REVISTA
JUVENTUD Y CIENCIA SOLIDARIA:
En el camino de la investigación
Prototipo de vehículo eléctrico
Isaías Yarel Orozco Saltos, Freddy Efraín Potes Naranjo,
Natalia Marianne Vilela Murillo
Isaías Yarel Orozco Saltos, tengo
16 años y estudio el primer año de Meca-
trónica en la Unidad Educativa Domingo
Comín. Me encantan los videojuegos y mi
deporte favorito es el futbol. Me gustaría
estudiar Mecatrónica en la Universidad.
Freddy Efraín Potes Naranjo, tengo 15
años y estudio el primer año de Bachillerato
de Mecatrónica del Domingo Comín. Me
gusta todo lo relacionado a software
innovador que permita desarrollar y evaluar
productos, me encantan los videojuegos
y quisiera estudiar Mecatrónica en la
Universidad o Diseño gráfico.
Natalia Marianne Vilela Murillo,
tengo 16 años y estudio el primer año
de Mecatrónica de la Unidad Educativa
Fiscomisional Domingo Comín. Me gusta
conversar y pintar. Quiero estudiar Meca-
trónica en la Universidad.
Resumen
El presente proyecto trata sobre el diseño y la cons-
trucción de un prototipo de un vehículo eléctrico cuyo
objetivo principal es que funcione satisfaciendo deter-
minadas características exigidas por el docente.
Este artículo nos permite introducir el uso de rodamien-
tos, el sistema de engranajes, así como el sistema eléc-
trico básico que permitirá el funcionamiento de un
prototipo de carro eléctrico en solo dos etapas.
Palabras clave: prototipo, vehículo, rodamientos, sis-
tema de engranajes
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68 Juventud y Ciencia Solidaria.
Explicación del tema
La creación de prototipos es una actividad que de-
manda mucha imaginación y creatividad, pero a su vez
el cumplimiento de requisitos y especificaciones dadas.
El presente artículo aborda como tema principal el
desarrollo de un vehículo eléctrico para potenciar el
conocimiento adquirido de la asignatura Manufactura-
Electrotecnia. Hemos tomando algunos principios como
referencia para controlar el nivel del voltaje, el am-
peraje, además de aprender a preparar medidas para
una correcta estructura con el fin de lograr la máxima
eficiencia del prototipo.
Una de las especificaciones que se estableció fue
que el diseño del vehículo eléctrico se logre alcanzar
en solo dos etapas de revisión del proyecto.
Además, el prototipo del vehículo eléctrico en su
construcción debía utilizar material biodegradable,
cumplir con las funcionalidades básicas requeridas de
movimiento y que fuera controlado con interruptor de
encendido y apagado. En el desarrollo del vehículo se
debía incluir toda la creatividad del equipo de trabajo
favoreciendo la aplicación de la teoría y la cultura
maker cuyo enfoque radica en “aprender haciendo” [1].
Las herramientas y los respectivos materiales que se
utilizaron en el proyecto fueron:
Herramientas:
1. Sierra
2. Pistola de silicón o pegamento instantáneo
3. Pincel mediano
4. Pintura acrílica metálica
5. Regla
Materiales:
1. Cartón prensado
2. Rodamientos
3. Protoboard
4. Motor reductor pequeño
5. Bisagra de pulgada y media
Para la construcción de un vehículo eléctrico se
deben revisar algunos conceptos que se tomaron como
referencia para analizar los componentes y la posi-
ción de cada uno dentro de la estructura integral del
proyecto, entre ellos destacan:
Motor reductor: se conoce como motor reductor
a una máquina muy compacta que combina un reduc-
tor de velocidad y un motor, estos van unidos en una
sola pieza y se usan para reducir la velocidad de un
equipo de forma automática.
Sentido de giro: generalmente el motor visto
desde el frente girará su eje en el sentido de las agujas
del reloj. Si el motor es de par de arranque alto (dos
condensadores) o de arranque medio (un condensador),
la forma de realizar el cambio de giro en ambos equipos
es la misma.
Vehículo: aparato con o sin motor que se mueve
sobre el suelo, en el agua o el aire y sirve para trans-
portar cosas o personas.
Interruptor: un interruptor es un dispositivo que
permite abrir y cerrar el paso de corriente eléctrica. Es,
por lo tanto, un elemento fundamental de un circuito
eléctrico ya que permite pasar o no la corriente de un
circuito eléctrico mediante un sencillo funcionamiento
de encendido o apagado.
Rodamientos: se trata de un cojinete, un ele-
mento que sirve como apoyo a un eje y sobre el cual
éste gira.
Para el diseño y construcción del prototipo se de-
scriben paso a paso las fases de producción.
En la Figura 1, se muestra la configuración del
equipo de carga usado en el diseño propuesto, el cual
consta de una batería, un motor, un regulador y un
interruptor de encendido.
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Figura 1. Elementos del equipo de carga
Fuente: Autores
En la Figura 2, se puede observar el sistema de
engranajes que se encuentra en el interior de cada
motor reductor, el mismo que permitirá generar el
movimiento de las ruedas de forma circular.
Figura 2. Plano del sistema de engranaje
Fuente: [2]
En la Figura 3, se observa el plano de medidas de
los diferentes componentes del prototipo, las mismas
que no sobrepasan de los 20 cm.
Figura 3. Plano de las medidas del prototipo
Fuente: Autores
La Figura 4, presenta el esquema eléctrico del carro,
diseño desarrollado en Tinkercad Circuits [3].
Figura 4. Esquema eléctrico del carro
Fuente: Autores
70 Juventud y Ciencia Solidaria.
Algunos de los materiales e instrumentos que fueron
utilizados en la construcción del prototipo se observan
en la Figura 5.
Figura 5. Materiales e instrumentos usados en la cons-
trucción del prototipo
Fuente: Autores
La construcción del vehículo se desarrolló en el
transcurso de algunos días. En la Figura 6, se observa
el prototipo con un 50 % de avance.
Figura 6. Construcción del carruaje
Fuente: Autores
La Figura 7 muestra la integración de elementos
junto con la instalación de la bisagra para la apertura y
fácil mantenimiento de los componentes del prototipo.
Figura 7. Integración de componentes para facilitar man-
tenimiento
Fuente: Autores
El ensamblaje del sistema eléctrico integrando los
motores reductores junto con los rodamientos y sus
ejes, se observa en la Figura 8.
Figura 8. Ensamblaje del sistema eléctrico
Fuente: Autores
Aspectos importantes como la pintura de la car-
rocería fueron incorporados al modelo funcional para
darle un mejor acabado, tal como se observa en la
Figura 9.
Figura 9. Pintado de carro
Fuente: Autores
En la figura 10, se observan los ajustes del inter-
ruptor y seguro del vehículo, que fueron realizados al
concluir la integración total del proyecto.
Figura 10. Conexión del interruptor y seguro del vehículo
Fuente: Autores
Las figuras 11 y 12 muestran los diseños realiza-
dos en Tinkercad 3D [4], herramienta que facilita la
creación y el desarrollo de ideas, además que facilita la
observación de un modelo desde diferentes ángulos [5].
En el camino de la investigación 71
Figura 11. Plano 2D (Vista superior)
Fuente: Autores
Figura 12. Plano 3D (Vista diagonal)
Fuente: Autores
Con este tipo de herramientas se puede construir
prototipos y plasmar en la realidad una idea [6].
Para el desarrollo de las pruebas del modelo, se
aplicaron dos etapas, la primera consistió en probar el
funcionamiento con dos pilas de 9 voltios lo cual hizo
que las ruedas del vehículo se muevan de forma muy
lenta y con menor potencia.
Luego, en una segunda etapa, se aplicó una fuente
de 12 voltios para comprobar si podía llegar a más po-
tencia. Esto, efectivamente presentó mayor velocidad
y más potencia para rodar, todo lo cual está funda-
mentado en diversos conceptos tanto de electrotecnia
[7] [8] como de física [9] [10]. Así, en las dos etapas de
revisión establecidas por el docente de la asignatura,
se logró obtener un modelo funcional. A continuación,
se plantean algunas recomendaciones o alternativas
para la mejora en el futuro:
1.
Reforzar los soportes de cada uno de los ejes con
los rodamientos donde están ubicadas las ruedas.
2.
Soldar los cables del porta batería para que es-
tos reduzcan el espacio de los cables y a su vez
faciliten su manejo.
3.
Utilizar un protoboard pequeño para que pueda
entrar en la base del vehículo y pueda a su vez
tener todo el circuito junto con el interruptor y
las pilas adheridas, o usar un PCB (placa de cir-
cuito impreso) que le darán estabilidad y soporte
a los componentes utilizados.
Conclusiones
El objetivo principal de este proyecto fue alcanzado
logrando desarrollar un prototipo en dos etapas de
revisión establecidas por parte del tutor. Sin embargo,
desde la perspectiva del docente, además de aplicar
nuevos conocimientos, era importante denotar la dife-
rencia del circuito en serie y en paralelo que afectaba
radicalmente el funcionamiento de un prototipo, lo
cual resultó muy útil para crear un vehículo que, con
el sistema de engranajes y la aplicación de rodamien-
tos como protección de las ruedas, sería capaz de ser
activado manualmente con un interruptor de 6 pines/3
posiciones y una batería con voltaje de 6V.
El presente trabajo permitió incrementar el nivel
de dificultad en los proyectos de la especialidad
para que los estudiantes se acostumbren a uti-
lizar los conocimientos adquiridos en Manufactura-
Electrotecnia, para aumentar la variedad de proyectos
y técnicas en la especialidad de Mecatrónica. Además,
esto permitió a los estudiantes soñar y experimentar
el mundo creativo, la cultura maker (aprender ha-
ciendo) y favorece el autoaprendizaje a través de la
experimentación en el proceso.
Agradecimientos
Agradecemos al docente por el apoyo y monitoreo en
el proceso de construcción del prototipo. A todos los
compañeros del grupo por la adecuada coordinación y
trabajo en equipo.
A la Unidad Educativa Fiscomisional Domingo
Comín por las instalaciones y laboratorios donde se
pudo desarrollar este prototipo.
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Referencias
[1] Alimisis D., Alimis R., Loukatos D., and Zoulias E.
(2019). «Introducing maker movement in educa-
tional robotics: Beyond prefabricated robots and
‘black boxes’». Disponible en: Smart Learning with
Educational Robotics. L. Daniela, Ed. Cham.
Switzerland: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-
19913- 5
4
.
[2] Faraday Perú. «Motorreductor, fuerza a cam-
bio de velocidad - Taller de Robótica Básico Fara-
day Perú». (24 de julio de 2020). Accedido el 23
de febrero de 2023. [Video en línea]. Disponible en:
https://shorturl.at/fqyNU
[3] Circuits on Tinkercad. (2023). «Tinkercad». [En
línea]. Disponible en: https://shorturl.at/djyGP
[4] Cline, L. S. (2015). «3D printing with Autodesk
123D®, Tinkercad®, and MakerBot®». McGraw-
Hill Education.
[5] Bryant, S. C. (2018). «Tinkercad for dummies».
John Wiley & Sons.
[6] Wang, H., Zhou, C., & Wu, Y. (2016). «Smart Cup.
Wisdom Creation: A Project-Based Learning Ini-
tiative for Maker Education». 2016 IEEE 16th In-
ternational Conference on Advanced Learning Tech-
nologies (ICALT). 486-488.
[7] Alcalde San Miguel, P. (2011). «Electrotecnia». Edi-
ciones Paraninfo, SA.
[8] Sobrevila, M. A. (2000). «Teoría básica de la elec-
trotecnia». Librerías y Editorial Alsina.
[9] Langlebert, J. (2022). «Física». Legare Street Press.
[10] Bueche, F. (2011). «Física General: Serie Schawn»
(10 ma. ed.). México. Mac Graw Hill.
