Análisis dinámico del consumo energético por confort térmico de la cabina de un vehículo eléctrico en Chile
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2022Metadata
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Calderón Muñoz, Williams
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Análisis dinámico del consumo energético por confort térmico de la cabina de un vehículo eléctrico en Chile
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Abstract
El siguiente trabajo corresponde a una estimación del impacto de la temperatura ambiente
y la velocidad en la carga térmica y consumo energético necesario, para mantener la cabina
de un vehículo eléctrico en Chile, dentro de un rango de confort térmico.
Un vehículo eléctrico es aquel que es propulsado por energía eléctrica. Esta energía es
almacenada en baterías que se encargan de alimentar el motor del vehículo y los consumos
auxiliares de este. Entre estos consumos auxiliares, el que más destaca es el sistema de climatización, debido a que es el que presenta mayor consumo de energía, generando un gran
impacto en la autonomía y eficiencia energética total del vehículo.
Para poder estimar el impacto de los parámetros de estudio, se confecciona un modelo
basado en las cargas térmicas de la cabina. Este es comparado con otro representado por una
ecuación lineal que tiene como única variable la temperatura ambiente. Para poder realizar
esto, se considera que la cabina se mantiene en un rango de confort dado por una temperatura promedio del habitáculo de 24◦C. El modelo es aplicado a datos obtenidos mediante
telemetría de viajes realizados por el vehículo Hyundai Ioniq 2019 BEV dentro de la ciudad
de Santiago. Estos viajes se dividen en viajes de ruta similar y un viaje de ruta larga. El
modelo se implementa en Excel y la representación de resultados se realiza mediante el uso
del lenguaje de programación Python, utilizando la plataforma Jupyter Notebook.
Finalmente, analizando los resultados obtenidos se concluye que, para viajes realizados
en horarios con presencia de radiación térmica, el incremento de la velocidad aumenta la
convección externa y por ello la salida de calor desde las superficies de la cabina. Ocurre
lo contrario para viajes realizados en horarios nocturnos, donde el aumento de la velocidad
genera una entrada de calor, incrementando la carga de climatización. En relación con el efecto
de la temperatura ambiente, se concluye que, para viajes realizados en el mismo rango horario,
frente a un aumento en la temperatura, el consumo energético crece, pero en diferentes
proporciones cuando la diferencia de temperatura entre viajes varia. Para ver si esta tendencia
se mantiene es importante aplicar este modelo a más viajes. El porcentaje del consumo
energético destinado a climatización aumenta a medida que la temperatura ambiente lo hace,
y este se mantiene entre un 3 % y 30 % del consumo total. Lo mismo se puede concluir
respecto a las métricas de eficiencia, a medida que disminuye la temperatura ambiente entre
viajes de ruta similar, la eficiencia del sistema HVAC aumenta. Finalmente se concluye que
estos resultados permiten obtener información de consumos destinados a climatización para
distintos viajes, permitiendo conocer cuanto consumiría un viaje bajo condiciones similares.
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Memoria para optar al título de Ingeniera Civil Mecánica
Identifier
URI: https://repositorio.uchile.cl/handle/2250/188782
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