Un horno rotatorio es un dispositivo para fabricar objetos sólidos que tienen superficies cóncavas que son segmentos de paraboloides axialmente simétricos . Por lo general, los objetos están hechos de vidrio . El horno hace uso del hecho, ya conocido por Newton , de que la forma inducida por la fuerza centrífuga de la superficie superior de un líquido giratorio es un paraboloide cóncavo, idéntico a la forma del espejo de enfoque primario de un telescopio reflector.
Los paraboloides se pueden utilizar de diversas maneras, incluso (después de ser plateados ) como espejos primarios en telescopios reflectores y cocinas solares . [1]
El horno incluye un mecanismo que hace girar un recipiente abierto por la parte superior a velocidad constante alrededor de un eje vertical. Se coloca en el recipiente una cantidad de vidrio suficiente para fabricar el espejo, se calienta hasta que se funde por completo y luego se deja enfriar mientras continúa girando hasta que se solidifica por completo. Cuando el vidrio está sólido, se detiene la rotación y se conserva la forma paraboloide de su superficie superior. [2] [3] Este proceso se llama fundición por centrifugación .
El mismo proceso se puede utilizar para fabricar una lente con una superficie parabólica cóncava. La otra superficie se moldea mediante el recipiente que contiene el vidrio fundido, que actúa como molde. Las lentes fabricadas de esta manera se utilizan a veces como objetivos en telescopios refractores .
El eje de rotación se convierte en el eje del paraboloide. No es necesario que este eje esté en el centro del recipiente de vidrio, ni siquiera que pase a través del recipiente. Colocando el recipiente lejos del eje, se pueden moldear segmentos paraboloidales fuera del eje. Esto se hace en la fabricación de telescopios muy grandes que tienen espejos que constan de varios segmentos.
La longitud focal del paraboloide está relacionada con la velocidad angular a la que gira el líquido mediante la ecuación: , donde es la longitud focal, es la velocidad de rotación y es la aceleración debida a la gravedad . En la superficie de la Tierra, es de aproximadamente 9,81 metros por segundo al cuadrado, es decir, metros por segundo al cuadrado. [3] De manera equivalente, como 1 radián por segundo es aproximadamente 9,55 rotaciones por minuto ( RPM ), , donde es la longitud focal en metros y es la velocidad de rotación en RPM.
En general, un paraboloide obtenido por centrifugación no es lo suficientemente preciso como para permitir su uso inmediato como espejo o lente de un telescopio, por lo que se corrige mediante máquinas rectificadoras controladas por computadora. La cantidad de rectificado que se realiza y la masa de material de vidrio desperdiciado son mucho menores que las que se hubieran requerido sin el centrifugado.
La fundición centrífuga también se puede utilizar, a menudo con materiales distintos del vidrio, para producir prototipos de paraboloides, como reflectores de focos o concentradores de energía solar, que no necesitan ser tan exactamente paraboloidales como los espejos de los telescopios. La fundición centrífuga de cada paraboloide que se fabrica sería demasiado lenta y costosa, por lo que el prototipo simplemente se copia de manera relativamente rápida y económica y con la precisión adecuada.
Los telescopios de espejo líquido tienen espejos giratorios que consisten en un metal líquido como el mercurio o una aleación de galio de bajo punto de fusión . Estos espejos no se solidifican y se utilizan mientras están líquidos y girando. La rotación les da forma de paraboloides que son lo suficientemente precisos para ser utilizados como reflectores primarios en telescopios. En comparación con los espejos de vidrio fundido por centrifugación que necesitan corrección debido a las distorsiones que surgen durante y después de la solidificación, estos espejos no requieren dicha corrección.
