Herramienta de soporte para el análisis de tecnologías de movilidad eléctricos, híbridos y de combustión interna ciclo otto, disponibles en el mercado nacional en la franja de autos familiares en Bogo

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HERRAMIENTA DE SOPORTE PARA EL ANÁLISIS DE TECNOLOGÍAS DE 
MOVILIDAD ELÉCTRICOS, HÍBRIDOS Y DE COMBUSTIÓN INTERNA CICLO 
OTTO, DISPONIBLES EN EL MERCADO NACIONAL EN LA FRANJA DE 
AUTOS FAMILIARES EN BOGOTÁ D. C. 
 
 
 
 
 
 
 
CHRISTIAN FELIPE CIFUENTES CEBALLOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD LIBRE DE COLOMBIA 
SEDE BOSQUE POPULAR 
INGENIERÍA MECÁNICA 
BOGOTA D.C. 
2021
6 
 
HERRAMIENTA DE SOPORTE PARA EL ANÁLISIS DE TECNOLOGÍAS DE 
MOVILIDAD ELÉCTRICOS, HÍBRIDOS Y DE COMBUSTIÓN INTERNA CICLO 
OTTO, DISPONIBLES EN EL MERCADO NACIONAL EN LA FRANJA DE 
AUTOS FAMILIARES EN BOGOTÁ D. C. 
 
 
 
 
 
CHRISTIAN FELIPE CIFUENTES CEBALLOS 
CODIGO: 065151028 
 
 
PhD. CAMILO ANDRES ARIAS HENAO 
DIRECTOR PROYECTO 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD LIBRE DE COLOMBIA 
SEDE BOSQUE POPULAR 
INGENIERÍA MECÁNICA 
BOGOTA D.C. 
2021 
7 
 
HOJA DE ACEPTACIÓN 
 
El trabajo de grado titulado “Herramienta de soporte 
para el análisis de tecnologías de movilidad eléctricos, 
híbridos y de combustión interna ciclo otto, disponibles en 
el mercado nacional en la franja de autos familiares en 
Bogotá D. C.” realizado por el estudiante Christian Felipe 
Cifuentes Ceballos 065151028, cumple con todos los 
requisitos legales exigidos por la Universidad Libre para optar 
al título de Ingeniero Mecánico. 
 
 
 
 
 
PhD. Camilo Andrés Arias Henao 
Director del proyecto 
 
 
 
 
 
 
 
1𝑒𝑟 Evaluador 2𝑑𝑜 Evaluador 
 
 
8 
 
DEDICATORIA 
 
A instancias del final, es donde decidimos dar un vistazo a todo el camino recorrido, 
recordar tantas emociones, tantas personas, tantos momentos y lo que finalmente 
importa es culminar el ciclo, dar gracias por todo lo aprendido y comenzar una nueva 
etapa de la vida, hay tantas cosas que se olvidan y tantas otras que nos marcaron, 
que son el resumen de lo que somos hoy y de los errores que se cometieron, solo 
me queda agradecer a Dios, a mi familia y a las personas que me dejo esta parte 
de mi vida. 
GRACIAS, principalmente a mis papas, German y Mónica, hermanos, German 
Camilo y Katherin, a mi novia, Mafe, y a mi mascota perruna, Kayser. 
Por su apoyo, por su dedicación, por su compañía, por su amor, que indirectamente, 
han participado en esta obra y proceso, espero celebrarlo con ustedes. 
Dedico este trabajo que me permitirá graduarme, a ustedes. 
 
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AGRADECIMIENTOS 
 
Para mi tutor PhD. Camilo Arias, por su acompañamiento, entrega y paciencia a lo 
largo del desarrollo del trabajo por guiar cada paso en la realización de este 
proyecto, por su compromiso con la investigación y por la enseñanza en los ámbitos 
educativos. 
A la Universidad Libre y en concreto al departamento de Ingeniería Mecánica por 
cada docente comprometido con la enseñanza y crecimiento de los estudiantes en 
su ámbito académico y profesional. 
 
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RESUMEN 
Este proyecto de grado tiene como finalidad el desarrollo de una herramienta de 
soporte para el análisis de autos teniendo en cuenta las tecnologías de movilidad 
emergentes tales como los vehículos eléctricos e híbridos, para facilitar la toma de 
decisiones de aquellos usuarios que desean adquirir autos nuevos en la cuidad de 
Bogotá y no cuentan con información sustentada y verificable, la cual le permita 
basar su decisión en el desarrollo de un marco comparativo entre las diferentes 
tecnologías. 
Esta herramienta nos permite caracterizar cada tecnología disponible en el mercado 
con el fin de generar un análisis en el cual se evidencie el comportamiento de cada 
vehículo según su relación costo/energía, reuniendo así parámetros como consumo 
de energía por km, costo de producción de energía y costos totales como son la 
inversión inicial y el costo del vehículo a lo largo de su vida útil, realizando una 
proyección de las variables anteriormente mencionadas, se decide relacionar el 
parámetro Levelized Cost of Energy (LCOE), el cual es usado en las generadoras 
de energía para medir el costo de producción y operación de energía a lo largo de 
la vida útil de sus plantas. 
De acuerdo con el análisis realizado se encontró entre las tecnologías evaluadas 
(Autos de combustión interna, híbridos y eléctricos), los vehículos eléctricos 
representan una relación de LCOE 35% más alta con respecto a los carros de 
gasolina y un 77% más eficiente con relación al consumo de energía por km, 
evidenciando el desarrollo tecnológico los autos eléctricos y la oportunidad de 
mejora en cuanto temas de movilidad y desarrollo sostenible en la ciudad de Bogotá. 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
ÍNDICE 
1. ANTECEDENTES ......................................................................................... 21 
2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ................................................................. 23 
3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ................................................................ 26 
4. OBJETIVOS .................................................................................................. 27 
OBJETIVO GENERAL: ...................................................................................... 27 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS: ............................................................................ 27 
5. DELIMITACIÓN DEL PROYECTO ................................................................ 28 
6. ESTADO REFERENCIAL .............................................................................. 29 
MARCO HISTÓRICO ........................................................................................ 29 
MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 30 
6.1 Ciclo Otto ..................................................................................................... 30 
6.1.1 Factores de desempeño en motores de combustión interna ................. 31 
6.1.2 Torque .................................................................................................. 34 
6.1.3 Potencia del motor ................................................................................ 34 
6.1.4 Eficiencia térmica .................................................................................. 34 
6.1.5 Emisiones Contaminantes: ................................................................... 35 
6.1.6 Consumo específico de combustible: .................................................... 36 
6.1.7 Relación aire combustible: .................................................................... 36 
6.2 Carro eléctrico ............................................................................................. 36 
6.2.1 Energía especifica: ............................................................................... 37 
6.2.2 Potencia especifica o densidad de potencia: ........................................ 37 
6.2.3 Densidad de energía:............................................................................ 38 
6.2.4 Ciclos de vida: ...................................................................................... 38 
6.2.5 Costo de batería: .................................................................................. 38 
6.2.6 Efecto memoria: .................................................................................... 38 
6.3 Metodología para evaluar el consumo de energía y la eficiencia del vehículo:
 .......................................................................................................................... 39 
MARCO CONCEPTUAL .................................................................................... 41 
6.4.1Auto de combustión interna ................................................................... 41 
6.4.2 Motor de combustión interna: ................................................................ 41 
6.4.3 Vehículo eléctrico: ................................................................................ 42 
6.4.5 Carro hibrido .........................................................................................43 
12 
 
6.4.6 Tecnología de vehículos eléctricos e híbridos en el mundo: ................. 45 
ASPECTOS LEGALES ...................................................................................... 46 
6.5.1 Ley No. 1964 del 11 JUL 2019 .......................................................... 46 
6.5.2 Acuerdo No. 732 de 2018.................................................................. 46 
6.5.3 Resolución 5304 del 24 de octubre de 2019 ..................................... 46 
6.5.4 Artículo 25 del acuerdo 780 de 2020 ................................................. 46 
6.5.5 Decreto 1679 (17 de diciembre del 2020) .......................................... 46 
6.5.6 Decreto Distrital 073 de 2021, Articulo 3 ........................................... 47 
7. METODOLOGÍA ............................................................................................ 48 
DISEÑO METODOLÓGICO .............................................................................. 50 
DESARROLLO METODOLÓGICO .................................................................... 51 
8. CONCLUSIONES .......................................................................................... 67 
9. OPORTUNIDADES DE MEJORA .................................................................. 69 
10. ANEXOS ..................................................................................................... 70 
11. REFERENCIAS .......................................................................................... 71 
 
 
 
13 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1. III Encuentro Internacional de Movilidad Eléctrica (2019) ....................... 20 
Figura 2. Autos Eléctricos 2021-2022 ................................................................... 23 
Figura 3. Estudio de mercado de autos híbridos y ecológicos en México ............. 24 
Figura 4. Ciclo Otto ............................................................................................... 30 
Figura 5. Diagrama Pv Ciclo Otto ......................................................................... 31 
Figura 6. Sistema de Propulsión ........................................................................... 37 
Figura 7. Consumo de energía en los autos ......................................................... 55 
Figura 8. LCOE $/MWH ........................................................................................ 62 
 
14 
 
LISTA DE TABLAS 
 
Tabla 1. Metodología Proyecto ............................................................................. 49 
Tabla 2. Base de datos autos Bogotá. .................................................................. 51 
Tabla 3. Consumo de energía por auto. ................................................................ 52 
Tabla 4. Matriz LCOE ........................................................................................... 57 
 
 
file:///E:/CHRISTIAN%20CIFUENTES/CFCC/proyecto/1.1%20DESARROLLO%20PROYECTO%20FINAL.docx%23_Toc108246980
file:///E:/CHRISTIAN%20CIFUENTES/CFCC/proyecto/1.1%20DESARROLLO%20PROYECTO%20FINAL.docx%23_Toc108246982
15 
 
LISTA DE ECUACIONES 
 
Ecuación 1 ............................................................................................................ 31 
Ecuación 2 ............................................................................................................ 32 
Ecuación 3 ............................................................................................................ 32 
Ecuación 4 ............................................................................................................ 33 
Ecuación 5 ............................................................................................................ 33 
Ecuación 6 ............................................................................................................ 33 
Ecuación 7 ............................................................................................................ 34 
Ecuación 8 ............................................................................................................ 34 
Ecuación 9 ............................................................................................................ 35 
Ecuación 10 .......................................................................................................... 35 
Ecuación 11 .......................................................................................................... 36 
Ecuación 12 .......................................................................................................... 36 
Ecuación 13 .......................................................................................................... 39 
Ecuación 14 .......................................................................................................... 39 
Ecuación 15 .......................................................................................................... 39 
Ecuación 16 .......................................................................................................... 39 
Ecuación 17 .......................................................................................................... 40 
Ecuación 18 .......................................................................................................... 40 
Ecuación 19 .......................................................................................................... 40 
Ecuación 20 .......................................................................................................... 54 
Ecuación 21 .......................................................................................................... 54 
Ecuación 22 .......................................................................................................... 54 
Ecuación 23 .......................................................................................................... 54 
Ecuación 24 .......................................................................................................... 56 
Ecuación 25 .......................................................................................................... 57 
Ecuación 26 .......................................................................................................... 59 
Ecuación 27 .......................................................................................................... 59 
Ecuación 28 .......................................................................................................... 60 
Ecuación 29 .......................................................................................................... 60 
Ecuación 30 .......................................................................................................... 61 
Ecuación 31 .......................................................................................................... 61 
 
 
 
16 
 
LISTA DE ANEXOS 
 
 
Anexos 1. links relacionados Tabla 1 .................................................................... 70 
 
 
 
 
17 
 
LISTA DE SÍMBOLOS Y ACNIMOS 
 
Acrónimos 
EV - BEV Vehículo Eléctrico 
HEV Vehículo Hibrido Eléctrico 
PHEV Vehículo Hibrido Conectable 
MHEV Vehículos microhíbridos eléctricos 
FCEV Vehículo eléctrico de pila de combustible 
EVREV Vehículo eléctrico de rango extendido 
CI Combustión Interna 
PMI Émbolo está en su posición más baja ciclo otto 
PMS Émbolo alcance su posición más alta ciclo otto 
LCOE Levelized Cost of Energy 
LHV Lower heating value 
 
Símbolos 
𝑊 Trabajo de un ciclo de un motor de CI 
𝐹 Factor de desempeño motor CI 
𝑃 Presión de la cámara de combustión en ciclo CI 
𝐴𝑝 Área del pistón 
ⅆ𝑉 Volumen desplazamiento del cilindro 
x (Ecuación 1) Distancia carrera del pistón 
 𝑤 Trabajo por unidad de masa 
𝑚 Unidad de masa 
𝑊𝑏 Trabajo de freno 
𝑊𝑖 Trabajo específico en la cámarade combustión 
𝑊𝑡 Pérdidas totales en el ciclo CI 
𝑚𝑒𝑝 Presión media efectiva 
𝑉𝑑 - ∆𝑣 Volumen desplazado 
𝑏𝑚𝑒𝑝 Presión media efectiva del freno 
𝑖𝑚𝑒𝑝 Presión media efectiva indicada 
ƞ Eficiencia del motor 
𝑇 Torque motor 
Ẇ Potencia motora 
𝑈𝑝 Velocidad promedio del pistón 
𝑛𝑡 Eficiencia térmica 
𝑚𝑓 masa de combustible para un ciclo 
�̇�𝑓 Caudal de la masa del combustible 
𝑄ℎ𝑣 Valor de calor del combustible 
18 
 
ƞ𝑐 Eficiencia de combustible 
𝑠𝐶𝑂2 Emisiones contaminantes 
𝐶𝑂2 Dióxido de carbono 
CO Monóxido de carbono 
𝑠𝑓𝑐 Consumo específico de combustible 
𝐴
𝑓⁄ Relación aire combustible 
𝐹𝑇 Consumo de energía 
𝐹𝑅𝑂 Resistencia a la fricción 
𝑓 Coeficiente de fricción 
𝐹𝐿 Resistencia al avance 
𝑐𝑤 Coeficiente de avance 
𝑣0 Velocidad del ciento 
𝐹𝑆𝑖 Pendiente de la pista 
𝐸 Consumo de energía 
𝐼𝑡 Inversión inicial 
𝑀𝑡 Costos de mantenimiento y sostenimiento 
𝐹𝑡 Costo combustible 
𝑟 - VNA Factor de corrección (LOCE) 
𝐸𝑡 Consumo de energía del vehículo 
 
Unidades 
Kg Kilogramo 
kW kilovatio 
kWh kilovatio por hora 
$ Moneda local (pesos colombianos) 
n eficiencia 
km kilometro 
LCOE $/Mj 
j Julio 
L litro 
LHV kg/L 
 
19 
 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
En la actualidad el mercado de automóviles ha crecido, se ha ido incorporado 
nuevas tecnologías que están al alcance del usuario, muchas de estas prometiendo 
ayudas al medio ambiente como las tecnologías hibridas y de coches eléctricos, sin 
embargo surgen muchas dudas al respecto de estas nuevas tecnologías, esto 
puede ser un factor influyente a la hora de comprar su nuevo vehículo, el objetivo 
de este trabajo es realizar un estudio enfocado en 3 tecnologías de movilidad 
(combustión interna, híbridos y eléctricos) con el fin de establecer parámetros de 
comparación y así brindar una herramienta de análisis en la gama de vehículos 
familiares. 
El objetivo principal es el diseño de una herramienta la cual se pueda utilizar a la 
hora de comprar un vehículo en Bogotá, con la recopilación de información técnica 
de cada uno de estos modelos y artículos de investigación se busca definir 
parámetros de punto de partida para realizar un criterio de selección de estos, y así 
realizar el diseño de la herramienta que sirva como argumento científico a la hora 
de comprar un vehículo en Bogotá. 
En virtud de la investigación y la recopilación de datos se establecen variables 
características de cada tecnología la cual sirve de punto de partida para establecer 
condiciones paramétricas de cada una de ellas, estas variables se analizan para 
designar valores potenciales de estas tecnologías, se realiza una evaluación de los 
resultados obtenidos con el fin de construir una herramienta de selección para los 
usuarios que deseen adquirir un auto y no cuenten con información precisa de estas 
tecnologías. 
Para el desarrollo de este documento se realizó una base de datos, unificando las 
tecnologías presentes con el fin de caracterizar cada una de ellas y evidenciar 
variables las cuales se puedan relacionar y así generar un marco de comparación, 
se demuestra cómo se adquirieron y se evaluaron los parámetros uno a uno con 
cada tipo de tecnología, se hizo una matriz de comparación y se finalizó con el 
análisis de resultados obtenidos en este proyecto, se demuestran las ventajas y 
desventajas de cada tecnología y se tomó una decisión final basados en la 
comparación de los parámetros establecidos. 
 
20 
 
 
JUSTIFICACIÓN 
 
Este trabajo busca diseñar una herramienta de análisis de automóviles para que los 
usuarios tengan argumentos basados un estudio en él cuál compara parámetros de 
eficiencia en los autos de combustión interna y carros eléctricos. Brindando 
información de cada tipo de auto con el fin de encontrar los beneficios y las 
debilidades de cada uno de ellos, basados en las fichas técnicas y en la información 
encontrada en bases de datos, así el usuario tendrá una herramienta de selección, 
conociendo su necesidad y cual se adapta a lo requerido. 
Al realizar este trabajo se tienen en cuenta parámetros específicos con el fin de 
evidenciar los conocimientos adquiridos en la carrera de ingeniería mecánica, 
relacionando conceptos como eficiencia de un motor, rendimiento, costo de 
mantenimiento, costo en relación de la vida útil del activo, emisiones generadas por 
cada tipo de automóvil, entre otros. 
Aplicando estos conocimientos en el área de la ingeniería mecánica, brindará un 
camino de selección basado en los argumentos finales del proyecto analizando cada 
tipo de automóvil considerando sus características, con el fin de brindar información 
no solo en la decisión de compra, sino también como beneficio directo se 
proporcionará una herramienta de información la cual se podrá usar en el diseño y 
construcción de vehículos prototipos o autos construidos en proyectos 
universitarios. 
Como aportes de investigación del proyecto se busca caracterizar los tipos de 
automóviles en el mercado, brindando así una serie de beneficios al brindar 
información específica de los parámetros analizados, según Move Latam en una 
presentación en el III Encuentro Internacional de Movilidad Eléctrica (2019). Se 
refirió a que si el transporte público fuera Eléctrico se evidenciarían estos cambios: 
 
Figura 1. III Encuentro Internacional de Movilidad Eléctrica (2019) 
 
Fuente 1. Consejo Mundial de Energía Colombia - José Antonio Vargas Lleras, Presidente 
En la anterior imagen podemos apreciar las cifras de personas que mueren por 
problemas respiratorios (3.455), cuyas muertes se atribuyen a la contaminación 
producida por los vehículos. También representa cuánto dinero se ahorrará en 
combustible si se tuviera un vehículo eléctrico y finalmente la reducción de CO2 
gracias a la movilidad eléctrica. (Wold Energy Council, 2019) 
21 
 
 
1. ANTECEDENTES 
 
A continuación, se realiza un análisis de referencias relacionas con la investigación 
del presente proyecto, en la recolección de antecedentes se buscó definir los 
parámetros los cuales se evaluarán a lo largo del proyecto, con el fin de proporcionar 
métodos o con el propósito de fundamentar la elección de variables de comparación. 
Con el avance de la tecnología se evidencia la entrada de nuevos tipos de vehículos 
en el mercado, como los vehículos eléctricos (EV) y los híbridos (HEV y PHEV), 
siendo estos los que prometen tener un menor impacto al medio ambiente y una 
mejor eficiencia del vehículo, según Alcazár y Martínez el diseño y gestión de 
energía son datos fundamentales para determinar y calcular los parámetros de 
eficiencia y el consumo de energía en los vehículos, en el artículo se presenta el 
desarrollo de un modelo matemático que puede predecir la energía consumida total 
de los vehículos, este trabajo se presentó en la conferencia técnica de ingeniería de 
diseño ASME en el año 2018. (Alcázar García & Martínez, 2018) 
La importante participación y los incentivos para la compra de vehículos eléctricos 
es algo que los gobiernos han implementado con leyes, acuerdos, decretos y 
resoluciones como (Congreso de Colombia, 2019), ( Acuerdo No.732, 2018) y 
(Resolución 5304, 2019). Con esto se busca reducir los niveles de CO2 ya que estas 
nuevas tecnologías prometen ser más limpias, Se analizaron dos artículos en los 
cuales se implementa una metodología de evaluación del ciclo de vida de los 
combustibles utilizados en cada una de estas tecnologías, con el fin de reflejar la 
sostenibilidad de los EV, HEV, PHEV y de combustión interna, se realiza un estudio 
exhaustivo partiendo desde la extracción de materias primas hasta el fin del ciclo de 
vida de estos, se evalúa el impacto ambiental del cambio climáticos, efectos de 
calidad de aire y el impacto de agotamiento de los recursos energéticos, en los 
resultados de estos artículos se evidencia que los vehículos híbridos y eléctricos no 
dominan el desempeño de todoslas dimensiones ambientales, es decir, ninguna 
tecnología se deberá catalogar como limpia si en el estudio se detalla el proceso de 
fabricación y mantenimiento. (Bicer & Dincer, 2018) (Mohammad Hossein, Tahere, 
& Anwar, 2015) 
Sin duda el beneficio al cuidado del medio ambiente es un parámetro que se tendrá 
en cuenta en presente trabajo, García realizo un análisis de los gases producidos 
por los vehículos térmicos en Bogotá, en el cual se encontró que el 14,7% con motor 
de gasolina no cumplen con el límite permitido para el monóxido de carbono 
establecido por las normas ambientales de la cuidad y que el 22,6% incumplen con 
las normas de hidrocarburos, los datos de este monitoreo de emisiones se tendrán 
en cuenta para el planteamiento de una alternativa para el futuro de la movilidad en 
Bogotá, buscando así un cambio en la calidad del aire en la cuidad. (García Lozada, 
2004) 
22 
 
La identificación y comparación de parámetros de rendimiento según los benéficos 
brindados por el tipo de motor y los componentes de un vehículo brindan la 
posibilidad de realizar un análisis clasificando las necesidades de cada persona y 
los requerimientos de este, así como se realiza en el diseño de un tren de potencia 
eléctrico de 200 KW realizado en la Universidad Nacional de Colombia, en el cual 
buscan diseñar un vehículo de alto desempeño para correr un cuarto de milla en 10 
segundos, al desarrollar este proyecto realizan cálculos de potencia y energía 
necesarias para dimensionar y seleccionar el motor y los componentes adecuados 
de este auto. También se evalúan alternativas de trenes de potencia para 
seleccionar la mejor configuración, buscando la que le brinde la mayor eficiencia 
posible. (Martínez, Munoz, & Yamamoto, 2016) brindando así métodos de cálculo 
para parámetros de evaluación. 
Así como en las investigaciones de diseño se evidencian los cálculos y los análisis 
requeridos para la elaboración del proyecto, se encuentra que en un trabajo de 
conversión de un vehículo térmico a uno eléctrico, elaboran un análisis de la 
dinámica de tracción del vehículo con el fin de definir la capacidad necesaria del 
sistema eléctrico, también se realiza una comparación del antes y después del 
vehículo en el cual evalúan variables como costo de combustible, potencia, relación 
de masa, niveles de contaminación entre otros, los cuales fundamentan métodos de 
comparación entre las dos tecnologías de estos autos. (Salazar Marín, Arroyave 
Londoño, & Romero Piedrahita, 2019) 
 
 
23 
 
 
2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 
Este proyecto se realizó con el fin de diseñar una herramienta de análisis de 
automóviles en la gama familiar, evaluados bajo parámetros necesarios para definir 
la eficiencia energética, se analizarán debido a que en la actualidad el mercado 
tiene un amplio portafolio para escoger el vehículo que quiere, necesita o le gusta, 
pero ¿Cuáles son los factores que se tienen en cuenta a la hora de comprar un 
auto? ¿Se tienen en cuenta las ventajas de las nuevas tecnologías al comprar un 
auto? 
Para el sector automovilístico en Colombia se evidencia un crecimiento exponencial 
en la adquisición de vehículos cero emisiones sin embargo eso no es comparable 
con los datos de los de combustión interna y por otro lado el crecimiento en 
comparación con países como Estados Unidos o china el crecimiento ha sido más 
lento, según el artículo de la revista el Carro Colombiano es necesario realiza 
proyectos o incentivos para promover estas tecnologías en el país (Restrepo 
Mantilla, 2022). Por otro lado, las cifras publicadas por la Asociación Nacional de 
Movilidad Sostenible en Colombia, Andemos público el crecimiento de vehículos 
eléctricos matriculados en el primer trimestre del año 2022, situando a Colombia en 
la vanguardia del crecimiento en latino América. 
 
Figura 2. Autos Eléctricos 2021-2022 
 
Fuente 2. Andemos recuperado de: https://www.dw.com/es/crece-la-venta-de-veh%C3%ADculos-
el%C3%A9ctricos-en-am%C3%A9rica-latina-con-colombia-a-la-vanguardia/a-61906195 
 
En un estudio de mercado realizado por IDC en Estados Unidos indica que la 
intención de compra de los vehículos eléctricos e híbridos es superior a las otras 
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tecnologías, aunque la tendencia sea mayor, a la hora de comprar su auto se 
reservan las dudas acerca de estas (Arcano, 2019), este patrón también se 
evidencia en la conducta de los compradores en México según un estudio realizado 
por Mercawise el cual mediante la Figura 3 (24 pagina) demuestra los datos más 
relevantes que se tienen en cuenta al momento de adquirir un vehículo hibrido o 
eléctrico. (Mercawise, 2017) 
Figura 3. Estudio de mercado de autos híbridos y ecológicos en México 
 
Fuente 3. Mercawise recuperado de: https://www.mercawise.com/estudios-de-mercado-en-mexico/estudio-de-
mercado-sobre-autos-hibridos-y-electricos 
El patrón que se evidencia según estos dos estudios de mercado demuestra que la 
falta de conocimiento de las nuevas tecnologías es un factor influyente al adquirir 
su auto, en Colombia, puede estar pasando lo mismo, la falta de información y el 
desconocimiento del funcionamiento de estas tecnologías en el país puede ser un 
factor negativo a la hora de adquirir un vehículo nuevo. 
25 
 
Como aporte de investigación se asistió a III Encuentro Internacional de Movilidad 
Eléctrica (2019) en el cual el énfasis principal de esta reunión es la necesidad de 
hacer un cambio en el país a movilidad eléctrica, como contribución a esto se 
evidencio como las Marcas internacionales han adquirido o desarrollado nuevas 
tecnologías que contribuyen a la movilidad eléctrica, también como el país mediante 
el Ministerio de Transporte ha realizado convenios para que los usuarios de estas 
tecnologías reciban beneficios al adquirir y al tener un vehículo eléctrico con el fin 
de incentivar la compra y el cambio de movilidad. (Wold Energy Council, 2019) 
En un estudio realizado por Téllez (2018) sobre la “Situación automotriz Colombia” 
se encuentra que en Bogotá más de 500 mil hogares cuentan con por lo menos un 
carro por familia, que en su mayoría son carros de combustión interna (Téllez, 
2018). Teniendo en cuenta esta situación se busca orientar la decisión de compra 
de estos autos, si bien el porcentaje autos de combustible supera la de los híbridos 
y eléctricos, que factores son los asumidos a la hora de comprar, el usuario de estos 
autos que busca a la hora de decidir cuál será su carro nuevo, bajo que normas o 
que incentivos lo lleva a elegir. 
Según cifras de Andemos (Asociación Nacional de Movilidad Sostenible) El año 
2019 cerró con un crecimiento del 2,7% en la venta de autos nuevos, el mejor 
desempeño se registró en la venta de vehículos híbridos y eléctricos, con un 
aumento del 236%, frente a las unidades vendías en el 2018. Esto nos indica que 
el país ha tenido un crecimiento exponencial en la presencia de este tipo de 
automóviles (ver Figura 2, pag. 23 ), sin embargo se evidencia que la venta de autos 
de combustión interna sigue expandiéndose, en el 2019 Renault cerró con 57.66 
unidades vendidas con la mayor participación es este tipo de autos, teniendo en 
cuenta de el gran crecimiento de las nuevas tecnologías en vehículos Híbridos y 
Eléctricos, porque en el país, la comprar de autos de combustible fósil sigue en 
aumento, estos compradores tienen en cuenta los beneficios de invertir en nuevas 
tecnologías o desconocen la comparación de estos autos. (Andemos, 2019) 
Con el fin de proporcionar una comparación de que auto debe comprar basándose 
en parámetros como consumo de energía y costo de producción energético se 
busca generar una herramienta guía de selección para que los usuarios y posibles 
compradores de automóviles, tenga información detallada acerca de cada carro, 
¿Cuáles son sus ventajas? Y ¿cuáles son sus desventajas? En comparación de los 
demás modelos. 
Para esto se tienen en cuenta los parámetros necesarios para definir la eficiencia 
basados en la información técnicade estas tecnologías. Los autos a estudiar son 
los de combustión interna, hibridos y eléctricos, para así poder dar un punto de vista 
basado en el presente estudio, de que carro tiene mayor relación entre los 
parámetros establecidos y propuestos en este trabajo. Así beneficiar directamente 
al comprador al orientarlo en las diferentes tecnologías existentes, frente a las dudas 
del mercado y de las oportunidades energéticas. 
 
26 
 
 
3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 
 
En función de lo anterior se desarrolla este proyecto con la intensión de generar una 
herramienta de soporte en la cual se evalúan diferentes parámetros como el 
consumo de energía y el costo total del vehículo a lo largo de si vida útil, con el fin 
de analizar las ventajas y desventajas de cada una de estas tecnologías disponibles 
en el mercado automotriz. 
Los datos para la evaluación de obtendrán mediante las bases de datos o fichas 
técnicas recopiladas de los proveedores y de la información proporcionada 
directamente de las marcas, con el fin de realizar la evaluación en función de los 
datos conocidos de cada vehículo. 
A partir de los resultados de los parámetros analizados, se plantea ¿Es posible, en 
función de la información recopilada de cada tecnología generar parámetros de 
selección para los vehículos eléctricos, híbridos y de combustión interna ciclo Otto? 
 
27 
 
 
4. OBJETIVOS 
 
OBJETIVO GENERAL: 
 
Diseñar una herramienta de soporte para el análisis de tecnologías de movilidad 
eléctricos y de combustión interna ciclo Otto, disponibles en el mercado nacional en 
la franja de autos familiares. 
 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 
 
1. Determinar la línea base de tecnologías eléctricas nacionales mediante la 
recolección de información técnica del mercado automotriz nacional. 
 
2. Generar un marco de comparación mediante los parámetros necesarios para 
definir la eficiencia basados en fichas técnicas y bases de datos para 
tecnologías eléctricas y de combustión interna ciclo Otto. 
 
3. Definir un procedimiento de análisis para apoyar la decisión de compra de un 
vehículo del mercado en Bogotá. 
 
28 
 
 
5. DELIMITACIÓN DEL PROYECTO 
• Espacio 
Mercado automotriz en Bogotá, Colombia 2020 
• Temática 
Maquinas térmicas y maquinas eléctricas, en relación con los vehículos, brindando 
un análisis de comparación de las tecnologías disponibles 
• Tiempo 
 El desarrollo del trabajo se realizará en el semestre cursado del 2020-2 y 2021-1. 
• Población y Muestra 
 Vehículos de combustión interna y eléctricos, disponibles en el presente año. 
• Instrumentos 
 Métodos de comparación de eficiencia, emisiones, información de catálogos, uso 
de software, hoja de cálculo, para la realización de la herramienta. 
 
29 
 
 
6. ESTADO REFERENCIAL 
 
MARCO HISTÓRICO 
Historia del automóvil en Colombia 
Con el avance de la tecnología en el mundo hemos sido testigos de constantes 
cambios, no solo ha evolucionado nuestra manera de comunicarnos si no también 
la forma en la que nos transportamos; desde 1899, año en el cual ingresó a nuestro 
país el primer carro de combustión por gasolina e iniciación con manivela, a partir 
de ese momento cambió nuestra perspectiva de la forma en la que nos movilizamos 
en la ciudad, Según Daniel Moreno (2018) en el año 1901 se llevó el primer carro a 
Bogotá era un Orient que alcanzaba casi 20 Km por hora. Estos carros eran traídos 
desarmados y ya estando en su destino final un ingeniero se encargaba de su 
construcción, en 1922 llegó un Ford este fue el primer carro en ingresar al país en 
una embarcación por el río magdalena. (Moreno, 2018) 
El ingreso de vehículos al país se volvió cada vez más constante gracias a esto se 
dio el mayor cambio en cuanto a la industria automotriz, tiempo después llegó el 
Renault 4 el cual es considerado el primer carro comercial en Colombia, este tuvo 
gran impacto entre las familias colombianas por su comodidad en el interior y su 
facilidad de manejo, gracias a esta gran acogida del vehículo, fue un punto clave 
para la industria automotriz, su paso a seguir era brindar nuevas alternativas de 
autos más acordes a cada necesidad, contemplado cada vez más modelos y 
diseños los cuales puedan suplir con la demanda generada a lo largo de los años. 
(Moreno, 2018) 
En el presente año (2019) se encuentra un amplio catálogo de automóviles sea 
camioneta, automóvil o autobús, estos pueden ser de combustión sea por gasolina 
o diésel, híbridos y eléctricos. 
Según un estudio realizado por Téllez (2018) sobre la “Situación automotriz 
Colombia” se encuentra que en Bogotá más de 500 mil hogares cuentan con por lo 
menos un carro por familia, en su mayoría carros de combustión interna. (Téllez, 
2018) 
Pero al pasar los años sea evidenciado el daño ocasionado en nuestro entorno y la 
industria automotriz es partícipe de estos efectos negativos, las empresas y los 
países se han puesto en la tarea de buscar alternativas para seguir abasteciendo la 
demanda constante de automóviles con menos efectos colaterales y así contribuir 
al sostenimiento y cuidado del medio ambiente. 
30 
 
El actual gobierno de Colombia ha decretado incentivos para incentivar la compra 
de autos eléctricos, este es un paso para promover el uso de tecnologías limpias, 
las cuales reducirán las emisiones contaminantes. (EL TIEMPO, 2020) 
 
MARCO TEÓRICO 
6.1 Ciclo Otto 
 
El ciclo Otto es un ciclo ideal para las maquinas reciprocantes de encendido de 
chispa. Su nombre se debe a Nikolaus Otto, que en el año 1876 construyo una 
maquina utilizando el presente ciclo propuesto por Beau de Ronchas en 1862. La 
mayoría de máquinas de encendido de chispa se dividen en cuatro tiempos, en el 
cual 2 son mecánicos dentro del cilindro, y el cigüeñal completa dos revoluciones 
de por cada ciclo termodinámico. (Cengel, Septima Edición) 
Figura 4. Ciclo Otto 
 
Fuente 4. Libro Termodinámica Cengel 
Como se muestra en la Figura 4 la válvula de admisión como la de escape se 
encuentran cerradas y el émbolo está en su posición más baja (PMI). Durante la 
carrera de compresión el émbolo se mueve hacia arriba y comprime la mezcla de 
aire y de combustible. Antes de que el émbolo alcance su posición más alta (PMS), 
la bujía produce una chispa y la mezcla hace combustión, lo cual aumenta la presión 
en la cámara impulsando al émbolo hacia abajo, el cual obliga al cigüeñal a rotar y 
31 
 
esto hace que se produzca la salida de trabajo útil durante la carrera de expansión 
o de potencia, al final de esta carrera el émbolo se encuentra en la posición más 
baja (esto quiere decir que termina su primer ciclo mecánico) y el cilindro se llena 
con los productos de la combustión. Después el émbolo se mueve hacia arriba una 
vez más y evacua los gases de escape por la válvula de escape (esta es 
denominada la carrera de escape), para descender por segunda vez extrayendo 
una mezcla fresca de aire y combustible a través de la válvula de admisión (Carrera 
de admisión). Obsérvese que la primera presión en el cilindro está un poco arria del 
valor atmosférico durante la carrera de escape y un poco abajo durante la carrera 
de admisión. (Cengel, Septima Edición) 
 
Figura 5. Diagrama Pv Ciclo Otto 
 
Fuente 5. Libro Termodinámica Cengel 
 
6.1.1 Factores de desempeño en motores de combustión interna 
 
Debido al funcionamiento de este tipo de motor se encuentra que el trabajo (W) es 
la salida del motor la que es generada por los gases de combustión en los cilindros. 
La fuerza se da debido a la presión de gas sobre el pistón móvil genera el trabajo 
en un ciclo de CI. en condiciones ideales despreciando la fricción: (Pulkrabek. W, 
2007) 
𝑊 = ∫ 𝐹 ⅆ𝑥 = ∫ 𝑃 𝐴𝑝 ⅆ𝑥 
 
𝑊 = ∫ 𝑃 ⅆ𝑉 Ecuación 1 
 
En donde: 
32 
 
P: la presión de la cámara de combustión 
Ap: Área del pistón 
x: Distancia de carrera del pistón 
dV: Volumen de desplazamiento del cilindro 
 
Si se analiza por unidad de masa se obtiene que: 
 
𝑤 =
𝑊
𝑚𝑤 = ∫ 𝑝 ⅆ𝑉 Ecuación 2 
 
 
Masa está representada como (m) 
Sin embargo, se debe tener en cuenta las pérdidas sufridas por la fricción y 
diferentes perdidas que se tiene en los dispositivos del motor (bomba de aceite, 
compresor, alternador, entre otros). (Pulkrabek. W, 2007) 
 
𝑊𝑏 = 𝑊𝑖 = 𝑊𝑡 
 
Ecuación 3 
Donde: 
𝑊𝑏: Trabajo de freno 
𝑊𝑖: Trabajo específico en la cámara de combustión 
𝑊𝑡: Pérdidas totales 
 
 
 
33 
 
Como la presión de los cilindros varia, se debe medir una presión efectiva 
(designada mep). (Pulkrabek. W, 2007) 
𝑤 = (𝑚𝑒𝑝) ∆𝑣 
∆𝑣 = 𝑣𝐵𝐷𝐶 − 𝑣𝑅𝐷𝐶 
 
Ecuación 4 
 
𝑚𝑒𝑝 = 𝑤
∆𝑣⁄ = 𝑤
𝑉𝑑
⁄ 
Donde: 
𝑚𝑒𝑝: Presión media efectiva 
w: Trabajo específico de un ciclo 
𝑉𝑑: Volumen desplazado 
También se debe calcular la presión media efectiva del freno, la cual es la relación 
del trabajo real que entrega el motor y el volumen de desplazamiento. (Pulkrabek. 
W, 2007) 
𝑏𝑚𝑒𝑝 =
𝑊𝑏
∆𝑏⁄ Ecuación 5 
 
Una vez calculados, se haya la presión constante de cada carrera de potencia en 
el motor (designada como 𝑖𝑚𝑒𝑝) (Pulkrabek. W, 2007) 
 
𝑖𝑚𝑒𝑝 =
𝑖𝑚𝑒𝑝
𝑛⁄ 
 
Ecuación 6 
Donde: 
𝑖𝑚𝑒𝑝: Presión media efectiva indicada 
𝑛 : Eficiencia del motor 
 
 
 
34 
 
6.1.2 Torque 
 
El torque de un motor es la fuerza que actúa sobre el pistón la cual se multiplica por 
el cargo del brazo: (Pulkrabek. W, 2007) 
 
 
𝑇 = 𝑊𝑏 (
𝑏𝑚𝑒𝑝(𝑉𝑑)
4𝜋
⁄ ) 
 
Ecuación 7 
 
6.1.3 Potencia del motor 
 
Es la tasa de trabajo del motor siendo velocidad sobre revoluciones por ciclo. 
Como es un motor de 4 tiempos se toma 2 revoluciones por ciclo (Pulkrabek. W, 
2007) 
 
Ẇ = 𝑚𝑒𝑝(
𝐴𝑝 𝑈𝑝
2
⁄ ) 
 
Ecuación 8 
Donde: 
𝐴𝑝 : Área de la cara de los pistones 
𝑈𝑝: Velocidad promedio del pistón 
 
6.1.4 Eficiencia térmica 
 
Se mide como la relación que existe entre la cantidad de energía que suministra la 
mezcla aire combustible que ingresa a la cámara de combustión y la cantidad de 
energía que es aprovechada. (Pulkrabek. W, 2007) 
 
 
𝑛𝑡 = 
𝑊
𝑄𝑖𝑛
 𝑛𝑡 = 
Ẇ
�̇�𝑖𝑛
 
 
35 
 
 
𝑛𝑡 =
Ẇ
�̇�𝑓 𝑄ℎ𝑣 ƞ𝑐
 
Ecuación 9 
Donde: 
𝑊: Trabajo por ciclo 
Ẇ: Potencia 
𝑚𝑓: Masa de combustible para un ciclo 
�̇�𝑓: Caudal de la masa del combustible 
𝑄ℎ𝑣: Valor de calor del combustible 
ƞ𝑐: Eficiencia de combustible 
 
6.1.5 Emisiones Contaminantes: 
 
Debido a que las emisiones serán un parámetro de evaluación para la comparación 
entre las diferentes tecnologías de autos, se denominan contaminantes a los 
agentes nocivos para la salud y para el medio ambiente los cuales se encuentras 
regulados por los gobiernos, en los cuales se evalúa el monóxido de carbono (CO) 
y el dióxido de carbono (CO2). (Pulkrabek. W, 2007) 
𝑠𝐶𝑂2 = 
ṁ 𝐶𝑂2
𝑃
 
 
𝑠𝐶𝑂 = 
ṁ 𝐶𝑂
𝑃
 
 
Ecuación 
10 
Estos factores se pueden medir por cantidad contaminante emitida por los gases de 
escape o cantidad emitida por combustible consumido. 
 
 
36 
 
6.1.6 Consumo específico de combustible: 
 
Es la relación entren flujo masico de combustible y la potencia entregada 
(Pulkrabek. W, 2007) 
 
𝑠𝑓𝑐 =
ṁ 𝑓
𝑃
 
 
Ecuación 
11 
6.1.7 Relación aire combustible: 
 
Es la relación entre aire y combustible en la cámara de combustión, este factor es 
importante para el rendimiento del motor. (Pulkrabek. W, 2007) 
 
𝐴
𝑓⁄ =
ṁ 𝑎
ṁ 𝑓
⁄ 
Ecuación 
12 
 
6.2 Carro eléctrico 
 
Es un vehículo impulsado por uno o más motores eléctricos. la tracción puede ser 
proporcionada por ruedas o hélices impulsadas por motores rotativos, en otros 
casos se suele utilizar un tipo de motores no rotativos, como lo son los motores 
lineales o inerciales, los cuales sirven para alimentar la energía que se almacena 
en las baterías recargables. 
 
37 
 
Figura 6. Sistema de Propulsión
 
Fuente 6. (Gonzales, y otros, 2010) 
 
6.2.1 Energía especifica: 
 
Es un factor determinante para la autonomía de las baterías, la energía especifica 
es la cantidad de energía que se puede almacenar en la batería por el kilogramo de 
su masa, se expresa en W*h/Kg es decir Vatios por hora sobre la unidad de masa 
kilogramo, se debe indicar el régimen de descarga al que fue sometida dicha 
batería. 
Entre la unidad de medida de energía específica sea mayor proporciona una mayor 
autonomía, o se puede mantener una potencia alta largo periodo de tiempo, a su 
vez esta también proporciona una mayor eficiencia en el uso de los recursos 
energéticos. 
Al tener alto índice de energía específica proporciona más kilómetros por ciclo, y 
por lo tanto en una vida más larga de las baterías. Con menos ciclos de carga, las 
baterías llegarán algún día incluso a durar toda la vida del coche. (Gonzales, y otros, 
2010) 
 
6.2.2 Potencia especifica o densidad de potencia: 
 
Es un parámetro esencial para determinar la aceleración, este es el número máximo 
de Vatios sobre Kilogramo (W/Kg) que una batería desarrolla a un indicado régimen 
de descarga, es poder especifico es máximo cuando la batería se encuentra en su 
38 
 
totalidad cargada, a medida que esta se va descargando este poder especifico 
disminuye al igual que la aceración. 
Esta densidad de potencia se mide en su mayoría con el régimen de descarga en 
un 80%. (Gonzales, y otros, 2010) 
 
6.2.3 Densidad de energía: 
 
La densidad de energía es la cantidad de energía que una batería puede almacenar 
en relación con su tamaño. Esta es la cantidad de energía en Vatios por hora que 
una batería almacena por un litro de su volumen para un valor específico de 
descarga. (Gonzales, y otros, 2010) 
 
6.2.4 Ciclos de vida: 
 
Es el número de veces el cual la batería puede ser cargada y descargada durante 
su servicio, en el momento que esta no se pueda cargar en un margen superior de 
80% se puede decir que es el fin de la vida útil de esta. (Gonzales, y otros, 2010) 
Es de suma importancia resaltar que el incorrecto uso de la batería es causal de 
deterioro anticipado, es decir que existen maneras en la que una batería puede 
perder su vida útil antes de lo provisto por mal uso de esta. (Gonzales, y otros, 2010) 
 
6.2.5 Costo de batería: 
 
El costo de una batería esta expresado en unidades monetarias sobre kilovatio por 
hora, es decir unidad de $/kW*h el caso de Colombia. (Gonzales, y otros, 2010) 
 
 
6.2.6 Efecto memoria: 
 
Es conocido como el efecto que ocurre cuando al usar la batería no se consume el 
toral de la energía capaz de entregar y se carga de nuevo, al no usar toda esta 
energía la batería asume que no debe entregar el total de la energía y en la siguiente 
carga, la energía se agotara en menor tiempo. (Gonzales, y otros, 2010) 
Para evitar que este efecto aparezca se recomienda utilizar el total de energía 
disponible antes de la siguiente recarga completa. 
 
 
39 
 
 
6.3 Metodología para evaluar el consumo de energía y la eficiencia del vehículo: 
 
Se debe tener en cuenta los principios básicos de la dinámica del vehículo dinámica 
longitudinal del funcionamiento total de un automóvil: (Alcázar García & Martínez, 
2018) 
 
𝐹𝑇 = 𝑚 ∗ 𝑎 + 𝐹𝑅𝑂 + 𝐹𝐿 + 𝐹𝑆𝑖 Ecuación 
13 
Donde: 
m: Masa del vehículo en kg 
a: Aceleración de carro en m/s2 
 
𝐹𝑅𝑂 = 𝑓 ∗ 𝑚 ∗ 𝑔 Ecuación 
14 
Donde: 
𝐹𝑅𝑂: Resistencia a la fricción 
g: Gravedad en m/s2 
𝑓: Coeficiente de fricción 
 
𝑓 = 0.01 ∗ (1 +
𝑣
100
) 
Ecuación 
15 
 
Donde: 
V=Velocidad del vehículo en m/s 
 
𝐹𝐿 = 0.5 ∗ 𝜌 ∗ 𝑐𝑤 ∗ 𝐴 ∗ (𝑣 + 𝑣0)2 Ecuación 
16 
Donde: 
𝐹𝐿: Resistencia al avance 
𝜌: Densidad del aire de las condiciones ambientales del estudio en Kg/m3 
40 
 
𝑐𝑤: coeficiente de avance 
A: Área frontal del carro en m2 
𝑣0: Velocidad del viento en m/s (en este trabajo será 0) 
 
𝐹𝑆𝑖 = 0.01 ∗ 𝑚 ∗ 𝑔 ∗ 𝑆𝑒𝑛(𝛼) Ecuación 
17 
Donde: 
𝐹𝑆𝑖: Pendientede la pista (positivo si es inclinado y negativo si es declinado 
α: Angulo de la pendiente (normalmente considerado 0) 
 
𝑃 =
𝐹𝑇 ∗ 𝑣
𝜂
 
Ecuación 
18 
Donde: 
P: Potencia necesaria para la aceleración, que es igual a la resistencia de 
potencia y a las perdías de potencia. 
η: perdida de potencia por componentes del vehículo 
 
Esta es la ecuación que se va a utilizar para calcular el consumo de energía para 
mover el vehículo (E), calculado por: (Alcázar García & Martínez, 2018) 
 
𝐸 = ∫ 𝑃𝑆𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 (𝑡)ⅆ𝑡 + 
𝑇𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛
∫ 𝑃𝐸𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 (𝑡)ⅆ𝑡
𝐹𝑟𝑒𝑛𝑜
 
 
Ecuación 
19 
Donde: 
t: es el tiempo en segundos 
Se evalúa la potencia utilizada para mover el vehículo (tracción) más la energía 
recuperada en el freno regenerativo operando un motor impulsor con generador y 
restituirlo en las baterías, en caso de que la tecnología esté disponible en el 
automóvil estudiado. (Alcázar García & Martínez, 2018) 
 
41 
 
 
MARCO CONCEPTUAL 
 
6.4.1Auto de combustión interna 
 
El motor de un carro de combustión interna transforma el calor generado por el 
combustible (gasolina, diésel, gas o biocombustible) en el movimiento mecánico, 
haciendo que el auto se mueva. Durante el proceso el oxígeno del aire se mezcla 
con el combustible y este hace que explote en caso de que el combustible sea 
gasolina, generando una fuerza de expansión térmica a dentro de la camisa del 
pistón, debido a la fuerza ejercida se acciona el pistón, que a su vez empuja el 
cigüeñal y el movimiento de este es el que hace girar los ejes y a su vez las ruedas 
del auto. (AutoScout24, 2018) 
 
6.4.2 Motor de combustión interna: 
 
Es el mecanismo que sirve para transformar energía química térmica en energía 
mecánica por medio de un combustible de trabajo que se somete a la combustión 
para generar la energía al interior del cilindro. (Gonzales, y otros, 2010) 
Ilustración 1. Motor combustión interna Volvo 
 
Fuente 7. Volvo oficial 
42 
 
 
6.4.3 Vehículo eléctrico: 
 
Un auto eléctrico está conformado por un sistema de propulsión compuesto por uno 
o más motores eléctricos los cuales sirven para alimentar la energía que se 
almacena en las baterías recargables. La batería se recarga en estaciones 
designadas, en la casa con adaptación o en toma corriente eléctrica. 
 
 
Ilustración 2. Vehículo eléctrico 
 
Fuente 8. electude beheer b.v 
 
 
43 
 
6.4.4 Motor eléctrico: 
Es una máquina rotativa que transforma la energía eléctrica en energía mecánica, 
por medio de diferentes interacciones electromagnéticas. Existen motores eléctricos 
que son reversibles, esto significa que pueden hacer el proceso inverso 
anteriormente mencionado, esto es transformar la energía mecánica en energía 
eléctrica pasando a funcionar como un generador. 
 
Ilustración 3. Motor eléctrico BMW 
 
Fuente 9. Motor síncrono del BMW i3 (BMW, 2021) 
 
6.4.5 Carro hibrido 
 
Un híbrido es un carro que combina dos motores, uno de combustión interna y otro 
eléctrico alimentado por baterías adicionales a la principal. Existen varios tipos de 
estos vehículos en los cuales encontramos los siguientes: 
 
• HEV (Hybrid Electric Vehicle)- Coche hibrido eléctrico 
También conocidos como híbridos no enchufables, estos combinan un motor de 
combustión, el cual es el motor principal en su mayoría son alimentados por 
gasolina, con uno o varios motores eléctricos, contienen unas pequeñas baterías 
que se auto recargan con el movimiento del motor. (motor, 2018) 
En el mercado nacional se tiene el modelo líder en ventas HEV que es el Corolla 
Cross Hibrido. (Eltiempo, 2022) 
 
44 
 
Ilustración 4. esquema vehículos HEV 
 
Fuente 10.electude beheer b.v 
• MHEV (Mild Hybrid Electric Vehicle) – Vehículo microhíbridos eléctricos 
Tecnología similar a los autos HEV, su tren motriz principal es de uso de combustible 
fósil, no puede moverse usando solo la parte eléctrica, esta se usa para suplir temas 
de la parte eléctrica como aire acondicionado lo cual contribuye a la disminución del 
uso del combustible principal. (Eltiempo, 2022) 
También conocidos como sistemas de 48 voltios, estos híbridos parciales o con 
hibridación leve, cuentan con un motor de combustión interna como motor principal, 
tiene un motor eléctrico para suministrar potencia. (motor, 2018) 
Un representante de esta tecnología en el país es el Suzuki Swift Híbrido. (Eltiempo, 
2022) 
Ilustración 5. Vehiculo hibrido 
 
Fuente 11. Sistema de recarga Suzuki Swift Híbrido 
45 
 
• PHEV (plug-in Hybrid Electric Vehicle)-Coche híbrido eléctrico enchufable 
Estos autos cuentan con un motor de combustión interna y uno o más motores 
eléctricos, cuenta con un paquete de baterías de iones de litio. estas permiten que 
el auto circule en modo totalmente eléctrico, de solo gasolina o el tipo híbrido 
disponiendo del máximo rendimiento del vehículo. (motor, 2018) 
 
• FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle)- Auto eléctrico de pila de combustible 
Estos vehículos hacen uso del hidrógeno de modo carburante para generar una 
conversión en la cual el hidrógeno se oxida y los electrones que se pierde es la 
corriente eléctrica de las pilas de combustible que mueven los motores eléctricos. 
(motor, 2018) 
 
6.4.6 Tecnología de vehículos eléctricos e híbridos en el mundo: 
 
Ilustración 6. vehículos en el mundo 
 
Fuente 12. El tiempo (Eltiempo, 2022) 
46 
 
ASPECTOS LEGALES 
 
6.5.1 Ley No. 1964 del 11 JUL 2019: por medio de la cual se promueve el uso 
de vehículos eléctricos en Colombia y se dictan otras disposiciones. 
(Congreso de Colombia, 2019). En el cual disponen una tarifa de 
impuesto que no exceda el 1 % del valor comercial del vehículo y a su vez 
un descuento sobre la revisión tecno mecánica. 
 
6.5.2 Acuerdo No. 732 de 2018: Por medio del cual se adoptan medidas para 
la promoción y la masificación de la movilidad eléctrica y demás 
tecnologías cero emisiones directas de material particulado en Bogotá D. 
C. y se dictan otras disposiciones. ( Acuerdo No.732, 2018). En cual 
disponen acuerdos donde buscan que para el año 2030 el 100% de 
vehículos sean eléctricos y se comprometen a realizar las acciones 
necesarias para la infraestructura de carga y recarga en la cuidad. 
 
6.5.3 Resolución 5304 del 24 de octubre de 2019:"Por la cual se reglamenta el 
procedimiento de registro inicial de vehículos nuevos de servicio público 
y particular de carga de más 10.500 kilogramos, se determinan las 
condiciones y se reglamenta el procedimiento para aplicar al "Programa 
de modernización del parque automotor de carga" y se dictan otras 
disposiciones". (Resolución 5304, 2019). Programa de modernización de 
la flota del parque automotor, descuentos y beneficios para que los 
usuarios de estos vehículos migren a las nuevas tecnologías. 
 
6.5.4 Artículo 25 del acuerdo 780 de 2020: “Por el cual se establecen incentivos 
para la reactivación económica, respecto de los impuestos predial 
unificado e industria y comercio, producto de la situación epidemiológica 
causada por el Coronavirus (Covid19), se adopta el impuesto unificado 
bajo el régimen simple de tributación (simple) en el Distrito Capital, se fijan 
las tarifas consolidadas del mismo, se establecen beneficios para la 
formalización empresarial y se dictan otras medidas en materia tributaria 
y de procedimiento” (Concejo de Bogotá, 2020). Para los vehículos 
eléctricos e híbridos nuevos reciben un descuento del 60% del impuesto 
sobre el vehículo durante 5 años 
 
6.5.5 Decreto 1679 (17 de diciembre del 2020): “Por el cual se reajustan los 
valores absolutos del Impuesto sobre Vehículos Automotores de que trata 
el artículo 145 de la Ley 488 de 1998, para el año gravable. 2021” 
(Ministerio de hacienda y credito publico, 2020). Tasa vigente de los 
impuestos vehiculares. 
 
47 
 
6.5.6 Decreto Distrital 073 de 2021, Articulo 3: “Restricción de vehículos de 
servicio particular” Decreto para el permiso de circulación y excepción de 
pico yplaca a vehículos eléctricos e híbridos registrados en la plataforma 
dispuesta por la Secretaria Distrital de Movilidad. (Decreto Distrital 073, 
2021). Decreto mediante el cual la secretaria de movilidad de Bogotá 
dispone que los vehículos eléctricos e híbridos se encuentran exentos de 
las restricciones de movilidad como pico y placa, a su vez accesos a rutas 
restringidas para los carros de combustión interna. 
 
 
48 
 
 
7. METODOLOGÍA 
 
El enfoque que tiene este trabajo es de tipo cuantitativo, se realizó una observación 
participativa, en la cual se evaluaron datos de artículos, investigaciones, bases de 
datos y fichas técnicas relacionados con la investigación, se definió una línea base 
de la información recopilada, con el fin de enfocar el proyecto en una guía de 
selección para autos de combustión interna, eléctricos e hibridas en Bogotá, 
mediante la comparación de los parámetros energéticos característicos del 
consumo (kWh/km) y costo de producción y gasto energético a lo largo de su vida 
útil. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
49 
 
Tabla 1. Metodología Proyecto 
 
METODOLOGIA 
OBJETIVOS ACTIVIDADES PROPUESTAS METODOLOGIA 
Determinar la línea base de 
tecnologías eléctricas nacionales 
mediante la recolección de 
información técnica del mercado 
automotriz nacional. 
 
1. Recopilación de datos necesarios 
para definir la eficiencia en las 
tecnologías de movilidad en el mercado 
actual de Bogotá. 
1. Recolección de información 
mediante las fichas técnicas y las 
bases de datos de las 
tecnologías, mediante visitas a los 
proveedores y revisión de los 
datos proporcionados por estos. 
2. Identificar las diferentes tecnologías 
motrices en las variantes eléctricas y de 
combustión interna ciclo otto. 
2. Investigar las tecnologías 
presentes de la información 
recopilada en las fichas técnicas, 
relacionando los parámetros que 
se establecieron en el proyecto. 
3. Caracterización de una matriz de 
evaluación de dichas tecnologías. 
3. Analizar las tecnologías 
disponibles para la selección de 
automóviles en el mercado 
nacional. 
Generar un marco de 
comparación mediante los 
parámetros necesarios para 
definir la eficiencia basados en 
fichas técnicas y bases de datos 
para tecnologías eléctricas y de 
combustión interna ciclo Otto. 
 
1. Determinar las variables 
características con base a la eficiencia 
de cada tipo de tecnología de movilidad. 
1. Con la información 
recopilada anteriormente se 
generarán variables 
características teniendo en cuanta 
las diferentes tecnologías de 
movilidad. 
2. Desarrollo de los parámetros 
necesarios para determinar la eficiencia 
de cada una de las variables 
establecidas. 
2. Analizar las varíales que se 
seleccionaron en función de los 
parámetros establecidos. 
3. Obtención del valor de las variables 
para cada una de las especificaciones 
encontradas. 
3. Evaluación de los variables 
en función de los parámetros 
seleccionados, con diferentes 
métodos para su caracterización. 
Definir un procedimiento de 
análisis para apoyar la decisión 
de compra de un vehículo del 
mercado en Bogotá. 
1. Evaluar los resultados de la 
comparación de los parámetros 
planteados para orientar la selección de 
las potencialidades de las tecnologías de 
la movilidad en autos familiares en 
Bogotá. 
1. Tomar una decisión con 
respecto a los resultados de los 
parámetros que se obtuvieron. 
2. Elaborar la herramienta de análisis 
de automóviles en Bogotá. 
2. Realizar una herramienta 
que sirva para orienta a los 
futuros compradores de autos en 
Bogotá. 
Fuente 13. Autor proyecto 2021 
50 
 
 
DISEÑO METODOLÓGICO 
 
Para el desarrollo de este proyecto se inició siguiendo el fundamento de la 
formulación del proyecto planteado, con el fin de realizar y cumplir cada objetivo 
propuesto en el trabajo de grado. 
 
Se determina que la línea base de tecnologías emergentes son los autos Eléctricos 
(EV), Híbridos (PHEV y HEV) y los de combustión interna (Ciclo otto) disponibles en 
el mercado automotriz de la ciudad de Bogotá, con la caracterización de vehículos 
familiares, dicha clasificación se realizó con el fin de delimitar el alcance del 
proyecto. 
Una vez delimitado el alcance de la investigación se clasificaron las tecnologías a 
evaluar realizando una base de datos, investigado cuales son los vehículos que 
cumplen con las características planteadas en el proyecto, se realizó el análisis de 
los datos relevantes de las fichas técnicas y se procedió a generar un marco de 
comparación entre dichas tecnologías. 
Al generar el marco de comparación se decide evaluar una única variable, la cual 
sería LCOE (Levelized Cost of Energy) la cuál es utilizada para evaluar el costo de 
producción de energía en plantas generadoras a lo largo de toda su vida útil, con la 
definición establecida y los parámetros propuestos se realizaron leves 
modificaciones, obteniendo los datos de evaluación que reúne varios parámetros 
fundamentales a la hora de comparar estas máquinas (autos), determinando el 
consumo de energía y el valor de dicha energía. 
LOCE es una variable con unidades de $/Mj a lo largo de los años, determinando el 
costo total sobre la energía producida, dicho parámetro se modificó por energía 
consumida, teniendo como resultado Costo total del vehículo con relación de la 
energía consumida a lo largo de los años. 
 
51 
 
 
DESARROLLO METODOLÓGICO 
 
➢ Línea base de tecnologías nacionales disponibles en el mercado automotriz 
nacional, en la gama de autos familiares 
 
1. Vehículos Eléctricos (EV) 
2. Híbridos (HEV y PHEV) 
3. Combustión interna 
 
 
➢ Base de datos: 
 
Recopilación de información en las bases de datos: 
 
Tabla 2. Base de datos autos Bogotá. 
Fuente 14. Autor proyecto 2021, links relacionados 
REF MARCA TIPO
POTENCIA 
HP
TORQUE 
NM
VEL MAX
KM/H
AUTONOMIA 
KM CARGA CARGA2 PRECIO LINK
Twizy Renault EV 17 57 80 80 100%-(220V)-3,5H 100%-(110V)-6H 48.150.000$ TWIZY | Ficha Técnica | Renault CO
BMW i3 / i3s BMW EV 170 250 150 335 80%-42 MIN No info. 172.900.000$ i3, coches deportivos eléctricos: detalles | BMW Colombia
MINI E MINI COOPER EV 184 270 150 200 28,9 KWH 4,2 HRS APROX 163.900.000$ MINI 3P Cooper SE Iconic - 2022.pdf.asset.1626101326675.pdf
Zoe Renault EV 135 135 140 395 80%-5H No info. 119.900.000$ ZOE technical data sheet: dimensions, engine - Renault
Leaf Nissan EV 107 320 270 325 40 KWH 80% 40 MIN CARGA RAPIDA 143.990.000$ Precio y Especificaciones (nissan.com.co)
i4 BMW EV 544 No info. No info. 590 No info. 10 MIN- 140 KM 199.900.000$ BMW i4 (G26): Precios, modelos, autonomía, carga y diseño | bmw.com.co
SERIE 5 BMW PHEV 265 No info. No info. 63 ELECTRICO No info. No info. 239.900.000$ Configurador (bmw.com.co)
I-PACE Jaguar EV 160 512 200 No info. No info. No info. 359.900.000$ https://www.jaguar.co/jaguar-range-f-pace
i4 M50 BMW EV 544 795 No info. 510 No info. No info. 219.900.000$ BMW i4 (G26): Precios, modelos, autonomía, carga y diseño | bmw.com.co
SERIE 3 BMW PHEV 190 No info. No info. 64 ELECTRICO No info. No info. 184.900.000$ Movilidad eléctrica BMW: nuestros híbridos enchufables | bmw.com.co
iX BMW EV 370 No info. No info. 600 80%-40 MIN 10 MIN- 120 KM 273.900.000$ iX: el mejor automóvil deportivo eléctrico | BMW Colombia
SERIE 7 BMW PHEV 530 750 No info. 58 ELECTRICO No info. No info. 409.000.000$ BMW Serie 7: El Sedán de la clase de lujo | bmw.com.co
Panamera E Porsche HEV 456 700 280 (e-140) 340-463 No info. No info. 644.100.475$ Porsche Panamera 4 E-Hybrid - Porsche América Latina
Taycan Porsche EV 326 345 230 354-431 (AC) 11kW 100% (DC) P. Max (5 a 80%) 515.878.500$ Porsche Taycan - Porsche América Latina
Cayenne E Porsche HEV 456 700 253 (E-135) 340-462 No info. No info. 476.626.875$ Porsche Cayenne E-Hybrid - Porsche América Latina
Fusion Ford HEV 141 175 180 No info.No info. No info. 119.900.000$ https://www.ford.com.co/content/dam/Ford/website-assets/latam/co/nameplate/fusion-hybrid/2020/brochure/fco-fusion-hibryd-ficha-tecnica.pdf
Ioniq Hyundai HEV 43 170 No info. 1000/tanque No info. No info. 90.990.000$ Hyundai Ioniq Híbrido (hyundaicolombia.co)
Swift HB Híbrido Susuki HEV 89 120 No info. No info. No info. No info. 66.490.000$ https://dealers.rewebmkt.com/files/20210408024645c2n4e-ficha.pdf
Corolla hibrid Toyota HEV 71 163 No info. No info. No info. No info. 96.800.000$ COROLLA - Automotores Toyota Colombia
Niro KIA HEV 139 265 No info. No info. No info. No info. 110.490.000$ Camioneta hibrida Niro de Kia Motors Colombia
Escape Ford HEV 200 210 No info. No info. No info. No info. 132.990.000$ https://www.ford.com.co/content/dam/Ford/website-assets/latam/co/nameplate/escape-hybrid/2021/pdf/fco-ficha-tecnica-escape-hibrida.pdf
Gasolina General CB INT General General General General General General 50.000.000$ 
Diesel General CB INT General General General General General General 50.000.000$ 
52 
 
Para la determinación de las variables de consumo de cada vehículo se realiza una 
investigación con el fin de caracterizar la variable en la cual se evaluó el consumo 
de energía de cada auto, para ello fue necesario acudir a diferentes fuentes tales 
como se describe en la siguiente tabla: 
 
 Tabla 3. Consumo de energía por auto. 
 
 Fuente 15. Autor 2021 
 La Tabla 3 (Página 52) es el resultado del análisis del consumo de energía por 
vehículo, la tabla de colores hace referencia a la fuente de información para cada 
vehículo siendo caracterizado así: 
REF MARCA TIPO
CONSUMO
(Kwh/km)
CONSUMO
(Mj/km)
BMW i3 / i3s BMW EV 0,142 0,511
iX BMW EV 0,245 0,882
i4 BMW EV 0,180 0,648
i4 M50 BMW EV 0,230 0,828
SERIE 3 BMW PHEV 0,237 0,851
SERIE 5 BMW PHEV 0,215 0,774
SERIE 7 BMW PHEV 0,258 0,929
Taycan Porsche EV 0,280 1,008
Cayenne E Porsche HEV 0,344 1,238
Panamera E Porsche HEV 0,280 1,006
I-PACE Jaguar EV 0,220 0,792
Twizy Renault EV 0,076 0,274
Zoe Renault EV 0,168 0,605
Leaf Nissan EV 0,172 0,619
MINI E MINICOOPER EV 0,156 0,562
Niro KIA HEV 0,543 1,954
Ioniq Hyundai HEV 0,428 1,540
Corolla hibrid Toyota HEV 0,494 1,776
Swift HB Híbrido Susuki HEV 0,446 1,606
Fusion Ford HEV 0,406 1,459
Escape Ford HEV 0,635 2,283
Gasolina General CB INT 0,840 3,024
Diesel General CB INT 0,954 3,436
OFICIAL
Esp-articulo
BD US
CHILE
MX
US
53 
 
 El azul, es de la fuente oficial es decir de la ficha técnica 
correspondiente del vehículo la cual está respaldada por su respectiva 
marca. (BMW, 2021) (Porsche, 2021) (Jaguar, 2021) 
El naranja es un artículo publicado en España. (Electromovilidad, 
2021) 
Gris, la base de datos estadunidense específicamente “Electric 
Vehicule Database”. (Database, 2021) 
Chile, hace referencia a una base datos en chile. (Energia, 2021) 
Verde, una base de datos en México. (Secretaria de Medio Ambiente y Recursos 
Naturales, 2021) 
El amarillo es una base de datos estadunidense la cual te ayuda a comparar 
diferentes referencias de autos. (Departement of Energy, 2021) 
 
Y los valores de consumo de Gasolina y Diesel, se obtuvieron mediante la siguiente 
ecuación: 
• Se determino el poder calorífico de cada uno por medio de la base de datos 
de Fenoc la cual nos dice que (Fenoc, 2021): 
 
Lower heating value (LHV) (Fenoc, 2021) 
 
 
 
 
*Datos recopilados de (Fenoc, 2021) 
 
 
El valor de LHV se multiplica por la densidad respectivamente (Fenoc, 2021) 
 
 
 
 
*Datos recopilados de (Fenoc, 2021) 
 
 
 
Como resultado tenemos MJ/L el cual podemos convertir en las unidades de 
consumo en las cuales venimos trabajando. (kWh/Km) 
Gasolina 41,9021 MJ/KG
Diesel 41,7419 MJ/KG
Gasolina 0,75 KG/L
Diesel 0,8554 KG/L
OFICIAL
Esp-articulo
BD US
CHILE
MX
US
54 
 
 
Ejemplo (LHV): 
 
Teniendo el valor de Lower heating value (LHV) de la gasolina distribuida 
en Bogotá recopilada de (Fenoc, 2021) se procede a multiplicar por la 
densidad de dicha gasolina, es este caso es (0.75 Kg/L) con la finalidad de 
obtener el consumo aproximado del vehículo. 
 
𝐿𝐻𝑉 𝑋 ⅆ𝑒𝑛𝑠𝑖ⅆ𝑎ⅆ Ecuación 
20 
41.9021 
𝑀𝐽
𝐾𝐺
 𝑋 0.75 
𝐾𝐺
𝐿
 
 
31.427 
𝑀𝐽
𝐿
 
 
 
Un litro es equivalente a 0.26 galones 
 
 
31.427 
𝑀𝐽
𝐿
 𝑥 
1 𝐿
0.26 𝐺𝑎𝑙ó𝑛
= 120.9 
𝑀𝐽
𝐺𝑎𝑙ó𝑛
 
 
Ecuación 
21 
Ahora para hallar el Galón equivalente se encontró que en promedio un 
vehículo consume 40 km/Galón. 
 
 
 
120.9 
𝑀𝐽
𝐺𝑎𝑙ó𝑛
 
40 
𝑘𝑚
𝐺𝑎𝑙ó𝑛
 = 3.021 
𝑀𝐽
𝑘𝑚
 
Ecuación 
22 
 
Un Mega julio es igual a 0.278 kWh 
 
 
3.021 
𝑀𝐽
𝑘𝑚
 𝑥 
0.278 𝑘𝑤ℎ
1 𝑀𝐽
 
Ecuación 
23 
 
0.84 
𝐾𝑤ℎ
𝑘𝑚
 
55 
 
 
Al obtener el consumo de energía de cada vehículo evaluado se realizó una 
comparativa de estos, obteniendo como resultado la Figura 7 (Página 55) que 
tememos a continuación. 
 
Figura 7. Consumo de energía en los autos 
 
Fuente 16. Autor del proyecto 2021 
En la Figura 7 (Página 55) se evidencia la clasificación de cada auto según el 
consumo de energía por kilómetro, en promedio los vehículos eléctricos consumen 
alrededor de un 77% menos de energía que los vehículos que usan Gasolina como 
combustible y un 80% a los que usan Diesel. 
56 
 
 
La Figura 7 (Página 55) Nos muestra una comparativa muy segmentada con 
respecto a las distintas tecnologías, el consumo de energía es un parámetro 
importante el cual brinda un panorama de cada vehículo, sin embargo, para el 
desarrollo de este proyecto también se va a evaluar costos de cada uno de estos 
carros con el fin de brindar una perspectiva más completa a los usuarios. 
 
Para esto nos basamos en esta ecuación. (Energya VM, 2020) 
 
Donde: 
𝑡: Vida útil en años 
𝑙𝑡: Inversión inicial 
𝑀𝑡: Costos en mantenimiento y sostenimiento 
𝐹𝑡: Costo del combustible 
𝑟: Factor de corrección, en este caso se usará el valor futuro del costo del 
vehículo y el del combustible, es decir, en este proyecto se determinará un r1 y un 
r2 
*𝐸𝑡: Consumo de energía 
 
La sumatoria de estos valores a lo largo de los años es el resultado de la variable 
LCOE, los cuales son los parámetros definidos para evaluar el proyecto. 
 
 
∑ 
𝐼𝑡 + −𝑀𝑡 + 𝐹𝑡
(1 + 𝑟)𝑡
𝑛
𝑡=1
∑ 
𝐸𝑡
(1 + 𝑟)𝑡
𝑛
𝑡=1
 
 
Ecuación 
24 
57 
 
∑ 
𝐼𝑡 + −𝑀𝑡 + 𝐹𝑡
𝑉𝑁𝐴(𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑣𝑒ℎ𝑖𝑐𝑢𝑙𝑜)
𝑛
𝑡=1
∑ 
𝐸𝑡
𝑉𝑁𝐴 (𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒)
𝑛
𝑡=1
 
 
Ecuación 
25 
 
*el valor 𝐸𝑡 es una modificación a la variable original la cual es generación de 
energía, sin embargo, para la correcta aplicación de esta variable se definió como 
consumo de energía 
 
Para hallar el LCOE de cada vehículo se desarrolló un matriz en Excel la cual 
mediante programación se evalúan las condiciones durante cada año. 
 
Donde: 
 
La vida útil de un vehículo se tomó como 16 años para este proyecto 
 
t *# de años de operación
I *financiacion de la planta
M *costos de operación y mantenimiento
F *costo combustible
r *rendiemiento capital
E *generacion de energia -gasto
Datos de entrada 1
Vehiculo a Evaluar BMW i3 / i3s EV
*Vida util evaluada a 16 años LCOE $/Kwh 6456,77
t I M E F
Inversion Años Inversion Inicial ($) Costos op ($/año) $ Combustible ($/kwh) Consumo energia (Kwh/km) Consumo energia (Kwh/año) $ Combustible ($/año)
Costo del vehiculo ($): $ 172.900.000 0 $ 172.900.000 $ 5.731.963 $ 670 0,14 2842,27 $ 1.904.439
%Insentivos del gobierno: 60 1 $ 5.733.396 $ 690 0,14 2842,27 $ 1.961.573
2 $ 5.734.829 $ 711 0,14 2842,27 $ 2.020.420
Variables anuales 3 $ 5.736.263 $ 732 0,14 2842,27 $ 2.081.032
Mantenimiento y reparaciones ($/km): 142 4 $ 5.737.697 $ 754 0,14 2842,27 $ 2.143.463
% Impuestos anuales ($): 3,50 5 $ 5.739.131 $ 777 0,14 2842,27 $ 2.207.767
SOAT anual ($): 372846,6 6 $ 5.740.566 $ 800 0,14 2842,27 $ 2.274.000
Revisiontecnomecanica ($): 98516 7 $ 5.742.001 $ 824 0,14 2842,27 $ 2.342.220
% Incremento anual: 0,025 8 $ 5.743.437 $ 849 0,14 2842,27 $ 2.412.487
9 $ 5.744.872 $ 874 0,14 2842,27 $ 2.484.861
Variables energeticas 10 $ 5.746.309 $ 900 0,14 2842,27 $ 2.559.407
Consumo de energia (kwh/km): 0,1421136 11 $ 5.747.745 $ 927 0,14 2842,27 $ 2.636.189
Costo de combustible ($/kwh): 670,0412 12 $ 5.749.182 $ 955 0,14 2842,27 $ 2.715.275
% Incremento costo anual: 0,03 13 $ 5.750.619 $ 984 0,14 2842,27 $ 2.796.733
14 $ 5.752.057 $ 1.013 0,14 2842,27 $ 2.880.635
15 $ 5.753.495 $ 1.044 0,14 2842,27 $ 2.967.054
16 $ 5.754.933 $ 1.075 0,14 2842,27 $ 3.056.066
Relacion valor futuro Total $ 172.900.000 $ 97.638.495 48318,62 41443623,83
r 1
km recorridos por año (km/año): 20000
Consumo de energia
Vida util Auto
Inversion inicial
Costos de mantenimiento y sostenimiento
Costo combustible
Factor de correccion valor futuro
Fuente 17. Autor proyecto 2021 
Tabla 4. Matriz LCOE 
58 
 
Debido a que los costos de inversión es un valor independiente de cada vehículo 
el cual podemos extraer la Tabla 2 (Página 51). 
 
Según el decreto artículo 25 del acuerdo 780 de 2020 los vehículos eléctrico e 
híbridos tienen el 60% de descuento para el impuesto del vehículo (Concejo de 
Bogotá, 2020), teniendo en cuenta que el valor del impuesto varía según el costo 
del vehículo, para ello nos basamos en los siguientes datos: (Ministerio de hacienda 
y credito publico, 2020) 
 
Ilustración 7. Tarifa impuestos sobre los vehículos 
 
Fuente 18. LaRepublica, Ministerio de hacienda y crédito público, 2020 
 
Respecto a los datos de mantenimiento de los autos, según el portal byd auto, el 
costo de mantenimiento del vehículo es de 142 $/km para Eléctricos y 237 $/km 
para los que usan gasolina como combustible. (Torres, 2021) 
Los costos de SOAT son $372.846 para eléctricos e híbridos debido al descuento 
del 10% sobre la prima del soat y $400.050 para los vehículos de combustión interna 
2.000 cc, tomando como promedio dicho valor de centímetros cúbicos. (SOAT, 
2021) 
Los costos de tecno mecánica son $ 217.504 para los vehículos de combustión y 
$ 98.516 para las tecnologías eléctricas e hibridas. 
Consumo de energía respectivo de la Figura 7 (Página 55), y el costo de cada 
combustible es 670 $/Kwh para los vehículos eléctricos, 267 $/Kwh para la gasolina 
y 230 $/Kwh para los vehículos de Diesel. 
 
Como valor adicional para eliminar costos relacionados con kilómetros (como costo 
de mantenimiento, entre otros) en un blog relacionado con el promedio de kilómetros 
anuales de un vehículo se encontró que el dicho valor es de 20000 km/año. 
(Usados, 2019) 
 
 
59 
 
Ejemplo (LCOE): 
 
Con el fin de evidenciar los cálculos respectivos para hallar el LCOE se plantea 
como ejemplo el vehículo BMW i3 
 
Eléctrico 
 
𝑡: 16 años 
 
𝑙𝑡: $172.900.000 
 
 𝑀𝑡: Costos en mantenimiento y sostenimiento 
 
Impuesto anual: Como es un vehículo eléctrico tiene el 60% de descuento en 
el impuesto 
$172.900.000 𝑥 3.5% Ecuación 
26 
$6.051.500 𝑥 (−60%) 
 
Ecuación 
27 
= 2.420.600 $/𝑎ñ𝑜 
 
Mantenimiento anual: Valor vehículo eléctrico 
 
$142 𝑥 20.000
𝑘𝑚
𝑎ñ𝑜
 
 
= 2.840.000 $/𝑎ñ𝑜 
 
SOAT: Valor vehículo eléctrico 
60 
 
 
372.846 $/𝑎ñ𝑜 
 
Tecnomecánica: Valor vehículo eléctrico 
 
98.516 $/𝑎ñ𝑜 
Total 𝑀𝑡 
𝑀𝑡 = 2.420.600
$
𝑎ñ𝑜
 + 2.840.000
$
𝑎ñ𝑜
 + 372.846
$
𝑎ñ𝑜
 
+ 98.516
$
𝑎ñ𝑜
 
Ecuación 
28 
 
𝑀𝑡 = 5.731.963 
$
𝑎ñ𝑜
 
 
*Debido a la inflación porcentual de los impuestos a lo largo del tiempo y el 
decrecimiento del activo (activo), se determina realizar un aumento anual de 0.025% 
al valor de los impuestos. 
 
𝐹𝑡: Costo del combustible 
Valor vehículo eléctrico: 670,0412 
$
𝑘𝑤ℎ
 
Para hallar el costo del combustible se debe multiplicar el valor del 
combustible por el consumo respectivo del vehículo y por los kilómetros recorridos 
en un año. 
 
𝐹𝑡 = 670
$
𝑘𝑤ℎ
 𝑥 0,142 
𝑘𝑤ℎ
𝑘𝑚
 𝑥 20.000 
𝑘𝑚
 𝑎ñ𝑜
 
 
Ecuación 
29 
𝐹𝑡 = 1.904.439 
$
𝑎ñ𝑜
 
61 
 
*Debido al incremento anual del PIB, el costo del combustible aumenta cada 
año un 3%. 
𝑟1 (𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑣𝑒ℎ𝑖𝑐𝑢𝑙𝑜): Factor de corrección vehículo 
Tasa de inflación anual en Colombia 5.26% 
𝑟1 = 27.438.875 
$
𝑎ñ𝑜
 
Ecuación 
30 
 
𝐸𝑡: Consumo de energía 
Este se hallará de la multiplicación del consumo del vehículo respectivamente 
con los kilómetros recorridos al año. 
 
𝐸𝑡 = 0,142 
𝑘𝑤ℎ
𝑘𝑚
 𝑥 20.000 
𝑘𝑚
𝑎ñ𝑜
 
Ecuación 
31 
 
𝐸𝑡 = 2840 
𝑘𝑤ℎ
𝑎ñ𝑜
 
𝑟2 (𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒): Factor de corrección combustible 
Tasa de inflación anual en Colombia 5.26% 
𝑟1 = 33.023 
$
𝑎ñ𝑜
 
 
De esta manera se desarrolla la matriz realizando la suma de estos valores 
con sus respectivos incrementos porcentuales a lo largo de los años, en el caso del 
proyecto 16 años de vida útil. 
Obteniendo así los valores correspondientes para hallar la variable LCOE. 
Ecuación 24 
 
LCOE: 661,60 
$
𝐾ℎ𝑤
 LCOE: 0,6616 
$
𝑀𝐽
 
Unidades en la cual se determina el LCOE de las plantas generadoras de 
energía. 
62 
 
Se aplica la ecuación a cada vehículo, aplicando las variables establecidas 
 
Figura 8. LCOE $/MWH 
 
Fuente 19. Autor del proyecto 2021 
 
0,71
0,66
0,67
0,68
0,67
0,66
0,66
0,64
0,66
0,67
0,65
0,64
0,25
0,64
0,25
0,28
0,28
0,29
0,28
0,28
0,28
0,31
0,26
Twizy
BMW i3 / i3s
MINI E
Zoe
Leaf
i4
SERIE 5
I-PACE
i4 M50
SERIE 3
iX
SERIE 7
Panamera E
Taycan
Cayenne E
Fusion
Ioniq
Swift HB Híbrido
Corolla hibrid
Niro
Escape
Gasolina
Diesel
LCOE = $/MWH
63 
 
 
Presentación herramienta: 
 
• Formato captura de datos 
 
 
 
Los datos capturados en este formulario son ingresados por el usuario de la 
herramienta, la cual es información general del auto es recopilada de las fichas 
técnicas. 
 
Referencia I3 / I3s
Marca Bmw
Tipo EV
Potencia (Hp) 170
Torque (Nm) 250
Velocidad Max. (Km/h) 150
Autonomía (Km) 335
Precio ($) 172.900.000$ 
Consumo (kWh/km) 0,142
64 
 
 
Algunos parámetros se ingresan por medio de una lista, con el fin de facilitar la 
selección. 
Para guardar los datos ingresados y calcular los parámetros de LCOE, se da 
clic en el incono guardar ubicado en la parte inferior derecha. 
 
Seleccionamos “Sí” y se guarda automáticamente en la base de datos 
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Y los parámetros de LCOE se evaluará mediante la Tabla 4. Matriz LCOE. 
 
Para realizar la gráfica 
 
Referencia I3 / I3s
Marca Bmw
Tipo EV
Potencia (Hp) 170
Torque (Nm) 250
Velocidad Max. (Km/h) 150
Autonomía (Km) 335
Precio ($) 172.900.000$ 
Consumo (kWh/km) 0,142
 Referencia Marca Tipo Potencia Torque Velocidad MaximaAutonomia Precio Consumo LCOE ($/KWH) LCOE ($/MWH
i3 / i3s Bmw EV 170 250 150 335 172900000 0,142 661,59 0,6616
t *# de años de operación
I *financiacion de la planta
M *costos de operación y mantenimiento
F *costo combustible
r *rendiemiento capital
E *generacion de energia -gasto
Datos de entrada 1
Vehiculo a Evaluar BMW i3 / i3s EV
*Vida util evaluada a 16 años LCOE $/Kwh 6456,77
t I M E F
Inversion Años Inversion Inicial ($) Costos op ($/año) $ Combustible ($/kwh) Consumo energia (Kwh/km) Consumo energia (Kwh/año) $ Combustible ($/año)
Costo del vehiculo ($): $ 172.900.000 0 $ 172.900.000 $ 5.731.963 $ 670 0,14 2842,27 $ 1.904.439
%Insentivos del gobierno: 60 1 $ 5.733.396 $ 690 0,14 2842,27 $ 1.961.573
2 $ 5.734.829 $ 711 0,14 2842,27 $ 2.020.420
Variables anuales 3 $ 5.736.263 $ 732 0,14 2842,27 $ 2.081.032
Mantenimiento y reparaciones ($/km): 142 4 $ 5.737.697 $ 754 0,14 2842,27 $ 2.143.463
% Impuestos anuales ($): 3,50 5 $ 5.739.131 $ 777 0,14 2842,27 $ 2.207.767
SOAT anual ($): 372846,6 6 $ 5.740.566 $ 800 0,14 2842,27 $ 2.274.000
Revision tecnomecanica ($): 98516 7 $ 5.742.001 $ 824 0,14 2842,27 $ 2.342.220
% Incremento