizado [m/m],
altitud interpolada en el punto de ruta discreto considerado d [m.s.n.m],
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altitud interpolada suavizada, tras la primera ronda de suavizado en el punto de
ruta discreto considerado d [m.s.n.m],
distancia acumulativa recorrida en el punto de ruta discreto considerado [m],
punto de ruta de referencia a una distancia de 0 metros [m],
distancia acumulativa recorrida hasta el último punto de ruta discreto [m].
Para realizar el suavizado de la segunda ronda, se utilizaron las siguientes ecuaciones:
Ecuación 10
Ecuación 12
Donde:
pendiente de la carretera suavizada en el punto de ruta discreto considerado
tras la segunda ronda de suavizado [m/m],
altitud interpolada suavizada, tras la primera ronda de suavizado en el punto de
ruta discreto considerado d [m.s.n.m],
distancia acumulativa recorrida en el punto de ruta discreto considerado [m]
punto de ruta de referencia a una distancia de 0 metros [m],
distancia acumulativa recorrida hasta el último punto de ruta discreto [m].
Resultado final de la altitud positiva. La altitud positiva acumulativa ganada en la Ruta 3 se
calculó integrando todas las pendientes positivas de la carretera interpoladas y suavizadas, es
decir, Adicional, se normalizó el resultado por la distancia total de la Ruta 3 que
es 22.23 [km] y expresado en [m] la ganancia de altitud acumulativa por cada 100 [km] de
distancia recorrida.
Metodología para el cálculo del consumo energético y ciclo típico de conducción
Concluida la corrección de la pendiente, se calculó el ciclo típico de conducción y el consumo
energético del bus. La metodología para el ciclo de conducción se realizó mediante el método
directo que según (Pinto Gómez de las Heras, 2011) se caracteriza por un recorrido de un
vehículo en situación de tráfico real que representa información detallada para saber el
comportamiento del vehículo bajo conducción, y de acuerdo con (Astudillo, 2016) los ciclos de
conducción de rutas reales en tránsito presentan variaciones de la velocidad en cada instante
del recorrido.
Las variables consideradas para el análisis del ciclo de conducción son de acuerdo con
(Restrepo et al. 2007) que corresponde a: velocidad, tiempo, distancia, altitud y/o pendiente de
Ecuación 11
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la ruta, y también, las variables del vehículo presentadas en la Tabla 2. Para prescribir el ciclo
típico de los 32 ensayos de la Ruta 3, se usó la metodología de (Urgilés-Amoroso & Urgilés-
Verdugo, 2021) que consiste analizar los valores de los porcentajes de las diversas energías
comprometidas en el ciclo de conducción para aplicar el método de diferencias mínimas
relativas en predictores utilizando una regresión lineal múltiple. Los predictores que se asignó
corresponde a: tiempo de recorrido, distancia, variaciones de la velocidad, paradas, variaciones
de la aceleración, relación aceleración-velocidad, y los variables a predecir que son las
correspondientes a la demanda del consumo energético. Con esta metodología permitió
disminuir la multicolenialidad entre variables dependientes e independiente realizando una
matriz ortogonal.
Para el cálculo de la demanda del consumo energético del bus, se aplicó la metodología
establecida por (Zumba, 2018) empleando las siguientes ecuaciones:
Resistencia a la rodadura. Se refiere a la resistencia que experimenta los neumáticos con la
calzada de la vía cuando está en movimiento considerando el ángulo de la pendiente para cada
instante del tiempo. Esto se expresa en la Ecuación 13.
Ecuación 13
Donde:
Fuerza de arrastre. Es la fuerza aerodinámica que ejerce el motor del bus en movimiento, como
lo expresa la Ecuación 14.
Ecuación 14
Donde:
Resistencia debida a la pendiente. El bus en movimiento ejerce una resistencia por el piso a
desnivel o pendiente, es decir, es la resistencia opuesta generada constituida por la masa del
vehículo y el ángulo de la pendiente. Para el cálculo se usó la Ecuación 15.
Ecuación 15
Donde:
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Resistencia debido a la inercia. Se manifiesta en el bus un movimiento cuando ejerce una
fuerza superior a la de la inercia, esto se calcula con la Ecuación 16.
Ecuación 16
Donde:
Torque en la rueda. La potencia y el par motor del bus transmite a las ruedas la fuerza que
impulsa para realizar el desplazamiento del bus. Mediante la Ecuación 17 se pudo calcular el
torque en la rueda del bus.
Ecuación 17
x=Fx * Rd
Donde:
x = torque de rueda
Fx = fuerza en rodadura
Rd = radio dinámico
Potencia en la rueda. Con la Ecuación 18, se calculó el valor de energía en función al tiempo
que el motor del bus traslada a las ruedas mediante la transmisión.
Ecuación 18
Px= Fx* v
Donde:
Fx= fuerza de rodadura
V = velocidad
Demanda de energía. Se basa en la cantidad de energía requerida para realizar el recorrido del
bus por todo su trayecto de ruta. Esta energía se calculó con la Ecuación 19.
Ecuación 19
Ex=Px*
Donde:
Ex: = demanda de energía
Px = potencia en rueda
=variación del tiempo
Fuerza en la rueda. Considerada como la sumatoria de las fuerzas que se resisten al
movimiento del bus, como lo expresa la Ecuación 20.
Ecuación 20
Fx=Fd+Rx+R+Rg
Donde:
Fx =fuerza en rueda
Fd= fuerza de arrastre
Rx= resistencia a la rodadura
R= resistencia a la inercia
Rg= resistencia a la pendiente
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RESULTADOS
Se presentan los resultados obtenidos:
Registro del recorrido en los 32 ensayos con GPS
La información obtenida del recorrido del bus de transporte público en la Ruta 3, se realizó sin
detener el registro del GPS en las paradas de buses, en los semáforos, ni en momentos que el
bus espera a pasajeros. En los tres días de registro de datos, el conductor no apagó el motor
del bus. Los datos registrados para el cálculo de la pendiente se presentan de forma sucinta,
es decir, en los tiempos iniciales uno, medios y últimos, esto debido a que los datos del tiempo
[s] de los ensayos fueron entre 4061 a 4805.
La topografía donde recorre el bus de transporte público tiene valores de pendiente positiva de
2.17 [%] y de -2.42 [%] como negativa. En todo el trayecto el bus no experimenta pendientes
superiores al 6%, es decir, la topografía en la zona urbana de Puyo se puede considerar de
falso plano con pendiente menores al 6%.
Determinación de la ganancia de altitud positiva acumulativa
En la verificación fundamental de la calidad de los datos registrados en la Ruta 3, se realizó
identificando datos faltantes de la velocidad instantánea y de la altitud instantánea. En los 32
ensayos los datos de velocidad y altitud fueron registrados satisfactoriamente con el GPS
GARMIN GPSMAP 64xs. Para efectos de aplicación de la metodología, se presenta la
corrección de los datos interpolados aplicando la Ecuación 1, y su resultado se representa
como h(t) en la Tabla 2.
Tabla 2. Corrección de la altitud instantánea del recorrido del bus.
Ensayo
Tiempo t
[s]
Aceleración
a(t)
[m/s2]
v(t)
[km/h]
hGPS(t
) [m]
hmap(t)
[m]
h(t) [m]
hcorr(t)
[m]
di [m]
dacum
[m]
1
1
0.47
1.7
950.0
931.0
950.0
950.0
0.5
0.5
2296
0.27
35.7
959.0
936.5
959.0
959.0
9.9
10997.8
4587
-0.48
4.8
958.0
931.2
958.0
958.0
1.3
21086.9
2
1
0.97
3.5
958.0
931.2
958.0
958.0
1.0
1.0
2053
1.95
10.4
956.0
931.1
956.0
956.0
2.9
10444.4
4105
-0.30
5.5
959.0
931.0
959.0
959.0
1.5
21065.7
3
1
-0.14
1.3
959.0
931.0
959.0
959.0
0.4
0.4
2112
0.61
34.0
958.0
936.6
958.0
958.0
9.5
10998.7
4223
-0.35
1.9
958.0
931.1
958.0
958.0
0.5
21141.1
4
1
1.49
5.4
957.0
931.1
957.0
957.0
1.5
1.5
2295
-0.13
12.7
957.0
931.8
957.0
957.0
3.5
9848.5
4588
0.17
0.6
951.0
931.2
951.0
951.0
0.0
21135.2
5
1
1.77
6.4
948.0
931.1
957.0
957.0
1.5
1.5
2310
0.75
36.2
960.0
931.8
957.0
957.0
3.5
9848.5
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Ensayo
Tiempo t
[s]
Aceleración
a(t)
[m/s2]
v(t)
[km/h]
hGPS(t
) [m]
hmap(t)
[m]
h(t) [m]
hcorr(t)
[m]
di [m]
dacum
[m]
4617
0.34
1.2
966.0
931.2
951.0
951.0
0.2
21135.2
6
1
0.56
2.0
966.0
931.2
948.0
948.0
1.8
1.8
2207
0.67
12.2
967.0
928.2
960.0
960.0
10.1
10306.0
4412
0.01
1.0
954.0
931.0
966.0
967.0
0.3
21136.0
7
1
1.32
4.8
954.0
931.3
954.0
954.0
1.3
1.3
2281
0.14
30.6
956.0
930.2
956.0
956.0
8.5
10449.4
4561
-0.18
0.1
951.0
931.3
951.0
951.0
0.0
21110.8
8
1
1.13
4.1
965.0
931.2
965.0
967.0
1.1
1.1
2316
0.30
55.0
953.0
930.1
953.0
953.0
15.3
10421.8
4630
0.13
4.0
957.0
931.1
957.0
957.0
1.1
21070.2
9
1
0.97
3.5
957.0
931.2
957.0
957.0
1.0
1.0
2316
-1.42
44.7
964.0
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954.0
930.7
954.0
954.0
1.8
9500.3
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Urban transport energy demand for public electromobility in the Ecuadorian Amazon
Rubén Darío Ledesma-Acosta
Miguel Ángel Guilcamaigua-Tarco
Jenny Paola Garay-Montaño
194
Ensayo
Tiempo t
[s]
Aceleración
a(t)
[m/s2]
v(t)
[km/h]
hGPS(t
) [m]
hmap(t)
[m]
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931.1
941.0
941.0
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1.5
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939.0
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931.0
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957.0
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954.0
0.0
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0.5
2042
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927.8
949.0
949.0
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0.0
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947.0
931.3
947.0
947.0
6.0
9812.3
Revista Multidisciplinaria Perspectivas Investigativas
Multidisciplinary Journal Investigative Perspectives
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Demanda energética del transporte urbano para la electromovilidad pública de la Amazonía ecuatoriana
Urban transport energy demand for public electromobility in the Ecuadorian Amazon
Rubén Darío Ledesma-Acosta
Miguel Ángel Guilcamaigua-Tarco
Jenny Paola Garay-Montaño
195
Ensayo
Tiempo t
[s]
Aceleración
a(t)
[m/s2]
v(t)
[km/h]
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) [m]
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[m]
h(t) [m]
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[m]
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0.6
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0.9
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930.8
946.0
946.0
0.5
20606.8
28
1
1.37
4.9
946.0
930.8
946.0
946.0
1.4
1.4
2133
-0.75
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931.2
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0.7
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21047.4
31
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3.7
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931.3
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1.0
1.0
2345
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959.0
959.0
4.8
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4687
-0.02
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931.2
956.0
956.0
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20907.0
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1.45
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931.1
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959.0
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959.0
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10224.2
4585
0.03
2.1
955.0
930.9
955.0
955.0
0.6
20743.6
Respecto a la corrección de los datos de altitud instantánea que recorrió el bus, se realizó a los
valores de h(t) aplicando la Ecuación 2 y su resultado se presenta en la Tabla 4 como .
En la determinación de la ganancia de altitud positiva acumulativa, se estableció una resolución
espacial uniforme de 1 [m] con los valores de ruta discretos d y sus valores de altitud .
Los valores obtenidos de la altitud de cada punto de ruta discreto d se realizó con los valores
de la interpolación de la altitud instantánea medida en con la Ecuación 4. Los resultados
se presentan en la siguiente tabla 3.
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196
Tabla 3. Cálculo de la ganancia de la altitud positiva acumulativa.
Ensayo
Tiempo t
[s]
d
[m]
d0
[m]
d1
[m]
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(0)
[m]
hcorr
(1)
[m]
hint
(d)
[m]
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[m]
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8
10987.
9
11007.
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9
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21087.
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956.0
956.0
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956.0
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959.0
-0.040
2112
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7
10989.
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0
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1
21140.
6
21141.
1
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958.0
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21135.
2
21135.
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21135.
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10316.
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960.0
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-0.027
2207
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967.0
-0.028
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8
21124.
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21124.
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953.0
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0.020
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10458.
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957.0
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956.0
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8
21110.
8
21110.
8
951.0
951.0
951.0
0.013
950.5
0.010
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Tiempo t
[s]
d
[m]
d0
[m]
d1
[m]
hcorr
(0)
[m]
hcorr
(1)
[m]
hint
(d)
[m]
roadgrad
e.1 (d)
[m]
hins,sm
,1 (d)
[m]
roadgrad
e.2 (d)
[m/m]
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1
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-0.057
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10406.
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10437.
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953.0
953.0
0.017
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21069.
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21070.
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10764.
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955.0
955.0
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957.0
-0.030
10
1
1.0
0.0
2.2
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956.0
955.4
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955.0
-0.015
2142
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9820.9
9830.9
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952.0
952.0
-0.011
952.0
-0.010
4282
21073.
1
21073.
1
21073.
1
949.0
949.0
949.0
-0.015
949.3
-0.013
11
1
1.1
0.0
2.4
949.0
949.0
949.0
-0.005
949.0
-0.002
2270
10049.
9
10043.
9
10055.
8
951.0
951.0
951.0
0.014
951.5
0.015
4538
21155.
8
21155.
0
21155.
8
950.0
950.0
950.0
-0.015
950.0
-0.017
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1
1.2
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950.0
0.028
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3
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11034.
2
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957.0
957.0
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-0.021
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5
21072.
8
21073.
5
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948.0
948.0
-0.010
949.0
-0.010
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0.0
1.7
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947.0
-0.007
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958.0
0.000
4443
21160.
2
21160.
2
21160.
2
945.0
945.0
945.0
-0.007
945.0
-0.010
14
1
0.9
0.0
3.0
945.0
946.0
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945.0
0.042
2145
10860.
4
10855.
9
10864.
7
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960.0
960.0
-0.003
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0.000
4288
21080.
1
21080.
0
21080.
1
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947.0
947.0
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947.0
-0.030
15
1
0.9
0.0
2.0
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949.0
949.0
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0.055
2135
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9501.7
955.0
954.0
954.5
0.015
954.5
0.016
Revista Multidisciplinaria Perspectivas Investigativas
Multidisciplinary Journal Investigative Perspectives
Vol. 4(Especial), 184-206, 2024
Demanda energética del transporte urbano para la electromovilidad pública de la Amazonía ecuatoriana
Urban transport energy demand for public electromobility in the Ecuadorian Amazon
Rubén Darío Ledesma-Acosta
Miguel Ángel Guilcamaigua-Tarco
Jenny Paola Garay-Montaño
198
Ensayo
Tiempo t
[s]
d
[m]
d0
[m]
d1
[m]
hcorr
(0)
[m]
hcorr
(1)
[m]
hint
(d)
[m]
roadgrad
e.1 (d)
[m]
hins,sm
,1 (d)
[m]
roadgrad
e.2 (d)
[m/m]
4269
21106.
0
21105.
8
21106.
0
957.0
956.0
956.0
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-0.027
16
1
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0.0
1.6
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955.0
955.4
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956.0
-0.007
2155
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9487.3
9487.3
955.0
955.0
955.0
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956.0
0.004
4307
21118.
3
21118.
0
21118.
3
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941.0
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940.0
0.000
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940.0
940.5
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941.0
0.045
2083
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10349.
9
10365.
1
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938.5
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939.0
-0.001
4164
21167.
4
21167.
3
21167.
4
952.0
952.0
952.0
0.015
952.0
0.010
18
1
1.1
0.0
2.3
952.0
952.0
952.0
0.010
952.0
0.010
2030
9730.1
9730.1
9730.1
956.0
956.0
956.0
0.013
957.0
0.012
4059
21112.
2
21112.
1
21112.
2
957.0
958.0
958.0
-0.012
957.0
-0.017
19
1
0.5
0.0
1.9
958.0
957.0
957.7
0.000
958.0
0.000
2110
10117.
7
10113.
2
10122.
8
948.0
948.0
948.0
-0.013
947.5
-0.011
4220
21130.
1
21130.
0
0.0
954.0
0.0
954.0
-0.035
954.5
-0.033
20
1
0.6
0.0
2.1
954.0
955.0
954.3
-0.002
954.0
-0.005
2402
10053.
2
10048.
9
10056.
1
951.0
951.0
951.0
-0.015
951.0
-0.015
4802
21048.
7
21048.
6
21048.
7
956.0
957.0
957.0
-0.023
956.0
-0.030
21
1
0.4
0.0
0.7
957.0
957.0
957.0
0.015
957.0
0.015
2131
10662.
1
10653.
1
10671.
3
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963.0
963.0
0.005
963.0
0.005
4260
21066.
9
21066.
1
21066.
9
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949.0
949.0
0.002
949.0
0.000
22
1
0.7
0.0
2.0
961.0
959.0
960.3
0.005
961.0
0.008
2068
10918.
5
10910.
2
10928.
1
969.0
969.0
969.0
-0.007
969.0
-0.005
4134
21127.
0
21127.
0
21127.
0
955.0
954.0
954.0
-0.030
956.0
-0.020
Revista Multidisciplinaria Perspectivas Investigativas
Multidisciplinary Journal Investigative Perspectives
Vol. 4(Especial), 184-206, 2024
Demanda energética del transporte urbano para la electromovilidad pública de la Amazonía ecuatoriana
Urban transport energy demand for public electromobility in the Ecuadorian Amazon
Rubén Darío Ledesma-Acosta
Miguel Ángel Guilcamaigua-Tarco
Jenny Paola Garay-Montaño
199
Ensayo
Tiempo t
[s]
d
[m]
d0
[m]
d1
[m]
hcorr
(0)
[m]
hcorr
(1)
[m]
hint
(d)
[m]
roadgrad
e.1 (d)
[m]
hins,sm
,1 (d)
[m]
roadgrad
e.2 (d)
[m/m]
23
1
0.5
0.0
2.6
949.0
948.0
948.8
0.018
949.0
0.022
2042
10081.
7
10080.
2
10083.
5
950.0
949.0
949.6
-0.010
950.0
-0.011
4083
21145.
2
21144.
3
0.0
952.0
0.0
952.0
-0.020
952.0
-0.020
24
1
0.9
0.0
2.0
952.0
952.0
952.0
0.007
952.0
0.005
2225
9881.6
9877.0
9886.1
948.0
949.0
948.5
0.008
948.5
0.009
4449
21075.
9
21075.
7
21075.
9
955.0
954.0
954.0
-0.002
955.0
0.000
25
1
0.0
0.0
0.7
954.0
954.0
954.0
0.025
954.0
0.025
2095
9812.3
9806.3
9818.2
947.0
948.0
947.5
0.020
947.0
0.022
4189
21047.
9
21047.
5
21047.
9
951.0
950.0
950.0
-0.033
951.0
-0.027
26
1
0.6
0.0
1.2
945.0
945.0
945.0
0.037
945.0
0.035
2164
9142.0
9128.9
9155.1
947.3
950.0
948.7
0.010
947.6
0.009
4327
19676.
8
19676.
7
19676.
8
958.0
957.0
957.0
0.035
958.0
0.040
27
1
0.9
0.0
2.2
953.0
954.0
953.4
0.002
953.0
0.003
2135
8968.5
8968.5
8968.5
953.4
948.0
953.4
-0.012
953.4
-0.010
4269
20606.
8
20606.
3
20606.
8
946.0
946.0
946.0
0.003
945.6
-0.002
28
1
1.4
0.0
3.9
946.0
946.0
946.0
-0.022
946.0
-0.022
2133
9677.4
9674.6
9680.3
950.0
951.0
950.5
0.010
950.0
0.010
4265
20843.
8
20843.
1
20843.
8
960.0
960.0
960.0
0.027
960.0
0.030
29
1
1.0
0.0
2.4
962.0
961.0
961.6
-0.022
962.0
-0.022
2230
10069.
2
10062.
2
10076.
5
954.0
954.0
954.0
0.001
954.0
0.002
4458
21051.
9
21051.
0
21051.
9
957.0
956.0
956.0
0.028
957.0
0.030
30
1
0.7
0.0
2.0
967.0
966.0
966.6
-0.027
967.0
-0.027
2380
10174.
5
10167.
3
10180.
5
952.0
951.0
951.9
0.004
952.5
0.004
4758
21047.
4
21046.
6
21047.
4
953.0
953.0
953.0
0.015
952.0
0.008
Revista Multidisciplinaria Perspectivas Investigativas
Multidisciplinary Journal Investigative Perspectives
Vol. 4(Especial), 184-206, 2024
Demanda energética del transporte urbano para la electromovilidad pública de la Amazonía ecuatoriana
Urban transport energy demand for public electromobility in the Ecuadorian Amazon
Rubén Darío Ledesma-Acosta
Miguel Ángel Guilcamaigua-Tarco
Jenny Paola Garay-Montaño
200
Ensayo
Tiempo t
[s]
d
[m]
d0
[m]
d1
[m]
hcorr
(0)
[m]
hcorr
(1)
[m]
hint
(d)
[m]
roadgrad
e.1 (d)
[m]
hins,sm
,1 (d)
[m]
roadgrad
e.2 (d)
[m/m]
31
1
1.0
0.0
2.7
965.0
963.0
964.2
-0.017
965.0
-0.017
2345
10753.
4
10748.
6
10757.
8
959.0
959.0
959.0
0.003
959.0
0.002
4687
20907.
0
20906.
8
20907.
0
956.0
956.0
956.0
0.010
956.0
0.013
32
1
1.5
0.0
2.9
961.0
961.0
961.0
-0.010
961.0
-0.010
2294
10224.
2
10217.
4
10230.
6
959.0
959.0
959.0
0.010
959.5
0.009
4585
20743.
6
20743.
0
20743.
6
955.0
955.0
955.0
0.007
955.0
0.010
En la aplicación de las dos rondas para el suavizado de cada punto de la ruta discreto , se
consideró a como punto de ruta inicial y a al valor de distancia última del recorrido
para cada ensayo, es decir, en los 32 ensayos se usó el valor de distancia útil último que
registró el GPS. Los resultados de las ecuaciones 5 y 6 se presentan en la Tabla 5 mediante
roadgrade.1 (d) [m] y roadgrade.2 (d) [m/m] respectivamente.
El resultado final de la ganancia de altitud positiva acumulativa de la Ruta 3, se determinó
integrando todas las pendientes positivas interpoladas y suavizadas que corresponden a los
valores de roadgrade.2 (d). La altitud positiva acumulativa de los días 1, 2 y 3 corresponden a
297.97 [m], 293.83 [m] y 272.40 [m] respectivamente.
Determinación del ciclo típico y demanda energética del bus
La demanda energética necesaria para la Ruta 3 que exige el bus en función al ciclo de
conducción fue analizado en los 32 ensayos. El análisis determinó la demanda energética
[Kwh] y los porcentajes [%] de energía de: Resistencia a la rodadura [E.Rx], Fuerza de arrastre
[E.Fd], Resistencia debido a la pendiente [E.Rg], Resistencia debido a la inercia [E.R] y
Energía ganadas [E+], en las cuales, las diferencias mínimas relativas (DMR) observadas
mediante la matriz ortogonal, presentó el valor mínimo al ensayo 26 como se presenta en la
siguiente tabla 4.
Revista Multidisciplinaria Perspectivas Investigativas
Multidisciplinary Journal Investigative Perspectives
Vol. 4(Especial), 184-206, 2024
Demanda energética del transporte urbano para la electromovilidad pública de la Amazonía ecuatoriana
Urban transport energy demand for public electromobility in the Ecuadorian Amazon
Rubén Darío Ledesma-Acosta
Miguel Ángel Guilcamaigua-Tarco
Jenny Paola Garay-Montaño
201
Tabla 4. Consumo energético en función al ciclo típico en [kwh] y [%].
ENSAYO
E.Fd
[Kwh]
E.Rx
[Kwh]
E.R
[Kwh]
E.Rg
[Kwh]
E+
[Kwh]
E.Fd
[%]
E.Rx
[%]
E.R
[%]
E.Rg
[%]
E+
[kwh]
DMR
1
0.469
3.519
2.858
10.223
17.068
2.746
20.616
16.745
59.894
17.068
5.485
2
0.883
3.562
2.459
22.666
29.571
2.988
12.045
8.316
76.652
29.571
8.275
3
0.694
3.587
2.574
14.736
21.591
3.213
16.612
11.923
68.251
21.591
1.424
4
0.500
3.488
3.100
10.454
17.542
2.848
19.885
17.673
59.594
17.542
5.680
5
0.533
3.527
3.078
13.005
20.143
2.648
17.508
15.283
64.561
20.143
1.652
6
0.596
3.443
2.914
14.071
21.024
2.834
16.377
13.863
66.926
21.024
0.443
7
0.555
3.442
2.817
13.622
20.436
2.718
16.841
13.785
66.655
20.436
0.176
8
0.543
3.301
2.540
11.636
18.020
3.016
18.321
14.093
64.570
18.020
1.623
9
0.709
3.391
3.524
15.797
23.421
3.027
14.480
15.045
67.448
23.421
1.275
10
0.684
3.421
2.805
14.772
21.682
3.157
15.777
12.936
68.130
21.682
1.349
11
0.593
3.346
2.650
15.202
21.790
2.720
15.354
12.160
69.767
21.790
2.613
12
0.586
3.366
2.878
13.424
20.253
2.892
16.618
14.209
66.282
20.253
0.387
13
0.543
3.445
3.174
12.739
19.901
2.727
17.311
15.951
64.012
19.901
2.072
14
0.537
3.348
3.043
12.860
19.789
2.716
16.920
15.380
64.984
19.789
1.361
15
0.526
3.384
3.290
9.992
17.192
3.062
19.683
19.135
58.120
17.192
6.825
16
0.621
3.390
2.221
13.918
20.150
3.083
16.822
11.025
69.070
20.150
2.049
17
0.697
3.530
2.885
13.078
20.190
3.451
17.485
14.289
64.776
20.190
1.381
18
0.716
3.472
2.925
14.915
22.029
3.251
15.763
13.279
67.707
22.029
1.027
19
0.649
3.391
2.479
13.315
19.834
3.273
17.097
12.498
67.132
19.834
0.520
20
0.486
3.395
2.967
10.468
17.316
2.805
19.608
17.135
60.452
17.316
4.991
21
0.553
3.357
2.335
14.872
21.117
2.618
15.896
11.059
70.427
21.117
3.109
22
0.834
3.349
2.498
17.781
24.462
3.409
13.692
10.212
72.687
24.462
5.111
23
0.681
3.295
2.510
15.920
22.406
3.039
14.705
11.202
71.054
22.406
3.708
24
0.587
3.401
2.874
15.588
22.450
2.616
15.148
12.802
69.434
22.450
2.344
25
0.667
3.357
2.969
14.777
21.770
3.065
15.422
13.637
67.877
21.770
1.212
26
0.570
3.543
2.733
13.537
20.382
2.796
17.383
13.408
66.413
20.382
0.143
27
0.608
3.552
1.732
13.055
18.947
3.207
18.748
9.142
68.903
18.947
2.410
28
0.554
3.627
2.348
11.984
18.512
2.991
19.593
12.684
64.732
18.512
1.732
29
0.463
3.334
2.577
10.662
17.037
2.720
19.572
15.127
62.581
17.037
3.301
30
0.557
3.633
1.727
13.842
19.759
2.818
18.388
8.742
70.053
19.759
3.161
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Multidisciplinary Journal Investigative Perspectives
Vol. 4(Especial), 184-206, 2024
Demanda energética del transporte urbano para la electromovilidad pública de la Amazonía ecuatoriana
Urban transport energy demand for public electromobility in the Ecuadorian Amazon
Rubén Darío Ledesma-Acosta
Miguel Ángel Guilcamaigua-Tarco
Jenny Paola Garay-Montaño
202
ENSAYO
E.Fd
[Kwh]
E.Rx
[Kwh]
E.R
[Kwh]
E.Rg
[Kwh]
E+
[Kwh]
E.Fd
[%]
E.Rx
[%]
E.R
[%]
E.Rg
[%]
E+
[kwh]
DMR
31
0.391
3.342
2.255
11.771
17.759
2.204
18.817
12.695
66.284
17.759
0.582
32
0.355
3.337
2.111
10.535
16.337
2.171
20.425
12.920
64.484
16.337
2.026
PROMEDIO
20.308
DESVIASIÓN ESTANDAR
2.632
INTERVALO DE CONFIANZA NORMAL (0.05)
0.912
Conocido el ciclo típico del bus analizado, se desarrolló la gráfica de velocidad en relación con
el tiempo, en la misma que, se presenta una velocidad máxima de 59.76 [km/h].
Figura 1
Gráfica del ciclo típico de la Ruta 3
En la Tabla 5 se presenta los parámetros característicos del ciclo de conducción y la demanda
energética.
Tabla 5. Parámetros característicos del ciclo de conducción de la Ruta 3.
PARÁMETRO
VALOR
UNIDAD
Duración
4328
[s]
Distancia
21.21
[km]
Velocidad promedio
17.64
[km/h]
Velocidad máxima
59.76
[km/h]
Detenido
10.95
[%]
Velocidad constante
6.88
[%]
Aceleración
43.29
[%]
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Urban transport energy demand for public electromobility in the Ecuadorian Amazon
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Jenny Paola Garay-Montaño
203
PARÁMETRO
VALOR
UNIDAD
Desaceleración
38.88
[%]
Aceleración positiva promedio
0.42
[m/s²]
Aceleración máxima
3.60
[m/s²]
Aceleración negativa promedio
-0.45
[m/s²]
Aceleración mínima
-5.24
[m/s²]
Aceleración por velocidad positiva promedio
0.15
[m²/s³]
Aceleración por velocidad negativa promedio
24.97
[m²/s³]
Demanda energética positiva
20.38
[kWh]
Rendimiento
1.04
[km/kWh]
%Regeneración
49.40
[%]
El ciclo típico de la Ruta 3, se transita en una pendiente máxima de 942.4 [m] y a una altura
mínima de 910.3 [m]. El perfil de las pendientes fue determinante para el consumo energético.
Figura 2
Perfil topográfico del ciclo de conducción de la Ruta 3.
Para calcular el consumo energético diario, es imperativo tener en cuenta la demanda
energética del ciclo típico multiplicada por el número diario de recorridos realizados por el bus,
que, en este caso, es 11 viajes diarios multiplicado por la demanda energética de 20.38 [kwh],
da un consumo de 224.18 [kwh].
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Demanda energética del transporte urbano para la electromovilidad pública de la Amazonía ecuatoriana
Urban transport energy demand for public electromobility in the Ecuadorian Amazon
Rubén Darío Ledesma-Acosta
Miguel Ángel Guilcamaigua-Tarco
Jenny Paola Garay-Montaño
204
DISCUSIÓN
La información obtenida de los ciclos de conducción en condiciones reales es esencial para
informar decisiones estratégicas relacionadas con la movilidad, el transporte y la gestión
ambiental. Como señala (Leguísamo et al. 2020), entender el comportamiento de los vehículos
en situaciones reales proporciona una base sólida para abordar estos temas de manera
efectiva. En el contexto del servicio urbano de transporte público, es crucial reconocer que los
diferentes comportamientos de conducción surgen tanto de las características de la ruta como
del uso variado por parte de los usuarios, como destaca (Jiménez-Alonso et al. 2013). La
asignación de ciclos típicos de conducción, como resultado de estudios estandarizados, a
menudo basados en similitudes en la línea de ruta o sus características, presenta desafíos en
la selección adecuada de vehículos y en la evaluación precisa del consumo de energía, como
se observa en la investigación.
Esto resalta la necesidad de adaptar los vehículos a las condiciones específicas de la ciudad y
las rutas, así como de comprender mejor el consumo de energía asociado con el uso de
combustible diésel. Además, según el Ministerio de Energía y Minas del Ecuador (2021), el
transporte urbano representa una parte significativa del consumo total de energía en el país,
con un 10.6% de este consumo. En este contexto, la importancia de establecer ciclos típicos de
conducción adecuados se evidencia aún más, ya que estos pueden ser fundamentales para la
reorganización de la flota de vehículos existente o para la incorporación de nuevas unidades.
Esto, a su vez, puede contribuir significativamente a la reducción del consumo de energía y de
las emisiones atmosféricas, aspectos cruciales en términos de sostenibilidad ambiental en el
transporte urbano.
La demanda de energía del ciclo típico obtenido se relaciona con la energía positiva calculada
necesaria para que el vehículo complete la ruta. Esta demanda energética se atribuye a la
resistencia al avance en la carretera, que varía según el peso del vehículo debido a los
pasajeros, la resistencia aerodinámica del autobús y la resistencia de rodadura de los
neumáticos. Por ejemplo, al considerar el recorrido de la Ruta 3, se determina que el consumo
energético diario sería de 192.5 [kWh] con el autobús vacío y 260.92 [kWh] con el autobús lleno
de 55 pasajeros. Estos hallazgos son consistentes con estudios previos, como el realizado por
(Zumba, 2018) en la Línea 5, donde se encontraron valores similares para una ruta de 28 [km],
con una velocidad máxima de 55.28 [km/h] y seis viajes diarios.
En el proceso de selección de un autobús eléctrico adecuado, es crucial considerar el
parámetro crítico del autobús lleno, que incluye el número de pasajeros, la masa y los
consumos específicos. Tras aplicar un incremento del 10 [%], el consumo energético total se
estima en 287.01 [kWh]. Basándonos en estos criterios, el autobús que mejor se adapta a las
exigencias de la Ruta 3 es el BYD KG-9 (establecido en el mercado ecuatoriano), que tiene una
capacidad energética de 324 [kWh]. Este modelo específico no solo presenta una autonomía
adecuada, sino que también cuenta con la capacidad energética suficiente para cubrir la
demanda diaria calculada. Es importante destacar que este tipo de autobuses eléctricos suelen
ser más eficientes en comparación con los de combustión interna, ya que pueden recorrer
distancias más largas con un menor consumo energético. Por lo tanto, es esencial realizar un
estudio detallado de las necesidades energéticas para cada ruta que se quiera implementar el
recorrido de un autobús eléctrico, considerando factores como la pendiente del terreno, que
influyen significativamente en el modelo y las capacidades.
Sin embargo, el camino hacia la plena adopción de vehículos de propulsión eléctrica en el
transporte público sigue siendo gradual y sujeto a diversos desafíos con objetivos iniciales del
35 % y 85 % respectivamente a partir de 2025. Este enfoque conservador y de máximo
esfuerzo refleja la complejidad y las implicaciones a largo plazo de la transición hacia la
electromovilidad en el transporte público ecuatoriano. La discusión sobre este tema es
fundamental para orientar políticas y estrategias efectivas que impulsen el desarrollo sostenible
y la reducción de emisiones en el sector del transporte de la ciudad de Puyo.
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Vol. 4(Especial), 184-206, 2024
Demanda energética del transporte urbano para la electromovilidad pública de la Amazonía ecuatoriana
Urban transport energy demand for public electromobility in the Ecuadorian Amazon
Rubén Darío Ledesma-Acosta
Miguel Ángel Guilcamaigua-Tarco
Jenny Paola Garay-Montaño
205
CONCLUSIONES
Considerar la acumulación de la pendiente positiva del recorrido del bus, es fundamental para
establecer las energías que se manifiestan en el recorrido de la Ruta 3. Estas fuerzas varían en
función a la pendiente, condiciones ambientales y sobre todo a la resistencia a la rodadura.
También, se considera para diseñar rutas y el torque que debe tener el bus cuando este se
encuentre lleno de usuarios.
El ciclo típico de la Ruta 3, determina la importancia de selección los buses debido a la
eficiencia energética y a la adaptación de la ruta respectos a las condiciones topográficas, es
decir, un bus que esté considerado para el servicio de trasporte de la Ruta 3, puede estar fuera
del consumo de energía necesario.
En los escenarios analizados de demanda energética con carga de pasajeros vacío y lleno, la
demanda energética en la Ruta 3, presenta variaciones entre 193,6 kWh y 260,92 kWh de
consumo diario. Este rango se observa en pendientes inferiores al 6%, según los datos
registrados para el presente análisis.
FINANCIAMIENTO
No monetario
CONFLICTO DE INTERÉS
No existe conflicto de interés con personas o instituciones ligadas a la investigación.
AGRADECIMIENTOS
Universidad Estatal Amazónica, Puyo, Pastaza, Ecuador.
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Leguísamo, Julio C., Llanes-Cedeño, Edilberto A., Celi-Ortega, Santiago F., & Rocha-Hoyos,
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Multidisciplinary Journal Investigative Perspectives
Vol. 4(Especial), 184-206, 2024
Demanda energética del transporte urbano para la electromovilidad pública de la Amazonía ecuatoriana
Urban transport energy demand for public electromobility in the Ecuadorian Amazon
Rubén Darío Ledesma-Acosta
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206
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Derechos de autor: 2024 Por los autores. Este artículo es de acceso abierto y distribuido según los términos y
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