Estufa solar plegable
Por Susana Cruz Martínez
Introducción
Una de las principales preocupaciones ambientales a nivel global, es el uso de energía, ya que la gran mayoría se produce mediante fuentes contaminantes. Además, todo indica que la energía producida por combustibles fósiles será cada vez más cara debido a su agotamiento.
Ante este panorama del calentamiento global por el excesivo uso de combustibles fósiles como el petróleo y gas natural, se hace necesario buscar alternativas viables, baratas y fáciles de realizar que aminore esta problemática.
Frente a este panorama, la energía solar se presenta como una interesante alternativa. Si bien en sus inicios era una tecnología poco práctica, además de cara, hoy existen formas más simples y eficientes de usar el poder del sol, incluso para cocinar.
Una alternativa ecológica para cocinar nuestros alimentos son las estufas solares, una estufa solar es un aparato que nos permite cocinar usando el sol como combustible o fuente de energía. Con el uso de estos aparatos sencillos, nos ahorramos miles de pesos anuales en la compra de combustibles, además reducimos el calentamiento global.
La mayoría de las cocinas solares que existen en la actualidad son fabricadas de forma artesanal. De hecho, se comercializan manuales para hacerlas, al estilo “¡hágalo usted mismo!”. Pero no todos pueden o quieren fabricar su propia cocina, por lo que ya existen empresas que ofrecen varios modelos.
Si bien en la ciudad, por la falta de espacio y tiempo, pueden ser poco prácticas, las cocinas solares tienen un gran potencial en el mundo rural y para salir de excursión. Otro factor clave es el clima. En zonas templadas funcionan a la perfección en verano, pero en regiones calurosas cómo el norte y sur de México, el sur de los Estados Unidos y los países tropicales en general, se pueden usar durante todo el año.
¿Qué es la estufa solar plegable?
La estufa solar plegable es una ecotecnia que promueve el uso de la energía solar y así reducir el consumo de de combustibles como el gas, petróleo, y leña, sustituyendo la estufa convencional. Además no contamina y ayuda a la familia ahorrar dinero.
Con esta ecotecnia es posible cocinar algunos alimentos diarios y calentar agua- Su eficiencia depende del clima y temperatura diaria, lo que puede usarse frecuentemente siempre y cuando las condiciones ambientales lo permitan.
¿Cuántos tipos de estufas solares existen?
Básicamente hay cuatro (4) tipos clásicos de estufas solares:
Estufas de Enfoque, Directa o Parabólica: en la cual el recipiente que contiene los alimentos, se coloca en el punto focal de un reflector parabólico. Este tipo de estufas suelen basarse en un disco cóncavo que concentra los rayos del sol sobre el fondo de un bote. La ventaja de esta estufa es que cocina casi tan rápido como la estufa convencional. La desventaja es que son complicadas de hacer, que deben estar siempre mirando el sol y que pueden causar daños a los ojos si no son usadas correctamente.
Estufas de panel: Esta nueva estufa fue desarrollada por Roger Bernard en Francia. Este diseño, tiene varios paneles planos que concentran los rayos del sol sobre un bote dentro de una bolsa de plástico o debajo de un bol . La ventaja de este diseño es que puede ser montado en una hora, por casi nada. En Kenia estas cocinas se están construyendo para el Proyecto Refugio Kakuma por 2 dólares americanos cada una.
Estufas de Vapor: donde un colector plano calienta una cantidad pequeña de agua produciendo vapor, el cual por su baja densidad sube hacia el recipiente con alimentos. El vapor transfiere el calor a los alimentos, se condensa y vuelve al colector evaporándose otra vez provocando un ciclo continuo.
Estufas tipo Caja y Horno (o Kerr-Cole): que es una cámara aislada con una ventanilla a un lado a través de la cual penetra la radiación solar utilizando reflectores planos. Las ventajas de este tipo de cocinas es la lentitud, incluso cuando se están cocinando grandes cantidades de comida. Las variaciones van desde la inclinación hacia el sol y el número de reflectores.
Recientemente son introducidas las estufas de embudo, resultado de la combinación de las estufas parabólicas y de caja. Más económicas y seguras.
¿Cómo hacer una cocina solar?
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Materiales necesarios
Los materiales necesarios para construir una estufa solar son económicos y fáciles de conseguir. Se requiere de dos cajas de cartón (figura 1), casi cualquier tamaño servirá. En general, las cocinas más grandes son más calientes. El factor limitante es la relación entre la cantidad de comida y el tamaño de la cocina. Se sugiere usar una caja interior que sea por lo menos 38 cm x 38 cm. La caja exterior deberá ser más grande, y la caja interior deberá tener al menos 2,5 cm de espacio entre las dos cajas. La distancia entre las dos cajas no tiene que ser igual en todos los lados.
También se necesita un plancha de cartón para hacer la tapa. Esta pieza debe ser aproximadamente 8cms más grande alrededor que la caja grande.
Un rollo pequeño de papel de aluminio.
Un tarro pequeño de pintura negra mate (sin plomo) o ceniza de madera limpia.
Pegamento o silicón para el sellado.
Papel aluminio.
Periódico como aislante.
Una plancha de vidrio de 3 mm del tamaño de la caja exterior o al menos 3 cm más grande que la caja interior.
Pasos de elaboración
Es bastante fácil hacer una estufa solar de caja plegable a partir de dos cajas de cartón. El truco está en cortar los fondos de ambas cajas, obteniendo así dos piezas con cada una (los lados y el fondo). Después de haber hecho esto, se plagan los lados de las cajas hacia dentro y ponerlos dentro de la base. Cuando queramos utilizar la cocina, basta con colocar los lados en su sitio. La tapa encaja perfectamente en la base de la caja más grande, por lo que, cuando la cerramos, se convierte en un maletín normal.
Corta el fondo de la caja más grande. Haz un «acordeón» plegando los lados más cortos por la mitad. Entonces, mete los lados dentro de la caja.
Haz dos dobleces en cada ala de tal manera que una vez plegados, formen una doble pared separada por 2’5 cm (aprox.1 pulgada). Fíjate que los lados más cortos deberán ser cortados (un poco más de 2’5 cm por cada lado) para poder ser doblados.
Pon dos topes de cartón en el fondo de la caja para que al meter el fondo de la caja pequeña se mantenga el espacio entre las cajas y rellena de periódico corrugado como aislante.
Corta el fondo de la caja más pequeña y ponla dentro de la otra caja (descansando sobre los topes). Coloca la bandeja negra metálica sobre este fondo.
Prepara los lados de la caja más pequeña como lo has hecho con los de la caja más grande. Entonces, mételos en la base de la caja pequeña.
Entonces, dobla los lados de la caja pequeña hacia fuera y mételos en la base de la caja grande (para hacerte la tarea más fácil puedes recortar una esquina de cada ala).
Ya tenemos la base completa, ahora, haz una tapa con la plancha de cartón al cual le pegas papel aluminio o un espejo.
Ponle la tapa a tu cocina, y listos Puedes hacer una cocina de cualquier tamaño utilizando este método.
Factores importantes para la construcción de una estufa solar
Las estufas solares se utilizan para cocer comida y pasteurizar agua, aunque continuamente se desarrollan usos adicionales. Numerosos factores, incluyendo el acceso a los materiales, la disponibilidad de los carburantes de cocinas tradicionales, el clima, las preferencias debe tomarse en cuenta.
En la construcción de la estufa solar se debe considerar ciertos factores para su buen funcionamiento, entre los que podemos citar lo siguiente:
1. Los materiales indispensables
Hay tres clases de materiales que se utilizan típicamente en la construcción de las cocinas solares. Una propiedad que debe considerarse al seleccionar los materiales es la resistencia a la humedad.
A. Material para la estructura
Se necesitan materiales estructurales para que la caja tenga y conserve una configuración y una forma dada, y sea duradera mucho tiempo. Los materiales estructurales incluyen cartón, madera, madera contrachapada, mampostería, bambú, metal, cemento, ladrillos, piedras, cristal, fibra :de vidrio, cañas tejidas, caña de indias, plástico, papel maché, arcilla, tierra pisada, metales, corteza de árbol, telas aglomeradas con goma de pegar u otros materiales.
Muchos materiales que se comportan bien estructuralmente son demasiado densos para ser buenos aislantes. Para proporcionar las dos cosas, tanto cualidades de estabilidad estructural como de buen aislante, se necesita normalmente utilizar materiales distintos para la estructura y para el aislamiento.
B. Aislamiento
A fin de que la caja alcance en su interior temperaturas lo suficientemente altas para cocinar, los muros y la parte inferior de la caja deben tener un buen valor de aislamiento (retención de calor). Se incluyen entre los buenos materiales aislantes: hojas de aluminio (reflector brillante), plumas (las plumas de abajo son las mejores), (lana de fibra de vidrio, lana de roca), celulosa, cascarillas de arroz, lana, paja y periódicos arrugados.
Cuando se construye una estufa solar, es importante que los materiales aislantes rodeen el interior de la cavidad donde se cocina de la caja solar por todos los lados excepto por el lado acristalado normalmente el superior. Los materiales aislantes deben ser instalados para permitir la mínima conducción de calor desde los materiales estructurales del interior de la caja hacia los materiales estructurales del exterior de la caja. Cuanta menos pérdida de calor haya en la parte inferior de la caja, más altas serán las temperaturas de cocción.
C. Material transparente
Finalmente una superficie de la caja debe ser transparente y encararse al sol para suministrar calor vía «efecto invernadero». Los materiales vidriados más comunes son el cristal y el plástico resistente a altas temperaturas como las bolsas para asar que se usan en las cocinas. Se utiliza doble vidrio, bien de cristal o de plástico para influir tanto en la ganancia como en la pérdida de calor. Dependiendo del material que se use, la transmisión y ganancia de calor puede reducirse entre un 5/15%. Sin embargo, gracias a reducir a la mitad la pérdida de calor a través del cristal o del plástico, el resultado global de la caja solar se incrementa.
D. Resistencia a la humedad
La mayoría de la comida que se cuece en una estufa solar contiene humedad. Cuando el agua o los alimentos se calientan, se crea una presión de vapor, conduciendo la humedad desde el interior al exterior de la caja, Hay varias maneras de que esta humedad pueda salir. Puede escapar directamente a través de los huecos y las grietas de la caja o introducirse en las paredes y la parte inferior de la caja si no hay una barrera de humedad. Si la caja se diseña con cierres herméticos y barreras de humedad, el vapor de agua puede ser retenido dentro de la cámara de la cocina. En el diseño de la mayoría de las estufas solares, es importante que la mayoría de la parte interior tenga una buena barrera de vapor. Esta barrera impedirá desperfectos por agua en los materiales, tanto aislantes como estructurales, a causa de la lenta migración del vapor de agua a los muros y a la parte inferior de la estufa solar.
2. Diseños y proporciones
A. Tamaño de la caja
El tamaño debe permitir la mayor cantidad de comida que se cocina normalmente.
Si la caja necesita trasladarse a menudo, no debe ser tan grande como para dificultar esta tarea.
El diseño de la caja debe adaptarse a los productos de cocina de que se dispone, o que se usan normalmente.
B. El área de acumulación
Siendo todo igual, cuanto más grande sea el área de acumulación solar de la caja en relación al área de pérdida de calor de la misma, tanto más alta será la temperatura de cocción. Dadas dos cajas que tengan áreas de acumulación solar de igual tamaño y proporción, aquella de menor profundidad será más caliente porque tiene menos área de pérdida de calor.
C. Reflector
Se emplean uno o más reflectores para hacer rebotar luz adicional dentro de la caja solar a fin de aumentar la temperatura de cocción.
¿Cuánto se tarda en cocinar un alimento y algunas recomendaciones de uso?
- Por regla general, tu puedes calcular que con una estufa solar tipo caja con un solo reflector, la comida tardará más o menos el doble que con un horno convencional. Sin embargo, como no puedes quemar la comida, no hace falta ir a verla ni a pegarle la vuelta mientras se cocina. Tu puedes, simplemente dejarte la comida en diferentes recipientes y entonces cuando vas más tarde encontrarla perfectamente cocinada.
- Las estufas de paneles solo pueden cocinar en un solo bote, si bien, cocinan bastante más rápido. Ha habido gente que ha hablado de la necesidad de pegarle la vuelta a la comida en este tipo de cocinas, para asegurar una perfecta cocción.
- Cocinar con una estufa parabólica es muy similar que cocinar con una cocina convencional. Ya que los rayos de sol concentrados inciden sobre el fondo del recipiente, el recipiente se calienta y esto hace que cocine rápidamente. La comida se quemará, así que habrá que girarla y mirarla con atención.
Para un buen manejo de la estufa se recomienda lo siguiente:
- Utilizar ollas negras, ya que guardan y conservan mejor el calor.
- Se pueden colocar varias ollas dependiendo del tamaño de la estufa.
- Orientar la estufa en dirección directa al sol.
- Si la comida son vegetales y carne, no agregar agua.
- Distribuir adecuadamente las ollas en la estufa dejando espacio entre las ollas y las paredes de la estufa.
¿Con qué principios funcionan las estufas solares?
Con un conocimiento de los principios básicos de la energía solar y un acceso a materiales simples, como el cartón, el papel de aluminio y el cristal, se puede construir una cocina solar eficaz.
Principio de calor
El propósito básico de una estufa solar es calentar cosas como cocinar comida, purificar el agua y esterilizar instrumentos, solo por mencionar unos pocos.
Una estufa solar cuece porque el interior de la caja se ha calentado por la energía del sol. La luz solar, tanto directa como reflejada, entra en la caja solar a través de la parte superior de cristal o de plástico, calienta el interior siendo la energía absorbida por la plancha negra y cocina lo que hay dentro de las ollas.
Este calor en el interior causa que la temperatura dentro de la cocina solar aumente hasta que el calor que se pierda de la cocina sea igual al aumento del calor solar. Se alcanzan fácilmente temperaturas suficientes para cocinar comida y pasteurizar agua.
Dadas dos cajas que tienen la misma capacidad de retener calor, la que tenga más ganancia, por una luz solar más fuerte o por luz solar adicional vía reflector, su interior se calentará más. Los siguientes principios de calor se considerarán en primer lugar:
A. Ganancia de calor
El efecto invernadero es el resultado del calor en espacios cerrados en los que el sol incide a través de un material transparente como el cristal o el plástico. La luz visible pasa fácilmente a través del cristal y es absorbida y reflejada por los materiales que estén en el espacio cerrado.
La energía de la luz que es absorbida por las ollas negras y la plancha negra debajo de las ollas se convierte en energía calorífica que tiene una mayor longitud de onda, e irradia desde el interior de los materiales. La mayoría de esta energía radiante, a causa de esta mayor longitud de onda, no puede atravesar el cristal y por consiguiente es atrapada en el interior del espacio cerrado. La luz reflejada, o se absorbe por los otros materiales en el espacio o atraviesa el cristal si no cambia su longitud de onda. Debido a la acción de la estufa solar, el calor que es recogido por la plancha y las ollas de metal negro absorbente es conducido a través de esos materiales para calentar y cocinar la comida.
Por otro lado, cuanto más directamente se encare el cristal al sol, mayor será la ganancia del calor solar. Aunque el cristal es del mismo tamaño en la caja 1 y en la caja 2, el sol brilla más a través de la caja 2 porque se encara al sol más directamente. Hay que tener en cuenta que la caja 2 también tiene mayor área de muro a través del cual puede perder calor.
B. Pérdida de calor
La Segunda Ley de la Termodinámica plantea que el calor siempre viaja de lo caliente a lo frío. El calor dentro de una cocina solar se pierde por tres vías fundamentales: conducción, radiación y convección.
En una estufa solar se pierde por convección cuando viaja a través de las moléculas de las hojas de aluminio, el cristal, el cart6n, el aire y el aislamiento, hacia el aire fuera de la caja. Para prevenir la pérdida de este calor vía conducción a través de la parte inferior de la cocina, la chapa absorbente se eleva de la parte inferior utilizando pequeños espaciadores aislantes.
Lo que está tibio o caliente dentro de una estufa solar – despide olas de calor, o irradia calor a su alrededor. Estas olas de calor se irradian de los objetos calientes a través del aire o el espacio. La mayor parte del calor radiante que se despide de las ollas calientes dentro de la estufa se refleja desde el estaño y el cristal de vuelta a las ollas y a la bandeja inferior. Aunque los vidrios transparentes atrapan la mayoría del calor radiante, un poco escapa directamente a través del vidrio. El cristal atrapa el calor radiante mejor que la mayoría de los plásticos.
Las moléculas del aire entran y salen de la caja a través de las rendijas. Las moléculas del aire calentadas dentro de una caja solar escapan, en primer lugar a través de las rendijas alrededor de la tapa superior, por un lado de la puerta de la cocina abierta, o imperfecciones en la construcción. El aire frío de fuera de la caja también entra a través de estas aberturas.
C. Almacenamiento de calor
Cuando la densidad y el peso de los materiales dentro del armazón aislado de la estufa solar aumenta, la capacidad de la caja de mantener el calor se incrementa. El interior de la caja incluye materiales pesados como rocas, ladrillos, cazuelas pesadas, agua o comida dura que tarda mucho tiempo en calentarse a causa de esta capacidad de almacenaje del calor adicional. La energía entrante se almacena como calor en estos materiales pesados, retardando que el aire de la caja se caliente.
Experiencias de éxito
Desde el invento de las estufas solares en 1767 (Meinel y Meinel, 1977) estas han tenido muy buena aceptación en comunidades rurales de Sudáfrica, España, China, India, Canadá, Estados Unidos y casi en todos los países del mundo. Hay estudios serios que dicen que hay unas 100.000 cocinas solares en uso tan solo en China e India.
En México se ha reportado su uso en Aguascalientes a pesar que no ha sido muy difundida, la estufa solar es una buena opción para las comunidades rurales pues no requiere de materiales costosos, son fáciles de trasladar de un lugar a otro, los alimentos se cocinan sin exceso de calor conservando sus propiedades nutritivas.
¿Cuáles son las ventajas y beneficios de las estufas solares?
Los beneficios que tiene usar una estufa solar, cocina solar y horno solar son que:
- Ahorramos dinero y tiempo
- El sol (energía solar) es gratis, la estufa solar ahorra grandes cantidades de combustible y disponible todo el año.
- La comida se cocina sin tener que estar al pendiente, sin el riesgo de que se queme, lo que nos permite realizar otras actividades mientras cocinamos.
- Es fácil de construir, ya que puede ser de muchos materiales diferentes y baratos.
- Son seguras y saludables
- No hay fuego que pueda ocasionar un incendio
- No hay humo que pueda lastimar los ojos o ocasionar enfermedades en los pulmones
- La mayoría de las estufas solares cocinan entre 82-121ºC, ideal para retener nutrientes y el sabor, además de que no queman la comida.
- Permite hervir agua y evitar enfermedades.
- Son versátiles y adaptables
- Como ya lo hemos dicho antes, por ser una tecnología muy simple, es fácilmente adaptable a diferentes materiales y diseños.
- Al ser muy versátil no ocupa mucho espacio.
- Ayudan a mejorar la calidad del aire. Al quemar combustibles tradicionales como madera o gas contamina el aire y contribuye al calentamiento global. Las cocinas solares proveen de un combustible limpio y renovable.
Las desventajas de las estufas solares es que habrá que tener claro los usos y tipos de alimento para cocinar.
El tiempo para cocinar es más largo del común que en cualquier estufa o fogón.
La temperatura depende de la intensidad del sol, por los días nublados no favorecen.
Conclusiones
Las estufas solares se han utilizado desde hace mucho tiempo, son ecotecnias accesibles y fáciles de realizar. La ventaja de usar este tipo de ecotecnia es que reduce el consumo de combustibles fósiles, se ahorra económicamente al aprovechar la energía solar, se mejora la salud y la calidad de vida. Se ha usado en varias partes del mundo con éxito, por lo que representa una magnifica alternativa sustentable y se requiere realizar una mirada retrospectiva y revalorizar esta opción, posiblemente olvidada.
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