Este documento describe el diseño y construcción de un prototipo de horno solar de alta temperatura. Los autores diseñaron y construyeron un concentrador solar parabólico para obtener altas temperaturas y estudiar materiales. Realizaron pruebas experimentales que mostraron que el prototipo podía alcanzar temperaturas de hasta 250°C, superando a los hornos convencionales y reduciendo la contaminación.

1. DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN PROTOTIPO DE UN SECTOR DE HORNO SOLAR DE ALTA TEMPERATURA Julio L. Warthon Ascarza, Virgilio Ayala Chacmani, Amanda Olarte Pérez, Jesús Rubio Cáceres Facultad de Ciencias Químicas Física y Matemáticas, UNSAAC IV CONFERENCIA LATINO AMERICANA Y XVII SIMPOSIO PERUANO DE ENERGÍA SOLAR

4. Horno Solar de Odeillo que se encuentra en el Departamento de los Pirineos Orientales al sur de Francia y que est á considerado el mayor horno solar del mundo, con una potencia de 1000 kW y debe su renombre mundial a su especializaci ó n en investigaci ó n de la concentraci ó n de la radiaci ó n solar y del comportamiento de los materiales sometidos a condiciones de temperatura extrema.

6. PERFIL DEL PROTOTIPO DE HORNO SOLAR DE ALTA TEMPERATURA y = 0.06x 2 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80 4.00 4.20 4.40 4.60 4.80 5.00 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80 4.00 4.20 4.40 4.60 4.80 x (m) y (m)

7. Foco

10. La relación de áreas nos permite determinar la relación de incremento de la intensidad de radiación y asimismo de la potencia. Esta proporción determina el nivel de concentración que se puede dar en el foco de la parábola. El área A 1 aproximada es de 3.50 m 2 , en la siguiente tabla podemos ver el nivel de concentración de acuerdo a diferentes valores que se le puede dar al área A 2 . A 1 (cm 2 ) A 2 (cm 2 ) C=A 1 / A 2 35000 10x10 =100 350.0 35000 20x20=400 87.5 35000 30x30=900 38.9 35000 40x40=1600 21.9

12. Foto 2. Verificando la distancias entre los soportes del concentrador solar

14. INSTALACION DEL PROTOTIPO Foto 4.- Colocación de los tiras de espejos sobre la estructura

15. Foto 5. Pegado de los espejos con cinta adhesiva (de embalaje) para asegurar su posición a la estructura metálica y entre ellos.

16. PROCESO EXPERIMENTAL Parte de las pruebas se hicieron en el patio del pabellón “C” delaUNSAAC Foto 6. Se observa la incidencia de la luz solar concentrada sobre un objeto de prueba (madera de 40 cmx 40 cmx 1 cm) a la altura del foco del prototipo de horno solar de alta temperatura.

18. PRUEBA EXPERIMENTAL MEDICION DIRECTA DE LA TEMPERATURA EN EL FOCO DEL CONCENTRADOR - La temperatura se midió utilizando un termómetro LASER PCE 550, se pudo realizar la medición de la temperatura en el foco del horno solar, pues un requisito es apuntar perpendicularmente sobre la madera para obtener una señal de retorno sobre el termómetro LASER. (Tabla 3.1) MEDICION DE LA INTENSIDAD DE RADIACION - La radiación de la luz solar se ha medido sobre la superficie a un costado del horno solar. (Tabla 3.1)

19. MEDICION DE LA INTENSIDAD DE RADIACION - La radiación de la luz solar se ha medido sobre la superficie a un costado del horno solar. (Tabla 1) Tabla 1 HORA RADIACION (W/m 2 ) TEMPERATURA (°C) 12:07 73.4 125 12:34 80.3 60 12:40 766 70 12:45 768 60 12:53 770 120 12:55 770 170 12:57 660 180 1:06 654 220 1:07 658 235 1:08 664 240 1:11 726 250 1:12 714 252

22. IMPACTO AMBIENTAL El impacto ambiental es prácticamente nulo, la energía solar no produce desechos, ni residuos, basura, humos, polvos, vapores, ruidos, olores, etc. ESTUDIO DE COSTOS Una vez realizada la instalación y hecha la inversión inicial, no se originan gastos posteriores (a excepción del mantenimiento); el consumo de energía es totalmente gratuito; no utiliza combustibles, eliminando la incomodidad de tener que aprovisionarse y el peligro de su almacenamiento. ESTUDIO DE RESISTENCIA DE MATERIALES Los materiales en estos hornos están hechos de una estructura de fierro que es muy resistente al calor al igual que los espejos. COMPARACION CON HORNOS CONVENCIONALES El Horno Solar principalmente no contamina el medio ambiente, ahorra energía, no produce residuos y su fabricación es de bajo costo.

23. A continuación tenemos algunas fotos en donde se puede apreciar la capacidad de concentración del prototipo de horno solar de alta temperatura . Foto 2. Se puede observar que la radiación solar se concentra en un área relativamente pequeña provocando el quemado del extremo superior del listón de madera

24. Foto 3. Vista de prototipo del horno solar de alta temperatura

26. DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN PROTOTIPO DE UN SECTOR DE HORNO SOLAR DE ALTA TEMPERATURA Julio L. Warthon Ascarza, Virgilio Ayala Chacmani, Amanda Olarte Pérez, Jesús Rubio Cáceres Facultad de Ciencias Químicas Física y Matemáticas, UNSAAC IV CONFERENCIA LATINO AMERICANA Y XVII SIMPOSIO PERUANO DE ENERGÍA SOLAR

27. OTROS PROYECTOS DESARROLADOS POR EL GRUPO DE LA UNSAAC AEROBOMBA, COMUNIDAD CAMPESINA DE CHACACURQUI-ANTA

28. MANTENIMIENTO Chacacurqui Anta

29. TERMA SOLAR TIPO SERPENTIN

30. COLECTORES SOLARES MANGUERA EN ESPIRAL TUBERIA DE COBRE

31. Foto 3.- Colector tipo caja, este prototipo esta actualmente en prueba.

32. GRACIAS UNSAAC