Revista NEYART  
ISSN: 2992 - 7161  
CARACTERIZACIÓN Y DISEÑO DE UN HORNO SOLAR  
MEDIANTE TONATIUH PARA ANALIZAR LA EFICIENCIA EN LA  
COCCIÓN DE PAN  
CHARACTERIZATION AND DESIGN OF A SOLAR OVEN USING  
TONATIUH FOR EVALUATING BAKING EFFICIENCY  
Verdugo-Urías José Bulmaro  
Tecnológico Nacional de México/ I.T. De Los Mochis  
https://orcid.org/0009-0007-6178-3722  
jose.vu@tecnm.mochis.mx  
Argüeso-Mendoza Yeniba  
Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Los Mochis  
https://orcid.org/0000-0002-5691-7841  
yeniba.am@mochis.tecnm.mx  
Ochoa-Espinoza Valente  
Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Los Mochis  
https://orcid.org/0009-0005-6163-962X  
valente.oe@mochis.tecnm.mx  
Miranda-Arnold Juan Andrés  
Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Los Mochis  
https://orcid.org/0009-0003-7597-4248  
juan.ma@mochis.tecnm.mx  
Ruiz-Ibarra Jesús Iván  
Tecnológico Nacional de México/ I.T. De Los Mochis  
https://orcid.org/0000-0001-8800-9314  
jesus.ri@mochis.tecnm.mx  
DOI: https://doi.org/10.61273/neyart.v4i1.206  
Recibido: 19/02/2026| Aceptado: 25/04/2026 | Publicado: 27/05/2026  
Esta obra está bajo  
una licencia internacional  
Creative Commons Atribución 4.0.  
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Resumen-- Este proyecto se enfoca en la caracterización y diseño de un horno solar que utiliza una  
antena parabólica como concentrador, con especificaciones de 70 cm de diámetro,61.25 cm de distancia  
focal y 5 cm de profundidad. Las pruebas incluyeron el diseño de un heliostato plano con seguidor solar  
(configurado como un cuadrado de dimensiones Lado x Lado) y la estimación de la distribución de flujo  
radiante y la potencia máxima obtenida sobre un objetivo circular de 20 cm de diámetro ubicado en la  
distancia focal. Se realizó un análisis paramétrico para evaluar cómo la posición del objetivo respecto a  
la distancia focal (alcance inclinado o slant range), el tamaño del receptor (diámetro), el ángulo cenital  
y el porcentaje de reflectividad del concentrador afectan la eficiencia del horno en términos de potencia  
(Watts), así como también la máxima potencia obtenida en las distintas 4 estaciones (solsticios o  
equinoccios) del año 2024. También se llevaron a cabo pruebas sin el uso de heliostato, analizando el  
efecto de la radiación solar directa en el diseño del horno. Los resultados indican que la potencia máxima  
sobre el objetivo de 20 cm de diámetro es de 312 Watts con heliostato y de 332 Watts sin heliostato.  
Las estimaciones fueron realizadas utilizando el software de trazado de rayos de código abierto  
"Tonatiuh".  
Palabras clave-- Cocción de pan, energía solar, horno solar, software Tonatiuh.  
Abstract-- This project focuses on the characterization and design of a solar oven that uses a satellite  
dish as a concentrator, with specifications of 70 cm in diameter, 61.25 cm in focal length and 5 cm in  
depth. The tests included the design of a planar heliostat with a solar tracker (configured as a square of  
dimensions Side x Side) and the estimation of the radiant flux distribution and the maximum power  
obtained on a circular target of 20 cm in diameter located in the distance focal. A parametric analysis  
was performed to evaluate how the position of the objective with respect to the focal length (slant range),  
the size of the receiver (diameter), the zenith angle and the percentage of reflectivity of the concentrator  
affect the efficiency of the furnace in terms of power (Watts), as well as the maximum power obtained  
in the different 4 seasons (solstices or equinoxes) of the year 2024. Tests were also carried out without  
the use of a heliostat, analyzing the effect of direct solar radiation on the design from the oven. The  
results indicate that the maximum power on the 20 cm diameter target is 312 Watts with the heliostat  
and 332 Watts without the heliostat. The estimates were made using the open source ray tracing software  
"Tonatiuh".  
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Keywords: Bread baking, solar energy, solar oven, Tonatiuh software.  
INTRODUCCIÓN  
Los hornos solares son sencillos artefactos que aprovechan la energía solar para la cocción de alimentos  
(Gastronomía Solar, 2023), (Roulet, 2010). La búsqueda de alternativas sostenibles y eficientes para la  
cocción de alimentos ha sido un tema de interés creciente en el ámbito de la investigación científica y  
tecnológica (Esteves y otros, 2006), (González y otros, 2014), (Del Río y otros, 2010) . En este contexto,  
los hornos solares se presentan como una opción prometedora que no solo reduce la dependencia de  
combustibles fósiles, sino que también contribuye a la mitigación del impacto ambiental. Este proyecto  
de tesis tiene como objetivo la caracterización y diseño de un horno solar utilizando el software Tonatiuh,  
enfocado en el análisis de la eficiencia en términos de potencia en el proceso de cocción de pan.  
La presente investigación también promueve el desarrollo de tecnologías limpias y accesibles impactando  
en el objetivo 7 de los Objetivos de Desarrollo Sostenible ODS (Energía asequible y no contaminante)  
(NACIONES UNIDAS, 2018). Este enfoque integral tiene el potencial de proponer una alternativa para  
el proceso de cocción de pan pita que se lleva a cabo en la actualidad en una pizzería ubicada en Los  
Mochis Sinaloa, México mediante el uso de Gas LP a un diseño de horno solar que satisfaga las  
necesidades térmicas del proceso utilizando la innovación tecnológica en el campo de las energías  
limpias, en este caso, la energía solar.  
La actividad humana que afecta en mayor proporción la huella ecológica a nivel mundial es el sistema de  
producción de alimentos, es decir, la forma en que producimos lo que comemos está degradando  
rápidamente nuestro planeta, siendo la causa del 70 % de la pérdida de biodiversidad en la tierra y el 50%  
en el agua dulce, y responsable de alrededor del 30 % de las emisiones de gases de efecto invernadero  
(World Wildflife Fund, 2022). Además, de acuerdo a La Comisión Económica para América Latina  
(CEPAL), la población mundial crece de manera acelerada, alcanzando en 2021 un total de 8 mil millones  
de habitantes, una población cuatro veces mayor de la que había en el mundo en 1927; la revisión 2022  
de las estimaciones y proyecciones de población de Naciones Unidas proyecta que esa población  
alcanzará los 9 mil millones en 15 años y 10 mil millones en 2058 (CEPAL, 2022).  
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DESARROLLO  
Metodología  
Para la elaboración del trabajo realizado se tomaron en cuenta dos etapas principales: La simulación de  
trazado de rayos mediante el software Tonatiuh y el procesamiento de los datos arrojados por el software,  
la elaboración de gráficos, ajuste de curvas, análisis de las variables involucradas y sus respectivos  
indicadores mediante la opción análisis de flujo del software, esto mediante un marco referencial  
fundamentado en los siguientes estudios (Marín, 2017), (Flores y otros, 2021), (Sánchez, 2016).  
Software Tonatiuh  
Tonatiuh utiliza el método Montecarlo para calcular mapas de flujo y eficiencias ópticas en sistemas  
termosolares, lo que lo hace especialmente adecuado para estructuras complejas y campos de heliostatos,  
es un software gratuito que permite a los usuarios acceder y modificar el código, fomentando la  
colaboración y el desarrollo continuo; Tonatiuh incluye una librería gráfica que permite crear geometrías  
tridimensionales simples y complejas, facilitando el modelado de diferentes superficies y estructuras; las  
aplicaciones específicas del software son: modelar y simular un captador cilindro parabólico, que es una  
de las tecnologías utilizadas en sistemas de energía solar térmica y simulación de un campo de heliostatos  
(Espejos que siguen la trayectoria del sol) para concentrar la radiación solar en un receptor; el software  
ofrece (una vez que se cuente con todo el sistema) previo a la simulación, un análisis de flujo que incluye  
información como distribución del flujo incidente, potencia máxima, flujo máximo, flujo promedio, flujo  
mínimo, error y uniformidad; también es capaz de devolver archivos tipo binarios y SQL que contienen  
información de los fotones sobre la superficie que se requiere estudiar (CENER, 2017), (Blanco, 2018).  
1. Parámetros iniciales del software  
Tonatiuh utiliza una serie de parámetros de entrada para definir la forma en que la radiación solar se  
distribuye en el espacio y en el tiempo dentro de la simulación. Estos parámetros incluyen aspectos como  
la distribución óptica, geométrica y energética de la forma solar. La correcta selección y ajuste de los  
parámetros de entrada en Tonatiuh es fundamental para garantizar que la simulación refleje de manera  
adecuada el comportamiento del sistema solar real (Canales, 2022).  
1.1  
Forma solar  
Dentro de sus funcionalidades, Tonatiuh ofrece dos formas solares que se pueden utilizar para simular la  
radiación solar en diferentes aplicaciones, para esta investigación se utilizó la forma Buie (es considerada  
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la más cercana a la forma real del Sol) (Flores y otros, 2021) con una relación circunsolar (CSR) de 0.02  
y una irradiancia de 1000 W/m2. La figura 1 muestra la selección del parámetro inicial de la forma solar  
en el software Tonatiuh.  
Figura 1. Parámetro inicial para la forma solar elegida en la simulación.  
Nota: Se estableció la forma solar tipo Buie y una irradiancia de 1000 W/m2.  
Fuente. elaboración propia.  
1.2  
Posición solar  
Este parámetro varía según el momento de observación del sistema solar y depende de dos ángulos: el  
acimutal y el de elevación (respecto al horizonte), ambos medidos en grados. Para efectos de esta  
investigación se tomó en cuenta un ángulo de elevación de 90° y un ángulo acimutal de 0°. La figura 2  
muestra en el software los parámetros de posición solar descritos anteriormente.  
Figura 2. Definición de los parámetros: ángulo acimutal y de elevación en el software.  
Nota: Se muestran ambas configuraciones de ángulos, acimutal de 0° y elevación de 90°.  
Fuente. elaboración propia.  
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1.3  
Calidad óptica  
El indicador de este parámetro se mide a través del error óptico, este reúne los diferentes errores existentes  
asociados a una desviación normal del sistema reflectivo, en este caso del heliostato y el receptor. Tonatiuh  
asigna y agrupa a través del parámetro sigma slope todos los errores ópticos (errores causado por la  
distribución angular no uniforme de los rayos del sol, error de pendiente por parte del concentrador, error  
de especularidad, error de puntería, entre otros que tienen que ver con el seguimiento y sensores), su  
unidad de medida es mrad (Flores y otros, 2021). Un valor estándar para el error en los sistemas de disco  
parabólico es de 6.7 mrad de acuerdo con Stine y Greyer, 2001 citado en (Flores y otros, 2021). La  
ecuación 1a determina el error óptico total de un horno solar.  
휎2 = 휎2  
+ 휎2  
+ 휎2  
+ 휎2  
Ec. (1)  
푠표푙  
푝푒푛  
푒푠푝푒  
푝푢푛  
Donde:  
휎2= Error óptico total  
휎2푠표푙= Error causado por la distribución angular no uniforme de los rayos del sol  
휎2푝푒푛= Error de pendiente del concentrador.  
휎2푒푠푝푒= Error de la especularidad  
휎2푝푢푛= Error de puntería (el receptor no está colocado exactamente en el punto focal)  
Como punto de partida, se establecerá el error óptico de las superficies del concentrador, heliostato y  
receptor en el valor predeterminado por el software, 3 mili radianes (Figura 3); posteriormente,  
evaluaremos el impacto en la eficiencia del horno solar con valores de 1.5 y 7 mrad.  
Figura 3. Estimación del error óptico (sigma slope).  
Nota: Se muestra la configuración correspondiente a un error óptico de 3 mrad. Las demás  
configuraciones permanecen en sus valores por defecto.  
Fuente. elaboración propia.  
2. Simulación  
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Siguiendo la metodología propuesta, se procede a implementar la simulación numérica del sistema solar.  
El modelo desarrollado considera cuatro componentes principales: una fuente de radiación solar  
(Previamente definidas en parámetros iniciales), un heliostato con un sistema de control para el  
seguimiento solar, un concentrado parabólico y el receptor. La simulación permitirá evaluar la eficiencia  
del horno en términos de potencia.  
2.1  
Geometría de los elementos del sistema  
Tonatiuh presenta un gran número de geometrías para simular cada uno de los elementos del sistema solar,  
las más importantes son: cono, esfera, cilindro, rectángulo y disco parabólico (figura 4). Para generar cada  
elemento, el software utiliza dos tipos de nodos (figura 5): Group node, el cual se le asigna a cada elemento  
del sistema y tiene los atributos de posición y rotación espacial del elemento y Surface node, que se utiliza  
para asignar una geometría y atributos correspondientes a cada elemento como un disco parabólico al  
concentrador, rectángulo al heliostato y una circunferencia al receptor; dentro de los nodos de superficie,  
se asigna el material deseado a través de Specular_Standard_Material, cada uno de los nodos y superficies  
del sistema se muestran en la figura 6.  
Figura 4. Geometrías disponibles en Tonatiuh.  
Nota: Para este estudio utilizaremos parabolic disk, flat plate y flat rectangle.  
Fuente. elaboración propia.  
Figura 5. Tipos de nodos.  
Nota: Nodo de grupo y de superficie. En este trabajo de investigación, se utilizaron exclusivamente nodos de grupo  
para la asignación de los distintos elementos y superficies.  
Fuente. elaboración propia.  
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Figura 6. Diferentes nodos que componen el sistema, geometría y materiales.  
Nota: Se representan el nodo principal, correspondiente al horno solar, y los subnodos asociados a los elementos del  
sistema: concentrador, heliostato y receptor.  
Fuente. elaboración propia.  
2.2 Caracterización de los elementos  
Una vez que se hayan definido los nodos principales, así como los nodos de superficie y las formas  
geométricas de los elementos, se procederá a establecer los atributos correspondientes para el  
concentrador, el heliostato y el receptor del sistema solar.  
2.2.1 Concentrador parabólico  
Se encuentra posicionado dentro del nodo horno solar, las especificaciones del concentrador son las  
siguientes:  
Tabla 1. Especificaciones del concentrador parabólico.  
Nota: Se muestran los parámetros de diámetro, profundidad y distancia focal.  
Fuente. elaboración propia.  
휋
Los atributos de posición (rotación a 90 grados respecto a la horizontal que corresponden a  
2
푟푎푑 = 1.5708); geometría (Distancia focal 0.6125m, radio mínimo 0m, radio máximo 0.35m) y  
material (porcentaje de reflexividad del 94%, error óptico de 3 mrad) se capturaron en el nodo  
correspondiente al concentrador se muestran en la figura 7, los demás atributos se mantienen en sus  
valores predeterminados.  
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Figura 7. Parámetros del concentrador.  
Nota: Se muestran los atributos relacionados a los valores óptimos para el concentrador, estos son: posición, geometría  
y porcentaje de reflectividad.  
Fuente. elaboración propia.  
2.2.2 Heliostato  
El heliostato presenta una geometría cuadrada, con dimensiones de 1.4 metros por lado (Ecuación 2  
y 3). Su ubicación está a 1.84 m del concentrador, El material reflector, que tiene forma de rectángulo  
plano posee un porcentaje de reflectividad del 94%.  
퐿 = 퐷 + 2 ∙ 푑 ∙ 푇푎ꢀ (휃2)  
Ec. (2)  
Ec. (3)  
ꢁ
푇푎ꢀ (휃2) =  
2
퐹
Donde:  
L=Lado del Heliostato  
D=Diámetro del concentrador  
F y d= Distancia focal del concentrador  
Para llevar a cabo la simulación del heliostato, es fundamental establecer un nodo principal  
(Heliostato) que contenga los atributos de posición y rotación. A continuación, se debe incorporar un  
nodo tipo superficie (Helio) que incluya un seguidor solar (Heliostat tracker), esta configuración  
permite simular el ajuste automático de la orientación del heliostato en función de la posición del sol.  
En la figura 8 se presentan los atributos necesarios para la simulación del heliostato.  
Figura 8. Nodos para el heliostato en el simulador y distintos parámetros de diseño y ópticos.  
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Nota: Se muestran los atributos relacionados al heliostato: forma geométrica, parámetros de medición, reflectividad,  
distancia respecto al concentrador y error óptico.  
Fuente. elaboración propia.  
2.2.3 Receptor  
El receptor se sitúa a la distancia focal del concentrador (0.6125 metros), su forma geométrica es un  
disco plano con un diámetro de 20 cm, lo que corresponde aproximadamente al tamaño del pan que  
se someterá a cocción, en este lugar es donde se concentrará toda la energía.  
Para modelar el receptor en el simulador, se agrega un nodo principal denominado "Receptor" al nodo  
del horno solar en el cual se definen posición y rotación. Dentro de este nodo principal, se inserta un  
nodo de superficie llamado "Plato", al cual se le asigna la geometría de un disco plano (flat_disk) y se  
especifica un material especular con una reflectividad del 0% con el objetivo de maximizar la  
absorción de radiación solar. Los atributos del receptor se ilustran en la figura 9.  
Figura 9. Caracterización del receptor, atributos de diseño y ópticos.  
Nota: Se muestran los atributos relacionados al receptor: forma geométrica, parámetros de diseño (radio), reflectividad y  
error óptico.  
Fuente. elaboración propia  
La Figura 10 muestra una representación gráfica detallada del diseño final del sistema de horno solar en  
el software Tonatiuh, en la cual se pueden observar todos los componentes que lo integran.  
Figura 10. Diseño final del horno solar en el software Tonatiuh, vista frontal.  
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Nota: Se muestran de izquierda a derecha, el heliostato, el receptor y el concentrador solar.  
Fuente. elaboración propia.  
La Figura 11 presenta una simulación del sistema de horno solar, en la cual se han trazado 1000 rayos  
solares para visualizar sus trayectorias y evaluar la eficiencia de concentración.  
Figura 11. Simulación con 1000 rayos.  
Nota: Se muestra la vista frontal del sistema solar con la incidencia de 1000 rayos.  
Fuente. elaboración propia.  
La figura 12 muestra el total de nodos, estos son: superficie, geometría y material especular de cada uno  
de los elementos que conforman el horno solar.  
Figura 12. Ventana de código con todos los nodos que conforman el sistema solar.  
Nota: Se presentan los tres elementos que conforman el horno solar agrupados en nodos y subnodos según los  
elementos requeridos.  
Fuente. elaboración propia  
2.3 Parámetros de simulación-ejecución  
Una vez finalizada la definición del sistema, se llevó a cabo la simulación, primeramente, se determina  
el número de rayos a trazar, considerando que una mayor cantidad de rayos resulta en una disminución  
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del error estadístico en los resultados obtenidos (Sánchez, 2016), el máximo número de rayos a trazar  
del software son 75 millones, para este número de rayos, el error se encuentra aproximadamente en  
0.5% (Sánchez, 2016). Para definir el número de rayos en el software se sigue la siguiente secuencia  
de comandos: Menú Ray Trace/Ray Trace Options…, la figura 13 muestra la ventana de código para  
definir el número de rayos.  
Figura 13. Ventana de opciones para el trazado de rayos de Tonatiuh.  
Nota: Se presenta la configuración de numero de rayos máximos y la activación de la opción mostrar rayos en la  
simulación.  
Fuente. elaboración propia.  
Una vez seleccionado el número de rayos, se ejecuta la simulación mediante la serie de comandos Ray  
Trace/Run. El software ofrece tres opciones para almacenar los datos: SQL Database, Binary File y Not  
Figura 3. Ventana de ejecución de Tonatiuh para almacenar datos binarios  
Nota: Se muestran los atributos necesarios para correr la simulación con la configuración de diseño propuesto.  
Fuente. elaboración propia.  
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Export. Para las dos primeras opciones, se debe seleccionar una carpeta de destino en la que se guardarán  
los datos, así como el nombre del archivo. Posteriormente, se elige la superficie a estudiar, que en este  
caso es el receptor, donde los rayos solares provenientes del concentrador inciden en la distancia focal  
definida (Figura 14).  
ANALISIS DE RESULTADOS  
Se plantearon cuatro hipótesis, las cuales serán evaluadas conforme a la metodología propuesta y  
contrastadas con los resultados obtenidos a partir del análisis de flujo realizado mediante el software  
Tonatiuh usando para cada análisis el máximo número de rayos, 75 millones.  
Análisis de hipótesis 1  
Ho: El error óptico (Sigma Slope) asignado al material reflectante de los elementos del horno solar no  
influye en la eficiencia en términos de potencia.  
La potencia del horno solar, con los valores de error óptico o sigma slope de 3 mrad, capturado como  
atributo en la superficie del material (Specular Standard Material) en los tres elementos del sistema:  
heliostato, concentrador y receptor arroja una potencia de 314.57 Watts. La figura 15 muestra los  
resultados del análisis de flujo con dichos parámetros.  
.
Figura 15. Análisis de flujo para un error óptico de 3 mrad y la potencia reflejada en la parte trasera del receptor.  
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Nota: De acuerdo a los datos, la potencia del sistema fue de 315.245 Watts, el flujo máximo incidente en el receptor  
2
⁄
de 1.65 푀푊 푚 , se observa que el flujo incidente, tanto en el sector vertical como en el horizontal, alcanza un máximo  
de 3 cm.  
Fuente. Elaboración propia.  
Al cambiar el error óptico a 5 mrad en la superficie de los materiales de los tres elementos del horno solar,  
bajo las mismas condiciones del análisis anterior, el software arroja en el receptor una potencia de 315.08  
Watts. La figura 16 muestra los resultados del análisis de flujo con dichos parámetros.  
Figura 16. Análisis de flujo para un error óptico de 5 mrad y la potencia reflejada en la parte trasera del receptor.  
Nota: De acuerdo a los datos, la potencia del sistema fue de 315.089 Watts, el flujo máximo incidente en el receptor de 0.667 푀푊⁄푚2, se  
observa que el flujo incidente tanto en el sector vertical y horizontal tiene un alcance máximo de 3cm.  
Fuente. Elaboración propia.  
Finalmente, al capturar el error óptico a 7 mrad en la superficie de los materiales de los tres elementos del  
horno solar, bajo las mismas condiciones del análisis anterior, el software arroja en el receptor una  
potencia de 315.141 Watts. La figura 17 muestra los resultados del análisis de flujo con dichos parámetros.  
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Figura 17. Análisis de flujo para un error óptico de 7 mrad y la potencia reflejada en la parte trasera del receptor.  
Nota: De acuerdo a los datos, la potencia del sistema fue de 315.141 Watts, el flujo máximo incidente en el receptor de 0.347  
2
⁄
푀푊 푚 , se observa que el flujo incidente tanto en el sector vertical y horizontal tiene un alcance máximo de 3cm.  
Fuente. elaboración propia.  
Análisis de Hipótesis 2  
Ho: La distancia focal (Slant Range) del receptor respecto al concentrador solar no influye en la eficiencia  
del horno solar en términos de potencia.  
Se analiza la influencia de la posición del receptor con respecto al foco (Slant range), considerando una  
variación de 푓 = 0.6125푚, ± 0.15푚. En este análisis, los parámetros comunes serán el error óptico,  
establecido por defecto en 3 mrad, y el número de rayos, fijado en 75 millones. Los valores de posición,  
ordenados numéricamente, son los siguientes: 0.3125 m, 0.4625 m, 0.6125 m, 0.7625 m y 0.9125 m.  
La figura 18 muestra la configuración de los parámetros fijos, error óptico (m_sigma) a 3 mrad y el número  
de rayos al valor máximo posible por el simulador, 75 millones.  
Figura 18. Parámetros de configuración para analizar distintos valores de Slant Range  
Nota: Se ajustó el número máximo de rayos y se mantuvo el valor por defecto del error óptico en 3 mrad para cada  
elemento del sistema.  
Fuente. Elaboración propia.  
El análisis de flujo para cada una de las variaciones de distancia focal (Slant Range) se muestran a  
continuación.  
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La figura 19 muestra el análisis de flujo para un Slant Range de 0.3125 m.  
Figura 19. Análisis de flujo para un Slant Range de 0.3125m.  
Figura 19. Flujo para un Slant Range.  
Nota: Se observa que la potencia del sistema fue de 84.6154 Watts, un flujo máximo incidente en el receptor de  
2
⁄
4.897 퐾푊 푚 . En los sectores vertical y horizontal, se observa una pérdida de flujo de aproximadamente 5 cm en el  
centro del receptor, causada por el cambio en la posición ajustado.  
Fuente. elaboración propia.  
La figura 20 muestra el análisis de flujo al posicionar al receptor a un Slant Range de 0.4625 m.  
Figura 20. Análisis de flujo para un Slant Range de 0.4625m.  
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Página 319  
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Nota: Se observa que la potencia del sistema fue de 314.099 Watts, el flujo máximo incidente en el receptor de 16.248  
퐾푊⁄푚2. En los sectores vertical y horizontal se observa una pérdida de flujo de aproximadamente 2.8 cm en el centro  
del receptor. Fuente: elaboración propia.  
La figura 21 muestra el análisis de flujo al posicionar al receptor a un Slant Range de 0.6125 m.  
Figura 21. Análisis de flujo para un Slant Range de 0.6125 m.  
Nota: Se observa que la potencia del sistema fue de 315.245 Watts, el flujo máximo incidente en el receptor de 1.65  
2
⁄
푀푊 푚 . Se observa también que el flujo incidente máximo se encuentra en el centro del receptor y se pierde por encima de  
los 3cm.  
Fuente. Elaboración propia.  
La figura 22 muestra el análisis de flujo al posicionar al receptor a un Slant Range de 0.7625 m.  
Edición 4 | Vol. 4 – No. 1 | Enero – junio 2026 |  
Página 320  
Artículo de Investigación Original  
Revista NEYART  
ISSN: 2992 - 7161  
Figura 22. Análisis de flujo para un Slant Range de 0.7625m  
Nota: Se observa que la potencia del sistema fue de 308.853 Watts, el flujo máximo incidente en el receptor de 16.172  
퐾푊⁄푚2. En los sectores vertical y horizontal, se observa una pérdida de flujo de aproximadamente 3 cm en el centro del  
receptor.  
Fuente. Elaboración propia.  
La figura 23 muestra el análisis de flujo al posicionar al receptor a un Slant Range de 0.9125 m.  
Figura 23. Análisis de flujo para un Slant Range de 0.9125m.  
Nota: Se observa que la potencia del sistema fue de 84.6101 Watts, el flujo máximo incidente en el receptor de 5.314  
퐾푊⁄푚2. En los sectores vertical y horizontal, se observa una pérdida de flujo de aproximadamente 5 cm en el centro del  
receptor.  
Fuente. Elaboración propia  
La siguiente figura 24 resume las configuraciones de Slant Range consideradas en este estudio para el  
receptor y el concentrador solar.  
Figura 24. Diferentes posicionamientos o Slant Range.  
Nota: Se observan en orden los posicionamientos o Slant Range de 0.3125m; 0.4625m; 0.6125m; 0.7625m y 0.9125m, de  
izquierda a derecha.  
Fuente. elaboración propia  
Análisis de Hipótesis 3  
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Página 321  
Artículo de Investigación Original  
Revista NEYART  
ISSN: 2992 - 7161  
Ho: El uso de un heliostato a determinada distancia del concentrador solar no influye en la eficiencia del  
horno en términos de potencia.  
La eficiencia óptima del horno solar se determina bajo las siguientes condiciones: un error óptico de 3  
mrad, una distancia focal de 0.6125 m, y un porcentaje de reflectividad del 94 % tanto en la superficie del  
concentrador como en la del heliostato. Este último tiene dimensiones de 1.4 m por lado y está ubicado a  
una distancia de 1.84 m con respecto al concentrador.  
Además, el heliostato cuenta con un sistema de seguimiento solar que le permite reflejar continuamente  
los rayos del sol hacia el concentrador, independientemente del ángulo acimutal y de elevación solar en  
el momento de las pruebas. La Figura 20 (Análisis de flujo para un Slant Range de 0.6125 m) presenta el  
análisis completo del flujo, en donde la potencia arrojada por el simulador fue de 315.245 Watts y un flujo  
máximo incidente en el receptor de 1.65 푀푊⁄푚2.  
Para realizar un análisis comparativo del horno solar sin el uso del heliostato, fue necesario ajustar los  
parámetros de rotación del concentrador y del receptor, así como la posición solar. Se decidió ubicar el  
concentrador solar orientado hacia arriba (Figura 25), colocando el receptor a una distancia focal de  
0.6125 m. En cuanto a la posición solar, se configuró un ángulo de elevación de 90°, permitiendo que los  
rayos solares incidan directamente sobre el concentrador y sean reflejados hacia el receptor.  
En este caso, se utilizó la radiación solar directa predeterminada en el software, equivalente a 1000 W/m².  
La Figura 25 presenta el análisis de flujo bajo las condiciones descritas.  
Figura 25. Posición del concentrador y receptor.  
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Revista NEYART  
ISSN: 2992 - 7161  
Nota: Tanto el concentrador como el receptor presentan un valor de 0 radianes en la cuarta coordenada (0, 0, 1, 0), lo que  
los orienta hacia arriba. Cabe destacar que el parámetro de traslación del receptor en el eje y es de 0.6125 (0, 0.6125, 0), lo  
que permite posicionarlo a la distancia focal. Además, se incluyen los atributos de posición solar establecidos previamente a  
la simulación.  
Fuente. Elaboración propia  
Figura 26. Análisis de flujo sin el uso del heliostato (radiación solar directa).  
2
⁄
Nota: Se observa que la potencia del sistema fue de 332.318 Watts, el flujo máximo incidente en el receptor de 2.9 푀푊 푚 .  
Se observa también que el flujo incidente máximo se encuentra en el centro del receptor y se pierde por encima de los 1.5  
cm.  
Fuente. Elaboración propia.  
Análisis de Hipótesis 4  
Ho: El cambio de dimensionamiento del radio del receptor, no influye en la eficiencia del horno solar en  
términos de potencia.  
Se analiza la influencia de la variación en los parámetros de diseño del receptor, específicamente en  
relación con su radio, considerando un rango de 푟 = 0.1푚 ± 0.02 푚. Los parámetros de simulación  
establecidos para cada caso son: un error óptico de 3 mrad y un total de 75 millones de rayos. El análisis  
de flujo incluye los tres elementos, el heliostato y el concentrador configurados con los parámetros de  
diseño, ópticos y posicionamiento iniciales. Los distintos valores del radio del receptor, ordenados  
numéricamente, son los siguientes: 0.06 m, 0.08 m, 0.1 m, 0.12 m y 0.14 m.  
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Revista NEYART  
ISSN: 2992 - 7161  
La Figura 27 presenta el análisis de flujo obtenido al configurar un radio de 0.06 m en el receptor.  
Figura 27. Análisis de flujo en el receptor con radio de 0.06 m.  
Nota: Se observa que la potencia del sistema fue de 329.956 Watts, el flujo máximo incidente en el receptor de 1.77  
2
⁄
푀푊 푚 . Se observa también que el flujo incidente máximo se encuentra en el centro del receptor y se pierde por encima de  
los 1.5 cm.  
Fuente. Elaboración propia.  
La Figura 28 presenta el análisis de flujo obtenido al configurar un radio de 0.08 m en el receptor.  
Figura 28. Análisis de flujo en el receptor con radio de 0.08 m.  
Nota: Se observa que la potencia del sistema fue de 322.239 Watts, el flujo máximo incidente en el receptor de 1.73  
2
⁄
푀푊 푚 . Se observa también que el flujo incidente máximo se encuentra en el centro del receptor y se pierde por encima de  
los 1.25 cm.  
Fuente. Elaboración propia.  
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Revista NEYART  
ISSN: 2992 - 7161  
La Figura 29 presenta el análisis de flujo obtenido al configurar un radio de 0.1 m en el receptor.  
Figura 29. Análisis de flujo en el receptor con radio de 0.1 m.  
2
⁄
Nota: Se observa que la potencia del sistema fue de 311.91 Watts, el flujo máximo incidente en el receptor de 1.64 푀푊 푚 .  
Se observa también que el flujo incidente máximo se encuentra en el centro del receptor y se pierde por encima de los 1.5  
cm.  
Fuente. Elaboración propia.  
La Figura 30 presenta el análisis de flujo obtenido al configurar un radio de 0.12 m en el receptor.  
Figura 30. Análisis de flujo en el receptor con radio de 0.12 m.  
Nota: Se observa que la potencia del sistema fue de 300.172 Watts, el flujo máximo incidente en el receptor de 1.58  
2
⁄
푀푊 푚 . Se observa también que el flujo incidente máximo se encuentra en el centro del receptor y se pierde por encima de  
los 2.1 cm.  
Fuente. Elaboración propia.  
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Por último, la Figura 31 presenta el análisis de flujo obtenido al configurar un radio de 0.14 m en el  
receptor.  
Figura 31. Análisis de flujo en el receptor con radio de 0.14 m.  
Nota: Se observa que la potencia del sistema fue de 286.074 Watts, el flujo máximo incidente en el receptor de 1.48  
2
⁄
푀푊 푚 . Se observa también que el flujo incidente máximo se encuentra en el centro del receptor y se pierde por encima de  
los 1.5 cm.  
Fuente. Elaboración propia.  
CONCLUSIONES  
Con base en los resultados obtenidos mediante el análisis de flujo proporcionado por el software, se  
determinó que la variable error óptico (Sigma Slope) no afecta significativamente la eficiencia del horno  
solar. La potencia generada en el receptor se mantuvo constante, alrededor de 315 Watts, con variaciones  
mínimas, incluso ante cambios en los valores de esta variable. Por lo tanto, se concluye que el error óptico  
no influye de manera relevante en la potencia del sistema.  
El análisis del flujo para la variable Slant Range muestra que esta influye significativamente en la  
eficiencia del horno solar. A distancias muy cortas (0.3125 m) o muy largas (0.9125 m), la potencia  
disminuye drásticamente a 84.6 Watts. En contraste, a la distancia focal propuesta en el diseño (0.6125  
m), se alcanza la máxima potencia, 315.245 Watts, lo que la establece como la distancia óptima. Estos  
resultados demuestran que el diseño propuesto cumple con las exigencias de eficiencia solicitadas.  
Al analizar la variable relacionada con el uso del heliostato en el sistema solar, el análisis de flujo revela  
una diferencia leve en la potencia generada en el receptor.  
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Específicamente, cuando el heliostato está presente, la potencia alcanzada es de 315.245 Watts, mientras  
que, en su ausencia, la potencia generada asciende a 332.318 Watts. Esto ocurre al omitir el efecto de la  
reflexión acumulativa generada por la superficie reflejante del heliostato. Cuando el sistema incluye todos  
sus componentes, los rayos experimentan dos reflexiones (en el heliostato y en el concentrador) antes de  
alcanzar el receptor, lo que ocasiona pérdidas acumuladas. Estas pérdidas se calculan mediante el producto  
de los factores de reflectividad de ambas superficies, es decir, 휌푡 = (휌ℎ)(휌푐) (Sosa, 2015).  
En el caso analizado, ambas superficies tienen un factor de reflectividad de 0.94, lo que da como resultado  
una pérdida total por reflexión de 0.94 푥 0.94 = 0.8836.  
Finalmente, el análisis de flujo para la variable radio del receptor revela una disminución en la potencia  
generada a medida que aumenta el radio. Con un radio de 0.06 m, la potencia alcanza los 329.956 Watts,  
mientras que al aumentar el radio a 0.14 m, la potencia generada se reduce a 286.074 Watts.  
Trabajo Futuro  
Si bien todas las hipótesis planteadas fueron analizadas y probadas de manera satisfactoria, se  
identificaron ciertas recomendaciones derivadas de la simulación realizada:  
• Examinar variaciones en Sigma Slope o el error óptico críticos que puedan influir en la potencia  
del horno solar. Esto permitirá establecer un rango óptimo de valores mínimos y máximos  
adecuados para el diseño específico propuesto.  
• Tras analizar el efecto del Slant Range en el diseño, se recomienda, a partir de la distancia focal  
inicial propuesta, realizar variaciones más pequeñas. Esto permitirá identificar los valores críticos  
mínimos de alejamiento o acercamiento que afecten la eficiencia.  
• Realizar una prueba de sobredimensionamiento del heliostato para evaluar su impacto en la  
eficiencia, así como pruebas de alejamiento y acercamiento en relación con la distancia focal.  
Considerar la posibilidad de identificar un punto óptimo para el dimensionamiento del radio en el diseño  
del sistema solar propuesto, incluso si dicho valor no coincide exactamente con los requisitos específicos  
del proyecto.  
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Página 328  
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Tabla Trabajo Colaborativo  
Rol  
Autor (es)  
Investigación  
José Bulmaro Verdugo Urías, Yeniba Argüeso Mendoza  
Yeniba Argüeso Mendoza, Valente Ochoa Espinoza  
José Bulmaro Verdugo Urías, Yeniba Argüeso Mendoza  
Jesús Iván Ruiz Ibarra, Yeniba Argüeso Mendoza  
Jesús Iván Ruiz Ibarra, Yeniba Argüeso Mendoza  
Juan Andrés Miranda Arnold, Valente Ochoa Espinoza  
Curación de datos  
Escritura - Preparación del borrador original  
Escritura - Revisión y edición  
Visualización  
Supervisión  
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Artículo de Investigación Original