Caracterización y determinación de los parámetros óptimos de recubrimientos de bajo costo empleados en cocinas solares

Abstract

This work shows the development of a coating based on the mixture of soot and resin matte black acrylic for the construction of an absorber surface low cost, aluminum substrate 3003-H14, to pots of solar cookers small dimensions. Also, a theoretical-experimental methodology is proposed to determine the thermal behavior of the surface (plate-coating). This methodology is performed in the laboratory with the presence of a light source 200 w, and can predict the thermal behavior of absorbing surfaces for solar cookers, for example the cooking power. The use of this methodology allows varying the substrate and the coating of the absorber surface, without use a solar cooking, optimizing the use of materials and avoiding tests of cooking power, heating time and cooking tests, they are difficult to carry out. Thermally, the most functional coating in laboratory tests by varying the concentration by weight of soot-acrylic mixture was 40% soot-60% acrylic; the surface with this coating was compared to a commercial coating for high temperature. In tests of effectiveness, power cooking standardized and times heating and cooking, calculated in a solar cooking, the methodology data were corroborated; higher temperature in both cases was observed in a shorter time interval on the surface with the proposed coating; this translates into less time cooking, about 20 minutes less. Therefore, the methodology is functional and opens up many possibilities for research considering varying substrates and coatings, in order to generate an optimal combination of these parameters for solar cookers of small dimensions and solar thermal technologies.

El presente trabajo muestra la elaboración de un recubrimiento con base en la mezcla de hollín de resina y acrílico negro mate para la construcción de una superficie absorbedora de bajo costo, con sustrato de aluminio 3003-H14, para almacenadores de alimentos de sistemas de cocción solar de pequeñas dimensiones. Así mismo, se propuso una metodología teórica-experimental para conocer el comportamiento térmico de la superficie (Placa-Recubrimiento). Esta metodología se realiza en laboratorio con la presencia de una fuente de luz de 200 w, y puede predecir el comportamiento térmico en campo de superficies absorbedoras para cocinas solares. El uso de esta metodología permite variar el sustrato y el recubrimiento de la superficie absorbedora, sin necesidad de hacerlo en un sistema de cocción solar, optimizando el uso de materiales y evitando las pruebas de potencia de cocción, tiempo de calentamiento y tiempo de cocción, pruebas que son difíciles de llevar a cabo. Térmicamente, el recubrimiento más funcional en las pruebas de laboratorio, variando en peso la concentración de la mezcla hollín-acrílico, fue 40% hollín-60% acrílico; la superficie con este recubrimiento fue comparada con un recubrimiento comercial para alta temperatura. En las pruebas de efectividad, potencia de cocción estandarizada y tiempos de calentamiento y tiempo de cocción en un sistema de cocción solar, se corroboraron los datos de la metodología sugerida. En ambos casos se observó mayor temperatura en un intervalo de tiempo menor en la superficie con el recubrimiento propuesto; lo anterior se traduce en tiempos de cocción menores, alrededor de 20 minutos menos. Por lo tanto, la metodología es funcional y abre muchas posibilidades de investigación para considerar la variación de sustratos y recubrimientos, con la finalidad de generar una combinación óptima de estos parámetros.