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Imagen o no imagen esa es la cuestión con los CPC´s

11 de agosto de 2018

Por Jonás Torres Montealbán, Universidad Autónoma Chapingo, Texcoco-México IBERCIENCIA. Comunidad de Educadores para la Cultura Científica
Un CPC es un sistema óptico utilizado para la concentración de la radiación solar en prototipos solares para calentamiento de agua, aceite, aire, etc., por lo que, éste dispositivo es conocidos como: Concentrador Parabólico Compuesto (CPC). Consiste en una entrada de radiación con un ángulo 2 θ de aceptación y una salida entre el foco B y el foco A de los arcos de las parábolas; en donde se logra la concentración de la radiación y el aumento de temperatura en la salida, figura 1.

Figura 1. Características básicas de un CPC en dos dimensiones.

Los sistemas ópticos de imagen, tienen tres componentes principales: el objeto, la óptica, y la imagen que se forma. El objeto se considera como un conjunto de puntos que emiten luz en todas las direcciones. La luz (o parte de ella) de cada punto del objeto, es trasformado por el sistema óptico y concentrado en un punto de la imagen. Es así, que podemos construir imágenes reales o virtuales con espejos o lentes.

Por otro lado, los sistemas ópticos de no imagen, en lugar de un objeto, tienen una fuente de luz y en lugar de una imagen, tiene un receptor (colector). Asimismo, en lugar de una imagen de la fuente, la óptica produce un patrón de radiación (irradiancia) que incide en el receptor (salida). La primera aplicación tecnológica de la óptica de no imagen, fue en el diseño de concentradores solares.

El CPC fue el primer dispositivo exitoso, que abrió las puertas para muchas aplicaciones de la óptica de no imagen. Y es un ejemplo de un dispositivo sencillo con una gran potencial de innovación tecnológica en la energía solar; accesible y sólo se requiere de una necesidad en contexto para su posible aplicación. Tuvo su origen en los años 60’s, y hasta la fecha son innumerables los sistemas que los utilizan para aplicaciones térmicas.

 

Figura 2. Un CPC es un concentrador con una apertura de entrada que acepta radiación haciendo un máximo ángulo de ± θ con la vertical y lo concentra en la salida.

La no construcción de imágenes, es la cuestión en los CPC’s. Es otro uso de la óptica geométrica, para manufacturar: cocinas solares, hornos solares, calentadores de agua, deshidratadores de frutas, calefactores, etc.; es decir, en proyectos tecnológicos para la sostenibilidad. Su aplicación es compatible con los recursos humanos y materiales disponibles tanto en comunidades rurales como urbanas. Estos dispositivos se pueden incorporar en prototipos solares con la ayuda de personas que conozcan oficios como: herrería, carpintería, plomería, entre otros, y lograr la participación activa de grupos organizados o colectivos de una comunidad; incorporando propuestas tecnológicas amigables. En este sentido, se tienen consecuencias socioeconómicos favorables, ya que se logra disminuir el consumo de combustibles convencionales como el gas LP y la electricidad, que cada día tienen un costo más elevado. Y por supuesto, efectos ambientales positivos al dejar de producir gases de efecto invernadero, ayudando a diseñar un mundo diferente con tecnologías sostenibles y socialmente responsables.

Con la aplicación de los CPC’s en proyectos innovadores de energías solar, las comunidades se atreven a hacer y no a incorporara tecnologías desconocidas, se puede lograr, que estos sistemas abiertos y accesibles, sean asumidos como propios, mediante el trabajo colaborativo/participativo y sin alinearse al individualismo de las tecnologías impuestas por las administraciones gubernamentales o el gran capital. Debemos proyectarnos a la flexibilidad tecnológica, a desarrollar la creatividad y la innovación; impulsar tecnologías que no deterioren la calidad de vida de las personas y/o la región, que no promuevan la mezquindad económica, el individualismo y de fácil restauración social en donde se implemente.

Es por ello, que los CPC’s, son el alma de proyectos innovadores, que puedan ser controlables y modificables por el desarrollador del prototipo. Se parte de principios básico de transferencia de energía térmica y óptica geométrica. Con este conocimiento, los desarrolladores saben, qué es lo que va a suceder o predecir lo que puede pasar cuando se trabaje con estos dispositivos. Es decir, el diseño es comprensible y modificable, por lo tanto entrañable. No se debe ocultar su funcionamiento por muy sencillo que parezca y tampoco sus alcances. Los desarrolladores pueden ayudar a rediseñar propuestas y adaptar innovaciones tecnológicas con los CPC’s.

Finalmente, se trata de innovar para facilitar la igualdad social, lograr nuevas relaciones con el medio ambiente y pensar en que un mundo diferentes es posible. Estudiar un sistema sencillo de concentración de la radiación solar como el CPC, figura 3; comprender su diseño y aplicarlo para resolver necesidades reales en contexto. Esto tiene un efecto modificador del medio que rodea al individuo, a la comunidad y al ecosistema; no sólo físico/social, sino cognitivo, es decir se lleva al estudio de la física y las matemáticas a nivel de la comprensión es decir; a nivel de aplicación y con esto se promueve una ciencia cordial y cercana a la comunidad.

 

Figura 3. Un CPC como horno solar para la cocción de alimentos.

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