cocina solar utn

ENERGÍAS RENOVABLES

Tema: Energía Solar Térmica. Construcción de cocina solar

Departamento de Ingeniería Mecánica

Alumnos (año 2013) Andrada, Ramón. Osorio,Santiago. Colombo, Matías.

Alumnos (año 2014) Valentini, Gabriel. Ursino. Giuliano. Martinez, Hugo. Jorajuria, Juan Martin. Goetze, Jose.

Docentes: Mg. Ing. Alejandro Haim Ing. José Luis Polti Mg. Ing. Belén Migone

2014

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CONSTRUCCION COCINA SOLAR ENERGÍAS RENOVABLES

UTN � FRBA Página 2 de 45 DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA.

Fecha:

20/11/14

Grupo Nº 4

INDICE

FUNDAMENTACIÓN / JUSTIFICACIÓN ............................................................................... 3

OBJETIVO GENERAL ......................................................................................................... 3

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................................... 3

INTRODUCCIÓN: .............................................................................................................. 3

Concepto de Radiación solar ................................................................................................... 3

Efecto Invernadero ................................................................................................................. 5

Influencia del color ................................................................................................................. 5

La concentración de la radiación solar ............................................................................. 5

Modelos de Cocina Solar ............................................................................................ 6

I. El panel "Cocínalo" de la Familia de los Plegables ........................................................... 6

II. La Cocina Solar "Embudo" ............................................................................................ 6

III. Fun Panel ................................................................................................................. 7

IV. CooKit ..................................................................................................................... 8

V. La Cocina de Doble Posicionamiento (DSPC) ................................................................... 8

VI. Horno de pared ........................................................................................................ 9

VII. Cocina Parabólica ................................................................................................... 11

LA COCINA SOLAR PARABÓLICA ...................................................................................... 14

Filosofía de la cocina solar ..................................................................................................... 14

Presentacion del diseño ........................................................................................................ 14

Estudio de la parábola .......................................................................................................... 15

CONSTRUCCIÓN ............................................................................................................ 17

Listado de Materiales ........................................................................................................... 17

Lamina de aluminio reflectora ............................................................................................... 20

Soporte de la olla ................................................................................................................. 23

Base Soporte ........................................................................................................................ 25

Muñequilla de giro ............................................................................................................... 27

Anillo porta láminas reflectoras ...................................................................................... 30

MONTAJE ................................................................................................................... 33

Normas e instrucciones de uso de la cocina solar ................................................ 38

FILOSOFÍA DE LA COCINA SOLAR ......................................................................... 43

PRESUPUESTO COCINA SOLAR��. 44



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Construcción de cocina solar térmica FUNDAMENTACIÓN / JUSTIFICACIÓN El enorme incremento de las emisiones contaminantes de todo tipo, sumado al uso indiscriminado de recursos no renovables, dan una coyuntura propicia, para empezar a utilizar otros métodos de generación de energía, y salir del paradigma tradicional, que nos ha llevado a esta situación. La energía solar térmica viene a brindar un enorme aporte como sustituto, aunque sea parcial, de otras fuentes de energía, las cuales están entrando en su etapa de escasez, más allá de provocar un fuerte impacto ambiental tanto en su etapa de extracción como en la utilización de las mismas. Estas energías a remplazar por la energía solar térmica son principalmente el gas natural, producto que está a la vanguardia de uso en nuestra matriz energética y la energía eléctrica en caso de uso de calefones o calentadores del tipo resistivo o similar. Este último tipo de energía utiliza también combustibles fósiles para su generación, (gas, fuel oil), o necesita la construcción de grandes represas, que presentan un alto impacto para el medio. OBJETIVO GENERAL El objetivo general del presente trabajo, es realizar un estudio acerca de la energía solar térmica, conocer sus alcances y limitaciones y aplicar sus principios físicos para realizar la construcción de una cocina solar. OBJETIVOS ESPECÍFICOS El objetivo específico de este trabajo práctico es poder llegar a concretar la construcción de una cocina solar térmica, de forma sencilla y mediante materiales de uso cotidiano, para que pueda ser utilizada en cualquier punto del globo, de fácil transporte y que venga a dar un aporte para la reducción del uso de combustibles fósiles contaminantes. INTRODUCCIÓN:

Concepto de Radiación solar

El Sol emite energía en forma de radiación electromagnética. Este fenómeno consiste en despedir energía en forma de ondas electromagnéticas llamadas �rayos solares�.

Los rayos solares salen del Sol y llegan a la Tierra atravesando la atmósfera terrestre. En su paso a través de la atmósfera parte de los rayos chocan con diferentes obstáculos: nubes, pequeñas partículas, etc. Estos choques desvían los rayos y los debilitan. Así se puede hablar de dos tipos de radiación solar al nivel de la superficie terrestre: radiación directa y radiación difusa.

La radiación directa está formada por los rayos solares que no han sufrido choque alguno y por tanto traen la dirección Sol-Tierra. Son rayos muy energéticos. Esta radiación es la



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responsable de las sombras y como su dirección es conocida se puede seguir, redirigir y/o concentrar con espejos y/o lentes respectivamente (por ejemplo una lupa).

La radiación difusa está formada por los rayos que han chocado con los diferentes �obstáculos� y por ello no traen una dirección definida. Son rayos poco energéticos. Al contrario que la radiación directa ni produce sombra ni se puede seguir, redirigir ni concentrar.

Figura 1. Radiación directa y difusa

En los días despejados hay más radiación directa que difusa y en los días nublados ocurre lo contrario.

Cada día el Sol describe una trayectoria en el cielo de Este a Oeste pasando justo por el Sur cuando está en su punto más alto. A lo largo del año esas trayectorias varían de manera que en los días de verano el Sol está más alto que en los días de invierno. Por esta razón en invierno los rayos de la radiación directa llegan poco inclinados respecto de la horizontal mientras que en verano lo hacen muy inclinados. La inclinación de los rayos y la energía recibida están relacionadas. Así, cuanto más cercano a 90º sea el ángulo entre el rayo solar y la superficie que recibe la radiación (perpendiculares entre sí), más energía recibe esta última. Por lo tanto una superficie horizontal recibe más energía en verano que en invierno.



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Figura 2. Diferentes trayectorias del Sol a lo largo del año en el Hemisferio Norte

Figura 3. Diferente inclinación de los rayos directos en invierno y verano

Efecto Invernadero

Algunos materiales como el vidrio y ciertos plásticos poseen la peculiaridad de ser �transparentes� a la radiación de onda corta (como la emitida por el Sol) y por contra ser �opacos� a la radiación de onda larga (la que emite cualquier objeto a una temperatura moderada). Ésta es la base del fenómeno conocido como efecto invernadero: En un invernadero las paredes de cristal permiten el paso de los rayos procedentes del Sol. Estos rayos llegan al suelo del invernadero y se transforman en calor, el cual es emitido en forma de radiación de onda larga. Esta radiación ya no puede escapar del invernadero consiguiendo que su interior se mantenga caliente.

Influencia del color

El color de los objetos y la forma en que éstos absorben la radiación solar está muy relacionado. Así, un objeto de color verde lo vemos de ese color porque de la luz solar que le llega (recordemos que la luz natural se descompone en los colores del arco iris) absorbe todos los colores menos el verde, que es reflejado, llegando a nuestros ojos.

Existen dos colores con dos comportamientos extremos: el blanco y el negro:

Un objeto blanco no absorbe color alguno sino que refleja todos. Un objeto negro absorbe todos los colores y por tanto no refleja ninguno.

Por esta razón si se colocan dos objetos iguales al Sol, siendo uno blanco y otro negro, el negro siempre se calentará mucho más que el blanco por absorber toda la radiación solar y por tanto la energía que trae ésta.

La concentración de la radiación solar

La concentración consiste en colectar la radiación solar que llega a un área determinada (área de captación) para redirigirla a un área más pequeña (área de absorción). De esta manera conseguimos más energía y por tanto más temperatura para cocinar que en el caso de que no concentremos.



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El concentrador es el elemento encargado de concentrar. Éste debe tener dos características principales: una geometría adecuada para redirigir los rayos y estar hecho de un material de alta reflexividad (que los rayos solares que le lleguen se reflejen en su mayor parte).

El ejemplo más destacado de geometría adecuada para concentrar es la parábola.

La parábola es una curva plana cuya propiedad es la de hacer pasar por un punto (llamado foco) a todas las rectas (los rayos solares en nuestro caso) que vienen paralelas a una determinada dirección. Si se hace coincidir la dirección de la parábola con la de los rayos solares entonces estaríamos concentrando en el foco.

Modelos de Cocina Solar

I. El panel "Cocínalo" de la Familia de los Plegables

La familia de los paneles plegables más que "hornos solares" o "concentradores curvados" son una mezcla de ambos. Su simplicidad total contradice su grandioso poder de cocción. Su bajo coste permite llegar a un mayor número de personas. Es práctico para cocinar, hacer pan, pasteurizar agua, y enseñar las cosas básicas sobre la energía solar. as amplias pruebas realizadas en EE.UU. y con los refugiados en Kenya confirman sus cualidades, utilidad, su bajo coste, aceptación, y adaptabilidad a las diferentes necesidades.

II. La Cocina Solar "Embudo"

Esta cocina representa un híbrido entre la parabólica y la de caja. El reflector tiene la forma de un embudo gigante forrado con papel de aluminio. Este embudo es como la cocina parabólica,



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exceptuando que la luz del sol es concentrada en una línea (y no en un punto) en el fondo del embudo. Seguidamente pintamos un bote de color negro por la parte de fuera, para acumular el calor, y lo colocamos en la parte inferior del embudo. O podemos utilizar un bote negro con tapa. Los objetos negros se calientan fácilmente. Pero no lo suficientemente para cocinar ... necesitamos pues, alguna manera de calentar el recipiente impidiendo que el aire lo enfríe. Entonces, pongo una bolsa transparente envolviendo el recipiente. La bolsa de plástico, disponible en tiendas como "bolsa para verduras", reemplaza la cara y costosa caja con tapa de cristal de las cocinas de caja. El diseño de la cocina embudo le permite capturar energía solar durante una hora, sin necesidad de ser reposicionado. Para cocciones de más de una hora, se debe reajustar el embudo de tal manera que éste siga teniendo el máximo de luz.

III. Fun Panel

El Fun-Panel puede ajustarse más fácilmente a distintos ángulos solares. La cocina solar cónica o de embudo es muy eficiente, ya que dispone de una superficie cónica (con forma de embudo) de 60° para capturar la luz solar. La parte negativa es que tiene una forma muy inestable, lo que dificulta mantener la cocina y la olla en la posición correcta. La forma del cono también impide usar una olla de tamaño normal ya que hay suficiente espacio en la parte inferior del cono. El Fun-Panel tiene la forma cónica, pero elimina sus desventajas. Ventajas Es fácil sacar el patrón de corte a partir de una caja de cartón -- no se necesita una hoja grande de cartón perfecto. En muchas oficinas de correos venden cajas de cartón cuadradas grandes (de una caja salen dos cocinas). También se puede buscar en supermercados y tiendas (de electrodomésticos). Todos los cortes son a 90° sin necesidad de cortes con curvas. Puede hacerse más grande o más pequeña para adaptarse al tamaño del cartón del que dispongamos.



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Se puede cocinar sea cual sea el ángulo solar (por la mañana o al atardecer y en latitudes muy altas o muy bajas).

Desventajas Esta cocina de cartón no es resistente al agua (Para solucionar eso se puede forrar la parte externa de la cocina con plástico adhesivo del que se usa para forrar libros).

IV. CooKit

El Cookit es un panel plegable de cartón ondulado con una sus caras aluminizada. Funciona generalmente con una olla pintada de negro introducida dentro de una bolsa de plástico resistente a medias temperaturas. Se orienta al sol con un simple ojeo de sombras y si se cuida, dura lo suyo. Existen algunas mejoras para este tipo de cocina, como por ejemplo, la de hacer más cómodo el proceso de cocción solar en la Cookit. Se trata de un recipiente exterior de vidrio que contiene una olla negra en su interior y que deja su tapa sin cubrir. Esto evita la condensación y hace más agradable el uso y manejo. Funciona aprovechando el calor reflejado por la cara aluminizada, y que queda capturado en el interior del recipiente de vidrio el cual incide directamente sobre la superficie de la olla. La cámara se aísla con una aro simple cartón a modo de junta.

V. La Cocina de Doble Posicionamiento (DSPC)



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La cocina CooKit pierde eficiencia cuando el sol se encuentra demasiado elevado. Resulta ser que la altitud que alcanza el sol entre los trópicos, durante el verano, es demasiado grande para que una cocina con panel fijo pueda funcionar correctamente. La DSPC (Cocina de Doble Posición), aquí descrita, está hecha de manera que se reduce este efecto, mediante el uso de dos posiciones distintas, que mejoran la concentración de los rayos solares dependiendo de la altitud del sol. Cuando queramos cocinar cuando la altitud del sol sea mayor de 60º, los paneles triangulares se colocarán por encima de la base, metiendo sus "pestañas" en el corte central del panel rectangular, de manera que se mantiene la forma de la cocina, así la cocina es más eficiente, usando los paneles suplementarios. Si se desea, se pueden atar los paneles triangulares de manera que estos queden más cercanos entre sí. Para cocinar, primero colocamos la DSPC según la altitud del sol, la encaramos al sol. Metemos los alimentos en un recipiente de metal negro, y a su vez, metemos éste en una bolsa para horneado o en un recipiente de cristal con tapa. Colocamos el recipiente en medio de la base de la DSPC, elevándola un poco (5 cm, más o menos) mediante una rejilla u otra cosa similar, esto hace que el recipiente pueda calentarse por la parte inferior como lo hace por los lados y la parte superior, reduciendo así el tiempo de cocción.

VI. Horno de pared



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La cocina solar de pared tiene una desventaja, al estar "apegada" a tu casa, no puede seguir el sol. Esto elimina la posibilidad de utilizar varios reflectores ya que estos bloquearían completamente la luz durante la mañana y la tarde. La cocina de pared tiene que conformarse con la energía solar que golpea su cara acristalada. Los únicos perfeccionamientos posibles son poner más reflectores, la posibilidad de poner un reflector externo en la pared de la casa. Actualmente, se han hecho la cámara de cocción larga y estrecha puesta de este a oeste. Esto es para minimizar los efectos de las sombras en la caja. Esto hace que haya una mejor utilización del sol durante todo el día. Consideraciones especiales El típico diseño de la cocina solar de cuatro reflectores dobla la energía de entrada, siendo un aparato más misericordioso. Esta caja, sin reflector externo, tuvo que estar muy bien hecha para mantenerse al mismo nivel que su competencia. Se acristaló doblemente, bien aislado (9 cm de fibra de vidrio) y sellada para prevenir pérdidas por infiltración y entrada de la humedad de la comida dentro del aislante. Por razones de intimidad y seguridad, la parte acristalada exterior estaba hecha de una fibra de plástico reforzada, dura y translúcida. Normalmente ésta se aplica a invernaderos. Conclusiones La cocina de pared se encuentra con una demanda por su permanencia y conveniencia. El diseño actual sólo permite ser aplicado a casas por encima del Trópico de Cáncer o por debajo del Trópico de Capricornio con una pared orientada hacia el sur en la cocina.



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VII. Cocina Parabólica

Las cocinas parabólicas son aquellas que concentran la luz solar en una superficie pequeña. La "parábola" puede ser un paraboloide de revolución, un casquete esférico, un arreglo de espejos planos (scheffler, fresnel, mixto, etc), un conjunto de gajos curvos, etc. El elemento reflectante puede ser chapa de acero inoxidable o de aluminio pulida, papel de aluminio, acetato, mylar, poliéster u otras láminas plásticas aluminizadas, etc. Las cocinas parabólicas tienen algunas ventajas:

Obtienen mayor temperatura. Puede llegar a ser muy alta. Por lo tanto permiten asar y tostar. Permiten regular la temperatura variando el enfoque.

Pero también desventajas: son: Más difíciles de construir Más costosas Más difíciles de enfocar y operar Más peligrosas, precisamente por la mayor temperatura Requieren anteojos de sol, IMPRESCINDIBLES para poder operarlas. Más delicadas: hay que cuidar mucho la limpieza y duración de la superficie

reflectante. En general, son más voluminosas y requieren un lugar más amplio para guardarlas.



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Básicamente una cocina solar parabólica consta de tres partes:

Soporte o parrilla para el recipiente de cocción: De diversas formas y tamaños, según el modelo de cocina, su función es ubicar de forma segura y estable el recipiente de cocción (olla, cazuela, sartén, plancha, etc.) en el foco de la superficie parabólica. Concentrador parabólico: en cuyo eje queda dispuesto el soporte del recipiente para cocinar. Debe estar fabricado con material óptimo, fácil de limpiar y de alto poder reflexivo. Varias piezas de este material, según el modelo de cocina, se unen, uno a otro, con la adecuada curvatura, para configurar la superficie parabólica. Estructura soporte del sistema: fabricado de madera o metal según el modelo, tiene como función soportar los elementos de la cocina, aportando estabilidad al conjunto y facilitando la utilización. Está articulado al concentrador, permitiendo su giro, de este modo se puede reorientar o aplicar la función de encendido / apagado. Algunos modelos de cocinas disponen de un sistema de alineamiento o eficiencia solar, generalmente es un visor, cuya sombra nos informa sobre la ubicación del concentrador parabólico y la necesidad de reorientarlo adecuadamente para conseguir un rendimiento óptimo. Principio de funcionamiento. La dirección de propagación de una onda se representa mediante líneas que se denominan rayos, la forma de la superficie en la que inciden determina la dirección de los rayos reflejados. Cuando la forma de dicha superficie es parabólica, todos los rayos que llegan paralelos al eje de la parábola se reflejan y pasan por un mismo punto al cual se denomina foco. Esta es la propiedad fundamental en la cual se basa el funcionamiento de todas las cocinas solares parabólicas.



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El concentrador solar parabólico es un dispositivo que concentra en un solo punto o foco, todos los rayos solares incidentes en su superficie, orientado adecuadamente en la dirección del sol conseguirá alcanzar altas temperaturas que permiten cocinar alimentos. Qué tipos de cocina solar parabólica existen: Existen gran variedad de modelos, por un lado tenemos las cocinas solares comerciales y de otro, versiones caseras construidas a partir de diseños y materiales diversos. Sin embargo una clasificación útil, sobretodo en miras a elegir un modelo para comprar o construir, es en función de la geometría de la superficie parabólica de su reflector. De esta manera encontramos dos grandes grupos: Cocinas con superficie parabólica de foco expuesto. Cocinas con superficie parabólica de foco profundo. Las cocinas solares parabólicas que utilizan superficies de foco profundo son mucho más recomendables, al quedar el foco dentro del plano de la parábola son más eficientes, debido a que la zona de cocción está mejor protegida del viento. También son más seguras, se evitan situaciones peligrosas, como el deslumbramiento del utilizador, quemaduras fortuitas o un posible incendio en zonas adyacentes.

Como puede observarse, existe una infinidad de modelos de cocinas solares, las cuales varían en su eficiencia, su simplicidad constructiva, de manera de utilizarlas en diferentes situaciones de necesidad.



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En nuestro caso hemos optado por la cocina solar parabólica, que a pesar de ser de un diseño más complejo, el cual no se puede realizar de forma tan casera y simple, es el que presenta el mejor rendimiento y la mayor estabilidad estructural. LA COCINA SOLAR PARABÓLICA

Filosofía de la cocina solar Este nuevo sistema de cocinar, pese a ser de gran ayuda en la vida cotidiana de millones de personas en todo el planeta, exige ciertos cambios de hábitos a la hora de cocinar con el sol. El aprendizaje del uso de esta cocina ha de ser gradual. No podemos pretender pasar de forma inmediata del sistema tradicional de preparar los alimentos, utilizando leña o bosta, a cocinar directamente con el sol. Los tiempos de cocinado, son diferentes, no mayores o menores, sencillamente diferentes. Hay que �jugar� día a día hasta que nos familiaricemos tanto con los tiempos como con las cantidades de alimentos y líquidos. Ya que el �Sol� y su capacidad calorífica es gratuito, no debemos de enfadarnos con él cuando en el transcurso del proceso de cocinado sea cubierto por una nube, hay que ser paciente, normalmente, esa nube pasa y nos permite continuar con el proceso de cocinado, si esto perdura y es algo que hay que valorar antes de comenzar el proceso, es el momento de retomar los métodos tradicionales de cocinado. La Cocina Solar, no es la solución definitiva, pero si representa una alternativa real a problemas muy graves que dificultan la vida a millones de personas y ponen en serio peligro el equilibrio medioambiental del planeta Tierra, la casa en la que todos vivimos.

Presentacion del diseño Como su nombre indica, la estructura de esta cocina de concentración es una parábola o disco cóncavo que concentra los rayos solares en una zona donde se ubica la olla o el recipiente donde se hará la cocción, ya sea dentro mismo o fuera de la parábola. Ya hemos citado que, a diferencia del horno solar de caja, la cocina parabólica es casi tan rápida como la cocina convencional. Cuando la parábola se enfoca al Sol genera una temperatura de unos 180 ºC sobre el punto focal situado a unos 28 cm en una parábola de 140 cm. Esto quiere decir que se puede hervir unos 3 l de agua en 15 minutos. La cocina solar parabólica más popular es la llamada de foco profundo. Uno de sus principales investigadores y entusiastas es el Dr. Dieter Siefert de Neutting (Alemania) que desde el año 1984 estudia este tipo de cocina. El primer modelo SK1 era una parábola de aluminio remachado de 120 cm de diámetro sobre una estructura pesada para poderla orientar al Sol. La SK9 se probó en 1987 en Togo y la parábola estaba hecha con 24 láminas de aluminio ligadas entre ellas, pero el rendimiento era muy bajo. Después de este ensayo, el Dr. Seifert construyó un espejo parabólico más curvado de 140 cm de diámetro y 28 cm de distancia focal. El posterior descubrimiento de una gran olla de 12 l esmaltada en negro y el hallazgo de un proveedor de láminas de aluminio delgado, firme y brillante permitió diseñar la primera SK14



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en el año 1990, preparada para que fuese de fácil montaje en cualquier lugar del mundo con herramientas manuales. La entidad de formación profesional de Altötting EG Solar e.V., pueblo vecino del Dr. Seifert, ese mismo 1990 inició un proyecto de taller de cocinas solares parabólicas. Desde entonces las han extendido por todo el mundo. Actualmente existen más de 15.000. Entre las características destacables de la SK14 cabe citar el hecho de que la parábola sea un poco más vacía de lo que sería habitual, hecho que permite mantener el tiempo de reorientación, a la vez que evita el peligro de incendio en caso de que ésta se volcara e incrementa la seguridad de quien cocina.

Estudio de la parábola



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X Y

0 0 50 2,22

100 8,9 150 20,03 200 35,61 250 55,65 300 80,14 350 109,08 400 142,47 450 180,32 500 222,61 550 269,36 600 320,56 650 376,22 691 425

2

1 , 1 2 3

xy (Fórmula de la parábola)

En el desarrollo de la parábola de la Cocina Solar, hemos definido dos parámetros a partir de los cuales se han calculado los demás, diámetro exterior y distancia desde la superficie del plano de la parábola hasta el fondo de la misma, el primer dato es 1382 m/m (utilizamos el radio, 691,00 m/m para trazar la curva de la parábola), y el segundo, o sea el fondo de la parábola, 425,00 m/m. Cuando los rayos inciden perpendicularmente se puede observar mediante el gráfico que, el foco de la parábola se encuentra a 305,00 m/m del fondo de la misma. El punto focal queda situado a 85,00 m/m por encima de la base de apoyo de la olla, una medida suficiente para absorber las pequeñas irregularidades ocasionadas por una fabricación artesanal y que consigue que toda la radiación se concentre en el recipiente de cocinado. La unión de las láminas reflectoras, está realizada de manera flotante, es decir, utilizando pernos (tornillos) de 3/16� x 3/8� (la cabeza estará en el interior de la parábola), con su tuerca correspondiente, a excepción del anclaje al anillo que se realiza mediante remaches de aluminio. Una vez realizado el ensamblado de las láminas, se procede a marcar la rosca sobrante con un cortalambres, de tal manera que los pernos ya no se pueden aflojar pero dejando sin presión a la tuerca, lo que permite cierto juego entre láminas y evitando tensiones que pudieran ocasionar deformaciones y por consiguiente una disminución del rendimiento de la Cocina Solar. Un tornillo de 3/16� x 1�, une centralmente todo el conjunto. Hay que tener en cuenta que el rendimiento de la Cocina Solar, está directamente relacionado con: la época del año, siendo más alto en verano y la climatología (ausencia de nubes).



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CONSTRUCCIÓN

Listado de Materiales

Concepto Metros/Unidades Imagen Tuerca de 3/8� 2/u

Tuerca de 1/4� 8/u

Arandela de 1/4� 4/u

Arandela de 5/32� 2/u

Arandela de presión 5/32� 1/u

Arandela de presión 3/8� 2/u

Resorte de 32 m/m,

diámetro int. 1/4�, hilo de 2,2 m/m

4/u

Remache de aluminio de

3/16� x 3/8� 24/u



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Perno (tornillo) de 5/32� x 3/8�, con tuerca de 5/32�

48/u

Perno (tornillo) de 5/32� x

1�, con tuerca de 5/32� 1/u

Perno (tornillo) de 1/4� x 2�, media rosca, con tuerca de

1/4�

4/u

Varilla lisa de 1/4� 4,47/m

Varilla roscada de 1/4� 0,44/m

Varilla roscada de 3/8� 0,04/m

Perfil en �L� de 3/4� 7,89/m

Perfil en �T� de 1� 1,14/m

Pletina de 1/2� 0,16/m

Pletina de 3/4� 1,24/m



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Tubo milimétrico de 1� 4,46/m

Cañería negra de 3/4�

(interior) 0,95/m

Cañería negra de 1�

(interior) 0,20/m

Plancha de aluminio de 0,4

m/m de espesor 2,61/m2

Pasta para pulir media y fina

Grasa lubricante para

muñequillas

Pintura negra

Pintura martelé gris

anticalórica



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Lamina de aluminio reflectora

�Lámina de aluminio reflectora� de 0,40 m/m de espesor. Las zonas de color amarillo en la imagen superior se dibujan, tan sólo, a efectos de determinar a priori las dimensiones de la placa y la ubicación de taladros, pero no forman parte de la pieza terminada. El proceso de mecanización pasa por cuatro fases que a continuación se detallan:



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CORTE.- Cada Cocina precisa de 24 piezas, sólo 2 de ellas llevan mecanizado el taladro de 54,00 m/m de diámetro para la salida del sistema de sujeción de la olla. El corte se realizará colocando la plancha patrón sobre la lámina, fijándolo con sargentos y marcando con un estilete para su posterior separación. PERFORADO.- El proceso de perforado, dado que hablamos de una plancha de aluminio de tan sólo 0,40 m/m de espesor, se producirá necesariamente con un sistema de punzonado. Hay que hacer notar que los centros de los 7 taladros de 6 m/m de diámetro van dispuestos a 6,00 m/m de distancia del borde en lo referente a los 4 centrales, a 11,90 / 13,40 m/m de distancia del borde en lo referente a los 2 de uno de los extremos (este taladro se rasga con dos perforaciones próximas para facilitar el proceso de montaje) y a 10,50 m/m para el taladro de unión central. Es de vital importancia respetar, tanto las cotas de corte como las de ubicación de los taladros, a fin de no distorsionar la geometría de la parábola y, en consecuencia, del rendimiento de la Cocina. La perforación de 54,00 m/m de diámetro, se realizará con una sierra circular de vaso, atrapando las planchas entre dos piezas de madera, evitando de esta manera acabados indeseados y posibles accidentes. APLANADO.- La ocasional curvatura producida por el embalaje para el transporte debe ser eliminada, una vez cortada la pieza, utilizando un rodillo sobre la placa de aluminio, dispuesta con su parte cóncava hacia abajo, sobre una superficie homogénea y blanda como una frazada (manta). La pequeña deformación que por este procedimiento no se pueda subsanar, quedará compensada colocando la mínima curvatura restante de las planchas con la zona cóncava hacia el exterior en el proceso de montaje en el anillo-porta placas reflectoras. PULIDO.- La superficie de la lámina deberá presentar un acabado de pulido similar a la muestra que se adjunta (tan sólo en documentos impresos), utilizando, en caso necesario, productos adecuados a tal efecto como las pastas de pulir Glasurit para metales de diferente grano. Para proceder a pulir la lámina, la colocaremos en una base de madera,�, que contará con dos tornillos en los que colocaremos los taladros superiores y un tornillo coincidente con el taladro del extremo de la plancha de forma que quede inmóvil.



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Soporte de la olla



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Este elemento sirve de unión entre el anillo porta-láminas reflectoras, a través de las muñequillas de giro, y la base-soporte. Por otro lado, cómo su nombre indica, es el elemento donde descansa la olla con los alimentos. En base a la geometría de la parábola, configurada por la unión de las placas de aluminio, el punto focal definido en el apartado �Estudio de la parábola�, se encuentra en el centro de los tubos-soporte de los extremos y a 85,00 m/m sobre la parrilla configurada por las cuatro varillas de 1/4� de diámetro. La distancia interna entre los dos casquillos-tope de 1475,00 m/m, coincide con la distancia externa. Entre los puentes de las muñequillas de giro, una vez soldadas al anillo porta-láminas reflectoras, evitando holguras poco aconsejables. La soldadura de estos casquillos a los tubos-soporte deberá de hacerse por la parte frontal al objeto de dejar limpias las zonas de rodadura de las muñequillas de giro. Para conseguir un funcionamiento óptimo, es fundamental la perfecta alineación de los dos tubos de los extremos fabricados con cañería negra de 3/4�. Una pieza en �U�, formada por varilla redonda de 1/4�, llevando en los extremos dos trozos soldados de 11,00 centímetros de longitud roscados a 1/4�. Este elemento duplicado y con la ayuda de dos tuercas en cada extremo, permite, una vez introducidos en los taladros correspondientes, la regulación del ancho de olla o utensilio para cocinar. Una vez realizada la regulación, apretaremos las tuercas de 1/4� a ambos lados de la T de 1�. La parrilla sobre la que descansará la olla irá protegida con pintura anticalórica por ser la zona que, por contacto directo con el elemento a calentar, alcanzará una temperatura más elevada.



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Base Soporte



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Grupo Nº 4



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Muñequilla de giro



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La denominada �Muñequilla de giro�, es un elemento mecánico que sirve de unión entre el anillo porta-láminas reflectoras, y el soporte de la olla. A su vez, dada su configuración, permite la orientación y posterior fijación de la Cocina Solar en sentido azimutal, gracias al sistema de embrague compuesto por dos puentes, con taladros pasantes de 7,00 m/m, uno de ellos flotante en base a la presión realizada por dos resortes y la aproximación producida por dos pernos de 1/4�. En el montaje se deberá de aplicar una pequeña cantidad de grasa en las zonas en contacto con el soporte de la olla. Una de las muñequillas, lleva incorporado un sistema, denominado �Sistema de control de eficiencia solar� (ver figuras) que permite la orientación del plano del anillo porta-láminas reflectoras perpendicularmente a la dirección de los rayos solares, consiguiendo de esta forma la mayor eficiencia de la Cocina Solar. En las figuras se puede observar un detalle del �Sistema de control de eficiencia solar� que consiste en una placa de 3/4� x 3/4� x 1/8� de espesor, pintada de color blanco, sobre la que queda dispuesta perpendicularmente, una varilla de 1/4� pintada de color rojo. Esta varilla, se unirá a la mencionada placa introduciéndola en una perforación y soldándola por la zona trasera al objeto de evitar relieves que puedan producir sombras y, por consiguiente, alteren la percepción del sistema. Este conjunto está ubicado perpendicularmente al plano del anillo porta-láminas reflectoras, de forma que no ha de generar sombra durante el proceso de cocinado, consiguiendo con ello el 100 % de la eficacia de la Cocina Solar. Para ello, la cocina, se deberá de reorientar, tanto en longitud como en latitud, conforme a la trayectoria del Sol, aproximadamente, cada 30 minutos. Este sistema de control está instalado en una de las muñequillas y es aconsejable la colocación de un anillo protector de varilla de 1/4�, en la zona superior del �Sistema de



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control de eficiencia solar� a efectos de evitar golpes en la varilla de control que pudieran modificar su perpendicularidad.



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Anillo porta láminas reflectoras

El anillo porta-láminas reflectoras es el elemento sobre el que se colocan las láminas de aluminio. Esta fabricado con tubo milimétrico de 1� de diámetro exterior. El proceso de mecanización pasa por cinco fases que a continuación se detallan: CURVADO.- Para su fabricación, dado que partimos de una tubería recta, utilizamos un utillaje, que se puede observar en el apartado �Curvador de tubos�, que se debe fabricar previamente. La tubería, queda sujeta por uno de sus extremos y mediante el accionamiento manual de la palanca sobre la que está montada la roldana, conseguimos fácilmente el curvado del tubo al diámetro deseado. CORTE.- El diámetro final de curvatura, es fundamental para el montaje de las láminas de aluminio y por consiguiente del buen funcionamiento de la Cocina Solar. Con independencia del radio de curvatura del doblador de tubos, y dadas las diferencias observadas en el espesor de la pared del tubo, el resultado final del curvado nos puede dar diferentes diámetros. Para subsanar dichas diferencias, utilizamos otro útil detallado en el item�Base de conformado�, que mediante una serie de topes regulables y la utilización de sargentas (gatos), nos permite conseguir la circunferencia deseada en todo su perímetro. Una vez llevado el tubo a la medida, procedemos a cortar la zona sobrante. SOLDADURA.-



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Controlando que toda la superficie del tubo esté en el mismo plano, procedemos a soldarlo sobre la �Base de conformado�, dejando que enfríe bien, en la misma, para evitar posibles deformaciones. Sobre este anillo, procederemos a soldar las dos muñequillas de giro, para ello utilizaremos un tubo de cañería negra de 3/4� sobre el que quedarán montadas las dos muñequillas y por consiguiente perfectamente alineadas. Al margen de la alineación es muy importante colocar el mencionado tubo sobre un imaginario diámetro, consiguiendo que los dos semicírculos sean perfectamente iguales. La pletina de 3/4� x 1/8� de 100,00 m/m de longitud, de una de las muñequillas, quedará sobre la soldadura de unión y cierre del tubo como se refleja en el dibujo CS-14/04/D, al objeto de conseguir una mayor solidez del conjunto. Igualmente, como se aprecia en el mencionado dibujo podemos ver que la pletina de la muñequilla quedará colocada longitudinalmente en el centro del tubo, para conseguir que desde el plano del anillo hasta el centro de giro de la muñequilla tengamos los 120,00 m/m. MARCADO.- Para proceder a realizar esta fase, previamente deberemos de marcar las veinticuatro líneas que coinciden con avances de 15º (360º/24 = 15º). Como hacer este marcado mediante un transportador sería muy inexacto, una vez conocida la circunferencia interior del anillo, 4301,478 m/m, ya que el diámetro interior es 1369,20 m/m, la dividimos entre 24 y nos da como resultado 179,228 m/m. Mediante la utilización de un flexómetro, marcamos internamente en el anillo 24 líneas radiales con avances de 179,228 m/m, teniendo la precaución de hacer la primera marca a 89,614 m/m del centro de una muñequilla para que la lámina de aluminio que coincide con esa posición y que lleva una perforación de 54,00 m/m de diámetro quede centrada. Ahora hay que definir el punto exacto para proceder al marcado y posterior perforación. Como puede observarse en el dibujo �Estudio de la parábola�, las láminas de aluminio, por exigencias del diseño de la parábola, en el punto de unión con la tubería, tienen un ángulo aproximado de 45º. Por consiguiente, los taladros del tubo en los que se fijarán dichas placas, igualmente tienen que estar a 45º. Con un procedimiento �sencillo� de marcado dejaremos fijadas dichas posiciones. PERFORADO.- Con una punta dura y un martillo se realizarán las pertinentes huellas que posteriormente servirán como guía a la hora de perforar con la máquina de taladrar.



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MONTAJE



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Procederemos colocando primeramente, sobre una superficie limpia y que no arañe, una lámina con taladro de 54,00 m/m, con la superficie pulida hacia arriba, y como se ha descrito en los dibujos del apartado �Base de anclaje para pulido de plancha de aluminio� con la pequeña concavidad hacia abajo. A continuación, a su derecha colocaremos una lámina sin taladro de 54,00 m/m, uniéndola con pernos (tornillos) de 5/32� x 3/8�, teniendo la precaución de colocar la cabeza del perno en la zona vista y la tuerca abajo. Sólo uniremos los taladros centrales, los de los extremos se quedarán para el final. La tercera placa, también sin taladro de 54,00 m/m se colocará a la izquierda de la primera, que colocaremos y procederemos con los pernos (tornillos) de 5/32� x 3/8� como con la segunda lámina. Siguiendo esta misma secuencia, iremos colocando alternativamente a izquierda y derecha de la primera lámina hasta que hayamos colocado once láminas a cada lado, la última lámina, la veinticuatro, será otra igual a la primera, es decir con taladro de 54,00 m/m. El conjunto de 24 láminas quedará pendiente de cerrarse hasta que hayamos colocado el perno (tornillo) central. Utilizando un perno (tornillo) de 5/32� x 1�, con arandela, comenzando por la lámina 1 que tiene un taladro de 54,00 m/m, iremos introduciéndolo por la parte de abajo con la secuencia de láminas, 1, 2, 3, 4, ..., teniendo en cuanta que las láminas 2, 4, 6, 8, ..., están a un lado y las láminas 3, 5, 7, 9, ..., están al otro. Así iremos introduciendo el perno (tornillo) en todas las láminas hasta llegar a la número veinticuatro que quedará encima de todas. Una arandela, una arandela de presión y una tuerca terminarán de formar el conjunto que no se apretará hasta concluido todo el montaje. Para terminar de cerrar la parábola, uniremos los taladros centrales de las láminas de los extremos, poniendo especial atención en qué placa tiene que ir sobre la otra (seguiremos la secuencia lógica) y evitando dañar o marcar las láminas de aluminio. El anillo porta-láminas reflectoras estará dispuesto sobre una superficie amplia y apoyado sobre las muñequillas de giro desmontadas. El conjunto de láminas, cogiéndolo entre varias personas se colocará encima del anillo, procediendo a subir el mismo hasta que los taladros de una zona del conjunto de láminas, la de un taladro de 54,00 m/m, quede centrado con los taladros de esa zona del anillo. Hay que prestar atención durante esta operación para que una de las dos láminas con taladro de 54,00 m/m esté justamente enfrentada con una de las muñequillas. Procederemos a ir colocando remaches de aluminio, manualmente, por una de las láminas con taladro de 54,00 m/m. Sencillamente, iremos dejando sujeto el conjunto de láminas a la estructura. Una vez que todos los remaches estén colocados en su lugar y nos cercioremos de que no hay ninguna irregularidad ni deformación del conjunto, procederemos a ajustar los remaches con ayuda de la máquina remachadora. El soporte de la olla se introducirá por una de las aberturas, colocandolo bajo la muñequilla de giro correspondiente a la que previamente habremos desmontado el puente inferior. Pasando del punto de montaje, procederemos a introducir el otro extremo del soporte en la otra abertura. Con el soporte colocado en su lugar, instalaremos los dos puentes de las muñequillas de giro, previa colocación de una pequeña cantidad de grasa, que, de esta manera, formarán un conjunto. Tan sólo resta colocar el soporte de la olla en la base-soporte, fijándolo con dos arandelas de presión y dos tuercas de 3/8�.



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Una vez realizado el ensamblado, se procederá a marcar la rosca sobrante de los pernos (tornillos) de 5/32� x 3/8�, con un cortalambres, de tal manera que los pernos ya no se puedan aflojar pero dejando sin presión a la tuerca, lo que permite cierto juego entre láminas y evitando tensiones que pudieran ocasionar deformaciones y por consiguiente bajadas de rendimiento de la Cocina Solar



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NORMAS E INSTRUCCIONES DE USO DE LA COCINA SOLAR

Siempre se tiene que utilizar una olla metálica de color negro, o en su defecto, de aluminio pintada de color negro. Aunque el soporte permita dos ollas, tan sólo se puede colocar una en el centro.

La Cocina Solar, cuando no se utilice, colocarla en reposo, con la parábola hacia abajo.



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Asegurar con piedras el soporte de la Cocina Solar para prevenir el vuelco por el viento.

La cocina deberá de reorientarse (enfrentarla al Sol), aproximadamente cada 30�. Es una operación muy fácil gracias al bajo peso de la cocina, 15 kgs. El primer paso en el proceso de orientación de la Cocina Solar, es mover el soporte hasta que la sombra esté en prolongación como se puede apreciar en la fotografía superior.



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El segundo paso en el proceso de orientación de la Cocina Solar, es mover la parábola en sentido vertical hasta que la pieza de color rojo no haga sombra sobre la placa de color blanca.

Para favorecer el proceso de cocinado, siempre se deberán de trocear los alimentos en pedazos pequeños.

Siempre que sea posible deberá de estar protegida del viento



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Muy importante, no dejar objetos inflamables cerca de la Cocina Solar.

Tener siempre la precaución de coger la olla, protegida con un trapo. Tampoco mirar directamente al foco cuando no se esté cocinando para evitar deslumbramientos.

Limpiar siempre las láminas con agua caliente y jabón, nunca con productos abrasivos.



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¡No utilizar nunca estropajos que rayen las láminas.

Para mantener calientes los alimentos y poder tomarlos durante la noche, colocar la olla en una cesta de mimbre y aislarla con frazadas (mantas) como se muestra en las fotografías superiores.



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FILOSOFÍA DE LA COCINA SOLAR Este nuevo sistema de cocinar, pese a ser de gran ayuda en la vida cotidiana de millones de personas en todo el planeta, exige ciertos cambios de hábitos a la hora de cocinar con el sol. El aprendizaje del uso de esta cocina ha de ser gradual. No podemos pretender pasar de forma inmediata del sistema tradicional de preparar los alimentos, utilizando leña o bosta, a cocinar directamente con el sol. Los tiempos de cocinado, son diferentes, no mayores o menores, sencillamente diferentes. Hay que �jugar� día a día hasta que nos familiaricemos tanto con los tiempos como con las cantidades de alimentos y líquidos. Ya que el �Sol� y su capacidad calorífica es gratuito, no debemos de enfadarnos con él cuando en el transcurso del proceso de cocinado sea cubierto por una nube, hay que ser paciente, normalmente, esa nube pasa y nos permite continuar con el proceso de cocinado, si esto perdura y es algo que hay que valorar antes de comenzar el proceso, es el momento de retomar los métodos tradicionales de cocinado. La Cocina Solar, no es la solución definitiva, pero si representa una alternativa real a problemas muy graves que dificultan la vida a millones de personas y ponen en serio peligro el equilibrio medioambiental del planeta Tierra, la casa en la que todos vivimos.



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PRESUPUESTO COCINA SOLAR 2014

Material CantidadPrecio

unitario

Precio

totalPorveedor Localidad Dirección

Tuerca 3/8'' 2 0,94 1,88 Ferreteria De Pietro Bernal Alem 795


Arandela 1/4'' 4 0,22 0,88 Ferreteria De Pietro Bernal Alem 795

Arandela 5/32'' 2 0,14 0,28 Ferreteria De Pietro Bernal Alem 795

Arand. Presión 5/32''

1 0,14 0,14 Ferreteria De Pietro Bernal Alem 795

Arand. Presión 3/8''


Resorte 32m/m;D=1/4

4 4 16 Ferreteria De Pietro Bernal Alem 795

Remache Al 3/16''x3/8''

60 (1kg) 95$xkg 95 Ferreteria De Pietro Bernal Alem 795

Tornillo 5/32''x3/8''



Tornillo 5/32''x1''


Tornillo 1/4''x2'' 4 1,6 6,4 Ferreteria De Pietro Bernal Alem 795

Varilla lisa 1/4'' 6m 20 20 Ferreteria De Pietro Bernal Alem 795

Varilla roscada 1/4''

1m 8,5 8,5 Ferreteria De Pietro Bernal Alem 795

Varilla roscada 3/8''

1m 18,4 Ferreteria De Pietro Bernal Alem 795

Perfil L 3/4'' 12m 104$/6m 208 Ferreteria De Pietro Bernal Alem 795

Perfil T 1'' 6m 104$/6m 104 Ferreteria De Pietro Bernal Alem 795

Pletina 1/2'' 6m 42 Ferreteria De Pietro Bernal Alem 795

Pletina 3/4 42 Ferreteria De Pietro Bernal Alem 795

Tubo mm 1'' (ext; e=1,6)

6m 126$/6m 126 Ferreteria De Pietro Bernal Alem 795

Caño negro 3/4''

ASTM Schedul1m 67$/1m 95 Austria 2050 Cap. Fed. Austria 2050

Caño negro 1''

ASTM Schedul0,3 95$/1m 28,5 Austria 2050 Cap. Fed. Austria 2050

Plancha Al 2 279$ 558 Aluminio y accesorios S.R.L TurderaIrigoyen 11141

Pasta pulir media y fina

en panes 46$/kg 86 Ferreteria De Pietro Bernal Alem 795

Grasa lubricante

pote20$/100g

ramos20 Ferreteria De Pietro Bernal Alem 795

Pintura Negra 1/4 lt 46,9 Pinturería Traversa SRL Bernal Rocha 397

Pintura Martelé Gris

1/4 lt 82,25 Pinturería Traversa SRL Bernal Rocha 397

Total 1645,38

cocina solar utn

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