ENERGIA SOLAR

PARABOLA CONCENTRADORA

Concentrar la radiación solar es posible por dos medios: refracción o reflexión.
Refracción: a través de lentes o lupas con las cuales ya tenemos experiencias infantiles quemando papelitos o asesinando hormiguitas.
Reflexión: por medio de reflectores como por ejemplo una unidad óptica de un automóvil, que expuesta a la luz solar permite concentrar a la altura del filamento todos los rayos solares que ingresan a la misma y con un efecto similar al de la lupa, aunque mas difícil de maniobrar. La concentración reflectiva se puede lograr por medio de pantallas parabólicas.
La parábola es una curva especial que responde a una función matemática cuya teoría elemental, es necesaria para fundamentar los detalles constructivos que usaremos.
La característica que nos interesa es que cualquier rayo luminoso incidente sobre la misma y paralelo al eje , se refleja pasando por el foco de la misma

 . Esto nos garantiza que todos los rayos provenientes del sol, que debido al alejamiento de la tierra resultan absolutamente paralelos, se concentren en un solo punto.

 La ecuación de la parábola es del tipo:
                                                         y² = 2px

El foco se ubica a una distancia del vértice igual a :

 f = p/2

Para fabricar un minicanalón es conveniente partir del diámetro del caño recolector de tal forma que el foco se ubique o bien sobre la superficie del caño o bien en el centro del mismo. En el primer caso la temperatura será superior, pero la cantidad de agua será menor, tema que ya henos desarrollado en las charlas anteriores. Partamos de un ejemplo que nos servirá como guía para otras variantes.
Tomemos un caño de ½ pulgada, en esta ocasión metálico por cuanto la temperatura superará los 100 grados, aconsejable hidrobronz, cuyo diámetro exterior tiene 2,1cm. Optamos por hacer el foco igual al mismo, con lo cual, la parábola será:

  y² = 4 f x = 4. 2,1 . x = 8,4. x

ahora otorguemos valores a x, centímetro por centímetro y calculemos los de y correspondientes

x (+)       1       2       3      4      5      6

y (+/-)  2,90 4,10 5,02 5,80 6,48 7,10

Representemos en un gráfico los valores obtenidos y ya tenemos la forma del plegado de la chapa de inoxidable, cuyo espesor puede ser 0,3 mm. con la única condición que sea pulido especular. Si hubiéramos elegido la alternativa del foco igual a la mitad del diámetro , los datos serían:

 y² = 4 f x = 4. 2,1/2 . x = 4,2 . x

x      1         2         3       4      5       6      7

y   2,04  2,90  3,55  4,10 4,58 5,02 5,42

Respecto a los concentradores por refracción existe una alternativa interesante que es la lupa plana, llamada “full page magnifier” (E-Z Reader) y destinada a los retroproyectores. Es simplemente una lámina de plástico rígido, podría ser policarbonato, convenientemente rayada con el ángulo adecuado tal cual como si se tratara de la proyección de una lente gruesa a la cual se le ha “extirpado” la mayor cantidad de material en forma de paralelepípedos que no contribuyen a la difracción, convirtiéndola en una película transparente rayada, de acuerdo al dibujo adjunto. El plástico debe ser resistente a los rayos ultravioletas, UV resistant. No conozco la existencia de este material comercial pero tengo lupas de 200 x 300 mm. que concentran espectacularmente produciendo en forma casi instantánea el encendido de un papel.

Como es obvio se trata de lupa de simetría polar, es decir que concentra sobre los 360 grados y lo que necesitaríamos para el canalón es simétrica respecto de un eje, pero el principio es el mismo y no hay razón para pensar que no funcione, sino al contrario puede pensarse que la matriz de estampado puede ser mas accesible que una circular.

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Ing. Enrique O.Nielsen
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