Estudio de
las Cocinas Solares Estudio de
las Cocinas Solares
Fabricadas y usadas en los
Para la Fundación de los Niños del
Índice
Introducción
La Fundación para los Niños del Perú es una pequeña organización caritativa cristiana que inició la pareja Manuel y Gay Reynaga. El trabajo de la organización se desarrolla en los altos Andes Peruanos, en la ciudad y en las chabolas de Huancayo. El trabajo principal de la caridad es dar apoyo a 100 de los niños más desaventajados a través de patrocinio y becas para pagar gastos escolares. También apoyan a las familias de estos niños con ayuda médica y pastoral así como con iniciativas para crear y desarrollar pequeñas empresas tales como el cultivo de la zanahoria ó la fabricación de ladrillos.
En 1997 Manuel y Gay vinieron a nuestro Grupo Joven (Enigma – St Mary’s Maidenhead) para hablar de la Fundación para los Niños del Perú. Entre otras cosas, mencionaron el hecho de que mucho tiempo y dinero se gasta en la recolección de leña y la compra de gas para cocinar. También mencionaron que el sol es muy caliente durante el día y que debiera ser posible usar su energía para cocinar.
En tanto que ingeniero, esto me
dejó pensativo. Así que hice un poco de investigación y
encontré bastantes recursos de utilidad. El libro que más me
inspiró fué ‘Cooking with the Sun: How to Build
and Use Solar Cookers’ de Beth and Dan Halacy.
Así que durante el verano de 1999 mi mujer y yo intentamos hacer nuestro primer y segundo prototipos . El primero era un poco endeble y hacía hervir el agua sólo si no había viento. El segundo era mucho más eficaz pero se tardaba más tiempo en construirlo. Pero la alegría e ilusión de hervir tus primeras patatas ó de freir las primeras salchicas es inmensa!
Nuestro tercer modelo
era más estable, más sencillo de fabricar y más eficaz. Este
es el modelo que nos pareció más adecuado para
En Septiembre de 1999 un grupo de
siete personas de St Mary's fué a
La energía producida por el sol es inmensa. En las regiones ecuatoriales la radiación solar puede sobrepasar los 1000 Watts/m2. Eso es equivalente a la mitad de la potencia de una hervidora de agua eléctrica si es un día soleado. El punto de ebullición del agua en una cocina solar se puede alcanzar en 10 – 15 minutos . Y es gratis siempre que se tenga un cielo azul y despejado! (No es de mucha ayuda para los Británicos, me temo!) El coste material ronda los $10 por cocina que se puede conseguir en una colecta, y es divertido construirlas.
En
El ‘ Manual para cocineros
solares en caja ’ publicado por Technology for
" Cerca de 2000 millones de personas, casi un tercio de la población mundial, dependen a diario de la leña como principal fuente de energía para cocinar y calentarse. La mayoría vive en los trópicos, en las zonas más favorables para el uso de la energía solar. Cada año, la tala de madera resulta en la pérdida de entre 20.000 y 25.000 km 2 de selva tropical (UNEP).
El uso de cocinas solares también trae beneficios para la salud. Las enfermedades que se propagan por medio del agua causan el 80% de las enfermedades del mundo (OMS). Calentar el agua a la temperatura de pasteurización cerca de los 60 0C destruye los organismos nocivos. Esta temperatura se alcanza fácilmente con cocinas solares. Las infecciónes respiratorias agudas (IRA) son la causa de muerte de millones de niños en el mundo cada año. La gran mayor parte de estas pérdidas suceden en los paises en vía de desarrollo como consecuencia de la polución del aire en las casas. Ello se debe a las numerosas cocinas con fuego dentro de casas sin chimenea ó sin ventilación. Este problema se podría atenuar de manera importante usando cocinas solares que, por supuesto, no emiten humo alguno. "
Basicamente hay dos métodos para concentrar suficiente calor del sol como para cocinar. Se denominan ‘Horno solar de acumulación ’(ó tipo caja) y ‘Cocina solar de concentración ’ (ó tipo panel).
El horno solar tipo caja.
El
principio básico es acumular el calor dejando que los rayos de
sol penetren a través de un cristal transparente a un recinto
bien aislado. La luz, al quedar ‘atrapada ’ en la caja,
se convierte en calor cuando es absorbida por la olla negra. El
secreto de una buena Caja-Horno Solar es tener buen aislamiento,
sin huecos y un buen reflector en la tapa para conseguir la
máxima radiación posible en la caja. El tiempo de cocción no
es breve, pero es posible alcanzar temperaturas de 150 0C
.
Technology for
Cocina Solar de Concentración.
La cocina solar de concentración usa un reflector parabólico para concentrar la luz solar en un punto. Esto tiene el efecto de una enorme lupa. Con un reflector preciso se puede conseguir una amplificación de 100. En perú llegamos a medir 420 0C en el punto focal. El reflector se alinea para que apunte al sol, y luego una olla negra se situa en un grill (ó parrilla) en el punto focal. Puesto que la olla es negra, absorbe gran parte de la luz solar y crea suficiente calor como para cocinar.
No hay que mirar al reflejo del sol bajo
ninguna circunstancia. Una vez que la cocina está alineada con
el sol y la olla está en el punto focal, no debería haber
dispersión de luz. Si hay brillos y reflejos fuera de la olla,
tal vez haya que ajustar la cocina solar para que toda la luz
incida sobre la olla y cocine mejor.
Al ajustar el ángulo de la parrilla, deberán usarse guantes gruesos ya que puede calentarse mucho.
El material más importante de la cocina solar es la lámina reflectante de aluminio. Afortunadamente pude conseguirlo donado por mi empresa Nordson UV Ltd y por Anocoil (quién despachó el grado equivocado y nunca lo reclamó!) El tamaño de las láminas se limitó a 400 mm x 620mm ya que entraba bien en mi maleta. El aluminio se puede conseguir en varios distribuidores pero la calidad de reflexión es importante. Usamos AnocoilÓ de 0.3 mm y grado 710.33 lo cual refleja un 86%, es decir casi calidad de espejo.
La estructura principal se fabrica
a partir de una plancha de contrachapado AAA, de 4mm de gorda.
Con una plancha de 8 piés x 4 piés (2.43m x 1.22m) que cuesta
unos 5$ en
Dado que el punto focal se caliente mucho es necesario hacer la parrilla y el apoyo para esta de metal. Nosotros usamos acero templado y lo pintamos de plateado, pero cualquier metal debiera valer.
Damos las gracias a Pat Keogh por su generosa donación que cubrió el coste de todos los materiales para fabricar 10 cocinas.
Para ver e imprimir todos los dibujos juntos haga click aquí…
Para bajar un dibujo de ensamblaje como fichero de AutoCAD (49KB), haga click aqui…
Para bajar el dibujo de ensamblaje como fichero de CorelDraw 8 (50KB) haga click aqui…
Para bajar el dibujo de ensamblaje como fichero de PostScript (52KB) haga click aqui…
Para bajar el dibujo de ensamblaje como fichero de Windows Metafile (34KB)haga click aqui…
La fundación para los niños del Perú ha desarrolado cierto número de cursos para los niños así que tuvimos la bendición de tener gran variedad de herramientas y un par de jóvenes que sabían soldar!
Entre las herramientas útiles están: Taladro, sierra de vaivén, sierra para metales, torno de banco, sierra de madera, cutter (ó cuchillo Stanley), cinta medidora, escuadra y lima de madera y metal.
Herramientas opcionales incluyen: Disco abrasivo ó afilador y Soldador
Dividimos el trabajo en tres secciones. Manuel Reynaga estaba encargado del trabajo del metal, David Coe organizó a los chavales (y una chica) para cortar las costillas de madera, y yo estaba encargado de la carpintería. Rotamos las tareas de manera que todos pudimos probar cada disciplina. Me impresionó qué entusiasmo mostraros todos por dejar las cosas hechas. Una vez vieron el agua hervir en nuestro prototipo, todos querían una!
Carpintería.
Hicimos plantillas (gracias
a Ali Peck) para los laterales y la base y los cortamos usando la
sierra automática de vaiven. Limamos los bordes para dejarlos
planos. Después cortamos las piezas de la estructura y montamos
la caja clavando las maderas. Veasé el dibujo WOOD
para las dimensiones. Una vez que el armazón fué ensamblado
hicimos el APOYO de madera en la base. Su función es
sujetar la barra de 16mm y la parrilla en su sitio. Este apoyo
fué clavado a la parte exterior de la caja de madera. Para
ayudarnos a alinear la cocina con el sol hicimos un reloj de sol
fijando un clavo a través del apoyo en el borde paralelo a la
barra de 16mm. Ajustando la cocina para eliminar la sombra del
clavo es fácil encontrar la posición adecuada respecto al sol
Ver dibujo GA
para más detalles.
Cartón.
Encontrar suficiente cartón para 10 cocinas fué sorprendentemente difícil, pero 'el señor' nos dió justo lo suficiente. El perfil del reflector es esférico con un radio de 0.7m (igual al tamaño del armazón cuadrado). Esto da casi una forma parabólica con un punto focal a 0.35m del reflector. Usamos el principio de la 'caja de vino', entrelazando cartón para conseguir la forma adecuada sobre la que poner el reflector. En el caso ideal la caja debiera ser cuadrada (0.7m x 0.7m) pero dado que nuestro aluminio no era suficiente tuvimos que hacerla de 0.56 m de ancho por 0.7 m de largo. Diseñé la forma de las costillas en el ordenador pero con un poco de Pitágoras se puede calcular cada radio. Veasé dibujo RIBS y RIBSX para más detalles. Las costillas están separadas 0.07m entre sí. Hacen falta 11 costillas para conseguir la forma adecuada (incluyendo las dos de madera en los extremos). Cada costilla tiene un radio diferente según dónde se encuentre. He diseñado un perfil Solar1000 que proporciona 2.5 veces el calor de la cocina Peruana.
Trabajo del Metal
La sierra de metal, el taladro y el torno de banco fuéron muy útiles aqui. Los tres elementos principales son, la BARRA, la PARRILLA, y el PIN. La barra atraviesa la base de madera y se sujeta con el pin (ó clavija) La parrilla se fija a la barra con un tornillo M5 x 20 y una tuerca de mariposa junto con una arandela de presión. Esto permite que la parrilla esté bien asegurada pero también que se pueda ajustar con el cambio de altura del sol. La barra y la parrilla se pintan en plateado para que reflejen más luz. Veasé el dibujo GA para más detalles
Reflector
Una vez que las costillas de la
caja han sido hechas se pueden meter dentro. Las costillas de
cartón deberían deslizarse dentro y situarse a ras de la base.
Si hay espacios bajo alguna de las costillas es probable que las
ranuras en las costillas no sean suficientemente profundas.
Instalar el reflector es el último paso. Marcamos el reflector
en ángulos de 15 grados y luego cortamos con un cuchillo muy
afilado dejando el area central sin cortar. Y tengan cuidado con
sus dedos, tuvimos sólo un accidente! Sobre como cortar veasé REFLECTOR
para más detalles. Luego pusimos el reflector encima de la caja
y costillas y cortamos los bordes según la longitud requerida
hasta el borde de la caja. El reflector se pegó luego con cinta
a los bordes produciendo un punto focal preciso. Usamos un papel
de aluminio reflectante para pegar el reflector en su sitio. Nos
pareció que el mejor método era pegar ejes alternos primero.
Esto nos permitía empujar los otros segmentos firmemente encima
de los primeros segmentos. Merece la pena el esfuerzo de
conseguir que cada segmento esté en su sitio ya que ello
afectará la focalización del punto para calentar.
Cuando no esté en uso, mantenga la cocina solar en un lugar seco. Para almacenar la cocina en invierno, retire la parrilla y el soporte de la parrilla, y déle la vuelta.
Un reflector sucio tendrá por consecuencia tiempos de cocina más lentos. Lave el reflector con un paño seco ó con alcohol si lo hubiera.
Ollas negras funcionan mucho mejor que ollas plateadas ó brillantes. La olla tiene que absorber tanta luz como sea posible, pero las plateadas tienen a reflejar la luz. Las superficies mates tienden a absorber más luz que las superficies brillantes.
Ollas ó cazuelas con tapas que cierran bien ayudan a mantener el calor y ayudan a cocinar más rápido. Situar la cocina solar en una zona protejida del viento evita que este enfríe el exterior de la olla.
