Estudiante de ing en mecatronica

Proyecto Final de Termodinámica
Horno Solar

Objetivo
Dentro de la materia de Termodinámica uno de los conceptos básicos es el saber entender como se da la transmisión calorífica, conocer elementos que conserven el calor y además calcular el calor concentrado para poder darle un uso, o evitar que sucedan accidentes. Para demostrar los conocimientos adquiridos, tenemos que desarrollar un proyectoen el cual se usen los conceptos y las ecuaciones termodinámicas que además tenga una aplicación en el mundo real. Es por eso que se decidió el desarrollo de un Horno solar, una de las aplicaciones más comunes.
Introducción
Los hornos solares en caja son sistemas que tienen como propósito general mantener la energía solar que captura, y tener un espacio con suficiente calor para alcanzar o coseralgún alimento y en el cual no existan incendios o problemas similares. Sus principios de diseño se basan en distintos conceptos, los cuales nombraremos y explicaremos a continuación
* El primero es el efecto invernadero, el cual consiste en que dentro de una caja quedan contenidos los rayos del sol, estos entran a través del cristal y son absorbidos o reflejados por los elementos existentesdentro de la caja, estos no salen después con la misma intensidad y onda, ya que quedan dentro de esta, por lo que aumentan la temperatura que hay en la caja, hasta lograr un equilibrio.
* El uso de reflectores es también de las cosas mas importantes, ya que aumentan la entrada de luz a la caja, por lo que habrá una mayor cantidad de energía
* Lo siguiente es tener un material que proporcioneuna menor conducción del calor que se produce de adentro hacia afuera, por ello se usan materiales que conserven el calor dentro.
* La radiación que es el movimiento de conservación de las olas de calor que se mueven dentro de una zona caliente.
* La convección referente a la conservación del calor de una forma hermética.
* El uso de colores claros para reflejar el la luz y el calor comotal, así como el uso de colores oscuros para la conservación del calor.
La estructura principal para su desarrollo son los siguientes:
* La estructura o cajón es hecho de materiales que soporten la temperatura pero también que no la eleven tanto como para que provoque un incendio, por lo que se usa madera, papel o derivados de cartón.
* El aislante térmico, que es una cubierta para queconserve el calor dentro. Que se coloca en los muros y en el piso.
* La ventana que es la que absorbe el calor que viene del sol, por lo regular es fabricado de vidrio aunque también se hace de plástico, mientras se una transparente para absorber el calor solar.
* Un recipiente negro o metálico en la parte interior para que concentre el calor en una sola parte.
Se calcula que un horno solarbien fabricado, puede alcanzar temperaturas de 150°C, aun teniendo temperatura de 1°C con un cielo despejado puede alcanzar los 87°C. La temperatura adecuada para la cocción de los alimentos es de 90°C.

Desarrollo
Se empezó a mejorar y a corregir un horno tipo caja, similares al Esteves y Sunstove, para aprovechar las ventajas de estos sistemas en cuanto a reflexión solar y principios deconservación de calor.
Las medidas del horno por la parte de afuera son de 75cm por 38cm en la base, y dos alturas distintas para la altura que dan la inclinación al horno, una de 18cm y la otra de 35. Para la reflexión se uso un triplay de 47cm por 65cm sobre el que reposara el aluminio. Despues están los cristales, que son de medida similar al triplay y que están sostenidas por un marco de madera quetiene un grueso de 2.5cm, y un ancho de 5cm, esto es usado para separar un cristal del otro. El diseño cuenta con una inclinación de 25°.
Se usa el diseño con apoyo en la pared, ya que además de su sencillez nos da una mayor cantidad de energía (fig. 1)

Fig.1 Principio de los hornos tipo caja

Para transferir el calor del sol hacia la parte de la caja se uso el aluminio y el vidrio, y la madera...