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Universidad Nacional De Ingeniería FTI – RUPAP Ingeniería Mecánica Estudio de Viabilidad de uso del material Acero-Cromo- Cobalto para la elaboración de pétalos reflectantes de cocinas solares del estilo Parabólicas. Integrantes: Br. Gabriel Efraín Salvatierra Br. Sander José Rodríguez Cruz Br. Ana Gabriela López Sánchez Br. Luis Anderson Andino García Br. Keneth Alonso Santeliz García Tutor: Ing. Irving Tinoco Palacios Asignatura: Metodología de la investigación Managua Nicaragua Fecha: 20 – 06 – 2021 Índice: 2 Introducción: ................................................................................................................... 4 2 Objetivos: ........................................................................................................................ 5 2.1 Objetivo general: ...................................................................................................... 5 2.2 Objetivo Específico: .................................................................................................. 5 3 Justificación: ................................................................................................................... 6 4 Hipótesis del trabajo. ...................................................................................................... 7 5 Marco Teórico ................................................................................................................. 8 5.1 Cocina Solar Def. ..................................................................................................... 8 5.2 Usos de Cocina Solar. .............................................................................................. 8 5.3 Tipos de cocina solar según su concentración de energía. ...................................... 9 5.3.1 Cocina Solar por acumulación ........................................................................... 9 5.3.2 Cocina Solar por concentración ......................................................................... 9 5.4 Tipos de cocinas según su diseño. ........................................................................... 9 5.4.1 Horno solar ...................................................................................................... 10 5.4.2 Cocina mixta o de panel (Cookit ...................................................................... 10 5.4.3 Cocina Devos o Primrose ................................................................................ 10 5.4.4 Cocina parabólica ............................................................................................ 11 5.5 Materiales reflectantes ........................................................................................... 12 5.5.1 Características de materiales reflectantes:....................................................... 12 5.5.2 Análisis a materiales Reflectantes:................................................................... 12 5.5.3 Tabla de comparación de materiales reflectantes: ........................................... 15 5.6 Acero-cromo-cobalto .............................................................................................. 15 5.6.1 Producción del acero cromo-cobalto ................................................................ 15 5.6.2 Análisis mecánico del material Acero – Cromo – Cobalto ................................ 17 5.7 Construcción de cocina Solar con láminas de Acero-Cromo-Cobalto. .................... 19 5.7 Bitácora de uso cocina solar parabólica con pétalos de acero niquelado. .............. 23 5.8 Bitácora de uso de Cocina solar parabólica con pétalos de acero-cromo-cobalto .. 25 5.6 Análisis de viabilidad de material acero-cromo-cobalto como material base para la elaboración de pétalos en cocinas parabólicas. ........................................................... 26 5.6.1 Funcionabilidad: ............................................................................................... 26 5.6.2 Criterios tecnológicos: ...................................................................................... 27 5.6.3 Criterio Económico: .......................................................................................... 27 6 Conclusión. ................................................................................................................... 28 7 Referencias:.................................................................................................................. 30 8 Anexos: ......................................................................................................................... 31 Anexo 1. Alta cocina en casa, (2016). Tabla de cocción de verduras. ......................... 31 Anexo 2. Alta cocina en casa, (2016).Tabla de cocción de huevos y futa: .................... 31 Anexo 3: Alta cocina en casa (2016) tablas de cocción de carnes. .............................. 32 Anexo 4. Keneth García, (2021). Estructura de parábola de la cocina solar, Managua Nicaragua. Anexo 5. Sander Rodriguez, (2021). Perforación de los pétalos con un taladro de banco u broca de ¼, Managua, Nicaragua. ................................................. 32 Anexo 6, Sander Rodriguez, (2021). Pétalos de la cocina cortados y perforados sin pulir, Managua Nicaragua. ........................................................................................... 33 Anexo 7, Sander Rodriguez, (2021). Limado de bordes de los pétalos, Managua, Nicaragua. .................................................................................................................... 34 Anexo 8, Sander Rodriguez, (2021). Cocina Parabólica en funcionamiento, Managua, Nicaragua. .................................................................................................................... 34 Anexo 9, Keneth García, (2021). Proceso de rayado de la lámina de acero-cromo- cobalto con un molde del pétalo, Managua Nicaragua. ................................................ 35 Anexo 10, Keneth García, (2021). Parrilla junto a base de cocina solar parabólica, Managua Nicaragua. .................................................................................................... 35 Anexo 11, Keneth Santeliz, (2021). Diagrama de temperaturas – cocina solar, niquelada. .................................................................................................................... 36 Anexo 12, Keneth Santeliz, (2021). Diagrama de humedad% - cocina solar- niquelada. ..................................................................................................................................... 36 Anexo 13. Keneth García, (2021). Diagrama de temperatura ambiente- cocina solar- niquelada. .................................................................................................................... 36 Anexo 14, Keneth García Tabla de bitácora de uso, cocina solar parabólica – niquelada. ..................................................................................................................................... 37 Anexo 15, Keneth García, (2021) Bitácora de uso de la cocina solar parabólica con pétalos de acero-cromo-cobalto ................................................................................... 38 Anexo 16. Keneth García, (2021). Forma de pétalo y rayado pre corte de la lámina. ... 38 2 Introducción: Una cocina solar, aunque en principio pueda parecer simple, emplea la radiación solar directa para el aumento de la temperatura de los alimentos o materia que se pretenda calentar, para ello es necesaria la implementación de los materiales adecuados que deben cumplir con requisitos técnicos muy específicos, es en base a estos que se define en gran medida la eficiencia que estas presentaran, esto dado a que el resto de su funcionamiento dependerá de condiciones naturales las cualesno podemos alterar. Las cocinas solares básicas basan su funcionamiento en un sistema isobárico donde es gracias a el reflejo de los rayos solares que se consigue un incremento en las temperatura y presión dentro de estas, pero variantes como serían las parabólicas, las cuales no basan su funcionamiento en el incremento de presión de un entorno, buscan más la obtención de calor sensible gracias la reflexión de rayos sobre un área determinada, Dicho efecto depende plenamente de la concavidad de la cocina y del material que se usa para su elaboración. Hay un sinnúmero de materiales con propiedades reflectantes que tienden a ser barajados con la intención de encontrar cual posee las mejores cualidades y viabilidad de manejo, entre ellos uno de los más sonados es la aleación no ferrosa de acero-cromo-Cobalto, el definir la viabilidad del uso de este, enfocándonos en su utilización para el mejoramiento de las cocinas solares parabólicas, será el objetivo principal de esta investigación. 2 Objetivos: 2.1 Objetivo general: Evaluar de forma experimental la viabilidad que posee la utilización de la aleación cromo-cobalto como material base en la elaboración de paneles reflectantes de cocinas solares parabólicas, relacionándole con la eficiencia que le otorgan. 2.2 Objetivo Específico: Evaluar la viabilidad de uso del material cromo-cobalto en la realización de paneles reflectantes. Definir las características fisicoquímicas del cromo-cobalto que apoyan su uso como material reflectante. Comparar el Cromo-cobalto con demás materiales usados como reflectores en cocina solares parabólicas, definiendo la eficiencia que este otorga. Calcular la rentabilidad del uso de este material al ser utilizado en las cocinas solares del estilo parabólicas. 3 Justificación: Las cocinas solares, independiente de sus estilos, se posicionan como alternativas amigables con el medio ambiente de equipos con los cuales ya estamos habituados a interactuar, como serían las cocinas a gas o a leña, la mayor queja que hay respecto a estas es su uso, dado que tienden a no conseguir las mismas temperaturas y si lo hacen llegan a requerir largo periodos de tiempo, es por ello que nace la necesidad de optimizarles para aprovechar todos los momentos en los que opere. Al elaborar una cocina solar, al ser normalmente de diseños estándar o como mínimo poco variables, su eficiencia, aparte del entorno, depende de los materiales con los que se elabora, específicamente las propiedades de estos, como tal para la construcción de cocinas que nos ameritan, las cuales son las parabólicas, se tiende a utilizar aluminio o láminas de zinc lizo o acero niquelado, más que todo ya que se conoce la premisa de que pueden llegar a cumplir las funciones necesarias para que la cocina llegue a trabajar, pero como tal no se sabe si se ha llegado a una cúspide en la optimización de este tipo de cocinas. En la búsqueda de dicha cúspide de optimización, se tomó la decisión de basar la investigación de viabilidad en que material cumpliría mejor esta función, tras diversas consultas se escuchó que uno de los materiales más sonados es el cromo- cobalto y la necesidad de saber realmente cumple con el estatus que se le otorga y si su rentabilidad en las cocinas parabólicas justifica su uso, es lo que impulso de primera manera a la creación de esta investigación. 4 Hipótesis del trabajo. El material Cromo-cobalto cumple las características fisicoquímicas necesarias para otorgar a las cocinas solares parabólicas con un funcionamiento de alta eficiencia, aunque presenta las desventajas de ser un material costoso y en pocos casos es redituable su uso. 5 Marco Teórico 5.1 Cocina Solar Def. En un intento por innovar en relación al cuidado del medio ambiente y el poder contar con elementos sostenibles de los que abastecernos, surgió hace ya algún tiempo la llamada cocina solar, se presentan como la solución idónea para estos problemas, que consiste en poder cocinar alimentos a través de un horno o dispositivo capaz de funcionar mediante la energía solar, siempre con el carácter favorable tanto desde el punto de vista ecológico como económico. Las cocinas solares ofrecen un sistema simplificado de cocinar con un total ahorro de dinero, al no necesitar ningún aporte de combustible u otra fuente de energía que no sea la solar directa libre y gratuita, todo ello va acompañado de otras múltiples ventajas como son: mayor seguridad en la operación de cocinar y calidad nutricional de los alimentos cocinados, Pues al no utilizar fuego, no se generan humos ni dióxido de carbono gracias a un concentrador solar parabólico que refleja los rayos del sol sobre la olla o la barbacoa que genera hasta 220 ° C , y así se mejoran las condiciones medio ambientales tanto locales como generales. También en estas últimas cocinas se permite una mayor disponibilidad de tiempo, pues es posible ausentarse del lugar durante el proceso de cocción de los alimentos. Por otro lado las cocinas parabólicas son muy eficientes y no requieren de mucho mantenimiento La cocina solar sería entonces, el método más ecológico de cocinar, sin la necesidad de gastar gas o electricidad, y gracias a un horno, que tiene un diseño similar al de un panel fotovoltaico, en el que cocinar todo tipo de alimentos. 5.2 Usos de Cocina Solar. La cocina solar puede ser un instrumento capaz de brindarnos grandes beneficios, simplemente la colocas en un área soleada para obtener las mismas ventajas que ofrece un horno eléctrico. Las temperaturas que puede alcanzar son óptimas rondando en días de baja sensación térmica y poca radiación solar los 55°C en cocción, y en días de temperaturas altas los 112°C, el gasto en este sentido es igual a cero, aunque eso sí, el tiempo para cocinar es algo más lento y siempre tendremos que asegurarnos de cocinar en una zona soleada. Dentro de las posibilidades de su uso tenemos en general la cocción, la cual se denomina como cocción a temperaturas bajas o cocción lenta, la cual prioriza el obtener las temperaturas internas adecuadas de los alimentos para asegurar que su consumo sea sano (véase anexo 1, 2 y 3), es gracias a esto que se nos dotan posibilidades de uso como: Cocinar comida sin necesidad de electricidad, ni madera, ni petróleo u otro combustible. Pasteurizar agua para hacerla potable, previniendo muchas enfermedades Ahorrar árboles y/u otros recursos. Evitar la contaminación y tener que respirar humo mientras se cocina (enfermedades pulmonares). Matar insectos en los granos (de cereales). Deshidratar frutas, etc. 5.3 Tipos de cocina solar según su concentración de energía. Todas las cocinas solares, como su propio nombre indica, tienen un denominador común, y que es el uso de la radiación solar para ayudar a los alimentos a alcanzar altas temperaturas de cocción. Dentro de la familia de las cocinas solares, los tres principales modelos de cocina que están actualmente más desarrollados y en mayor uso, son la cocina CooKit, el horno solar y la cocina parabólica. A su vez, estos tres grupos se ven diferenciados por la forma que tienen de captar y transformar la radiación procedente del Sol en energía suficiente para el calentamiento y la cocción de alimentos. La forma de captación de calor de los hornos solares y las cocinas parabólicas son diferentes, el horno solar capta calor medio de la acumulación de radiación infrarroja y las cocinas parabólicas captan el calor por medio de la concentración de la luz directa en un punto 5.3.1 Cocina Solar por acumulación La acumulación dentro de un horno solar también va a ser conocida como “efecto invernadero”, y es que al igual que ocurre con la superficie terrestre, la entrada de los rayos solaresen la cavidad del horno a través del cristal y la acumulación (de ahí su nombre) de los mismos va a provocar que la temperatura en su interior vaya en aumento. 5.3.2 Cocina Solar por concentración Las cocinas solares de concentración son diferentes a las de acumulación, su principio de funcionamiento va a ser lo que se conoce como concentración de ondas. El principio se basa en la concentración de los rayos solares en un punto determinado, mediante una superficie curva, la reunión de los rayos producirá una temperatura alta ya que el calor de muchos rayos reunidos se sumará y concentraran en ese punto. 5.4 Tipos de cocinas según su diseño. Los tres grupos anteriormente nombrados se ven diferenciados, no sólo por el nombre o por el principio de utilización de la energía que obtienen del Sol, sino por sus formas características que, en cada caso, ayudan al propio usuario a la construcción de su aparato de cocina. Gracias a esta característica de facilidad de construcción (que suele llevar de la mano la facilidad de uso y adquisición de sus propios materiales) hacen de algunos de estos aparatos cocinas más desarrolladas y populares a nivel mundial. 5.4.1 Horno solar Como se ha comentado anteriormente, los hornos solares van a utilizar el principio de acumulación de los rayos solares que llegan hasta él mismo para convertirlos, en la cavidad interior, en energía calorífica, también son llamados cocina solar de caja por su forma. Este tipo de cocina depende del conocido "efecto invernadero", en donde el vidrio transparente permite el paso de la radiación solar de onda más corta al interior del horno, pero es opaco a la mayoría de la radiación de longitud de onda más larga procedentes de los objetos que se calientan en el interior. Partes principales de un horno solar: En la siguiente figura se puede ver las partes principales de un horno solar las cuales son: no en su interior. 5.4.2 Cocina mixta o de panel (Cookit) Este tipo de cocinas van a constituir la forma más simple de cocinar con la ayuda del Sol. Más simple desde el punto de vista de su construcción y uso, pues en ella sí que no es necesario invertir apenas tiempo ni dinero. Cartón y papel reflectante (normalmente papel de aluminio), en eso se resume la estructura de estas cocinas. Su poco peso y facilidad de plegado hacen de ella un objeto que es muy fácil de guardar y transportar. Su principio de funcionamiento, lejos de estar encasillado únicamente en acumulación o concentración de la radiación solar incidente, va a utilizar ambos principios para poder trabajar. Las Cookit, comparadas con los hornos solares, presentan tiempos de cocción aún más lentos; y aunque es cierto que alcanzan temperaturas de hasta los 100 o (más que suficientes para obtener alimentos bien cocinados), estas tardan mucho en ser alcanzadas. Otro factor que juega en su contra es la fragilidad. Si su bajo peso hacen de este tipo de cocinas sean perfectas para ser transportadas, el mismo factor se muestra como desventaja ante vientos relativamente fuertes o cualquier tipo de improviso meteorológico. 5.4.3 Cocina Devos o Primrose Este modelo de cocina, sólo con verlo a simple vista, se sabe que va a utilizar el mismo principio de funcionamiento que las cocinas solares parabólicas, la concentración de rayos. Estos rayos incidentes van a incidir sobre una superficie cóncava que va a reflejar todos ellos a un mismo punto común denominado foco. Pero, aunque este funcionamiento sea tan parecido, no se puede asociar ambas cocinas en un mismo grupo, puesto que la estructura de la cocina Divos o Prim rose (ambos términos hacen referencia a la misma cocina) poco tiene que ver Al utilizar únicamente el principio de concentración, el hecho de orientar continuamente el panel de la cocina se hace indispensable para que ésta funcione de manera eficiente. Al igual que las cocinas parabólicas, estos dispositivos permiten alcanzar temperaturas muy altas, suficientes para cocinar cualquier tipo de alimento, en un corto periodo de tiempo. 5.4.4 Cocina parabólica Este tipo de cocinas es fácilmente reconocibles por su diseño característico, totalmente diferente del que se ha visto hasta este momento. La denominación que recibe esta cocina hace honor a la forma que presenta, una parábola. Lo primero que se le puede venir a cualquier persona a la mente ante dicho dispositivo es su gran semejanza a las más que conocidas antenas parabólicas que se encargan de captar la señal de televisión (entre otras). Esta forma que toma la cocina solar no es coincidencia, ya que, al igual que estas antenas, la forma parabólica permite captar la mayor parte de ondas incidentes y que estas sean concentradas en un mismo punto común, lo que es denominado como foco. La cocina solar parabólica se aleja de la visión que hasta ahora habían mostrado los otros dos grupos principales, la Cookit y el horno. Este modelo, de mayor tamaño y menos manejable, compensa cualquiera de sus defectos con su alto rendimiento térmico frente a cualquier cocina a iguales condiciones térmicas. Este alto rendimiento se lo van a dar varios factores, como es la amplia área de superficie de captación que presenta, el alto factor de reflexión de los materiales que la recubren y, por encima de todo, la concentración de los rayos incidentes. La ley de la parábola se va a encargar de explicar el porqué de este principio de funcionamiento. Tipos de cocina solar parabólica Existen gran variedad de modelos, por un lado se tienen las cocinas solares comerciales y de otro, versiones caseras construidas a partir de diseños y materiales diversos. Una clasificación útil, para elegir un modelo para comprar o construir, es en función de la geometría de la superficie parabólica de su reflector. De esta manera se encuentran dos grandes grupos: 1. Cocinas con superficie parabólica de foco expuesto. 2. Cocinas con superficie parabólica de foco profundo 5.5 Materiales reflectantes 5.5.1 Características de materiales reflectantes: A como es fácil notar el factor de reflexión es importante en la estructura de las distintas cocinas, independiente del estilo que está presente, la gama de materiales que pueden cumplir esta función se definen por parámetros físicos de: Dureza: Alta resistencia a la perforación y al rayado. Este parámetro se prioriza para asegurar que en percances u accidentes al momento de maniobrar o construir la cocina no existirán rayones que comprometan la eficiencia de las láminas. Reflexión: Capaz de variar la dirección de una onda (en nuestro caso una onda de rayos infrarrojos), que se complementa con la capacidad de no absorber grandes cantidades de energía. Ductilidad: este parámetro se prioriza más en la elaboración de cocinas parabólicas, dado que el material tiene que ser capaz de deformar su superficie antes de fracturarse. 5.5.2 Análisis a materiales Reflectantes: Papel de aluminio (papel plata, papel Albar): Es de todos el más conocido y utilizado. Es el más económico. En los supermercados por menos de 1€ puedes encontrar royos de más de 10 metros. Es también el más ligero de todos los materiales de esta lista, debido a su extrema delgadez (inferior a 0.2mm según Wikipedia) y baja densidad (2700kg/m3). Debido a ser tan delgado, es extremadamente frágil, y se arruga con mucha facilidad, lo cual puede dar problemas en su uso como reflector para una cocina solar. Hay que pegarlo muy bien. Es importante señalar que una de sus caras es más reflectante que la otra, por lo que debemos tener eso en cuenta y usar la cara adecuada. Según El Tamiz el papel de aluminio refleja más de un 90% de la radiación visible –la luz– incidente. Pero es que en el infrarrojo el aluminio refleja más del 98% de la radiación. La radiación infra roja es la que emite, por ejemplo, una olla o un alimento dentro deun horno solar de caja. Por lo tanto, es el material idóneo para recubrir http://eltamiz.com/2007/12/27/conoce-tus-elementos-el-aluminio/ interiormente un horno solar de caja, ya que además soporta las altas temperaturas del interior del horno (su punto de fusión es 660ºC). Millar (plástico de regalos, PET…): Es un plástico que se puede encontrar con el nombre comercial de Millar, cuyo nombre científico es Tereftalato de polietileno. Lo podemos encontrar en rollos, al igual que el papel de aluminio, que se usan para papel de regalo (reflectante por el reverso) y en grow shops con el nombre de Millar (tiendas para el cultivo de cannabis). Tiene un alto poder reflectante (el que venden en grow shops aseguran un 99% de reflexión). También se vende en tiendas de bricolaje como adhesivo espejo, lo cual encarece mucho su precio, aunque nos facilita su buen pegado. Es más caro que el papel de aluminio, aunque en su formato de papel de regalo sigue resultando bastante barato (el mylar adhesivo de brico-tiendas son algo más caros). En growshops tampoco es muy caro. Debemos fijarnos ya que algunos papeles de regalo son translúcidos, y esos no nos interesan. Si no queremos fallar, el Millar de los grow shops está especialmente diseñado para esto. Su principal ventaja es que es difícilmente arrugable, y es mucho más resistente a rotura que el papel de aluminio. Es mucho mejor para conseguir superficies “espejo” lisas y con buen acabado. Tiene una reflexión algo mayor que el papel de aluminio, aunque no mucho mayor. Sin embargo, el ser plástico imposibilita su uso para el interior de hornos de caja, ya que a partir de unos 100ºC comienza a fundirse, es este su principal problemática de uso, no es capaz de soportar altas temperaturas. Aluminio: Este metal se encuentra a la venta en forma de láminas o planchas de diferentes espesores, desde 0.5mm hasta más de 5mm. Depende de si lo queremos utilizar para construir una superficie parabólica o un horno de caja, utilizaremos un grosor mayor o menor. El tratamiento más común con el que se vende el Aluminio (al menos en España) es el lacado, sin embargo, el lacado hace que sea menos reflectante. Aun así, las planchas o chapas de aluminio no tienen un brillo muy intenso, por lo que, para conseguir un aluminio adecuado como reflector solar, necesitaríamos un tratamiento químico que le confiera ese brillo “espejo” El aluminio es más caro que el metacrilato, por lo general, por lo que, para diseñar parabólicas, mejor una plancha de metacrilato que una de aluminio, y el brillo ya se lo daremos con mylar o papel de aluminio. A no ser que encontremos y compremos aluminio especial tipo “espejo”, el cual será previsiblemente más caro, pero sería un material muy adecuado. Metacrilato espejo: Existe un tipo de metacrilato cuyo tratamiento le confiere las mismas propiedades que un espejo de cristal, con la ventaja de que éste es flexible y más resistente a los golpes. Se puede encontrar con el nombre de metacrilato espejo, o a veces espejo acrílico. El metacrilato espejo es más caro que el aluminio, y que el metacrilato normal. De hecho, es muy caro. Es perfecto para construir cocinas solares de concentración, o sea parabólicas, porque ya es totalmente reflectante. Es más ligero que el aluminio, más flexible y no se puede abollar o doblar. Su capacidad de reflexión es sorprendente, parece un espejo de verdad. El único inconveniente es su precio. Quizá merece la pena utilizar metacrilato normal y pegarle papel de aluminio o mylar, aunque evidentemente el acabado no será igual. Otro posible uso del metacrilato espejo es como reflectores exteriores de un horno solar de caja, aunque ya sabemos que no es la opción más barata. Acero: Se ha puesto pese a que su precio es elevado. Se vende en planchas o láminas como el aluminio, pero es mucho más pesado, resistente y sobre todo reflectante. Una lámina de acero inoxidable brilla como si fuera un espejo, sin aplicarle ningún tratamiento especial. Es un material más caro y pesado, pero es “eterno”, jamás dejará de brillar y de ser un “espejo”. Cristal: El espejo típico de siempre. Rígido, frágil, pesado y duro. Para lo único que yo lo utilizaría es para el interior de las cocinas solares de caja. Quedarían impresionantes si el interior fuera de espejo de cristal, aunque sería una opción mucho más cara que usar papel de aluminio, claro. Acero Niquelado: Es una aleación de acero con base a el aumento de la efectividad y dureza de este, su comercialización es relativamente común, a esto hay que añadirle que aun con su dureza es maleable y dúctil, gracias a que hablamos de una aleación, como tal se vuelve en uno de los materiales más viales para la elaboración de cocinas, y es por esto que será utilizado como material de referencia de comparación para la presente investigación. 5.5.3 Tabla de comparación de materiales reflectantes: Materiales: Precio Dureza ductilidad Rest. a la corrosión maleabilidad Reflexión Grado de fusión Papel aluminio 40c$-Rollo Muy baja por su grosor No dúctil Muy alta Muy alta < 90% de radiación. 600°C Mylar 140 c$- Rollo Duro Dúctil Muy alta Muy alta <99% de radiación. 260°C Aluminio 7000 c$- Lamina HB-20- 115 Dúctil Muy alta Muy baja <80% de radiación. 660°C Metacrilato espejo 10500 c$- Lamina Muy duro Dúctil Muy alta Muy baja < 99% de radiación. 160°C Acero 21000 c$- Lamina HB - 120 Dúctil Muy alta Muy baja < 99% de radiación. 1535°C Cristal 800 c$- Lamina HB- 482 No dúctil Muy alta Muy baja < 99% de radiación 1600°C Acero Niquelado 672.55 c$, por lamina 100*0.8*100 HB – 95-476 Dúctil Muy alta Muy maleable <99% de radiación. 1455°C 5.6 Acero-cromo-cobalto 5.6.1 Producción del acero cromo-cobalto El presente material es una aleación entre 3 metales, como tal cae englobado en los aceros inoxidables y en la de aceros rápidos. Del tipo férricos. El proceso de obtención de este material tiende a ser complicado, dado que requiere de distintos procesos para obtener el material final, dicho proceso está estipulado por: Obtención del acero: La producción del acero tiene su base en el hierro y el carbono, como tal no existen un único proceso, en dependencia del acero que se busque conseguir o los materiales bases de los que se pretenda extraer esto puede variar, el método de los convertidores es uno sonado para la obtención de aceros a través de minerales, siendo el método Thomas y el método Bessemer los más popularizados al hablar de convertidores. Si el acero se pretende extraer de chatarra el método fidedigno es el de los hornos eléctricos, gracias a su capacidad de elevarse a altas temperaturas loran eliminar el óxido presente en la chatarra, como tal este método llega a ser mus costoso por su alto consumo energético, pero es muy efectiva al reutilizar este material. Por ultimo tenemos el proceso del alto horno, es el más estandarizado para la producción del acero de primera mano, aunque el principal problema que presenta es su costosa infraestructura y el daño que le produce al ambiente, este gracias a su alto nivel de producción y a el control que se puede llevar del producto resultante es el principal para la producción en masa del acero. Independiente del método lo importante en el acero es su contenido de carbono, un acero con un contenido bajo se englobara en un material fuerte, pero con ello frágil, poseyendo poca ductilidad y poca maleabilidad, tendiendo a agrietarse o romperse ante impactos de una magnitud considerable, y si presenta un contenido de carbono demasiado alto la dureza del material seria casi nula, dejándonos con un material muy poco favorable para la elaboración de estructuras ya que al aplicársele una fuerza relativamente baja este se deformaría, siendo un materialdemasiado maleable. Obtención del acero—cobalto En este proceso a la aleación ya obtenida se le añade el cobalto, este no se puede encontrar en estado puro en el entorno, únicamente aleado junto a otros minerales de procedencia metálica, al añadir este material como elemento aleado, se dota a el material base de una resistencia a la corrosión y la tensión a altas temperaturas, aleaciones con este material se tienden a usar en la construcción de turbinas de gas industriales o en brocas. La aleación de acero cobalto es una aleación complicada de realizar debido a la resistencia al desgaste, se realiza a través del método de la fundición en porcentajes de cobalto del 50%. Obtención del Acero-cobalto-cromo Es una aleación conformada principalmente por 3 materiales, gracias a las características de estos se sabe que posee impurezas que estarían dadas por materiales en porcentajes muy pequeños, en este proceso se hace énfasis a la incorporación del cromo en el metal que ya teníamos (Acero-cobalto), el cromo se define como el material puro más duro que existe, su dureza es de 8.5-9 en las escala de Mohs siendo esta una de las características que definen sus usos convencionales, aunque otra característica que posee la cual no hace referencia a su dureza es su reflexión, cuando la superficie de este material se pule, este es capaz de reflejar gran cantidad de luz, de ahí que se tienda a usar para chapar los embellecedores de los coches y las motos. EL proceso de chapar un metal en cromo se da a través del electrolisis, este proceso se hace introduciendo la pieza que se pretende recubrir de este material (en nuestro caso el acero-cobalto) e una solución de ácido crómico, a continuación se conecta la pieza a el polo negativo de la corriente y se introduce en el líquido un electrodo positivo, en cuanto la corriente empieza a circular entre ambos los átomos de cromo presentes en la solución se comienzan a desprender de os átomos de oxígeno a los que están unidos y se depositan sobre la pieza conectada en el lado positivo, como tal el espesor de la capa de cromo será definido por el tiempo en que se alargue este proceso. 5.6.2 Análisis mecánico del material Acero – Cromo – Cobalto El Acero – Cromo – Cobalto, es un material comprendido como cuaternario, aunque en su constitución se encuentran mayor cantidad de componentes secundarios los cuales se obviaran para el presente análisis, se ha de recalcar que el presente análisis será para la aleación en general, pero para la elaboración de la cocina se usara una lámina de 2*1mt de acero-cromo-cobalto con un espesor de 0.8mm, siendo el costo de esta lamina de 3000 Córdobas. Resistencia a la corrosión Gracias a él añadido del cromo y el cobalto, este material tiende a tener una alta resistencia a la corrosión, ambos materiales se relacionan muy bien con el oxígeno y son capaces de relacionarse abiertamente con este sin llegar a presentar óxido de hierro en su superficie, como tal esta resistencia se da por 2 factores. El primero es la capa de cromo en forma de chapa que se encuentra sobre el material, el cromo es un material altamente resistente la corrosión y el chapar materiales con este para transmitir esta capacidad es un proceso común, la forma de que un material se vea expuesto a oxidarse si presenta una capa de cromo es si en esta se produce una ralladura, este con otro tipo de cromados como por ejemplo el niquelado, es un problema muy común, con el cromo tiende a ser un problema secundario, dado que este es de los materiales más duros que se pueden encontrar, poseyendo una alta resistencia al rayado, esto más una capa de grosor adecuado puede provocar de que el material sea inoxidable, a no ser que este expuesto ácidos que otorguen o quiten electrones al cromo lo que terminaría provocando que el material se vea expuesto. La segunda es el cobalto, el cobalto es un material muy duro, menos que el cromo, pero superior a la de los metales comunes, como tal este material es resistente a la corrosión en un grado alto, esta característica se le ve dotada al acero al momento de fundirse con él, esta resistencia la acompaña una dureza relativamente mayor a la de los metales comunes. Reflexión: El acero en dependencia del carbono se puede clasificar en aceros blancos u oscuros, esto afecta más que todo el color que presenta y en segundo plano su factor de efectividad, pero independiente de esto en ninguno de los casos al ser pulido se llega a comparar con otros materiales que se destacan más en este ámbito, como tal el principal material que aporta en esta cualidad es el cromo, este material es refractivo que pulido se usa como decoración de vehículos, al estar como chapa en las láminas de acero-cromo-cobalto este se aprovecha para lograr la mayor cantidad de luz reflejada y con ello aprovechar de mejor forma la eficiencia de la cocina solar. Ductilidad y maleabilidad: Tanto el cromo como el cobalto tienen la ventaja de ser muy fuertes, lo cual aunque otorga grandes ventajas como un material aleado, pero también compromete aspectos claves como son la ductilidad y la maleabilidad, como tal estos materiales no admiten de buena forma deformaciones a su superficie, y al llegar a ser penetrados tienden a romperse, este aspecto lo compensa el acero, el cual aunque no sea de los materiales más dúctiles, al combinarse con el cromo y con el cobalto de la forma ya plasmada es capaz de dotar a el material resultante con una flexibilidad óptima para el trabajo con esta. 5.7 Construcción de cocina Solar con láminas de Acero-Cromo-Cobalto. La construcción de una cocina parabólica se basa en la elaboración de “pétalos”, siendo este el nombre que residen secciones de la lámina que se decida utilizar las cuales han de tener dimensiones adecuadas capaces de adaptarse a la forma oblicua de la cocina. En nuestro caso es formado por una parábola en la, la cual tiene un diámetro de 141cm, poseyendo un perímetro de 442.96cm. Con esto podemos sacar el cálculo de los pétalos adecuados para que sean capaces de abarcar toda la cocina. Como tal el diseño fue tomado de una ya existente en la universidad nacional de ingeniería, esta cocina estaba conformada por 36 pétalos, siendo el caso: 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑡𝑎𝑙𝑜 = 442.96 36 = 12.3 ≈ 13 𝑐𝑚 La longitud del pétalo tiene que cubrir la longitud superficial existente entre el borde de la parábola y el centro de esta: Esta longitud fue medida con una cinta métrica, teniendo una magnitud de 83cm. Se ha de mencionar que la distancia entre el foco y el centro es de 47cm, y tomando en cuenta que el radio seria aproximadamente de 70.5cm, esta distancia puede ser encontrada con la fórmula: 𝐿 = 𝜋 ∗ (𝑅𝑎𝑑𝑖𝑜 + 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑐𝑜 𝑎 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜) 4 Y como último se ha de realizar una perforación cerca de la sección más corta del pétalo (esta sección tiene una longitud de 4cm, esta perforación es de aproximadamente 2cm, esta servirá para fijar más adelante los pétalos (véase anexo 6). Ya con estos datos podemos construir los pétalos, estos se caracterizan por ser bastante alargados lo que ayuda con su flexibilidad, dicha flexibilidad que será la clave para conseguir una concavidad adecuada que ayude a la reflexión correcta de la luz. Como tal estamos trabajando con una lámina de 200 cm x 100 cm, si nos basamos en el cálculo de ares podremos notar que no somos capaces de obtener los 36 pétalos de esta, así que, tras distintas pruebas de rayado sobre el material, las cuales fueron realizadas con un molde de pétalo sobre la lámina, concluimos con que la forma de más óptima de aprovechar la lámina con el fin de conseguir la mayor cantidad de pétalos es la siguiente: Al realizar esta formación de pétalos sobre la lámina logramos obtener un total de 30 pétalos del material cromo cobalto, las cuales o son suficientespara la L elaboración de la cocina, por lo cual nos vemos obligados a optar por el uso de 6 láminas del material acero-niquelado debido a la accesibilidad y costo de estos. Ya con los cortes correspondientes señalados comenzamos a cortar, inicialmente con ayuda de tijeras para cortar hojas de hierro, se realzo un corte horizontal con el propósito de separar la lámina en 2 secciones EL objetivo de dividirlo en estas 2 secciones era el de poder usar la cizalladora, esta nos permitía realizar cortes más largos y con menos esfuerzo, pero teniendo menos control de estos, al estar los pétalos en la sección 2 posicionados de forma distinta a los de la sección 1 temíamos el dañar uno de estos. Se ha de mencionar que al momento de realizar los cortes con las tijeras notamos que el material presentaba cierta resistencia al cizallamiento, esto provocaba que en el área del corte este presentara curvaturas o deformidades, por lo que se tuvieron que realizar cortes muy pequeños, aproximadamente de un centímetro cada uno, para evitar que esto afectara mucho a la estructura. Ya con esta división se realizaron los cortes en la cizalladora, con la cual conseguimos el extraer todos los pétalos, al momento de cortar por la estructura de la cizalladora y por la longitud de las láminas tuvimos el problema que quedaban curveadas, dado que se intentó mantener el lado de la lámina con protección plástica sin contacto directo con la cuchilla, gracias a esto la curvatura se dio contraria a la deseada, por lo tanto nos vimos obligados a pasar estas laminas por la roladora, lo que también nos ayudó a eliminar cierto filo que quedaba en sus bordes. 1 2 Los cortes no habían sido exactos sobre el perímetro de los pétalos, esto fue apropósito, y se hizo buscando evitar posibles incidentes que terminaran con un pétalo dañado, para conseguir el perímetro marcado se desbasto partes sobrantes en sus bordes con un esmeril y un disco de 4 ½ de corte, siendo la superficie a eliminar mayor en los pétalos provenientes de la sección 2 que los provenientes de la sección 1. Posterior a esto se comenzó el montaje de la cocina solar, su estructura estaba dada por un tubo delgado el cual estaba doblado formado una circunferencia con un radio de 70.5 a como ya había sido descrito anteriormente (véase anexo 4), con múltiples láminas de longitud de 85cm las cuales se posicionaban a lo largo del perímetro del tubo y se cruzan en un punto a el cual se le denomina como el centro de la parábola, entre estas laminas habían varillas de acero que a distintas alturas marcaban conectaban todas las láminas, lo cual ayuda para brindar rigidez a la estructura y más adelante será útil para fijar los pétalos; todas estos componentes deben de estar pintados con negro-mate, lo cual ayuda a que no reflejen rayos y a que absorban de mejor forma el calor. Esto formara una parábola, que es lo que le termina dando nombre a la cocina, y está montada sobre una estructura que la mantiene fija y le permite girar sobre un eje horizontal, como tal dicha base puede ser variable dado a que no influye mucho a el funcionamiento de la cocina. Regresando al tubo delgado que marcaba la principal circunferencia de la cocina, sobre este se sueldan “pinzas” las cuales sujetan los pétalos de 2*12, son un total de 35 pinzas y se colocan en la zona donde se solapan los pétalos. Posterior a esto se busca que todos los pétalos caigan sobre el centro de la parábola, esto con el objetivo de que los pétalos adopten la curvatura de esta, acá serán unidos con ayuda de una arandela y una tuerca o tornillo (es por ello que se les realizo la perforación ya mencionada). El procedimiento a partir de acá depende de la lámina, específicamente de su peso y de su maleabilidad por ejemplo, una lámina muy maleable y delgada necesita ser fijada en distintos puntos de la estructura parabólica, esto con el fin de evitar 2 1 Exceso de material a reducir en pétalos curvaturas en su superficie que re direccionen los rayos a posiciones no deseadas, en nuestro caso gracias a las láminas que son relativamente pesadas y no tan maleables, a como serian el zinc lizo o el acero niquelado, no hay necesidad de realizar esto, dado que su propio peso aparte de mantenerlas en posición les da la forma que buscamos. Esta parábola se ve atravesada en su punto más alto por un eje, este se encuentra a la altura del foco y en su zona central posee una parrilla echa con varillas de acero y pintada con negro mate en la cual se idealiza el posicionamiento de la hoya (véase anexo 5), por los momentos únicamente se perforarán 2 láminas para permitir el paso de este eje, pero no se colocara dado que previo a esto hay que pulir los pétalos. Se colocan las láminas con un perno de ¼ de pulgada con ayuda de una arandela en el centro de la parábola, dicho perno ha de atravesar las perforaciones que se realizaron en los pétalos, y de zona del eje los pétalos han de ser prensados a como ya fue especificado en la zona donde se solapan con las pinzas ya soldadas, se ha de remarcar que por las medidas dadas los pétalos se solaparan, esto es apropósito y se hace para evitar que hayan filtraciones de luz entre ellas, así aprovechando la mayor reflexión posible. Ya colocados los pétalos se les retira la capa protectora y se procederá a pulir, para pulir se requiere únicamente un disco para pulir y un esmeril, dado a las propiedades de las láminas no es necesario el uso de pastas pulidoras, el proceso de pulsión ha de ser rápido, los pétalos no requieren mucho trabajo extra, hay que tener cuidado de no acumular carga en ellos ni rayarlos con el equipo a usar, ya con los pétalos pulidos se coloca el eje, el cual se puede soldar en los lados o fijar con pernos, esto no afecta en ninguna forma a la eficiencia de la cocina por lo que el método a usarse ha de ser el que se considere pertinente bajo a las herramientas a disposición. Con esto último se da por concluida la construcción de la cocina. 5.7 Bitácora de uso cocina solar parabólica con pétalos de acero niquelado. Al analizar materiales notamos que el acero niquelado cumplía de buena forma con los paramentos idealizados de un material base utilizado para la construcción de pétalos para cocinas parabólicas, gracias a esto se decidió el realizar pruebas con una cocina con pétalos elaborados de este material, para obtener resultados con los cuales comparar con la cocina con pétalos de acero-cromo-cobalto. La prueba se realizó colocando una hoya con 5lt de agua en la cocina solar, se estipulo un periodo de medición de 30mn, donde se tomaron parámetros como temperatura, temperatura ambiental, porcentaje de humedad, velocidad del viento y temperatura percibida en la cocina, dicha temperatura fue medida con un termómetro de mercurio, el cual tenía un rango de 0 a 100°C, este termómetro se introduce al agua, por lo cual la temperatura que tomaremos como referencia será la del contenido de la cocina y no la de su superficie. La temperatura de magnitud máxima registrada fue de 83°C, la cual ocurrió a las 1:30pm, luego de 4 horas de uso de la cocina, como tal dicha temperatura en el agua es previa a su evaporación, el contenido de la hoya ya presentaba burbujas en su base y evaporación cada que se retiraba su tapa, notamos que no existió decrecimiento en la curva de la temperatura, pero si es notable que las pendientes de esta son variables. La pendiente más pronunciada es la que se encuentra en el intervalo 7-8, donde la temperatura aumenta 8.5°C, lo cual llega a coincidir con las horas con mayor exposición solar. Bajo el uso de esta se notó que a partir de las 11:00am, es decir 1hr y media desde que comenzó su uso, la cocina ya dotaba a la hoya de una temperatura superior a la de los 55°C (temperatura que asegura la destrucción/ inhabilitación de los micro constituyentespresentes en la comida que puede poner en peligro la salud bajo los procesos de cocción lenta); Sacando como promedio una temperatura de 78°C, en su pico más alto, que en esta prueba se mantuvo sobre un intervalo de 1hr, donde ya es permisible la cocción rápida de la mayoría de alimentos y la cocción lenta de carnes como la de res o cerdo. 5.8 Bitácora de uso de Cocina solar parabólica con pétalos de acero-cromo- cobalto. Esta bitácora de uso se dio bajo las mismas condiciones presentadas en la bitácora de uso de cocían solar parabólica de acero niquelado (5.4), teniendo el mismo volumen de agua, y realizando mediciones con los mismos equipos. Esta bitácora de uso se dio bajo las mismas condiciones presentadas en la bitácora de uso de cocían solar parabólica de acero niquelado (5.4). La temperatura máxima registrada fue de 92°C, específicamente de 92.15°C, dicha temperatura fue de agua dentro de una hoya en la cocina, siendo la temperatura de contacto de esta muy superior a los 100°C, dicha temperatura no pudo ser registrada por limitantes en el equipo, pero pudo ser estimada al dejar caer gotas 28.5 54 62 68 72 79 85 88 92 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PARABOLICA - ACERO-CROMO-COBALTO 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 de agua sobre la superficie de esta y notar su evaporación inmediata, dicha temperatura nos cambia de categoría en referencia a la cocina con láminas de acero niquelado dado que pasamos de temperaturas de cocción lenta a temperaturas de cocción ata en la mayoría de alimentos, independiente de esto se analizara con el mismo tipo de cocción dado que nos servirá para una mejor comprensión en las diferencias. Notamos que tras 30mn la temperatura ya superaba los 55°C, temperatura ya adecuada para la cocción de la mayoría de verduras y carnes suaves, por lo que el tiempo de espera para llegar a esta temperatura se redujo de 1hr a 30mn, lo cual ayuda a superar la problemática del factor tiempo, siendo más viable su uso para la preparación de alimentos comunes como sería el arroz o la cocción de bastimentos; tras un periodo de 3hr se consigue rebasar la temperatura en cocción de los 85°C, temperatura que en la cocina de acero niquelado no se consiguió ni con 4hr de uso continuo, dicha temperatura es importante ya que bajo esta se comienza a dar la cocción de carnes rojas, y en general de todos los alimentos que entran al menú de la familia nicaragüense y en general de las comidas presentes en tablas de cocción, teniendo una excepción con algunos mariscos, y cortes de carne como mondongo o pulpo los cuales requieren tiempos de cocción altos hasta para una cocina con base de gas. Se nota que la mayor pendiente que hubo fue una positiva en la primer media hora (entre 9:30am-10:00am) y la menor pendiente siempre positiva se dio entre las 11:00am y las 11:30 am, como tal su diferencia no es destacable en comparación a el resto de mediciones, por lo que se asume que no existieron contratiempos ni problemas al medir. 5.6 Análisis de viabilidad de material acero-cromo-cobalto como material base para la elaboración de pétalos en cocinas parabólicas. 5.6.1 Funcionabilidad: Factor de trabajo: El material demostró conseguir de forma rápida las temperaturas de cocción apropiadas para la trata de los alimentos, requiriendo como promedio una hora para conseguir la cocción adecuada de la mayoría de verduras y granos, si se requiere la cocción de carnes esta es capaz de lograr la temperatura adecuadas inclusive para preparar carnes como la de res a partir de 3 horas de calentamiento previo, esto aunque al compararlo con cocina de gas convencional que se lleva aproximadamente 1hr suene poco práctico, al compararlo con cocinas solares de otros estilos, o del mismo pero con otros materiales (como el acero niquelado el cual se presentaba como una de las mejores opciones) se nota que su eficiencia supera y por mucho a la de otros prospectos. Peso y manipulación: Dicho material es pesado, el grosor de las láminas llega a los 0.8mm lo cual al tomar como referencia la superficie que cubre y a eso sumándole el peso de la estructura tenemos un equipo difícil de transportar, requiriéndose la ayuda de 2 a 3 personas para el traslado completo de la cocina, igual aunque esto se presente como un inconveniente la misma problemática se da con otros materiales, dado que la mayor cantidad de peso la otorga la estructura; si se quiere remarcar el peso otorgado únicamente por los pétalos, estos al ser apilados presentan una altura de 34mm aproximadamente, siendo dotada mayor altura por la curvatura de estos, dicha altura llega a ser casi el doble que la presentada al momento de apilar otros pétalos, pero su peso no llega a ser excesivo, por lo que es su transporte no llega a ser remarcablemente más complicado a comparación de si se realizara con otros materiales, y la manipulación llega a ser factible, dado que aunque presenta algunas dificultades, estas no llegan a imposibilitar de ninguna forma su uso. 5.6.2 Criterios tecnológicos: Manipulación y dificultad de trabajo sobre el material: El material llega a ser muy resistente al rayado, al momento de trabajar con él se dieron múltiples situaciones como laminas que cayeron al suelo o roses accidentales sobre superficies metálicas o de concreto y aun con esto la integridad en su superficie se mantiene, así mismo aun con el trabajo ejercido sobre ellas no se llegaron a abollar o a perforar por accidente, lo que si hay que remarcar es su maleabilidad, esta fue un contratiempo dado que al momento de cortar las láminas algunas de ellas comenzaron a tomar curvatura en su superficie, la cual aunque es natural al momento de cortar con cizalladora, fue mantenida por las láminas y se tuvo que acudir a una roladora para disminuir dicha deformación, esta maleabilidad está acompañada por cierta ductilidad la cual se notaba en pequeñas deformaciones dadas por marcas de cizallamiento en las secciones donde se realizaron cortes, esto no llego a ser un problema grande pero si un factor a remarcar por lo que estas marcas generaron filo en sus extremos con lo que se dio la necesidad de limarles para estar libres de posibles cortes o lesiones. Dado a las características del material no se pueden emplear elementos como esmeriles o fresadoras para cortar la lámina, dado a que produce mucho desgaste en la superficie de las láminas como en la de los equipos, por lo cual su trabajo por factores de seguridad se prioriza a ser con equipos manuales, los cuales llegan hacer más tardado y laborioso el proceso de construcción de la cocina. Al momento de colocar los pétalos en la cocina la maleabilidad e estos permitió que el trabajo fuera más ameno, así mismo su resistencia a las temperaturas permitió el realizar soldaduras en el marco de la cocina sin que estas se vieran comprometidas o afectadas por la temperatura; su superficie gracias al cromo no requiere mucho trabajo al momento de ser pulidas, dado que el material naturalmente posee una reflexión alta, siendo únicamente necesario el uso de un disco para pulir metales para conseguir una superficie lisa y sensible a la reflexión. 5.6.3 Criterio Económico: Precio del material: La lamina base de material que fue utilizada para la elaboración de la cocina tiene un precio de 3000 córdobas, dicho precio en comparación a el precio de otras laminas, como ejemplo de la acero niquelado, la cual fue de 1300 córdobas, es 2.3 veces mayor, esto nos hace categorizar a el material como uno caro, a esto hay que sumarle que no posee importación en el país, por lo que se tienen que realizar transacciones internacionales para poder obtenerlo y depender de agencias de envió para poder tener acceso a él, lo cual aunque ya está estipulado dentro de los 3000 córdobas nodeja de ser un factor económico que considerar dado que depende de mercados extranjeros y los distribuidores no tienden a ser fijos. Aprovechamiento del material y utilización de desechos. El material no está consolidado por un material determinado, este material está dado por 2 procesos distintos, el de fundición y el de chapado por electrolisis, esto provoca que los desechos de los materiales no puedan fundirse para generar mayor material, siendo este proceso, aunque factible muy complicado y generaría mayores pérdidas que ganancias. Durabilidad de la maquina: Dicho material es altamente resistente a la corrosión por el viento, así mismo es resistente a el contacto con el agua y el rayado superficial, esto dota a el material de una durabilidad prolongada siendo necesario el uso de óxidos en su superficie o de ralladuras con brocas o discos en su superficie para provocar dicho desgaste, es por esto que mecánicamente a cocina gracias al hacer-cromo-cobalto tiene una vida útil muy prolongada; si se requiere analizar si la eficiencia de la cocina se mantendrá con los años se tiene que tomar en cuenta que no debe de ser dejada por mucho tiempo sobre la intemperie dado que se requerir repetir el proceso de pulido en su superficie, así mismo si se llega a rayar o a deformar por intervenciones de maquinaria o accidentes grabes en ella las propiedades de reflexión de la superficie se ven mermadas lo que si afectara directamente a el uso de la cocina. Gatos para el control técnico: Periódicamente, tomando como referencia un intervalo de 4 a 6 meses dependiendo de que tanto uso se le dé y bajo qué condiciones se guarde, la cocina requerirá ser pulido superficial, gracias a posibles ralladuras, paños o perdida de efectividad gracias a el polvo o demás factores, y si se llega a dar el caso donde uno de los pétalos de vea dañado de forma rave, al ser independientes uno del otro este puede ser remplazado, el único problema a remarcar es que bajo las condiciones de disponibilidad del material el conseguir láminas de dimensiones menores se vuelve muy complicado por lo que se recomienda el remplazar día lamina por otra de un material relativamente eficiente y solo hacer remplazo de pétalos del mismo material cuando estos sean varios y comprometan de gran forma la eficiencia de la cocina. 6 Conclusión. Al realizar una cocina solar tenemos como prioridades, independiente de su diseño, el de conseguir una mayor optimización posible, como tal de dicha optimización depende de que tan rentable y practica es su elaboración y uso continuo, para esto el material es importante y en búsqueda de la optimización de un diseño ya establecido de cocina utilizando el material acero-cromo-cobalto como base para esto se mostró como una iniciativa muy prometedora. Bajo rasgos generales la utilización del acero-cromo-cobalto para realizar los pétalos de una cocina solar parabólica es ideal, los tiempos se cocción se reducen un 50% para la cocción lenta de alimentos y un 25% para la cocción rápida, esto hace más viable el uso de una cocina dado que se requiere menos tiempo para conseguir las temperaturas adecuadas para la cocción de alimentos, y siendo el principal uso de estas el de servir como sustitutos de cocina el priorizar un tiempo de cocina menor es muy importante; el acero-cromo-cobalto logra este cometido gracias a la alta reflexión que posee en su superficie, dicha reflexión la apoya el cobalto que esta aleado con el acero y sobre todo por el cromo en la superficie, es gracias esencialmente a estos 2 materiales últimamente mencionados que su tratamiento post elaboración de cocina se vuelve sencillo, dado que el proceso de pulir la superficie no exige materiales complicados de encontrar ni pastas especiales, y gracias a los grados de dureza que poseen logran evitar rallados y abolladuras por lo que le prologan una vida útil muy larga a la cocina. En comparación a otros materiales el acero-cromo-cobalto destaca en todas las características que se buscan en un material para la elaboración de pétalos reflectantes, declinando en áreas como su costo, donde es un 2.5 veces más costoso que otros materiales y en el trabajo que requiere dado que no admite el uso de herramientas que facilitarían el trabajo, aunque este uso más complejo y costo elevado se ven compensados por la durabilidad y eficiencia que aportan en su uso, dado que estos aspectos logran opacar en gran medida a los posibles competidores en el mercado, dado que la vida útil de una cocina de acero-cromo-cobalto se estima que es superior a la del resto de materiales, tanto así que en un periodo donde los pétalos de acero-cromo-cobalto se degraden tanto como para definir a la cocina como obsoleta, los pétalos de otros materiales , remarcando los de acero niquelado, han de ser cambiados en mínimo 2 ocasiones y aun con esto manteniendo una eficiencia menor a la de la cocina con pétalos de acero-cromo-cobalto en su estado óptimo. Es por esto como como recomendación, si se poseen los fondos y la iniciativa para realizar una cocina solar de este estilo, recomendamos abiertamente el emplear el material acero-cromo-cobalto, dado que asegura un equipo que funcionara fácilmente el doble de tiempo que los competidores y presentara una eficiencia mayor con tiempos de cocción menores. 7 Referencias: Alacero. (s.f.). Características del acero. Obtenido de Asociación Latinoamericana del Acero: https://www.alacero.org/es/page/el-acero/caracteristicas-del- acero Camacho, J. (25 de agosto de 2018). ¿Qué es la cocina solar? Obtenido de OkDiario: https://okdiario.com/curiosidades/que-cocina-solar-3014734 Castinox. (s.f.). Aleación base cobalto. Obtenido de Castinox: https://www.castinox.net/materiales/aleaciones-base-cobalto/ Del Río, A. (enero de 2011). Construcción de una estufa solar. Obtenido de Instituto de Energías Renovables de la Universidad Nacional de México: https://www.ier.unam.mx/~arp/solar1.html Ingemecánica. (s.f.). Escalas de medición de la dureza de los materiales. Obtenido de Ingemecánica: https://ingemecanica.com/tutoriales/tabla_dureza.html#durezabrinell NeoNickel. (s.f.). NeoNickel alloys. Obtenido de NeoNickel: https://www.castinox.net/materiales/aleaciones-base-cobalto/ Pereyra, J. (10 de enero de 2020). Tabla períodica, el cobalto un elemento indespensable para la vida. Obtenido de Ciencia de sofá: https://cienciadesofa.com/2020/01/tabla-periodica-el-cobalto-un-metal- indispensable-para-la-vida.html Pereyra, J. (22 de octubre de 2020). Tabla períodica; el cromo, el metal puro más duro que existe. Obtenido de CIencia de Sofá: https://cienciadesofa.com/?s=cromo Wikipedia . (5 de mayo de 2021). Acero rápido. Obtenido de Wikipedia: https://www.alacero.org/es/page/el-acero/caracteristicas-del-acero Wikipedia. (6 de febrero de 2021). Acero inoxidable. Obtenido de Wikipedia: https://es.wikipedia.org/wiki/Acero_inoxidable#Propiedades 8 Anexos: Anexo 1. Alta cocina en casa, (2016). Tabla de cocción de verduras. Anexo 2. Alta cocina en casa, (2016).Tabla de cocción de huevos y futa: Anexo 3: Alta cocina en casa (2016) tablas de cocción de carnes. Anexo 4. Keneth García, (2021). Estructura de parábola de la cocina solar, Managua Nicaragua. Anexo 5. Sander Rodriguez, (2021). Perforación de los pétalos con un taladro de banco con broca de ¼¨, Managua, Nicaragua. Anexo 6, Sander Rodriguez, (2021). Pétalos de la cocina cortados y perforados sin pulir, Managua Nicaragua. Anexo 7, Sander Rodriguez, (2021). Limado de bordes de los pétalos, Managua, Nicaragua. Anexo 8, Sander Rodriguez, (2021). Cocina Parabólica en funcionamiento, Managua, Nicaragua. Anexo 9, Keneth García, (2021). Proceso de rayado de la lámina de acero- cromo-cobalto con un molde del pétalo, Managua Nicaragua. Anexo 10, Keneth García, (2021). Parrillajunto a base de cocina solar parabólica, Managua Nicaragua. Anexo 11, Keneth Santeliz, (2021). Diagrama de temperaturas – cocina solar, niquelada. Anexo 12, Keneth Santeliz, (2021). Diagrama de humedad% - cocina solar- niquelada. Anexo 13. Keneth García, (2021). Diagrama de temperatura ambiente- cocina solar- niquelada. Anexo 14, Keneth García Tabla de bitácora de uso, cocina solar parabólica – niquelada. hora tiempo sensación térmica humedad Temperatura percibida en la cocina 9.4 30.0 34.0 62.0 28.5 9.5 30.5 34.5 58.5 32.8 9.7 31.0 35.0 55.0 37.0 9.75 31.6 35.1 54.4 38.4 10.0 31.0 34.5 56.5 48.5 10.2 31.0 35.0 55.0 52.0 10.4 31.7 34.5 54.8 52.4 10.5 31.9 34.7 53.9 54.0 10.9 32.0 34.9 52.9 54.1 11.0 32.0 36.0 51.0 58.0 11.3 33.0 37.0 44.0 60.0 11.4 33.0 37.0 44.0 62.0 11.5 32.9 36.3 44.2 62.0 11.8 33.0 37.0 44.0 62.0 11.85 33.0 37.1 46.5 63.3 12.0 35.0 37.5 43.0 65.0 12.4 35.0 38 43 68.3 12.5 34.0 38.0 45.5 71.5 12.9 35.0 38.4 42.0 75.9 13.0 35.0 38.8 42.0 80.0 13.5 34.0 39.0 45.0 83.0 Anexo 15, Keneth García, (2021) Bitácora de uso de la cocina solar parabólica con pétalos de acero-cromo-cobalto. Anexo 16. Keneth García, (2021). Forma de pétalo y rayado pre corte de la lámina. hora Temperatura sensación térmica humedad Temperatura de cocción de la cocina. 09:28 30 34 62 28.5 09:43 31 35 55 42 09:58 31 32 55 54 10:14 31 35 55 58 11:00 32 36 51 62 11:15 33 37 44 65 11:30 33 37 44 68 11:45 33 37 44 70 12:00 35 39 45 72 12:30 35 39 42 74 12:45 35 39 42 79 01:00 35 39 42 85 01:30 36 39 45 88 01:45 36 39 45 92
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