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Tomamos de varios sitios algunos
ejemplos para construir cocinas solares. Ojalá
puedas experimentar en tu casa o en la escuela.
Te resumimos varias propuestas de diseño.
¿Para
qué las cocinas solares?
Se utilizan las cocinas solares,
principalmente, para cocinar alimentos 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 en cuanto a la alimentación,
factores culturales y capacidades técnicas,
favorecen que las cocinas solares sean accesibles
para las personas.
Fig.
1. Cocina solar: cubierta, ventana y
reflector
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¿Qué
debes conocer previamente?
 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. Te proponemos tener en cuenta los principios
básicos del diseño de las cocinas
solares, así como identificar un amplio
abanico de materiales que pueden utilizarse en
su construcción.
Estos principios se presentan,
en líneas generales, para que sean aplicables
a una amplia variedad de problemas de diseño.
Si se necesita cocinar comida, pasteurizar agua,
o secar pescado o grano, se aplican los principios
básicos de la energía solar, transferencia
de calor y materiales. Nosotros nos comprometemos
aplicando una amplia variedad de materiales y
técnicas para que se pueda hacer un uso
directo de la energía del sol.
Seguidamente veremos los conceptos
generales más relevantes para el diseño
o la modificación de una cocina solar :
- Materiales necesarios
- Diseño y proporciones
- Realización de la cocina
solar
- Factores culturales
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PRINCIPIOS
DE CALOR
 El
propósito básico de una cocina solar
es calentar cosas - cocinar comida, purificar
el agua y esterilizar instrumentos - por mencionar
unos pocos.
Una cocina 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:
- Ganancia de calor
- Pérdida de calor
- Almacenaje de calor
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A. GANANCIA
DE CALOR.
 Efecto
invernadero: Este efecto 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 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 cocina 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.
 Orientación
del cristal: 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.
Reflectores,
ganancia adicional: Uno o múltiples
reflectores hacen rebotar una luz - solar adicional
a través del cristal y dentro de la caja
solar. Esta mayor entrada de energía solar
produce unas temperaturas más altas en
la cocina.
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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
- Convección
 Conducción:
El asa de una olla de metal puesta en una cocina
o fuego se calienta gracias a la transferencia
de calor desde el fuego a través de los
materiales de la cacerola hacia los materiales
del asa. En el mismo sentido, el calor dentro
de una cocina solar se pierde cuando viaja a través
de las moléculas de las hojas de aluminio,
el cristal, el cartón, el aire y el aislamiento,
hacia el aire fuera de la caja.
La chapa absorbente calentada
por el sol conduce el calor a la parte inferior
de las cacerolas. 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 como se observa en la figura
6.
Radiación:
Lo que está tibio o caliente, - fuegos,
cocinas, ollas y comida dentro de una cocina 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
una cocina solar 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.
Convección:
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.
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C.
ALMACENAMIENTO DE CALOR
Cuando la densidad y el peso
de los materiales dentro del armazón aislado
de la cocina 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.
Estos materiales densos, cargados
con calor, irradiarán ese calor dentro
de la caja, manteniéndola caliente durante
un largo periodo de tiempo aunque el día
se acabe.
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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.
- Material para la estructura
- Aislantes
- Material transparente
- Resistencia a la humedad
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.
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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 cocina
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.
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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 - la 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.
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Resistencia
a la humedad
La mayoría de la comida
que se cuece en una cocina solar contiene humedad.
Cuando el agua o los alimentos se calientan en
la cocina solar, 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 cocinas solares, es importante que la mayoría
de la parte interior de la cocina tenga una buena
barrera de vapor. Esta barrera impedirá
desperfectos por agua en los materiales de la
cocina, tanto aislantes como estructurales, a
causa de la lenta migración del vapor de
agua a los muros y a la parte inferior de la cocina.
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DISEÑO
Y PROPORCIONES
Tamaño de la caja
Una cocina solar debe clasificarse
según el tamaño tomando en consideración
los siguientes factores
- 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.
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El
área de acumulación solar en relación
al volumen de la cocina
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.
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Proporción
de la cocina solar
Una cocina solar puesta de
cara al sol de mediodía debe ser más
larga en la dimensión este/oeste para hacer
un mejor uso del reflector sobre un periodo de
cocción de varias horas. Mientras el sol
viaja a través del cielo, esta configuración
da como resultado una temperatura de cocción
más constante. Con cocinas cuadradas o
aquellas cuya dimensión más larga
sea la norte/sur, un porcentaje mayor de luz solar
se reflejará por la mañana temprano
y por la tarde desde el reflector al suelo, perdiendo
la caja área de acumulación.
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. Este componente es opcional
en climas ecuatoriales pero incrementa el resultado
de cocción en regiones templadas del mundo.
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Utilización
de la cocina solar
Lo hermoso de las cocinas solares,
entre otras cosas, es su facilidad de utilización.
Para cocinar al mediodía en una latitud
de 20º N - 20º S, las cocinas sin reflector
necesitan reposicionarse un poco para encararlo
al sol mientras ‚éste se mueve a
través del cielo. La caja se pone de cara
al sol que está alto en el cielo durante
una buena parte del día. Las cajas con
reflectores deben ponerse hacia el sol de la mañana
o de la tarde para hacer que cocine esos momentos
del día.
Las cocinas solares que se usan
con reflectores en zonas templadas funcionan con
temperaturas más altas si la caja se reubica
para encararla al sol cada una o dos horas. Este
ajuste de posición hace que sea menos necesario
que la dimensión este/oeste de la caja
se incremente en relación a la dimensión
norte/sur.
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FACTORES
CULTURALES
Además de los aspectos
técnicos del diseño de la cocina
solar, que destacan en primer lugar, también
juegan un papel principal en transferir a la cocina
solar una tecnología que funcione con éxito,
factores que incluyen la cultura, una tecnología
adecuada, así como aspectos estéticos.
A través de los siglos,
la energía del sol ha sido utilizada de
numerosas maneras. Con la cocina solar, como con
otras iniciativas, algunos diseños abordan
mejor el cometido que otros. La tecnología
que se diseña para realizar eficazmente
una tarea dada como encontrar ciertos usos de
la energía, medioambientales, sociales,
culturales y/o de estándares estéticos,
se mencionan como "tecnología adecuada".
Desafortunadamente, el campo
de la cocina solar tiene una parte de mecanismos
en los que faltan estas bases técnicas
y criterios sociales. Por ejemplo, las cocinas
parabólicas pueden cocinar comida, pero
comparada con el enfoque de la cocina solar son
más difíciles de construir, necesitan
materiales especializados y reenfocarse constantemente,
puede quemar la comida y no son probablemente
tan aceptadas en la mayor parte de los contextos
sociales y culturales. De hecho, a causa de una
buena publicidad de los defectos de estos mecanismos
en algunos proyectos de desarrollo de los años
60, muchos aun creen que la cocina solar no es
factible.
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Las cocinas
solares de caja de cartón
Las cocinas solares de cajas
de cartón pueden ser apropiadas para muchas
culturas, porque los materiales son generalmente
asequibles y baratos. Pero las desventajas del
cartón incluyen susceptibilidades por la
barrera de humedad y la carencia de durabilidad
comparado con otros materiales.
La estética es normalmente
importante. Las culturas que tienen como normales,
las formas redondeadas pueden rechazar el concepto
global de cocina solar a causa de que la caja
es cuadrada. Y ciertos estratos sociales pueden
rechazar el cartón como un material "barato"
para usarlo.
Es importante que los principios
básicos del diseño solar no sean
rechazados a causa de errores de modelos solares
particulares o métodos de tecnología
transferidos.
Ciertamente una de las ventajas
de que las personas diseñen sus propias
cocinas solares es que aplicarán los principios
solares usando sus propios materiales y su sentido
de la estética. Las personas que construyen
sus casas y mobiliarios de madera o bambú,
generalmente incluyen estos materiales en su diseño
de cocina. Una decoración exterior de cajas
solares utilizando diversas pinturas y texturas
también ayuda a integrar las cocinas en
una cultura dada. Hay muchas formas que pueden
comprender la función solar.
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Otros factores
a tener en cuenta
Hay otros variados factores
que afectarán al diseño de las cocinas
solares: la localización de la cocina solar
y de la actividad de la cocina, el que la cocina
sea fija o portátil, la hora del día
que se usa y la importancia del cocinar como una
actividad social.
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Sigue
investigando
La cocina solar ya ha sido
probada en una amplia variedad de culturas. Pero
sólo hemos arañado la superficie.
Aún tenemos que darnos cuenta de los beneficios
potencialmente espectaculares de este recurso
en temas como el hambre mundial, salud, la deforestación
y la utilización de energías limpias
para evitar el cambio climático.
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