Montaje, caracterización y modelado de una cocina solar semiparabólica

El objetivo sobre el que se desarrolla este proyecto es el de la caracterización de la cocina con concentrador semiparabólico denominada comercialmente PRIMROSE, para llegar a conocer el comportamiento del foco que refleja el espejo de la cocina y de las variables que influyen en la posición del foco, teniendo disponible un primer análisis del funcionamiento de la cocina para futuras caracterizaciones térmicas, ópticas o de otro tipo, conociendo las zonas más importantes de la proyección del foco como es su comportamiento respecto a las diferentes variables y cual es su posición optima. Para llegar a desarrollar el estudio, se comenzó con el montaje de la propia cocina. Se instaló un transportador de ángulos y un nivel horizontal para conocer el valor del ángulo de rotación del panel. También se instalaron unas cadenas en el concentrador para fijar el ángulo anterior. Una vez montada la cocina, se procede al estudio del foco instalando la cocina en la azotea del edificio Betancourt de la Escuela Politécnica de Universidad Carlos III de Madrid. Se pretenden estudiar la influencia sobre la posición del foco de la cocina de los dos ángulos que pueden variar con el tiempo: la altura solar y el ángulo de rotación del concentrador. Se tomaron fotografías del foco que proyectaba el concentrador sobre un plano horizontal previamente reglado, se realizó una tanda de fotografías variando el ángulo de rotación del concentrador, ceteris paribus, para diferentes alturas solares y otra tanda de fotografías manteniendo el ángulo de rotación del concentrador para diferentes alturas solares. Analizando las anteriores fotografías se estableció unas variables que marcaban las diferentes zonas de intensidad lumínica de la incidencia del foco. La localización de estas variables se realizo mediante inspección visual directa de la imagen con la ayuda de la regla dibujada en el plano donde se proyecta el foco, ya que se marcaba claramente su límite para la vista, sin embargo se ha pretendido dar un soporte más preciso y cuantitativo a la localización de estas variables que marcan el límite mediante visualización directa, así se han analizado tres imágenes para conocer el error que se comete al localizar las variables mediante visualización directa respecto a localizarlas mediante técnicas de tratamiento de imagen. El estudio mediante tratamiento de imágenes se ha realizado generando varios programas en Matlab, los programas realizados se pueden encontrar en los anexos y son: errorcamara.m, foco.m y locX1X2.m. Estos programas calculan el error que es propio de la cámara con la que se han tomado las fotos y calculan la posición mediante técnicas de tratamiento de imágenes y de detección de bordes de las variables que marcan las zonas del foco. Se ha estudiado mediante técnicas de tratamiento de imagen como influyen la superficie del concentrador en la formación del foco, para ello se ha dividido el área del concentrador en varias superficies iguales y se han ido tapando dichas superficies y tomando fotografías del foco con las superficies del espejo tapadas, para analizar la variación del porcentaje del luminosidad del foco al perder superficie del concentrador. Este estudio también se ha realizado mediante un programa generado con Matlab, llamado partesfoco.m. Por ultimo, una vez conocidas las partes del foco que contienen mayor porcentaje de radiación, se ha estudiado el rendimiento en cuanto al calentamiento de agua en el recipiente de la cocina con el foco posicionado en diferentes localizaciones posibles. Para ello se ha medido la temperatura del agua, utilizando un Data Logger, en el tiempo que se produce el calentamiento. A su vez se ha calculado la radiación incidente sobre el concentrador y se ha calculado el rendimiento entre la energía utilizada para calentar el agua y la radiación que recibe el concentrador en el periodo de tiempo que dura el calentamiento. Finalmente se puede concluir cual es el posicionamiento más optimo del foco, reduciendo los tiempos de cocinado.Ingeniería Industria