lunes, 22 de septiembre de 2014

HORNO SOLAR

HORNO SOLAR

Horno Solar

ANTECEDENTES
Un horno solar es una estructura que usa energía solar concentrada para producir altas temperaturas, usualmente para usos industriales. Reflectores parabólicos o helióstatos concentran la luz (de insolación) sobre un punto focal. La temperatura en el punto focal puede alcanzar los 3.500 °C, y este calor puede ser usado para generar electricidad, fundir acero, fabricar combustible de hidrógeno o nanomateriales.
El horno solar más grande es el horno solar de Odeillo, situado en Font-Romeu-Odeillo-Via (Pirineos Orientales, Francia), y fue inaugurado en el año 1970. Emplea un conjunto de espejos planos para recolectar la luz del sol, reflejándola sobre un gran espejo curvo.

En griego antiguo/latín el término heliocaminus significa ‘horno solar’ y se refiere a un solario encerrado por vidrios intencionalmente diseñado para tener una temperatura interna más alta que la temperatura del aire externo.1
Se dice que durante la Segunda Guerra Púnica (218-202 a. C.) el científico griego Arquímedes puede repeler el ataque de buques romanos al incendiarlos usando un “vidrio incendiario” que podría haber sido un conjunto de espejos. En un experimento para comprobar esta historia realizado por un grupo en el Instituto Tecnológico de Massachusettsen el año 2005, concluyeron que aunque esto puede ser efectivo contra blancos estacionarios, lo más probable es que los espejos no hubieran sido capaces de concentrar la suficiente energía solar como incendiar unn buque bajo condiciones reales de batalla.2
El primer horno solar moderno en ser construido fue realizado en Francia en el año 1949 por Félix Trombe. Aún hoy se encuentra en el Mont-Louis, cerca de Odeillo. Se escogió a los Pirineos porque el lugar tiene cielos despejados por hasta 300 días por año.3
Otro horno solar es construido en Uzbekistán como parte de las Instalaciones de Investigación del Complejo “Sun” de la Unión Soviética impulsado por el académico S.A. Asimov.
El  solar es un  que se hace con el fin de ahorrar energía, puede sustituir a las parrillas o incluso a la estufa y evita el uso de hidrocarburos que contaminan altamente la tierra provocando efecto Invernadero y otros contaminantes.
Unos de los problemas mas sobresalientes es el calentamiento global de la tierra y la contaminación por hidrocarburos formados por hidrogeno y oxigeno que en combinación con otros elementos nos dan metano y dióxido de carbono cuyas propiedades son mantener el calor de un lugar y en este caso el de la tierra originando así un efecto Invernadero.
Una de las soluciones para evitar el uso de hidrocarburos y otros contaminantes es el horno solar que funciona a base de la energía solar y no contamina con la quema de hidrocarburos.


Leer más: http://www.monografias.com/trabajos12/horso/horso.shtml#ixzz3EiMdqCEa
Los inicios
Los primeros hornos solares datan de finales del siglo XVII. En concreto, fue E. W. Von Txchirnhausen quien construyó en Dresde (Alemania) un horno con un espejo cóncavo de 1,6 m de diámetro para cocer el barro para hacer cerámica. En 1774 el científico inglés Joseph Priestley, descubridor del oxígeno, construyó un horno solar con una lente de 1 metro de diámetro que conseguía 1.700 ºC y permitía fundir el platino.

El primer colector plano para aprovechar el calor solar fue diseñado por Horace de Saussure, un naturalista suizo que experimentó en 1767 con el efecto físico del calentamiento de una caja negra con tapa de vidrio expuesta al Sol. Las experiencias de Saussure son relevantes porque descubrió que, al exponer estas cajas al Sol, la temperatura aumentaba en el interior de cada una de ellas hasta el punto de alcanzar más de 85 ºC, hecho que permitía cocer fruta. Más adelante, experimentó con nuevas cajas hechas de madera y corcho negro y, en contacto con el Sol, la temperatura llegó a los 100 ºC. Sin embargo, aislando el interior de la caja a base de intercalar lana entre las paredes de la caja caliente la temperatura alcanzó los 110 ºC, incluso cuando la temperatura ambiental no era nada favorable. Eso le hizo cuestionarse si la radiación solar en una montaña donde el aire era más transparente podría atrapar menos calor. Para verificar su hipótesis, Saussure subió a un pico suizo y constató que, a pesar de que la temperatura exterior era de 1 ºC, dentro de la caja caliente se superaban los 87 ºC. Además, cuando la temperatura ambiental alcanzaba los 6 ºC, porque descendía hacia el llano, en el interior de la caja se mantenía el mismo calor. Saussure predijo: "Algún día este ingenio, que actualmente es pequeño, barato y fácil de fabricar, puede ser de gran utilidad". Este científico había tenido una visión, a pesar de que sus experimentos quedaron en el olvido durante cerca de medio siglo.

Hacia 1830 el astrónomo inglés John Fredrick Herschel, en una expedición al Cabo de Buena Esperanza en Sudáfrica, también experimentó con una caja solar, cuyas paredes estaban pintadas de negro y la tapa era de vidrio. De hecho, las motivaciones de Herschel eran más por motivos lúdicos que no científicos (cocinó un huevo duro haciendo hervir el agua con el Sol).

La cultura y la energía solar
En la Exposición Mundial de París de 1878, el científico francés Auguste Mouchot exhibió una estufa solar y un motor solar que utilizaban un colector en forma de cono truncado de 2,2 m de diámetro. Este motor se integró a la prensa de una imprenta con la cual más tarde se editaría la revista Le Journal du Soleil. Por estas mismas fechas, el inglés William Adams experimentó en la India con una cocina hecha de espejos planos dispuestos en forma de pirámide invertida, la reflexión de los cuales se dirigía a una campana cilíndrica en el interior de la cual había el recipiente con los alimentos.

El punto final lo puso el astrofísico americano Samuel Pierpont Langley, un estudioso de la radiación solar. En una expedición científica, en 1882, al Monte Whitney de California, observó que un recipiente de vidrio conservaba todo el calor de los rayos solares. Langley, a pesar de encontrarse en medio de la nieve, describió cómo su caja caliente hacía hervir agua y apuntó la propiedad del vidrio como productor del efecto invernadero. Con esta última aportación, la cocina solar dejaba de ser una curiosidad científica.

La cocina solar aplicada como herramienta práctica y solidaria
También existen referencias de un restaurante chino que en 1894 servía comida cocinada con el Sol. Incluso se habla de algún capitán de barco que se había hecho construir un horno solar para utilizarlo en sus viajes transoceánicos. Más allá, pues, de estos referentes, la verdadera pasión y desarrollo de las cocinas solares se inicia a mediados del siglo XX durante la década de los años cincuenta. De esta época data la construcción de hornos solares en la India utilizando la técnica de la pirámide invertida de Adams a cargo de la ingeniero Mary Telkes. Estos hornos tuvieron una notable aceptación en las zonas rurales de este país con decenas de miles de entregas. Sin embargo, la cocina solar no adquirirá una fuerza importante hasta llegada la crisis energética de 1973. El último impulso cabe atribuirlo a la convicción de las Naciones Unidas de utilizar la cocina solar como una herramienta para aligerar el sufrimiento en los campos de refugiados, producto de los conflictos bélicos en diferentes lugares del planeta.


  • ¿Como hacer un horno solar? 

  1. Como necesitaremos una parte de cartón, cortaremos el folder por la mitad.
  2. Este pedazo lo colocamos dentro de la caja (de zapatos) de forma que quede curvada a lo largo de la caja.
  3. Ahora forramos la parte interior de la caja con papel aluminio (lo menos arrugado que se pueda). Recordar que la parte brillante debe ir hacia afuera.
  4. Hacemos dos cortes:1 cm de ancho y 4 cm de profundo en los dos extremos de la caja (sirven para sostener las pajillas)
  5. Incrustamos un malvavisco hasta la mitad de la pajilla.
  6. Ahora la pajilla con el malvavisco incrustado lo colocamos sobre las ranuras de la caja
El horno solar lo trabajaremos una gran parte en la mañana en nuestras clases de EMF con la ayuda del profesor William y la otra parte en nuestras casas con nuestro compañero para presentarlo como proyecto final del bimestre.
Nosotros usamos materiales sencillos para evitar otras formas de contaminación y los cuales son:
• Madera
• Papel aluminio
• Pintura negra
• Un recipiente negro
• Vidrio de 44 x 44 cm.
• ¼ de papel ilustración
Procedimiento Para Hacer El Horno Solar
1. Con la madera se hace un cajón de madera cuya base tendrá la que guste y el tamaño que desee, nosotros hicimos la caja de 44 x 44 cm.
2. Al tener listo el cajón de madera este se pintara de negro por afuera pues esto sirve para que el calor se atraiga rápidamente y se caliente con facilidad
3. El  del horno solar se forra con papel aluminio y se coloca dentro el recipiente negro que contendrá los alimentos que se deseen cocinar.
4. Encima del cajón se pone un vidrio del mismo tamaño de la caja el cual servirá para guardar el calor que entra y suba su temperatura interna.
5. A un extremo de la caja se coloca inclinadamente una tabla forrada de papel aluminio el cual tendrá un lado forrado de papel aluminio y el otro lado pintado de negro, la parte forrada de papel aluminio ira colocada de tal forma que esta refleje los rayos solares hacia el interior de la caja y poder subir a si su temperatura interna.
6. Se coloca el alimento que se desee cocer dentro de la caja, se espera alrededor de 2 o 3 horas aproximadamente y dependiendo de la intensidad de los rayos solares es como varia este tiempo de espera, el horno solar puede cocer todo tipo de verduras y en algunos países en muy utilizado para cocer arroz y hornear pan.



Leer más: http://www.monografias.com/trabajos12/horso/horso.shtml#ixzz3EiN9pVLj

  • Objetivos
Es saber como poner en uso nuestros talentos y aprender a hacer estos procesos industriales que nos puede ayudar en un futuro
Diseñar y construir un prototipo de casquete de 

horno solar de alta temperatura
Estudio de materiales
Plantear y proponer un sistema de
automatización de seguimiento del Sol


  • Metodología
Los instrumentos de uso son : 2 cajas, periodico, papel aluminio, acetato o vidrio, pintura negra, pegante. 
1; Se elaboran dos cajas de cartón una grande y otra chica.
2; Al tener listo las dos cajas de cartón la mas grande servirápara que se coloque una lamina de papel periódico que sirve de aislante el cual pueda pasar calor y almacenar. La otra caja chica va hacer donde se pondrán los alimentos el horno.
3; En la caja chica sepintara con pintura negra que sirve de conductor de calor, luego se forrara de papel de aluminio que se encarga de toda la radiación revierta a dentro de la caja.
4; Ya lista las dos cajas se pondrála chica sobre la grande y se la cubrirá con una tapa de cartón, luego a la tapa se le incorpora un vidrio por la parte inferior de la tapa, el cual este sirve para que entren los rayos del sol ycaliente el espacio donde se pondrán los alimentos.
5; un la parte exterior de la caja se la levantara un pedaso de de cartón para que este se fore de papel aluminio y sirva como rebote o espejo 



Usos[editar]

Los rayos son enfocados sobre un área del tamaño de un olla y pueden alcanzar una temperatura de 16.000 °C, dependiendo del proceso instalado, por ejemplo:
Se ha sugerido que los hornos solares podrían ser usados en el espacio para proporcionar energía para usos industriales.
Su dependencia de un clima soleado es un factor limitante como una fuente de energía renovable en la Tierra pero podría ser combinado con sistemas de almacenamiento de energía termal para la producción de energía durante días nublados o durante la noche.

¿Para qué y para quién son importantes?
La carga de tener que recolectar leña u otros combustibles recae principalmente sobre las mujeres y los niños. En México por ejemplo muchas veces las mujeres tienen que ir al bosque arrastrando a sus niños pequeños cuando van por la leña. Es espantoso para las mujeres en gestación y con niños el tener que arrastrar árboles hacia el pueblo.
Así, con el uso de las cocinas solares pueden beneficiarse las mujeres y niños, como también evitarse la deforestación de los bosques, que en países como México es muy importante.
Tipos de Cocinas Solares
Básicamente hay tres (3) tipos clásicos de cocinas solares:
  • Cocinas de Enfoque o Directa: en la cual el recipiente que contiene los alimentos. Se coloca en el punto focal de un reflector parabólico.
  • Cocinas de Vapor: donde un colector plano calienta una cantidad pequeña de agua produciendo vapor, el cual por su baja densidad sube hacia el recipiente con alimentos. El vapor transfiere el calor a los alimentos, se condensa y vuelve al colector evaporándose otra vez provocando un ciclo continuo.
  • Cocinas tipo Caja y Horno: que es una cámara aislada con una ventanilla a un lado a través de la cual penetra la radiación solar utilizando reflectores planos. De las tres considero que es la más práctica por lo que tomé ésta para describir los pasos constructivos.
  • Cocinas de embudo: Recientemente introducidas como una combinación de las cocinas parabólicas y de caja. Más económicas y seguras.

¿Cómo decidir en la mejor cocina?
Cuando estábamos estudiando este problema, pensábamos una y otra vez en una cocina segura, barata y efectiva. Finalmente, investigando en la literatura nos decidimos por la cocina de embudo (combinación entre el diseño de caja y parabólica). De esta forma, podríamos diseñar una cocina que no fuera peligrosa y cara. Sin embargo, como construirla. A continuación presentamos como y cuando construirla.

  • Resultados:
Como resultado tendremos 



Ese sera el proyecto final, el cual presentaremos al profesor y obtendremos nuestra nota.
La atmósfera de la Tierra está compuesta de muchos gases. Los más abundantes son el nitrógeno y el oxígeno (este último es el que necesitamos para respirar). El resto, menos de una centésima parte, son gases llamados "de invernadero". No los podemos ver ni oler, pero están allí. Algunos de ellos son el dióxido de carbono, el metano y el dióxido de nitrógeno.
En pequeñas concentraciones, los gases de invernadero son vitales para nuestra supervivencia. Cuando la luz solar llega a la Tierra, un poco de esta energía se refleja en las nubes; el resto atraviesa la atmósfera y llega al suelo. Gracias a esta energía, por ejemplo, las plantas pueden crecer y desarrollarse.
Pero no toda la energía del Sol es aprovechada en la Tierra; una parte es "devuelta" al espacio. Como la Tierra es mucho más fría que el Sol, no puede devolver la energía en forma de luz y calor. Por eso la envía de una manera diferente, llamada "infrarroja". Un ejemplo de energía infrarroja es el calor que emana de una estufa eléctrica antes de que las barras comiencen a ponerse rojas.
Los gases de invernadero absorben esta energía infrarroja como una esponja, calentando tanto la superficie de la Tierra como el aire que la rodea. Si no existieran los gases de invernadero, el planeta sería, cerca de 30 grados más frío de lo que es ahora. En esas condiciones, probablemente la vida nunca hubiera podido desarrollarse. Esto es lo que sucede, por ejemplo, en Marte.
En el pasado, la Tierra pasó diversos periodos glaciales. Hoy día quedan pocas zonas cubiertas de hielo. Pero la temperatura mediana actual es solo 4 ºC superior a la del ultimo periodo glacial, hace 18000 años.
Marte tiene casi el mismo tamaño de la Tierra, y está a una distancia del Sol muy similar, pero es tan frío que no existe agua líquida (sólo hay hielo), ni se ha descubierto vida de ningún tipo. Esto es porque su atmósfera es mucho más delgada y casi no tiene gases de invernadero. Por otro lado, Venus tiene una atmósfera muy espesa, compuesta casi en su totalidad por gases de invernadero. ¿El resultado? Su superficie es 500ºC más caliente de lo que sería sin esos gases.
Por lo tanto, es una suerte que nuestro planeta tenga la cantidad apropiada de gases de invernadero.
El efecto de calentamiento que producen los gases se llama efecto invernadero: la energía del Sol queda atrapada por los gases, del mismo modo en que el calor queda atrapado detrás de los  de un invernadero.
En el Sol se producen una serie de reacciones nucleares que tienen como consecuencia la emisión de cantidades enormes de energía. Una parte muy pequeña de esta energía llega a la Tierra, y participa en una serie de procesos físicos y químicos esenciales para la vida.
Prácticamente toda la energía que nos llega del Sol está constituida por radiación infrarroja, ultravioleta y luz visible. Mientras que la atmósfera absorbe la radiación infrarroja y ultravioleta, la luz visible llega a la superficie de la Tierra. Una parte muy pequeña de esta energía que nos llega en forma de luz visible es utilizada por las plantas verdes para producir hidratos de carbono, en un proceso químico conocido con el nombre de fotosíntesis. En este proceso, las plantas utilizan anhídrido carbónico y luz para producir hidratos de carbono (nuevos alimentos) y oxígeno. En consecuencia, las plantas verdes juegan un papel fundamental para la vida, ya que no sólo son la base de cualquier cadena alimenticia, al ser generadoras de alimentos sino que, además, constituyen el único aporte de oxígeno a la atmósfera.
En la fotosíntesis participa únicamente una cantidad muy pequeña de la energía que nos llega en forma de luz visible. El resto de esta energía es absorbida por la superficie de la Tierra que, a su vez, emite gran parte de ella como radiación infrarroja. Esta radiación infrarroja es absorbida por algunos de los componentes de la atmósfera (los mismos que absorben la radiación infrarroja que proviene del Sol) que, a su vez, la remiten de nuevo hacia la Tierra. El resultado de todo esto es que hay una gran cantidad de energía circulando entre la superficie de la Tierra y la atmósfera, y esto provoca un calentamiento de la misma. Así, se ha estimado que, si no existiera este fenómeno, conocido con el nombre de efecto invernadero, la temperatura de la superficie de la Tierra sería de unos veinte grados bajo cero. Entre los componentes de la atmósfera implicados en este fenómeno, los más importantes son el anhídrido carbónico y el vapor de  (la humedad), que actúan como un filtro en una dirección, es decir, dejan pasar energía, en forma de luz visible, hacia la Tierra, mientras que no permiten que la Tierra emita energía al espacio exterior en forma de radiación infrarroja.
A partir de la celebración, hace algo más de un año, de la Cumbre para la Tierra, empezaron a aparecer, con mayor frecuencia que la habitual en los medios de comunicación, noticias relacionadas con el efecto invernadero. El tema principal abordado en estas noticias es el cambio climático. Desde hace algunas décadas, los científicos han alertado sobre los desequilibrios medioambientales que están provocando las actividades humanas, así como de las consecuencias previsibles de éstos.
En lo que respecta al efecto invernadero, se está produciendo un incremento espectacular del contenido en anhídrido carbónico en la atmósfera a causa de la quema indiscriminada de combustibles fósiles, como el carbón y la gasolina, y de la destrucción de los bosques tropicales. Así, desde el comienzo de la Revolución Industrial, el contenido en anhídrido carbónico de la atmósfera se ha incrementado aproximadamente en un 20 %. La consecuencia previsible de esto es el aumento de la temperatura media de la superficie de la Tierra, con un cambio global del clima que afectará tanto a las plantas verdes como a los animales. Las previsiones más catastrofistas aseguran que incluso se producirá una fusión parcial del hielo que cubre permanentemente los Polos, con lo que muchas zonas costeras podrían quedar sumergidas bajo las aguas. Sin embargo, el efecto invernadero es un fenómeno muy complejo, en el que intervienen un gran número de factores, y resulta difícil evaluar tanto el previsible aumento en la temperatura media de la Tierra, como los efectos de éste sobre el clima. Aún cuando no es posible cuantificar las consecuencias de éste fenómeno, la actitud más sensata es la prevención. El obtener un mayor rendimiento de la energía, así como el utilizar energías renovables, produciría una disminución del consumo de combustibles fósiles y, por lo tanto, de nuestro aporte de anhídrido carbónico a la atmósfera. Esta prevención también incluiría la reforestación, con el fin de aumentar los medios naturales de eliminación de anhídrido carbónico. En cualquier caso, lo importante es ser conscientes de cómo, en muchas ocasiones, nuestras acciones individuales tienen influencia tanto sobre la atmósfera como sobre la habitabilidad del planeta.
Algunos de los gases que producen el efecto invernadero, tienen un origen natural en la atmósfera y, gracias a ellos, la temperatura superficial del planeta a permitido el desarrollo de los seres vivos. De no existir estos gases, la temperatura media global seria de unos 20ºC bajo cero, el lugar de los 15ºC sobre cero de que actualmente disfrutamos. Pero las actividades humanas realizadas durante estos últimos siglos de revoluciones industriales, y especialmente en las ultimas décadas, han disparado la presencia de estos gases y han añadido otros con efectos invernadero adicionales, además de causar otros atentados ecológicos.
Es un hecho comprobado que la temperatura superficial de la Tierra está aumentando a un ritmo cada vez mayor. Si se continúa así, la temperatura media de superficie terrestre aumentara 0,3ºC por década. Esta cifra, que parece a simple vista no excesiva, puede ocasionar, según los expertos grandes cambios climáticos en todas las regiones terrestres. La década de los años ochenta a sido la más calurosa desde que empezaron a tomar mediciones globales de la temperatura y los científicos están de acuerdo en prever que, para el año 2020, la temperatura haya aumentado en 1,8ºC.
Para comprender el efecto invernadero es necesario describir brevemente como funciona el balance de energía de nuestro sistema climático:
Balance De Energía En Nuestro Sistema Climático
De cada 100 unidades del flujo total de radiación solar (o de onda corta) que llega al tope de la atmósfera, 23 unidades son absorbidas por ésta: el O3 estratosférico y el vapor de agua troposférico absorben 19 unidades, y el agua líquida en las nubes 4 unidades. La superficie de los océanos y los continentes absorben 46 unidades. Las 31 unidades restantes son reflejadas hacia el espacio exterior: las nubes reflejan 17 unidades, la superficie del planeta 6 unidades, y los gases que componen la atmósfera dispersan hacia el espacio exterior 8 unidades. Estas últimas 31 unidades no participan en los procesos e interacciones del sistema climático. La energía absorbida por éste (69 unidades) es convertida en calor, movimiento de la atmósfera y de los océanos (energía cinética), y energía potencial.
El horno solar es una alternativa para disminuir el uso de hidrocarburos que sueltan gran cantidad de contaminantes y dañan la capa de ozono, es una fuente alternativa de energía al usar la energía solar para cocinar los alimentos, es de bajo costo, los materiales son muy sencillos de obtener y es muy eficaz pues con una buena tecnología aplicada, buena elaboración y condiciones de uso llega alcanzar grandes cantidades de calor, lo único que nos hace falta es promoverlo en México y todo el mundo pues disminuiría la cantidad de contaminación expulsada al aire y la disminución de quema de combustibles.

Leer más: http://www.monografias.com/trabajos12/horso/horso.shtml#ixzz3EiNYKY1y


Leer más: http://www.monografias.com/trabajos12/horso/horso.shtml#ixzz3EiNIPrcO

tipos de horno solar:
1 - Los tipo circulares apantallados o "paraguas", que se construyen en su gran mayoria con un paraguas y papel aluminio o incluso con espejos de vidrio.



2 - Los cerrados con aleros reflectivos o pestañas, que se construyen con cajas de carton, tapa transparente de nylon o vidrio y papel aluminio.


3 - Algunos "inventos raros" utlizando diversos metodos y materiales.

 conclusiones:
Hemos llegado a la conclusión de que las diversas fuentes energéticas que predominan en la actualidad crean problemas medio ambientales y de aprovisionamiento. Frente a ello hemos planteado como alternativa recurrir al uso de la energía solar. Además, pudimos comprobar que resulta muy sencillo armar una cocina solar con materiales que están al alcance de todos.

La cocina solar elaborada representa una alternativa para disminuir el uso de hidrocarburos que sueltan gran cantidad de contaminantes y dañan la capa de ozono, asimismo, para reducir las enfermedades respiratorias.

- Ayuda a reducir la contaminación.
- Previene el uso de combustible fósiles que ocasionan la destrucción de medios naturales y de ecosistemas.
- Disminuye los niveles de humo que son emitidos a la atmósfera, lo que previene a muchas personas de contraer enfermedades respiratorias.
- Ayuda a detener en ciertto modo la deforestación masiva.
- Colabora con el ahorro de agua, pues se requiere de menores cantidades de agua para cocinar con energía solar.
- Se mejoran los niveles vitamínicos de las poblaciones que cocinan con este tipo de energía.

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