8/19/2019 Proyecto: Cocina solar con lente fresnel

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Emprendimiento einnovación

proyecto

Catalina Bustamante; Javiera Henríquez; CamilaArévalo; Camila Burgos: Eliza et! "onz#lez

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¿Que son los lentes?

El lente es un objeto fabricado normalmente con vidrio, transparente, cuyas carasno son planas sino son curvas y como consecuencia del fenómeno de la refracciónse desviarán los rayos de luz que inciden en una de las caras y aparecerán por la

otra. Normalmente se lo emplea en diversos elementos usados en la óptica.

En tanto, la lente puede ser convergente o convexa, o sea dispone de mayorgrosor en el centro que en los extremos, o en su defecto, ser divergente ocóncava, disponiendo de mayor grosor en los extremos que en la parte central.

Por su parte, las lentes que se emplean a la ora de corregir problemas de lavisión, tambi!n conocidos como anteojos, gafas y lentes bifocales, consisten dedos cristales que son sujetados a trav!s de una armazón. Estos lentes presentanpotencias diversas y se usan especialmente en casos de presbicia, miop"a o de

ipermetrop"a.

#tros tipos de lente son$ lente de contacto %son lentes que de un lado soncóncavos y del otro convexos, que se colocan en el ojo, más precisamente en lacórnea, con objetivos cosm!ticos, para modificar el color original de los ojos, obien para atenuar problemas de visión& y lente intraocular %se trata de un tipo delente que puede estar ec o de silicona o de acr"lico y que se implanta por mediosquir'rgicos en el ojo del paciente con la intención de mejorar una afección en elcristalino o en la forma de la córnea&.

Por otro lado a aquellos lentes que se emplean con la intención de proteger lavista de los rayos solares tambi!n se los denomina lentes pero de sol.

(os mencionados t!rminos de gafas y anteojos son los que mayormente se usancomo sinónimos de este t!rmino.

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Lente cóncavo

El t!rmino cóncavo es un t!rmino que se utiliza tanto en las matemáticas%especialmente la geometr"a& como en la f"sica para acer referencia a un tipo deángulo que se genera ante una curva y que supone el lado interno de la misma, es

decir, donde se genera la cavidad interna. El opuesto a lo cóncavo es el t!rminoconvexo, el lado externo de la curva. )mbos t!rminos se utilizan normalmentecomo adjetivos calificativos y se pueden usar para designar a diferentes elementosu objetos en los que se presenta este fenómeno.

(a etimolog"a de la palabra cóncavo no es del todo clara ya que mientras que sesostiene que puede provenir del t!rmino latino cavus o cavidad, tambi!n se estimaque el t!rmino griego *utos dar"a cavidad. (a idea del concepto de cóncavo es, endefinitiva e independientemente de su proveniencia, la de la presencia de unacavidad que se ace visible cuando una l"nea recta se transforma en una curva

separando el espacio en dos semiplanos$ uno interno y otro externo a la curva.

+uando ablamos de plano interno de la curva, estamos aciendo referencia aaquel plano que queda casi encerrado por la curva mientras que el externo será elque est! representado por todo lo exterior. )s", el plano interno se transformará enun plano cóncavo porque al no ser la curva una l"nea recta se generará undesequilibrio entre los dos planos y uno de ellos tendrá una cavidad mientras queel otro será el que represente la curvatura del lado opuesto. En este sentido, esimportante se alar que la palabra convexo proviene del lat"n y significa llevar acuestas, por lo cual se entiende que la palabra represente al lado que parece estar

encorvado de los dos que puede generar una curva.

)mbos conceptos teóricos y abstractos son aplicables a la realidad en un montónde objetos en los cuales observamos una curvatura y la generación de estos dosplanos, por ejemplo, el lado cóncavo de una lente.

Lente convexa o convergente

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Este tipo de lentes tiene mayor grosor en el centro que en los extremos. +omopodemos ver en la imagen ay tres tipos de lentes convergentes$ la lente esbiconvexa, es plano convexa y la es menismo convergente o cóncava convexa. (adiferencia entre ella depende del valor de los radios de las caras. -odas ellas serepresentan mediante una l"nea que tiene dos puntas de flec a en ambosextremos.

amos a ver a ora cómo se comporta una onda cuando atraviesa una lenteconvergente. +uando la luz pasa por la lente, se desv"a acia dentro, es decir,converge formando una imagen del objeto en una pantalla que está situada al otrolado. (a imagen del objeto estará enfocada siempre y cuando la distancia entre elobjeto y el foco de la lente sea la adecuada.

/n ejemplo de lente convergente o convexa es el ojo umano, el cual tiene lacapacidad de poder cambiar de forma seg'n quiera enfocar objetos que est!n a

una u otra distancia. +uando miramos un objeto que está cerca, la lenta se acemás gruesa0 por el contrario, cuando miramos un objeto que está más alejado !stase ace más delgada. Esto ocurre gracias a los m'sculos del ojo, por tanto,cuando no son capaces de enfocar los objetos cercanos diremos que existe

ipermetrop"a. /na lente convergente forma una imagen real e invertida.

Que es un lente Fresnel y cómo funciona

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/na lente convencional tiene forma ovalada, y está construida por moldeo %si setrata de plásticos& o puliendo su superficie %si se trata de materiales tipo vidrio&.

(as lentes fresnel recurren a un ingenioso sistema para dar esa forma cóncava %oconvexa& sin necesidad de que !stas tengan ninguna curvatura. /na lente fresnel

vista de canto es perfectamente plana.1+ómo puede comportarse como una lente algo que es plano2

En realidad, una lente fresnel no es tan plana como parece$

En la parte inferior de la imagen sobre estas l"neas puede verse como estáconstruida una lente fresnel %vista de canto&, y en la parte superior está elequivalente. El efecto lente se consigue porque en el proceso de fabricación se le

acen una especie de microsurcos %algo parecido a los surcos en un disco de

vinilo de los utilizados en los tocadiscos&.+ada uno de estos surcos tiene una inclinación variable, consiguiendo as" unefecto que simula a una lente. Esto a orra grosor, y por lo tanto a orra volumen,peso y coste económico.

Lentes Fresnel y su comportamiento con la luz

(as lentes tienen una cualidad interesante$ 3i se les proyecta alg'n tipo de luz,esta luz atraviesa la lente y convergen en un punto %normalmente a pocos cms dela lente& que llamamos foco.

Este punto es cientos o miles de veces más peque o que la propia lente, por lotanto, la densidad energ!tica tambi!n deber"a de ser cientos o miles de vecesmayor que una superficie igual en la lente. (a cantidad de energ"a es la misma enel foco que en la superficie de la lente. (o que cambia es la superficie implicada.

+omo la ley de la conservación de la energ"a siempre se cumple, la temperaturaen ese foco sube de manera espectacular, y dependiendo del tama o de la lente y

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de la fuerza del sol en ese momento, se pueden alcanzar temperaturas realmentealtas.

Es importante percatarse que ay tres parámetros relacionados

4 +antidad de calor 4 -emperatura4 3uperficie implicada

5& (a cantidad de calor es prácticamente la misma delante y detrás de la lente6& (a superficie de la lente es muc o mayor que la superficie del foco7& Por lo tanto, la temperatura en el foco deberá subir para que se verifique elprincipio de la conservación de la energ"a.

Es decir, la lente 8no crea8 energ"a, simplemente cambia la forma de manifestarse$ )umenta la temperatura a costa de disminuir la superficie de iluminación.

¿Dónde conseguir una lente Fresnel?

En internet puedes encontrar a la venta lentes 9resnel, aunque no siempre sonsuficientemente grandes. (a mejor opción es reutilizar una lente 9resnel, lo cual noes dif"cil si sabemos donde encontrarlas. (os televisores antiguos 4'nicamente lostelevisores de proyección o :P- , no los de tubo de rayos catódicos4 tienen unalente 9resnel tras su pantalla. En tiendas de segunda mano, c atarrer"as obuscando bien podremos encontrar a alguien que regale o venda muy barata suantigua televisión. ;esafortunadamente, no parecen que fueran muy populares enEspa a. <e a sido más fácil encontrarlas en )m!rica en general.

Como construir un cocina solar con un lente Fresnel

Es absolutamente sencilla la construcción de una cocina solar con una lente, seace un marco de madera para poder mover la cocina. Este marco debe estar

montado sobre un soporte de madera que me permite inclinar la lente acia elobjetivo con el sol.

El objetivo tendrá unos =>cm de distancia focal, y se cocina en un sart!n de ierrocolocado en el tr"pode. (a cocina solar puede ervir medio litro de agua en unos5? minutos. (a lente 9resnel puede ser muy caliente %unos 7?>@ grados detemperatura, por lo que es muy fácil quemar los alimentos.

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/na t!cnica recomendada es poner comida en la sart!n de ierro, a continuación,poner otra sart!n, sobre eso. )s" se extiende el calor y reduce al m"nimo el poderquemar los alimentos. 3e puede cocinar todo tipo de alimentos0 amburguesas, unperritos calientes, sándAic de queso y otros alimentos en unos 74? minutos.

)ntes de acer tu sistema de montaje permanente lo primero debes averiguar esla longitud focal por lo que debes acer pruebas colocando objetos a diferentesdistancias, tambi!n en el caso de saber de dónde proviene la lente observa en lascaracter"sticas del televisor en la correspondiente configuración.

Advertencia $ )l igual que con una cocina parabólica, que tambi!n concentra laluz, es necesario el uso de gafas protectores para evitar da os en la vista al usaresta cocina.

Venta as!3implePotenteEconómica

"nconvenientes! )paratosaPeligrosa %te puedes quemar y puede provocar incendios&+ocina N# desatendida %requiere estar presente mientras cocinas&