Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 3 (1): 10-22
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Universidad Autónoma de Baja California ISSN 2594-1925
Volumen 8 (1): e379. Enero-Marzo. 2025. https://doi.org/10.37636/recit.v8n1e379
ISSN 2594-1925
1
Artículo de investigación
Diseño y manufactura de carrocería de vehículo eléctrico con
paneles solares para uso urbano
Design and manufacture of electric vehicle body with solar panels for urban use
Abisai Jaime Reséndiz Barrón1, Miguel Aarón Ramos Pérez1, Alejandro Salas Flores1,
Francisco Javier García Rodriguez2
1TecNM-Querétaro, Departamento de Ingeniería Mecánica Av. Tecnológico, esq. M. Escobedo s/n,
Querétaro, Querétaro, 76000, México
2TecNM-Celaya, Departamento de Ingeniería Mecatrónica, Av. Antonio García Cubas Pte 600 Esq, Av.
Tecnológico, Celaya, Guanajuato, 38010, México
Autor de correspondencia: Abisai Jaime Reséndiz Barrón. Tecnológico Nacional de México, Unidad
Querétaro, Dpto. Metal-Mecánica. Correo electrónico abisai.rb@queretaro.tecnm.mx. ORCID: 0000-
0001-8841-6032.
Recibido: 3 de Octubre del 2024 Aceptado: 13 de Enero del 2025 Publicado: 17 de Enero del 2025
Resumen. – La industria automotriz se enfrenta a la urgente necesidad de reducir el impacto ambiental y mitigar el cambio
climático. Una alternativa en esta lucha es el uso del Vehículo Eléctrico (VE) urbano, un vehículo compacto de baja velocidad
y más económico. Uno de los grandes desafíos es la integración de paneles solares en la carrocería del VE para mejorar su
autonomía energética. En este trabajo, se muestra el diseño de la carrocería de un VE ultra compacto, realizado en Solid
Works y renderizado con software 3D Blender. Se estima el área irradiada por el sol, con la finalidad de colocar paneles
solares flexibles sobre el capó y el toldo del VE, y conocer su contribución a la autonomía energética del VE. Finalmente, se
describe el proceso de manufactura de la carrocería tipo monocasco en fibra de vidrio. Los conceptos anteriores, persiguen
el objetivo de hacer el VE más rentable y práctico para la movilidad urbana. Los planos obtenidos en solid works proporcionan
las medidas y detalles, tanto para el cálculo energético de exposición solar, como para el porceso de fabricación en fibra de
vidrio, que comprende desde un modelo en unicel, hasta el prototipo de carrocería de acuerdo al diseño aerodinámico final.
En el proceso se destaca la utilización de barro en el modelado del VE, en lugar de utilizar arcilla automotriz, que es mucho
más costosa y contaminante que el barro.
Palabras clave: Diseño de carrocería; Fibra de vidrio; Modelado en arcilla; Vehículo eléctrico.
Abstract. – The automotive industry faces the urgent need to reduce environmental impact and mitigate climate change. One
alternative in this fight is the use of the urban Electric Vehicle (EV), a compact, low-speed, and more economical vehicle. One
of the major challenges is the integration of solar panels into the EV's body to improve its energy autonomy. This work presents
the design of an ultra-compact EV body, created in SolidWorks and rendered with 3D Blender software. The area irradiated
by the sun is estimated to place flexible solar panels on the hood and roof of the EV and to understand their contribution to the
vehicle's energy autonomy. Finally, the manufacturing process of the monocoque fiberglass body is described. The
aforementioned concepts aim to make the EV more cost-effective and practical for urban mobility. The plans obtained in
SolidWorks provide the measurements and details for both the solar exposure energy calculation and the fiberglass
manufacturing process, which includes a model in polystyrene and the body prototype according to the final aerodynamic
design. The process highlights the use of clay in modeling the EV instead of automotive clay, which is much more expensive
and polluting.
Keywords: Body design; Fiberglass; Clay modeling; Electric vehicle.
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1. Introducción
En la actualidad, la industria automotriz se
enfrenta a uno de los mayores desafíos de su
historia: la urgente necesidad de adoptar
soluciones innovadoras y eficaces que reduzcan
drásticamente el impacto ambiental y
contribuyan a la lucha contra el cambio climático
[1]. La transición hacia una movilidad urbana
más sostenible ha impulsado el desarrollo de
Vehículos Eléctricos (VE) innovadores que
integran materiales ligeros y tecnologías de
generación de energía renovable [2].
La combinación de carrocerías de fibra de vidrio
con celdas fotoeléctricas en vehículos eléctricos
plantea una solución prometedora para reducir el
consumo energético y extender la autonomía en
entornos urbanos. La fibra de vidrio ofrece
ventajas significativas como su ligereza y
resistencia, lo cual contribuye a una mayor
eficiencia energética y menor desgaste del
vehículo. Sin embargo, la incorporación de
celdas fotoeléctricas sobre este material plantea
desafíos específicos de diseño y manufactura,
como la adhesión, la disposición estratégica de
las celdas para maximizar la captación de energía
solar y la resistencia a factores ambientales.
Este artículo examina un enfoque integral para el
diseño y manufactura de carrocerías en fibra de
vidrio con celdas fotoeléctricas, analizando tanto
los beneficios energéticos como las
consideraciones técnicas necesarias para su
implementación en vehículos eléctricos
destinados a entornos urbanos. Este tipo de
integración plantea importantes retos de diseño y
manufactura, ya que la incorporación de celdas
fotoeléctricas debe considerar factores como la
disposición óptima en la carrocería, la eficiencia
en la captación de energía, la adaptación a las
condiciones variables del entorno urbano, y un
balance entre peso y potencia del vehículo. Aquí,
se explora un enfoque integral para el desarrollo
de carrocerías de vehículos eléctricos que
incluyan celdas fotoeléctricas, analizando los
desafíos técnicos y las innovaciones necesarias
para optimizar su rendimiento.
Aquí también se plantea el diseño de la carrocería
para un VE para uso urbano, que sea lo más
pequeño y compacto posible y con estética
aerodinámica moderna, a fin de contribuir en el
combate a la contaminación ambiental, vial y
reducir el costo del vehículo. Por ello, se dan las
siguientes contribuciones para el diseño; el
vehículo usará motores de cubo con freno
regenerativo integrados a las llantas del chasis, y
paneles solares flexibles colocados sobre la
superficie de la carrocería.
2. Antecedentes
En función al combate a la contaminación
ambiental, hay una fuerte competencia entre los
llamados vehículos verdes, considerando por un
lado la potencia y por otro la eficiencia. El motor
del VE alcanza una eficiencia que supera el 90%,
mientras que el motor de combustión interna
oscila entre un 30 y 75% [3, 4]. En lo que respecta
al VE, los esfuerzos en la investigación se
concentran en cada parte del vehículo, desde la
batería de ion litio hasta la trasmisión mecánica
de vehículo, en [5] se puede encontrar una
relación bibliográfica de los esfuerzos que se han
realizado sobre la batería de ion litio, es por ello,
que en los últimos años, este mineral ha resultado
ser muy importante en el mundo, en [6] puede
observarse los yacimientos de litio, en México y
el mundo.
Como es sabido, la batería requiere de un medio
generador que abastezca su energía para ser
usada en los VE, ésta por lo general, depende de
la red eléctrica urbana. El crecimiento de las
estaciones de carga en México tuvo una
desaceleración en los últimos 3 años hasta el año
2020 donde se reportaba en [7], una cifra de 2220
estaciones de carga denominadas electrolineras,
en [8] se puede ver un mapa satelital para
localizar las estaciones de carga en diferentes
partes del mundo. La Comisión Federal de
Electricidad (CFE) mexicana en su Programa de
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Ahorro de Energía del Sector Eléctrico (PASE)
muestra las electrolineras más comunes en el
País, y estadísticas de algunos beneficios del uso
de VE [9].
A partir de un estudio de baterías de ion- litio o
de LiFeP04 en [10] se contemplan aspectos
energéticos para VE´s, como clasificación de
motores eléctricos y trasmisión de potencia,
mientras que en [11] puede observarse como un
análisis Computational Fluid Dynamics (CFD)
de aerodinámica de la carrocería contribuye
notablemente en la eficiencia energética del
vehículo, más cuando se trata de VE de alta
velocidad y competencia [12].
Durante la evolución del VE, se observan ciertos
esfuerzos por obtener la autonomía mediante
diferentes fuentes de propulsión [13], ya no es
novedad el ver vehículos impulsados con
paneles solares, en la rede apareció una furgoneta
Volkswagen (VW) 1966 con paneles solares
rígidos, colocados sobre la carrocería [14], uno
de los pioneros en la tecnología de paneles
solares integrados a la carrocería es el Toyota
Prius [15], a partir de esto varias empresas
automotrices han copiado el modelo, pero todas
ellas solo presentan esta tecnología como
complemento a la autonomía energética del VE.
En este contexto la energía de los paneles solares
para el uso automotriz, en México es muy poco
explotada, apenas en el 2011 la CFE instalo su
primera granja solar para abastecer 80
comunidades [16].
La generación de energía eléctrica fotovoltaica
representa una de las alternativas para
complementar la carga energética de las baterías
de ion-litio de los VE. México tiene los
elementos esenciales para administrar una grande
fuente de energía sustentable, en la combinación
del litio como principal componente de las
baterías que administran la energía y la
irradiación solar como fuente proveedora de
energía. La energía fotovoltaica obtenida por los
paneles solares sobre la carrocería de los VE, han
demostrado no ser suficiente para abastecer los
requerimientos energéticos de los VE, pero si
contribuyen notablemente en su autonomía, por
lo que sigue siendo importante el complemento
energético que suministran las electrolineras. Las
cuales presentan aun, el problema de no contar
con un conector estandarizado [9, 17].
De cualquier forma, la energía fotovoltaica, es
una buena alternativa para complementar el
suministro energético de los VE, ya sea
produciéndola en granjas fotovoltaicos como en
se reporta en [16], o complementando la
producción fotovoltaica con otra fuente, como se
hizo en [18] donde se alternó con gas para
abastecer a los VE, en una isla de Brasil. No
obstante, la tecnología de paneles solares sobre la
carrocería de vehículo eléctrico es suficiente para
proporcionar autonomía de un vehículo pequeño
como se demuestra en [19]. Así mismo, la
investigación sobre integración de fuentes
energéticas al chasis de VE, también es un tema
de vanguardia, puede verse por ejemplo la
disposición de las baterías en el chasis o la
implementación de freno regenerativo en el Tesla
motor´s [20].
En cuestión de diseño y manufactura de
carrocerías a base de fibra de vidrio, en [21] se
presenta técnicas tradicionales de modelado con
una combinación de madera poliuretano y
masilla automotiva, para la fabricación de una
carrocería en fibra de vidrio de un vehículo de
competencia, mientras que en [22] se muestra
otra forma de modelado de carrocería en arcilla
sobre base de poliuretano.
La fibra de vidrio es un material conocido por su
alta resistencia, ligereza y sostenibilidad, una
opción ideal para la fabricación de estructuras
automotrices, cuando se requiere de poco peso,
sin sacrificar la resistencia. Por otro lado, los
paneles solares tienen la asombrosa capacidad de
transformar la energía solar en electricidad, sin
generar emisiones contaminantes ni depender de
combustibles fósiles. La sinergia entre estos dos
materiales promete traer importantes beneficios
al sector automotriz.
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Al utilizar fibra de vidrio en la carrocería se
reduciría significativamente el peso del vehículo
y al incorporar los paneles solares en puntos
estratégicos de la carrocería, se aprovecha más la
generación de energía limpia y renovable a partir
de la luz solar, con la opción de alimentar
directamente a los motores eléctricos o
almacenar la energía eléctrica en las baterías de
ion litio. Finalmente, el considerar el tamaño
pequeño del vehículo para uso urbano, de baja
velocidad resultan relativamente económicos,
e.g., flybo 6000ZX, o mahindra [23], los cuales
brindan un poco más de beneficios, seguridad y
potencia, pero siguen manteniendo una estética
cuadrada del que es poco aerodinámica, a
diferencia de la estética deportiva y aerodinámica
que mantienen los vehículos de modelos
descapotables, que pueden verse en [24].
3. Materiales y métodos
Se plantean diagramas de flujo, para lograr el
objetivo de diseñar y construir una carrocería en
fibra de vidrio, y colocar paneles solares que
contribuyan a la autonomía energética del VE
urbano, se plantean diagramas de flujo
respectivamente en Figuras 1 y 2,
respectivamente.
Figura 1. Diagrama de flujo del proceso de diseño.
Figura 2. Proceso de fabricación de carrocería.
Entonces, primeramente, se realizará un análisis
exhaustivo de los requisitos de diseño,
incluyendo aspectos como la aerodinámica,
seguridad, confort y eficiencia energética. Como
parte del diseño innovador, se propone que el
automóvil tenga dimensiones menores a las
habituales, lo que permitirá mayor ligereza de
carrocería y chasis, esto se traduce en mayor
potencia de los motores eléctricos para la
movilidad, transporte y estacionamiento en
ciudades altamente congestionada.
3.1 Clasificación de Carrocerías y Lluvia de Ideas
Se realiza una investigación sobre la clasificación
de carrocerías para plantear los requerimientos
del diseño del VE. En Figura 3 de [25] se ve la
concepción de vehículo compacto urbano, en
función al volumen que transporta, la cual se
complementa con la clasificación obtenida de
[25, 26], para vehículos de transporte de
pequeños volúmenes, en función al modelo, estos
se presentan en la Tabla 1.
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Figura 3. Clasificación de carrocería: monovolumen, dos volúmenes y tres volúmenes [25].
Tabla 1. Clasificación de carrocerías según [25, 26].
Ref.
Código
Modelo
Definición
2.1.
AA
Berlina
Vehículo definido en el apartado 3.1.1.1 de la norma internacional ISO
3833:1977, provisto de al menos cuatro ventanillas laterales.
2.2.
AB
Berlina con portón trasero
Berlina, tal como se define en el punto 2.1, con un portón en su parte
trasera
2.3.
AC
Familiar
Vehículo definido en el apartado 3.1.1.4 de la norma internacional ISO
3833:1977.
2.4.
AD
Cupé
Vehículo definido en el apartado 3.1.1.5 de la norma internacional ISO
3833:1977.
2.5.
AE
Descapotable
Vehículo definido en el apartado 3.1.1.6 de la norma internacional ISO
3833:1977. No obstante, un descapotable puede no tener puerta.
2.6.
AF
Multiuso o pick up
Vehículo distinto de los vehículos AA a AE y AG destinado al
transporte de personas y su equipaje, u ocasionalmente mercancías, en
un compartimento único.
2.7.
AG
Camioneta Familiar
Vehículo definido en el apartado 3.1.1.4.1 de la norma internacional
ISO 3833:1977. No obstante, el compartimento para el equipaje deberá
estar completamente separado del compartimento para personas.
Además, el punto de referencia de la plaza de asiento del conductor no
tiene que estar 750 mm por encima de la superficie en la que se apoya
el vehículo.
[25]
Pick up
Vehículo con cabina y caja para transporte de mercancías
[25]
Todo terreno
Vehículo con doble tracción para caminos de difícil acceso
[25]
Sport
Vehículo de competencia
[25]
Turismo urbano
Vehículo compacto de dimensiones pequeñas
Con la lluvia de ideas y considerando un diseño
minimalista, y las normas internacionales para
VE, como las que se consideraron para el
vehículo utilitario en [27], pero en particular la
norma NOM-068 para condiciones físico
mecánicas y de seguridad [28], que aplicaría en
conjunto con el diseño del chasis. Para la
carrocería se hizo especial observación en la
norma internacional descrita en [26], para la
clasificación de carrocerías, entre otras normas.
Se le dio mayor importancia a aspectos como la
economía mexicana, y necesidades de movilidad
urbana práctica, por lo que se decidió por una
combinación entre el modelo descapotable y
turismo urbano [25, 26], luego se consideró la
norma para medidas del cuerpo humano, ver
[29]. La estatura del humano adulto, promedio en
Países latinoamericanos es de 1.70 m, entonces
las dimensiones del cuerpo humano  se
pueden calcular multiplicando las proporciones
dadas en la Figura 4, esto es  por 1.70. Estos
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resultados están expresados en la Tabla 2, y serán
utilizados para determinar las medidas del VE.
Figura 4. Proporciones del cuerpo humano [29].
De la Tabla 2, las personas que ocupan la parte
delantera, conductor y copiloto, deben ir sentados
con los pies estirados ocupando un total de 1.07
m de largo y un máximo de espacio de 88 cm de
ancho, el resto del espacio puede ocuparse como
maletero.
Entonces, el vehículo minimalista queda acotado
en un perímetro rectangular de 1 m de ancho por
2 m de largo, cuidando proporciones y medidas,
con el fin de cumplir las necesidades
anteriormente mencionadas.
Tabla 2. Consideraciones de cuerpo humano para
determinar acotaciones del VE.
Cuerpo
Ocupac
ión VE
Largo
His*1.70
Ancho
His*1.70
Piernas
Delante
.485*1.7
= 0.82
.174*1.7
= 0.295
Cadera
Medio
.145*1.7
= 0.25
0.295
Hombros
Medio
.259*1.7
= 0.44
Muslos
Medio
.377*1.7
= 0.64
Total
107 cm
88 cm
Además, una altura de monocasco de 55 cm, se
decide en función a la proporción en la Figura 4,
debajo del brazo es de 0.710 y la proporción
desde la cadera hasta la cabeza es de 0.520, Así,
la altura h del monocasco se calcula con la
fórmula:
 󰇛󰇜
donde roporción del cuerpo humano,
es la altura de asiento tiene un valor de 
y corresponde a la altura de la batería y su
valor es de 
󰇛󰇜
Tomando en cuenta que la altura e inclinación del
parabrisas tiene un valor de 50 cm para el
diseño del capó, calculada con la ecuación (3):
 (3)
donde: oporción del cuerpo humano,
debajo de los hombros hasta la cabeza, es la
holgura entre capó y cabeza con un valor de
.
Figura. 5. Boceto de restricción para diseño de carrocería
de VE, en mm.
De la Figura 5, el cuadro de abajo tiene una
superficie de 1 m por 2 m, luego arriba debe tapar
los pies hasta el muslo, se dejan 10 cm de holgura
para el estiramiento del pedal, entonces la parte
de volumen A (ver Figura 3) debe cubrirse los
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pies por delante una distancia de 64 cm (Ver
Tabla 2), entonces . Luego se deja la
distancia descubierta para introducirse en el
monocasco, que se calcula como sigue


donde roporción del cuerpo humano
desde muslo hasta cadera,  de
respaldo de asiento, considerando ,
roporción de cadera de un posible 3er
pasajero o maletero.
En consecuencia, la longitud restante de maletero
es

Se evalúan y comparan los conceptos generados,
tomando en cuenta los objetivos,
especificaciones y restricciones del proyecto, con
la opción de poder hacer más amplio el espacio
sacrificando , además se puede restringir la
altura de la parte de enfrente hasta un mínimo de
28 cm, que sería como el calzado estándar, esto
concluiría a un descapotable de 2 volúmenes ver
Figura 3.
3.2 Diseño de Carrocería
Bajo la lluvia de ideas se plantean bocetos
aerodinámicos y de fácil manufactura. Se
selecciona el concepto más prometedor, se toma
la información de los cálculos anteriores,
acotando la carrocería del vehículo a un cubo de
2 m por 1 m por 1m, una distancia entre ejes de
1.20 m, bajo una distribución uniforme, para ser
desarrollado en software Blender 3D [30]. Se
inicia creando una malla base con las formas y
volúmenes principales, y luego se detalla y refina
el modelo, extruyendo, manipulando y ajustando
los vértices y caras para dar forma a la carrocería,
utilizando las herramientas y técnicas disponibles
en software de CAD, se optimiza la forma de la
carrocería.
Se buscan reducir las áreas frontales, minimizar
las protuberancias y asegurar que la carrocería
tenga transiciones suaves y fluidez en sus curvas
para facilitar la circulación de aire alrededor del
automóvil, cuidando de no pronunciar mucho las
curvas en el cofre y el toldo, ya que son los sitios
donde se instalarán los paneles solares que
contribuyen a la autonomía del vehículo eléctrico
[8].
El análisis aerodinámico se reduce a considerar
un vehículo de baja velocidad y cuidar las líneas
suaves y aerodinámicas en el diseño de CAD.
Finalmente se utilizan técnicas de iluminación y
renderización en Blender 3D para obtener
imágenes fotorrealistas.
Figura 6. Diseño final de carrocería con capó para
adherir paneles solares.
A partir del diseño en CAD Figura 6, se obtienen
los planos que se usarán en el proceso de
manufactura de la carrocería Figura 7.
Figura 7. Planos del diseño e isométrico con dimensiones
en mm.
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3.3. Manufactura de Carrocería
De acuerdo al proceso especificado en el
diagrama de flujo de Figura 2, y con la
experiencia que se tuvo de un primer prototipo
donde se hizo el negativo de una sola pieza,
dificultándose mucho el desmoldeo, se decidió
fabricar el negativo en partes para lo cual se hizo
lo siguiente:
Con un bloque de unicel, de 1m por 1 m de base
y 0.5 m de altura, se identifican los puntos clave
como diámetro de la llanta 0.4 m, distancia desde
el frente 0.2 m, distancia al parabrisas desde el
frente esto es 0.6 m, y distancia a la mitad de lo
largo 1m. Luego con varillas delgada de madera
que se cortan en las marcas de dimensiones
tomadas del modelo de CAD, se van clavando las
varillas en el bloque de unicel, sobre las
coordenadas respetivas, después se corta el
bloque de unicel, tratando de coincidir con los
extremos de las varillas. Finalmente, con una lija
gruesa se da un acabado suave hasta tocar los
extremos de las varillas.
El siguiente paso es la colocación del barro, el
cual debe tener una consistencia de
aproximadamente un 35% de humedad, de tal
forma que pueda ser untado con espátula sin que
se derrame. Se deja secar un poco de forma que
pueda ser modelable con espátulas. Hay que
cuidar que durante el tiempo de modelado la capa
de barro no se reseque demasiado, ya que puede
presentar agrietamiento, lo cual no es bueno para
el acabado, si se requiere más tiempo en el
modelado, hay que rosear agua sobre la
superficie y o tapar con plástico. El proceso
completo debe hacerse en el mismo día de
preferencia, esta fue una de las causas para
optarse por hacer el negativo en tres partes, como
se observa en Figura 8. El barro es un material
muy práctico y muy económico, comparado con
las arcillas automotivas que se usan para el
modelaje automotivo, o las pastas automotivas
que se usan para resanar detalles, no obstante, el
barro tiene el problema de que se agrieta si se
deja secar completamente.
Figura 8. Modelo de barro sobre base de unicel.
Una vez terminado el modelo con estos
materiales, se procede a preparar el negativo, con
el proceso de aplicación de fibra de vidrio [31],
que consiste en lo siguiente: Se debe asegurarse
de colocar con brocha varias capas de
desmoldeante y cera. Después de que se seca la
cera, se procede a aplicar una capa de gel-coat
sobre toda la superficie, enseguida deberá
colocarse la fibra de vidrio sobre la capa de gel-
coat, y sobre esta capa de fibra, una capa de
resina catalizada, esto es, en un recipiente se
coloca una cantidad como para una capa de
resina, y adicionarle catalizador en proporción 3
% del volumen de la resina, checar que la fibra
de vidrio quede bien humedecida con esta resina,
que no queden bolsas de aire. Después de uno
minutos, repetir el proceso con otra capa de fibra
de vidrio y resina catalizada, y finalizar con una
tercera capa de fibra de vidrio trenzada y más
resina catalizada, como se observa en Figura 9,
esta última capa da más resistencia al producto
final.
El siguiente paso es el desmoldeo, que se hace
unas horas después de que se colocó la última
capa de resina, se logra un desmoldeo fácil, parte
del barro se puede retirar fácilmente con agua del
negativo. Reduciendo tiempo, costos y material
en el proceso, y sin sacrificar el modelo de unicel.
Las imperfecciones del negativo, en caso de
resultar, se detallan con pasta automotriz y
después se retoca el negativo con una película de
Gel-coat, para finalmente obtener un acabado
fino brillante. Este proceso se repite para cada
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una de las tres partes del negativo, las cuales
después se unen para el prototipo final de
carrocería.
Figura 9. Aplicación de fibra de vidrio y resina para
obtener parte del negativo.
3.4 Cálculo de superficie de exposición para paneles
solares.
Se consideró para este diseño colocar paneles
solares flexibles en el toldo denominado “capó”,
y en la parte delantera, denominado “cofre”. El
área de exposición en el capó es
aproximadamente de 70 cm por 100 cm de largo,
y en el cofre el área aprovechable es de
aproximadamente 80 cm por 90 cm. En total
hacen un área de exposición aproximada de 1.40
donde se pueden colocar celdas fotovoltaicas
embebidas en la carrocería de fibra de vidrio y
mantener la estética del diseño.
En la práctica, se pueden conseguir paneles
solares flexibles comerciales, de medidas 97 cm
por 53 cm, esto permitiría colocar dos en el capo
y una en el cofre, estos paneles solares harían un
total de área de 1.54 .
En [16, 32, 33], se menciona que  producen
un promedio de 400 Wp. En [32] se reporta que
se tiene una irradiación promedio de 12 horas al
día, y aseguran haber obtenido una irradiación
media anual de 5 kWh/ por día, esta eficiencia
corresponde a un poco más del doble de la
mención anterior. Los paneles solares flexibles
de Figura 13, prometen una eficiencia de 1000
W/, la cual es equivalente a la obtenida en
[32]. Entonces, en promedio, ya sea con paneles
solares de poca eficiencia o días de poca la
irradiación solar, con el área de 1.4 se puede
alcanzar un promedio de energía E de 280 Wp,
equivalente a 3.36 kWh por día.
Considerando dos motores de potencia
 cada uno, la exposición solar de un día en
los paneles, alcanzaría para alimentar una batería
de litio y dar una autonomía al VE , de 4.8 hr.,
de acuerdo a ecuación 4.
󰇛󰇜
Estos motores eléctricos alcanzan velocidades
“V” entre 45 y 60 km/h. por lo que, funcionando
a potencia máxima, el VE tendría una autonomía
en distancia , máxima recorrida D, de 288 km,
de acuerdo a la ecuación 5.
󰇛󰇜
4. Resultados
4.1 Resultados de Diseño
El diseño final de la carrocería obtenido en Solid
Works y después renderizado con Blender 3D, se
presenta en la Figura 6, y a partir de este diseño
se despliegan los planos de fabricación en 2D y
sus figura en isométrico para observar la
disposición de los paneles solares en el toldo. En
Figura 10, se muestra el mismo diseño de la
carrocería con todos sus accesorios, luces
delanteras y traseras, parabrisas, ventanas, toldo,
y cristales, este diseñó de dimensiones pequeñas
se montó sobre un chasis, previamente diseñado
con las mismas restricciones de Figura 5.
Obteniendo como resultado final el diseño de un
vehículo eléctrico con motores de cubo
colocados en las llantas traseras, realizado con
software Solid Works y renderizado con Blender
3D.
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Figura 10. Vista frontal y posterior del modelo final.
4.2 Resultados de Manufactura
La manufactura de una carrocería con base en un
proceso de fibra de vidrio como en Figura 9.
Obteniendo un primer prototipo mostrado en
Figura 11, como experiencia metodológica para
aplicar en un segundo prototipo del cual se ha
obtenido el negativo representado en la Figura
12. Este diseño está hecho en tres partes para
hacer más fácil de desmoldeo, y así obtener el
segundo prototipo de una pieza, sin perder el
negativo.
Figura 11. Primer prototipo de carrocería en fibra de
vidrio.
Figura 12. Negativo para segundo prototipo de carrocería.
La carrocería de la Figura 11, corresponde al VE
de la Figura 13. El negativo de la Figura 12,
corresponde al diseño de carrocería de la Figura
6, para un vehículo eléctrico como el diseño de
Figura 10, donde se colocarán tres paneles
solares, dos en el toldo y uno en el cofre, de forma
análoga a como se presenta en Figura 13.
4.2 Resultados de Autonomía Energética
El cálculo de autonomía energética con base en
paneles solares que alimentan la batería de litio
de 36 V, para los motores de cubo de 350 W,
arrojaron cuánta energía pueden proporcionar,
durante un día promedio.
En la Figura 13 se muestran los tres paneles
solares, flexibles y comerciales, dos en el toldo y
uno en el cofre, los cuales, en su especificación,
prometen una eficiencia de 500 Wp por cada
panel solar, esta eficiencia coincide con los
reportes de [32]. No obstante, como un factor de
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seguridad ya sea por mala eficiencia de los
paneles solares o días nublados, se hizo el cálculo
con una eficiencia del 50%, obteniendo como
resultado una autonomía por día de 288 km, un
resultado sorprendente para un VE urbano,
considerando que la vida promedio de un
automóvil es de 20 000 km por año, o sea unos
55Km por día
De forma análoga, el diseño y la manufactura del
VE de Figura 10, contemplan suficiente
dimensión para colocar un panel solar flexibles
comerciales en el cofre y dos paneles solares en
el toldo, dando un área de exposición solar de
1.54 , superior al cálculo de 1.44 para
paneles solares fijos, que bajo las condiciones
anteriores prometen una autonomía de 288 km,
en promedio diarios.
Figura 13. Primer prototipo de carrocería con paneles
solares en toldo y capó.
4.2 Resultados de Costos de Material
Con la experiencia del primer prototipo mostrado
en Figura 13, se puede expresar los costos para la
carrocería del segundo prototipo. En la Tabla 3 se
observan los costos estimados para la fabricación
del negativo de fibra de vidrio del prototipo
mostrado en Figura 12, esto permite estimar el
costo para la manufactura de la carrocería Figura
6; y los costos promedio de algunos accesorios
comerciales, como motores de cubo,
controladores baterías y paneles solares. No están
considerados los costos experimentales del
primer prototipo, de chasis, ni de mano de obra.
Tabla 3. Costo de materiales y accesorios
Descripción
Costo
Molde (Unicel y barro)
$ 2400
Negativo (Desmoldeantes, fibra de
vidrio y resinas)
$ 3420
Prototipo carrocería
$ 3420
Consumibles (Brochas, guantes, lijas,
espátulas)
$ 1000
Total:Prototipo carrocería
$10240
2 kit de motores de cubo de 36 V de
350W c/u
$ 5000
2 kit de paneles solares de alta
eficiencia (4 pzas)
$13 460
Pak de batería de litio 36 V
$ 1300
Accesorios (Focos led, cables bocina,
ect)
$ 1000
Total:Accesorios eléctricos
$ 20720
5. Discusión
En las vistas de la Figura 10 y 13, se pueden
observar los motores de cubo de 350 W cada uno,
integradas a las llantas traseras del vehículo, que
van sujetas al chasis. La carrocería fue montada
sobre este chasis, el cual fue diseñado al mismo
tiempo con el diseño y las especificaciones de la
carrocería. Los paneles solares se colocan sobre
la parte superior de la carrocería, sobre el cofre y
el toldo. Las baterías, el regulador de voltaje y el
controlador se colocan debajo de los asientos.
Los paneles solares adecuados son de tipo
comercial y flexibles, permiten acoplarse
fácilmente a los contornos del vehículo.
El método de modelaje con barro, resultó ser muy
práctico y económico de acuerdo con otros
métodos mencionados en [12] [21], [22], [25] etc.
El negativo del primer prototipo se hizo con un
diseño previo, el negativo no se recuperó, debido
a que tuvo que ser destruido para rescatar el
prototipo. Aun no se fabrica el segundo
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prototipo, pero se espera que se pueda conservar
el negativo, ya que se fabricó en 3 partes como se
muestra en la Figura 12, esto permitirá recuperar
prototipo y negativo.
El resultado teórico obtenido en (5) para los
paneles solares es asombroso, fueron cálculos
ideales, pero se espera obtener resultados por lo
menos por la mitad de (5), que aun sería bastante
buenos, considerando que la vida anual promedio
de un vehículo es de 20,000 km por año, unos 55
km por día.
6. Conclusiones y recomendaciones
En este trabajo se logró el diseño completo en 3D
Blender de una carrocería para VE, considerando
dimensiones adecuadas para obtener un vehículo
ultra compacto para comodidad de un pasajero y
con capacidad máxima de dos pasajeros,
observando normas de capacidad, seguridad,
vialidad y diseño de vehículos con base a las
referencias citadas.
Se calculó de forma teórica e ideal, pero con un
margen alto de factor de seguridad, que la
colocación de dos paneles solares flexibles en el
toldo y otro en el cofre, para su funcionamiento
óptimo en ciudades densamente congestionadas,
resultan una buena autonomía energética, de 288
km por día, la cual corresponde a un uso muy
superior al de 20 000 Km anuales que es la vida
media de un vehículo.
También, se logró establecer una metodología de
manufactura de carrocería monocasco, con
modelado en unicel y barro para obtener módulos
de moldes tipo negativo en fibra de vidrio y
después obtener la carrocería completa en fibra
de vidrio. Con base a la experiencia obtenida en
[11], se puede concluir que el resultado
aerodinámico obtenido en la Figura 6, es bastante
aceptable, aun cuando no se hizo el análisis FEA
del proceso de Figura 1.
El trabajo fue realizado a la par con un trabajo de
diseño de chasis, necesario para su integración en
un VE. Ambos trabajos se derivan del Proyecto
“Integración de energía mecánica y solar en
baterías de litio para la contribución en la
autonomía de un vehículo eléctrico”, financiado
por TECM. El modelo de carrocería en fibra de
vidrio y su negativo permitirán su reproducción
en masa para VE´s austeros.
7. Agradecimientos
Los autores desean agradecer al Tecnológico
Nacional de México por el financiamiento
otorgado al proyecto 19309.24-P.
8. Reconocimiento de autoria
Abisai Jaime Reséndiz
Barrón: Conceptualización; Recursos; Ideas;
Metodología; Análisis formal; Investigación;
Análisis de datos; Escritura. Miguel Aarón
Ramos Pérez: Manufactura; Cálculos;
Pruebas. Francisco Javier García Rodríguez:
Análisis formal; Investigación; Análisis de datos;
Escritura; Revisión. Alejandro Salas Flores:
Ideas; Figuras: Metodología; Análisis formal;
Investigación; Análisis de datos, Manufactura.
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