Desarrollo de un prototipo para la medición del consumo de energía y la telemática en una patineta eléctrica

Este artículo presenta el desarrollo de un prototipo para medir el consumo energético y variables telemáticas en una patineta eléctrica, utilizando un microcontrolador ESP32, sensores IMU y GPS. El sistema adquiere datos en tiempo real, calcula métricas clave como potencia, consumo específico (Wh/km...

Full description

Autores:: Trigos Delgado, Luis Felipe
Gómez Fuentes, Andrés Felipe

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2025

Institución:: Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB

Repositorio:: Repositorio UNAB

Idioma:: spa

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description	Este artículo presenta el desarrollo de un prototipo para medir el consumo energético y variables telemáticas en una patineta eléctrica, utilizando un microcontrolador ESP32, sensores IMU y GPS. El sistema adquiere datos en tiempo real, calcula métricas clave como potencia, consumo específico (Wh/km) y Vehicle Specific Power (VSP), y los visualiza mediante una interfaz Blynk. Se realizaron pruebas en dos rutas urbanas de Bucaramanga, Colombia, con diferentes niveles de carga de batería. Los resultados muestran que la inclinación del terreno y el estado de carga influyen significativamente en el consumo energético, con un aumento del 37% en rutas con mayor pendiente. El prototipo valida un modelo matemático basado en principios físicos y demuestra ser una herramienta eficaz para optimizar la eficiencia energética en vehículos de micromovilidad.
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El sistema adquiere datos en tiempo real, calcula métricas clave como potencia, consumo específico (Wh/km) y Vehicle Specific Power (VSP), y los visualiza mediante una interfaz Blynk. Se realizaron pruebas en dos rutas urbanas de Bucaramanga, Colombia, con diferentes niveles de carga de batería. Los resultados muestran que la inclinación del terreno y el estado de carga influyen significativamente en el consumo energético, con un aumento del 37% en rutas con mayor pendiente. El prototipo valida un modelo matemático basado en principios físicos y demuestra ser una herramienta eficaz para optimizar la eficiencia energética en vehículos de micromovilidad.1. INTRODUCCIÓN 10 2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 11 3. JUSTIFICACIÓN 13 4. OBJETIVOS 18 4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 18 5. ESTADO DEL ARTE 19 6. MARCO TEÓRICO 25 6.1. Patineta eléctrica “Xiaomi Mi Electric Scooter Esencial” 25 6.2. Telemática 25 6.2.1. Componentes clave de la telemática: 26 6.2.2. Unidad IMU 27 6.3. Motores eléctricos 29 6.3.1. Motor eléctrico de escobillas 29 6.4. Rutas de movilidad sostenible 30 6.5. Ciclos de conducción 32 7. METODOLOGÍA 33 7.1. Fase de modelado 34 7.2. Fase de prototipado 34 7.3. Implementación y ciclo de vida 34 8. PLAN DE TRABAJO 8.1. Cronograma 8.2. Resultados esperados 9. MODELO MATEMATICO 9.1. Modelo matemático utilizado 9.1.1. Potencia 9.1.2. Consumo energético 9.1.3. Vehicle Specific Power (VSP) 10. DESARROLLO DEL PROYECTO 10.1. Diseño del prototipo 10.1.1. Diseño del circuito 10.2. Desarrollo del ambiente virtual 10.2.1. Librerías utilizadas y configuración inicial 10.2.2. Conexión Wi-Fi y autenticación en Blynk 10.2.3. Inicialización de sensores 10.2.4. Captura de datos y procesamiento 10.2.5. Visualización de datos en la interfaz Blynk 10.2.6. Aplicación práctica del ambiente virtual 10.3. Composición del ambiente virtual 10.4. Pruebas en carretera 10.4.1. Construcción del ciclo 10.5. Programación 10.5.1. Enlace entre sensores 10.5.2. Procesamiento de datos con Python 11. RESULTADOS 11.1. Análisis de datos recopilados 11.2. Pruebas en ruta 11.2.1. Datos obtenidos en pruebas de ruta 11.3. Análisis de calidad de resultados 11.3.1. Consumo energético (Wh/km) 11.3.2. Vehicle Specific Power (VSP) 11.3.3. Velocidad promedio 11.3.4. Pendiente media 12. CONCLUSIONES 13. BIBLIOGRAFÍA 14. ANEXOSPregradoThis article presents the development of a prototype to measure energy consumption and telematics variables on an electric scooter, using an ESP32 microcontroller, IMU sensors, and GPS. The system acquires real-time data, calculates key metrics such as power, specific consumption (Wh/km), and Vehicle Specific Power (VSP), and visualizes them using a Blynk interface. Tests were conducted on two urban routes in Bucaramanga, Colombia, with different battery charge levels. The results show that terrain gradient and state of charge significantly influence energy consumption, with a 37% increase on steeper routes. The prototype validates a mathematical model based on physics principles and proves to be an effective tool for optimizing energy efficiency in micromobility vehicles.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Desarrollo de un prototipo para la medición del consumo de energía y la telemática en una patineta eléctricaDevelopment of a prototype for measuring energy consumption and telematics on an electric skateboardIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería MecatrónicaIMK-1789info:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronicEnergy consumptionTelematicsElectric scooteElectric skateboardTelematicsEnergy consumptionEfficiencyPrototype developmentVehiclesEmbedded Internet devicesEmbedded computer systemsTheory of machinesMecatrónicaDesarrollo de prototiposVehículosDispositivos con internet integradoSistemas de computador embebidosTeoría de las máquinasConsumo de energíaTelemáticaScooter eléctricoPatineta eléctricaTelemáticaConsumo energéticoIoTESP32VSPEficienciaAguirre, F., & Ortega, J. (2020). ESTUDIO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL SCOOTER ELÉCTRICO COMO SISTEMA ALTERNATIVO DE MOVILIDAD VEHICULAR EN LA CIUDAD DE CUENCA.Alfaro, C., Universidad, L., San, D., & De Chuquisaca, F. X. (2021). CALCULO DE POTENCIA ELÉCTRICA PARA UN PROTOTIPO DE AUTO ELÉCTRICO USADO EN RALLYS SOLARES. Revista de Ciencia, Tecnología e Innovación, 19(23), 126–151. https://doi.org/10.56469/RCTI.V19I23.425Asfani, D. A., Riawan, D. C., Made Yulistya Negara, I., Fahmi, D., Hudaya, A. S., & Laksono, D. T. (2018). Design of Surge Test Device for Brushless DC Motor in Electric Scooter Application. Proceeding - 2018 International Seminar on Intelligent Technology and Its Application, ISITIA 2018, 157–161. https://doi.org/10.1109/ISITIA.2018.8711019Avilés, J. C. (2017). Propuesta Política Pública: Movilidad Sostenible en Ecuador ITDP México-Instituto de Políticas para el Transporte y el Desarrollo.Awalt, A. (2020, August 12). Conceptos básicos de los motores de CC con escobillas \| DigiKey. 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Desarrollo de un prototipo para la medición del consumo de energía y la telemática en una patineta eléctrica

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