Estudio de las Cocinas Solares

Fabricadas y usadas en los Andes Peruanos

Para la Fundación de los Niños del Perú

  Índice

  1. Introducción
  2. ¿Porqué usar una cocina solar?
  3. Leña y Salud.
  4. ¿Cómo funciona una cocina solar?
  5. Precauciones para el uso de cocinas solares.
  6. Materiales necesarios.
  7. Lista de Piezas y dibujos técnicos.
  8. Herramientas necesarias.
  9. Montar la cocina solar.
  10. Cuidado y Mantenimiento de la cocina solar.
  11. Consejos Culinarios.

 

 

 

  1. 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 (EnigmaSt 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 Perú, Así que este estudio se dedica principalmente a la fabricación y uso de esa cocina solar.

En Septiembre de 1999 un grupo de siete personas de St Mary's fué a Peru para visitar las Reynagas y ayudarles en su trabajo de distintas maneras. Los siete participantes eran David y Gill Coe, Jim y Ali Peck, Quinton y Jody Stowell y Vicky Warren. Pasamos tres dias en Lima, Hicimos una ruta de 10 días por Peru y pasamos el resto de nuestro viaje de cuatro semanas en las Reynagas. Además de visitar a muchas de las familias patrocinadas y de darles los regalos de algunos patrocinadores Ingleses también organizamos dos 'Días de Diversión' para los 100 niños patrocinados. Esto consistió en dibujos (del hijo pródigo), artes y manualidades, juegos, mucha comida y para algunos de los niños más mayores, construcción de cocinas. Fueron unos días agotadores pero muy gratificantes.

  1. ¿Porqué usar una cocina solar?

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 Perú, como en muchos países ecuatoriales, el método principal de cocina es con fuegos de leña ó con gas butano. Entre las familias pobres, leña es normalmente la opción principal ya que el gas es relativamente caro. Así que una fuente gratuita de energía para cocinar es una posibilidad emocionante.

  1. Fuego de Leña y Problemas de Salud.

El ‘ Manual para cocineros solares en caja ’ publicado por Technology for Life, Finland cita: -

" 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. "

  1. ¿Cómo funciona una cocina solar?

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 Life, en Finlandia tiene descripciones detalladas de Cocinas Solares tipo caja. Veasé por ejemplo, http://www.kaapeli.fi/~tep/projektit/index.html

 

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.

  1. Precauciones para el uso de cocinas solares.

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.

  1. Materiales para la cocina.

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 Perú se pueden hacer 2 cocinas. Algunos trozos más de madera son necesarios para hacer la estructura dentro de la cocina (veansé los tamaños más abajo).

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.

  1. Lista de Partes y Dibujos técnicos. Dibujos de ensamblaje general

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 un dibujo de ensamblaje como fichero de DXF (Drawing Exchange File) (94KB), 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…

Descripción Tamaño Material Cantidad
Base 710 x 570 x 4 contrachapado 1
Lateral 710 x B x 4 contrachapado 2
Extremos 560 x A x 4 contrachapado 2
Estructura – lateral 25 x 25 x 700 Madera 2
Estructura – extremos 25 x 25 x 510 Madera 2
Estructura – esquina 25 x 25 x 130 Madera 4
Dibujo de las costillas 560 x B Cartón 2
Costilla 560 x C Cartón 2
Costilla 560 x D Cartón 2
Costilla 560 x E Cartón 2
Costilla 560 x F Cartón 1
Costilla atravesada 700 x 60 Cartón 2
Costilla atravesada 700 x 30 Cartón 2
Parilla 350 x 12 x 2.5 Barra de acero templado 2
Soporte de parrilla Æ 16 x 430 tubo de acero templado 1
Pin ó enganche Æ 5 x 105 barra de acero templado 1
soporte de la base – long 75 x 25 x 580 madera 1
Soporte de la base – corto 75 x 25 x 100 Madera 1
Reflector 620 x 400 x 0.3 Aluminio Anocoil 2

 

  1. Herramientas Necesarias

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

  1. Construcción de la cocina Solar

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.

  1. Mantenimiento y cuidado de la cocina solar.

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.

  1. Consejos de Cocina

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.

 

 

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Traducido el 1o de Octubre 2007.