Un horno giratorio es un dispositivo para fabricar objetos sólidos que tienen superficies cóncavas que son segmentos de paraboloides axialmente simétricos . Generalmente, los objetos están hechos de vidrio . El horno aprovecha el hecho, ya conocido por Newton , de que la forma de la superficie superior de un líquido que gira, inducida por la fuerza centrífuga, es un paraboloide cóncavo, idéntico a la forma del espejo de enfoque primario de un telescopio reflector.
Los paraboloides se pueden utilizar de varias 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 con la parte superior abierta a velocidad constante alrededor de un eje vertical. Se coloca en el recipiente una cantidad de vidrio suficiente para hacer el espejo, se calienta hasta que esté completamente fundido y luego se deja enfriar sin dejar de girar hasta que se haya solidificado por completo. Cuando el vidrio es macizo, se detiene la rotación y se conserva la forma parabólica de su superficie superior. [2] [3] Este proceso se llama spin casting .
Se puede utilizar el mismo proceso para fabricar una lente con una superficie paraboidal cóncava. La otra superficie está formada por el recipiente que contiene el vidrio fundido que actúa como molde. Las lentes fabricadas de esta manera a veces se utilizan 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 atraviese el 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 distancia focal del paraboloide está relacionada con la velocidad angular a la que gira el líquido mediante la ecuación: , donde es la distancia focal, es la velocidad de rotación y es la aceleración debida a la gravedad . En la superficie de la Tierra, es aproximadamente 9,81 metros por segundo al cuadrado, es decir, metros por segundo al cuadrado. [3] De manera equivalente, 1 radianes por segundo equivale aproximadamente a 9,55 rotaciones por minuto ( RPM ), donde es la distancia focal en metros y es la velocidad de rotación en RPM.
Generalmente, un paraboloide de fundición por rotación no es lo suficientemente preciso como para permitir su uso inmediato como espejo o lente de telescopio, por lo que se corrige mediante máquinas rectificadoras controladas por computadora. La cantidad de molienda realizada y la masa de material de vidrio desperdiciado son mucho menores de lo que se habría requerido sin el hilado.
La fundición por rotación 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 exactamente paraboloides como los espejos de los telescopios. La fundición por rotación de cada paraboloide fabricado sería demasiado lenta y costosa, por lo que el prototipo simplemente se copia de forma relativamente rápida, 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 en estado líquido y en rotación. La rotación les da forma de paraboloides que son lo suficientemente precisos como para usarse como reflectores primarios en telescopios. En comparación con los espejos de vidrio fundido que necesitan corrección debido a las distorsiones que surgen durante y después de la solidificación, estos espejos no requieren dicha corrección.
