A pedalear con mucha energía... solar

Un grupo de investigación multidisciplinario de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) desarrolló un prototipo de bicicleta eléctrica que recarga su motor eléctrico mediante celdas solares y que, a diferencia de modelos disponibles en el mercado mexicano, se activa únicamente cuando el ciclista toma pendientes prolongadas o disminuye el vigor del pedaleo.

Se trata de un proyecto que forma parte de las tareas del Laboratorio de Movilidad e Infraestructura Verde de la UNAM, a cargo del doctor Jesús Savage Carmona, a través del cual se convirtió Ciudad Universitaria (CU) en un gran laboratorio para desarrollar nuevas tecnologías en movilidad sustentable.

A pedalear con mucha energía... solar

Además, el laboratorio tiene la misión de caracterizar la movilidad de sus visitantes, definir rutas limpias —libres de contaminantes— y eficientes, e implementar acciones de inclusión ecosistémica. Este proyecto es financiado con recursos del fondo Conacyt-Sener en Sustentabilidad Energética, en conjunto con la UNAM.

El principal objetivo del laboratorio es concretar un sistema de movilidad con base en el uso de la bicicleta mucho más eficiente en el interior de CU, para después replicarlo en diferentes ciudades del país. El primer paso hacia esa meta fueron las tareas de caracterización de la movilidad y el desarrollo de nuevas tecnologías para optimizar los transportes no motorizados.

Ciudad Universitaria, un gran laboratorio de movilidad

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, el maestro Antonio Suárez Bonilla, coordinador del Laboratorio de Movilidad e Infraestructura Verde en la Facultad de Arquitectura, explicó que trabajan en un sistema que permita entender los beneficios ambientales de reconvertir las calles hacia esquemas energéticamente más eficientes, que beneficien las formas de movilidad no motorizadas e híbridas.

El principal objetivo del laboratorio es concretar un sistema de movilidad con base en el uso de la bicicleta mucho más eficiente en el interior de CU, para después replicarlo en diferentes ciudades del país.

“Tomamos como modelo la movilidad en CU, donde caracterizamos la actividad de la gente que circula por ella —a pie, en bicicleta, motocicleta y automóvil— para generar modelos de tránsito y dispersión de la gente en el espacio (…) Ciudad Universitaria es nuestro laboratorio, en ella hay más de 200 mil personas diariamente, quienes deben trasladarse de un lugar a otro en su interior y lo hacen de diversas formas y también consideramos sus recorridos previos para entender mejor sus necesidades”.

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El trabajo de caracterización también incluye un estudio de concentración de contaminantes —a nivel nariz— en las rutas de los peatones y los ciclistas, a cargo del doctor Arón Jazcilevich Diamant, investigador del Centro de Ciencias de la Atmósfera, ello con la finalidad de diseñar trayectos limpios para estos tipos de movilidad.

Asimismo, se estudiaron las características ambientales —qué tanta vegetación hay o no en las rutas para ciclistas y peatones— para aplicar un modelo de inclusión ecosistémica, es decir, incrementar las áreas verdes y los anchos de las aceras en las rutas de mayor afluencia para vehículos no motorizados, con la finalidad de tener calles que ofrezcan mejores recorridos y mejoramientos de ecosistemas.

“Entre los principales hallazgos para estas fases de trabajo se encuentra la necesidad de consolidar islas de vegetación, mejores secciones de calles ambientalmente amigables, con banquetas más anchas que permitan disminuir las llamadas islas de calor y para reducir la contaminación a nivel nariz, integrada principalmente por monóxido de carbono (CO) y partículas PM 2.5.

Ya contamos con algunos prototipos de islas de vegetación que no requieren atención humana de manera constante y que serán implementadas en las zonas con más concentración de esas partículas en CU”.

La energía solar al servicio de los ciclistas

A la par de las islas verdes que serán instaladas, una necesidad más que se identificó a partir de la caracterización de la movilidad es fomentar el uso de la bicicleta en las rutas que se dirigen hacia las zonas más altas de CU.

“Los jóvenes, pero sobre todo los adultos, no están utilizando la bicicleta para transportarse a esas zonas, por las dificultades físicas que representa pedalear una pendiente”, explicó el doctor Jesús Savage Carmona, responsable del Laboratorio de Biorrobótica de la UNAM.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, dijo que ante ello se propusieron desarrollar su propio modelo de bicicleta eléctrica para hacerla más eficiente en comparación con las que ya existen en el mercado. Entre las diferencias, se encuentra un sistema de carga solar con las baterías en el interior del cuadro de la bicicleta para evitar que se dañen o incluso que sean robadas.

“El objetivo es que las personas usen la bicicleta y al terminar su recorrido, la dejen en una estación de carga solar y al regresar, la bicicleta cuente con energía suficiente.

No se trata de contar con una bicicleta eléctrica que parezca una motocicleta, pues también queremos fomentar la actividad física, así que propusimos un modelo de asistencia, es decir, la bici no cuenta con un acelerador, sino un motor inteligente capaz de detectar la disminución en la potencia de pedaleo durante una pendiente pronunciada para activarse en automático y hacer más fácil el ascenso”.

Para ello desarrollan, además del sistema de carga de la bicicleta y los algoritmos que hacen funcionar el motor, dos estaciones de recarga y gestión de préstamo para bicicletas eléctricas, con al menos diez prototipos funcionales. Las estaciones de carga contarán con celdas solares en el techo para generar energía, asimismo, un software de gestión y préstamo automatizado para optimizar el acceso a las bicis por parte de los alumnos.

La fabricación de los prototipos está a cargo del maestro en ingeniería Germán Carmona Paredes, académico y coordinador del laboratorio en el Instituto de Ingeniería.

Algoritmos en movimiento

Jesús Cruz Navarro, académico del Laboratorio de Movilidad e Infraestructura Verde en la Facultad de Ingeniería, indicó que las estaciones de carga y las bicicletas contarán con un sistema de préstamo —software— que incluye un sistema embebido de rastreo que permitirá monitorear los viajes y obtener información sobre hábitos de movilidad, que posteriormente será analizada e interpretada.

“Queremos caracterizar los recorridos y esa información ponerla a disposición de los usuarios, pero sobre todo de los investigadores del laboratorio encargados de mejorar la movilidad y disminuir el consumo energético”. De acuerdo con el profesor, el software usará también esa información para seleccionar la mejor bicicleta disponible para cada usuario.

Esto significa que el sistema tendrá presente qué tan largo o corto es el recorrido del usuario, cuánto tiempo deja su bicicleta en la estación de carga, si hace escalas intermedias o no, si hay pendientes en su camino, y todo eso es relevante porque así decidirá si entrega, por ejemplo, una bicicleta con la carga llena o a la mitad, o si entrega una que ha recibido mantenimiento recientemente o una que no.

Bicicletas únicas para usuarios diferentes

Al tratarse de un proyecto integral, los responsables del laboratorio involucraron también a un grupo de diseñadores industriales de la UNAM con el objetivo de diseñar un prototipo final de la bicicleta, las estaciones de carga, el contenedor que se usará para exhibir los prototipos y, en general, dar una presentación comercial a todo lo desarrollado para escalar en un futuro este modelo de movilidad a otras ciudades de la república.

Al respecto, el académico Roberto González Torres, adscrito al Centro de Investigaciones de Diseño Industrial de la Facultad de Arquitectura, dijo que a invitación del maestro Antonio Suárez y del doctor Jesús Savage, se involucró en las tareas del laboratorio de movilidad donde tiene a su cargo el diseño de las bicicletas eléctricas públicas.

“Realizamos investigación documental y encontramos que existen tres tendencias principales que son bicicletas eléctricas de uso masivo —de carácter privado—; de uso particular, para un público de elevado poder adquisitivo; y las de carácter público, lo cual es relevante considerar al diseñar el prototipo porque debe utilizarse material acorde con el uso y mantenimiento que le da cada segmento”.

En ese contexto, el investigador explicó que están evaluando las ventajas en esas tres tendencias principales para generar un modelo propio que las englobe todas y que se adapte a las necesidades de los usuarios de las bicicletas en CU,“el objetivo a largo plazo es que el sistema de movilidad sea replicado fuera de CU y nuestro diseño debe considerar esa situación también”.

Cultura vial en la CDMX

En paralelo a ese trabajo se desarrolló un simulador que será utilizado para fines de capacitación vial para los usuarios de las bicicletas. El desarrollo está a cargo del Laboratorio de Biorrobótica de la UNAM y presenta un grado de avance importante, pues ya se cuenta con un prototipo totalmente funcional al cual solo se deben hacer algunas mejoras.

Al respecto, el doctor Savage Carmona explicó que, derivado de los esfuerzos de caracterización de movilidad, identificaron importantes carencias que van desde no saber andar en bicicleta hasta la falta de cultura vial y por ello se decidió construir el simulador.

“En colaboración con el maestro Jesús Cruz Navarro, que nos proporcionó una bicicleta eléctrica adaptada como bicicleta fija, desarrollamos un ambiente virtual para simular el recorrido de un ciclista de la manera más real posible, por ejemplo, la bicicleta ofrece mayor resistencia en una pendiente o menor cuando va de bajada”, dijo en entrevista Julio César Cruz Estrada, profesor involucrado en el proyecto.

El joven añadió que el trabajo se encuentra en una etapa en la que seguirán levantando datos de campo, como la velocidad de acuerdo con el pedaleo, la resistencia según la inclinación de la pendiente y programar ambientes representativos de CU, e incluso un sistema mecánico que permita a la bicicleta inclinarse levemente al tomar una curva para hacer cada vez más real la simulación.

A su vez, Hugo Enrique Estrada León, quien también es parte de los profesores de ingeniería involucrados, señaló que el objetivo de que sea lo más realista posible obedece a la necesidad de concientizar a los usuarios de lo que deben y no hacer al transitar en bicicleta en CU.

“No queremos que el simulador se perciba como un juego sino como una herramienta educativa, por ejemplo, pondremos los carriles que debe seguir el ciclista y diversos escenarios de lo que puede pasar en caso de no obedecerlo”.

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