Cocina solar

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“Cocina Solar”

Autor: Francisco Torres Valenzuela

Valparaíso, Octubre 2003

Fases de diseño Lo primero que se debe tener en cuenta es el tipo de cocina al que nos abocaremos, y conocer como es posible determinar las dimensiones optimas para la estructura. Por eso es que entraremos en un poco de cálculos matemáticos muy básicos, que son necesarios para nuestro diseño. La función principalde una parábola, es que tiene la particularidad de concentrar toda la energía incidente del sol (idealmente) en un foco, o punto, determinado por la geometría de la misma, es este punto el que debemos determinar por relaciones matemáticas básicas. a) En la figura 1a,se muestra la forma de la parábola, la cual se calculara con: 1)

X2 Y= 4·F

donde las variables se definen como: - Y: Altura dela parábola. - X: Ancho de la parábola medido del vértice (radio) - F: Foco o punto de concentración ( lugar donde se ubicara la olla) En la figura 1,b se ilustra la equivalencia entre parábolas con focos en lugares distintos, con una misma boca de recepción. Aquí la energía recibida es idéntica, solo cambiara el lugar de concentración de esta. De aquí sé desprende que para una parábola achatadael foco estará afuera, mientras que en una parábola larga el foco estará en él interior. Esto se comprueba con la formula 1. La figura 1,c esquematiza como los rayos del sol incidentes, se reflejaran todos en el mismo

b) Boca de recepción

c)

GEA UTFSM – Generación de Energías Alternativas

punto focal. La determinación de este punto será nuestro objetivo principal. Mostrare ahora loscálculos que determinaron la geometría de la cocina solar.

Cálculos Para empezar con los cálculos, debemos saber que el tamaño de la boca de recepción determinara la cantidad de energía captada. Se utiliza un metro cuadrado de área para captar 1000 [kW] de potencia, esta será nuestra referencia. Esto va a depender obviamente de la radiación existente. Dependiendo si queremos dentro o fuera elfoco (considerando que esta posición afectara la ubicación de la olla o recipiente) es la forma parabólica que tendremos. Para este diseño, se calculo el foco a una distancia pequeña del vértice, además considere un diámetro de 80 centímetros (X=40) para la boca de captación, con esto tendré un área de A = 0,5 m2. Si bien la idea seria conseguir un diámetro de 112 centímetros para obtener un área de1 metro cuadrado de captación, pero tuve limitantes, como el tamaño de las placas. El dato de entrada será el ancho:

X: 40 [cm]

, los demás valores se determinan “dándose” un valor para el foco y probando en la ecuación el valor para la altura Y.

X2 Y= 4·F

, en la tabla se registran algunos valores de prueba.

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Y [cm]
X 40 40 40 4040 40 Tabla Evaluación F 50 40 30 20 15 13 Y 8 10 13 20 27 31

30 13

40

X [cm]

Foco

Se comprueba como un valor alto para el foco, implica una parábola más chata, con una altura de apenas 8 centímetros. Como se indico en la figura 1,b. Para nuestros intereses, en este caso se utilizara el foco a 13 centímetros, ya que con esto se logra una altura de 30 centímetros aprox. Mas adelantesé vera él porque de esta elección. Nota: No se recomienda colocar el foco tan afuera en lugares donde circule demasiado viento, porque este enfriara la superficie de la olla haciendo mas largo el tiempo de cocción. Ahora bien, se puede contener el recipiente en fuentes de vidrio, lo suficientemente grande para que quepa la olla. De esta forma evitamos el enfriamiento, y además agregamos un factorpositivo, ya que se producirá un pequeño efecto invernadero dentro de la fuente, con esto se conservara el calor por mas tiempo.

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