OBSERVATORIO DE ENERGÍA Y

SUSTENTABILIDAD

AUTOCONSTRUCCIÓNCOCINA SOLAR PARABÓLICA

Usted es libre de copiar, distribuir y hacer obras derivadas deeste trabajo siempre que cite la fuente, bajo los términos dela licencia Creative Commons Atribución 2.5 de Argentina[http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ar]

El Observatorio de Energía y Sustentabilidad (O.E.S) es un grupo deinvestigación perteneciente al Departamento de Ingeniería Eléctricade la Universidad Tecnológica Nacional, Facultad RegionalRosario(U.T.N–FRRo). El mismo es dirigido por el Mg. Ing. PabloBertinat y está conformado por un grupo de docentes, graduados yalumnos.

Las actividades desarrolladas se vuelcan en publicaciones,presentaciones, actividades de extensión e investigación, ejecución detrabajos y otras, las mismas enfocadas a democratizar el nivel deacceso a la energía, como así aplicar los conocimientos e incumbenciasde nuestra Carrera de Ingeniería Eléctrica a una visión amplia eintegradora de los procesos energéticos.

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Í N D I C E S

Índice de Contenidos

MATERIALES ...................................................................................................................................... 4

PASOS A SEGUIR ................................................................................................................................ 5

1 - DIBUJAR LA PARÁBOLA ............................................................................................................... 5

2 - CORTE DE MADERAS GUÍA .......................................................................................................... 6

3 - CÍRCULOS DE HIERRO ................................................................................................................ 7

4 - MONTAJE SOBRE MOLDE........................................................................................................... 7

5 - COSTILLAS DE LA PARÁBOLA ....................................................................................................... 8

6 - FORMACIÓN DE LA MALLA DEL DISCO PARABÓLICO ........................................................................... 8

7 - CONFECCIÓN Y CORTE DE LOS GAJOS............................................................................................. 9

8 - SUJECIÓN DE GAJOS ................................................................................................................ 11

9 – ESTRUCTURA SOPORTE PARA OLLA ............................................................................................ 12

10 – ESTRUCTURA SOPORTE PARA EL DISCO PARABÓLICO...................................................................... 13

11 – SUJECIÓN DEL DISCO PARABÓLICO A LA ESTRUCTURA ..................................................................... 15

12 – SISTEMA DE INCLINACIÓN DE LA PARÁBOLA ................................................................................ 16

13 – COCINA SOLAR PARABÓLICA TERMINADA................................................................................... 16

BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................................................. 17

Índice de Figuras y Cuadros

FIGURA Nº 1 | UBICACIÓN DEL FOCO DE LA PARÁBOLA ........................................................................................5FIGURA Nº 2 | TRAZO DE PARÁBOLA MÉTODO 1 ...............................................................................................6FIGURA Nº 3 | TRAZO DE PARABOLA MÉTODO 2 ...............................................................................................6FIGURA Nº 4 | MOLDE DE MADERA CON RANURAS .............................................................................................6FIGURA Nº 5 | CÍRCULOS DE HIERRO...............................................................................................................7FIGURA Nº 6 | UNIÓN DE CIRCUNFERENCIAS .....................................................................................................7FIGURA Nº 7 | MONTAJE DE CIRCUNFERENCIAS SOBRE MOLDE ..............................................................................7FIGURA Nº 8 | DOBLADO DE COSTILLAS DE LA PARÁBOLA.....................................................................................8FIGURA Nº 9 | FORMACIÓN DE MALLA PARABÓLICA ............................................................................................8FIGURA Nº 10 | MALLA PARABÓLICA CON POSIBILIDAD DE PLEGADO .......................................................................9FIGURA Nº 11 | OPTIMIZACIÓN DE CORTE DE CHAPA...........................................................................................9FIGURA Nº 12 | TRAZO Y CORTE ..................................................................................................................10FIGURA Nº 13 | OTRO MÉTODO DE CORTE .....................................................................................................10FIGURA Nº 14 UNIÓN DE GAJOS ..................................................................................................................11FIGURA Nº 15 | TORNILLO EN CENTRO DE PARÁBOLA ........................................................................................11FIGURA Nº 16 | MODELO CON GAJO DE ÚNICA MEDIDA.....................................................................................11FIGURA Nº 17 | MODELO CON GAJOS DIFERENTES ...........................................................................................12FIGURA Nº 18 | MODELO PLEGABLE .............................................................................................................12FIGURA Nº 19 | EJE DE SOPORTE PARA OLLA ...................................................................................................12FIGURA Nº 20 | EJE SOPORTE PARA OLLA .......................................................................................................13FIGURA Nº 21 | FORMAS DE SOPORTES PARA OLLA...........................................................................................13FIGURA Nº 22 | ESTRUCTURA SOPORTE PARA DISCO PARABÓLICO ........................................................................13FIGURA Nº 23 | OTROS ESTRUCTURA - PLANO ................................................................................................14FIGURA Nº 24 | OTRA ESTRUCTURA - IMÁGENES .............................................................................................14FIGURA Nº 25 | OTRA ESTRUCTURA – IMÁGENES 2 ..........................................................................................15FIGURA Nº 26 | SUJECIÓN DEL DISCO PARABÓLICA A LA ESTRUCTURA ....................................................................15FIGURA Nº 27 | GANCHO SE SUJECIÓN ..........................................................................................................16FIGURA Nº 28 | VISTA DEL REVERSO DE LA PARÁBOLA. ......................................................................................16FIGURA Nº 29 | COCINA PARABÓLICA ARMADA ...............................................................................................17

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La presente guía de autoconstrucción de cocina solar de disco parabólico es para lograr unequipo de 1,3 m de diámetro y 1,33 m2 de superficie de captación.

En la misma solo se detallan cuestiones relacionadas a la construcción mecánica de la cocinasolar y no se repasan conceptos vinculados a la energía solar.

Materiales

§ 3 hierros de construcción de 8 mm de diámetro y 12 m de longitud (para laestructura de la base y la malla de la parábola).

§ 1 chapa de acero inoxidable (tipo ferrítico pulido, es decir el que es espejado ybrillante) de 1m x 2m y 0,5 mm de espesor (o en alguna otra medida que sume 2 m2,es importante que el espesor sea de 0,5 mm o menor para cortarla fácilmente). Encaso de no conseguir, se podría hacer con chapa galvanizada o cincalum y luegocubrirla con papel de aluminio brillante (tipo para uso en cocina).

§ 5 m de caño de polietileno negro PEN de 3/4" de pulgada (para cubrir el borde).

§ Madera para el molde de la parábola, 4 fragmentos de 45 x 70 cm (puede sermelamina, fenólico, aglomerado o incluso cartón duro, para que no se doble).

§ Un gancho y 2 m de cadena para claraboya o alguna otra similar.

§ Alambre galvanizada (lo necesario).

§ Electrodos básicos para soldadura eléctrica (lo necesario).

§ Otros materiales: mechas de 3,5 mm, precintos, pintura, tornillos, remaches,rueditas, según el acabado que se desea darle.

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PASOS A SEGUIR

1 - Dibujar la parábola

Un procedimiento es ubicar el foco (sugerido a 35 cm del vértice) y clavar un clavo, en élse ata una soga, hilo o tanza que va a ser sujetada al extremo de la regla T o escuadra.

Figura Nº 1 | Ubicación del foco de la parábola

Entre la piola y la regla se coloca un marcador y se hace correr la regla de izquierda aderecha (comenzando en el vértice 0,0), manteniendo en todo momento pegado elmarcador a la escuadra (o regla T) y sin dejar de apretar la piola contra el mismo. Acontinuación se muestra la secuencia:

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Figura Nº 2 | Trazo de Parábola Método 1Aclaración: en las imágenes, ya había marcado y cortado la madera.

Animación para ver cómo se dibuja la parábola:http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/conics/drawing/para_string.html

El otro procedimiento sería determinar matemáticamente los puntos de la parábola según eldiámetro deseado y la distancia entre el vértice y el foco de la misma, pero a los finesconstructivos es más simple dibujarla con el primer método directamente sobre la maderaque nos servirá como molde.

Figura Nº 3 | Trazo de Parabola Método 2

2 - Corte de maderas guía

Cortar las 4 maderas iguales (semi-parábola) que conformarán el molde y realizar ranurasdonde calzarán los círculos de hierro.

Figura Nº 4 | Molde de madera con ranuras

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3 - Círculos de Hierro

Con el hierro de 6 mm de diámetro se deben cortar, doblar y soldar los 3 círculos para lamalla de la parábola.

Cada círculo medirá:

Diámetro cm Perímetro cm

50 157,1

90 282,7

130 408.4

TOTAL 848,2 cm x 6 mm

Figura Nº 5 | Círculos de Hierro

La unión soldada para cerrar cada círculo se deberá hacer de la siguiente manera:

Figura Nº 6 | Unión de circunferencias4 - Montaje sobre Molde

Se montan los círculos en el molde de madera:

Figura Nº 7 | Montaje de circunferencias sobre molde

50 cm90 cm130 cm

408,

4 cm

282,

7 cm

157,

1 cm

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5 - Costillas de la Parábola

Luego se debe cortar y doblar (siguiendo la forma del molde) 4 hierros de 8 mm y 1,45 m delongitud (total: 5,8 m x 8 mm) para formar las costillas de la parábola.

Figura Nº 8 | Doblado de Costillas de la Parábola

6 - Formación de la malla del disco parabólico

Después se deben soldar los círculos con las costillas para formar la malla que hará de sosténpara los gajos de chapa.

Figura Nº 9 | Formación de malla parabólica

Prestar atención en el modo de tomar el hierrode construcción para facilitar su doblado.

En la imagen se doblaron los hierros a mano conayuda de una llave. Luego verificar la formacorrecta con los moldes ya elaborados.

130 cm

145 cm35

cmFoco

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En la fotografía se puede observar que se colocaron dos diámetros horizontales a la par, detal manera que luego de soldada toda la malla, se pueda cortar en dos y obtener una cocinaplegable en dos mitades. Si se desea, podrá construirse en una sola pieza entera.

Figura Nº 10 | Malla parabólica con posibilidad de plegado

7 - Confección y Corte de los gajos

Calcular y dibujar los gajos en las chapas de acero inoxidable pulido (espejado) y luegocortarlos. Para aprovechar la mayor parte de chapa, se sugiere situar del siguiente modo:

25 cm

75 cm

3 cm

100 cm

200 cm

1 3 5 7 9 11 13

2 4 6 8 10 12

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1617

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Figura Nº 11 | Optimización de corte de chapa

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CAFigura Nº 12 | Trazo y corte

(También se pueden realizar los gajos en dos o más partes de tamaños diferentes: unomenor para la parte central de la parábola y otro más fino y alargado para la región externa,de este modo se obtiene una morfología más precisa).

Figura Nº 13 | Otro método de corte

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8 - Sujeción de gajos

Proceder a sujetar cada gajo con alambre galvanizado o con precintos a la malla de soporte.Si se optó por emplear gajos enteros, se deben unir haciendo un agujero y colocando untornillo en su extremo menor, el cual conformará el centro o vértice de la parábola.

Figura Nº 14 Unión de gajos

Se suelda un tornillo en el centro de la parábola, en el cual se engancharán los gajos:

Figura Nº 15 | Tornillo en centro de parábola

Figura Nº 16 | Modelo con gajo de única medidaModelo realizado con dos tamaños de gajos diferentes:

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Figura Nº 17 | Modelo con gajos diferentes

Figura Nº 18 | Modelo plegable

9 Estructura Soporte para olla

Con hierro de 8 mm, construir el soporte para la olla o recipiente en el cual se cocinará(recordar que el recipiente debe ser preferiblemente de color negro mate para maximizar laabsorción de la radiación solar que será nuestra fuente térmica).

Este soporte debe estar situado de tal modo que el lugar donde se encuentre la olla sea elfoco de la parábola. Para sujetar el soporte y que a la vez la parábola pueda girar paraposicionarla siempre perpendicular a los rayos solares, puede soldarse un pequeño trozo decaño a uno de los diámetros de la parábola como se muestra en la imagen siguiente, dentrodel cual pasará el eje-soporte.

Figura Nº 19 | Eje de soporte para olla

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Figura Nº 20 | Eje soporte para olla

EL soporte de la olla puede realizarse de diferentes formas:

Figura Nº 21 | Formas de soportes para olla

10 Estructura Soporte para el disco parabólico

Construir con hierro de 8 mm la base soporte. Una forma simple es la que se detalla en lasfiguras. Una consideración a tener en cuenta es ponerle algún hierro en diagonal o construirla base con hierro de sección cuadrada o circular para brindar mayor firmeza.

Figura Nº 22 | Estructura soporte para disco parabólico

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En la siguiente figura se muestra otro modo de realizar la base, en la fotografía se apreciacómo queda armada (este modelo es más robusto).

Figura Nº 23 | Otros estructura - Plano

Figura Nº 24 | Otra estructura - Imágenes

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Figura Nº 25 | Otra estructura – Imágenes 2

11 Sujeción del disco parabólico a la estructura

Se deberán soldar dos tornillos (uno a cada lado del hierro que conforma el eje horizontal)para sujetar la parábola a la base, los cuales tendrán una tuerca mariposa para facilitar elmontaje/desarmado. También es conveniente soldar dos manijas a los costados para sujetary trasladar la cocina.

Figura Nº 26 | Sujeción del disco parabólica a la estructura

Eje: tornillocon tuercamariposaManija

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12 Sistema de inclinación de la parábola

Finalmente colocaremos un gancho (en la parte trasera superior) con una cadena para fijar laparábola según la inclinación deseada.

Figura Nº 27 | Gancho se sujeción

13 Cocina Solar Parabólica Terminada

Figura Nº 28 | Vista del reverso de la parábola.

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Figura Nº 29 | Cocina parabólica armada

Bibliografía

• “Proyecto Girasol”, Concentrador de enfoque solar tipo parabólico con motor Stirlinghíbrido y equipos accesorios, Fabian Bensi 2011. UTN – FRRo, Cátedra: Fuentes NoConvencionales de Energía, Doc. Mg. Ing Pablo Bertinat, Ing Jorge Chemes.

• http://solar-cooker.de/index.php/en/parabola-design

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El Observatorio de Energía y Sustentabilidad (O.E.S) es un

grupo de investigación perteneciente al Departamento de

Ingeniería Eléctrica de la Universidad Tecnológica Nacional,

Facultad Regional Rosario(U.T.N–FRRo). El mismo es

dirigido por el Mg. Ing. Pablo Bertinat y está conformado

por un grupo de docentes, graduados y alumnos.

Las actividades desarrolladas se vuelcan en publicaciones,

presentaciones, actividades de extensión e investigación,

ejecución de trabajos y otras, las mismas enfocadas a

democratizar el nivel de acceso a la energía, como así

aplicar los conocimientos e incumbencias de nuestra

Carrera de Ingeniería Eléctrica a una visión amplia e

integradora de los procesos energéticos.

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Agradecimientos:

A Nicolás Di Ruscio, miembro del

O.E.S., por habar emprendido la

construcción de la primer cocina

solar parabólica del grupo.