Ao de la Promocin de la Industria Responsable y del Compromiso Climtico

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAINGENIERIA CIVIL

TEMA: PROYECTO COCINA SOLAR

CURSO: ENERGIAS RENOVABLES

DOCENTE: ING. MANUEL MORE MORE

INTEGRANTES: FLORES VALLADARES, SEBASTIAN IMAN PINGO, VLADIMIR JIMENES REYES, JUAN LOPEZ JULCA, GERSON SAAVEDRA VALLADOLID, GUSTAVO TROYA JIMENEZ, GUSTAVOAO CICLO: 5to 9no

PIURA, 28 de noviembre del 2014Cocina solarLascocinas solaresson artefactos que permiten cocinar alimentos usando elSolcomo fuente de energa. Se dividen en dos familias: De concentracin. Se basan en concentracin de laradiacin solaren un punto, tpicamente a travs de un reflector parablico. En dicho punto se coloca la olla que cocinar los alimentos. Generan altas temperaturas y permiten frer alimentos o hervir agua. Al funcionar de manera semejante a una cocina de gas alcanzando altas temperaturas, es necesario que el usuario tenga los debidos cuidados y usar el tipo de proteccin necesarios. Horno o caja. El horno o caja solar es una caja trmicamente aislada, diseada para capturar la energa solar y mantener caliente su interior. Los materiales generalmente son de baja conduccin de calor, lo que reduce el riesgo de quemaduras a los usuarios y evita la posibilidad de incendio tanto de la cocina como en el lugar en el que se utiliza. Adems los alimentos no se queman ni se pasan conservando as su sabor y valor nutritivo.

1.-HistoriaLa primera cocina solar fue inventada en 1767 por Horace de Saussure. l hizo experimentos con el efecto invernadero y tambin cocin con el Sol. Utiliz una cocina tipo horno.La verdadera pionera de las cocinas tipo horno fue la Dra. MariaTelkes, de origen hngaro. Ella hizo trabajos fundamentales entre 1950 a 1970. Sus trabajos sirvieron de base a decenas de investigadores en todo el mundo.

2.-Principio de diseo de una cocina solarEl funcionamiento de un horno solar (cocina solar tipo caja) se basa principalmente en algunos principios fsicos.

Efecto invernaderoEste efecto permite aumentar el calor dentro del horno. Es el resultado del calor en espacios cerrados en los que el sol incide a travs de un material transparente como el cristal o el plstico. La luz visible pasa fcilmente a travs del cristal y es absorbida y reflejada por los materiales que estn en el espacio cerrado. La energa de la luz que es absorbida principalmente por los metales se convierte en energa calorfica, la cual tiene una mayor longitud de onda. La mayora de esta energa 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.ReflectoresCuanta mayor cantidad de luz solar entre por la caja, mayor ser la cantidad de energa dentro de ella, es por esto que generalmente se usan reflectores externos para aumentar la cantidad de luz solar incidente.ConduccinLasegunda ley de la termodinmicaplantea que el calor siempre viaja de lo caliente a lo fro. El calor dentro de una cocina solar se pierde fundamentalmente por conduccin, radiacin y conveccin.El calor dentro de una cocina solar se pierde cuando viaja a travs de las molculas de todo el material de la caja hacia el aire fuera de la caja. Es por esto, que en todo diseo tradicional de un horno solar se usa un material llamado aislante trmico (como el corcho).RadiacinLo que est tibio o caliente despide olas de calor, o irradia calor a su alrededor. Estas olas de calor se irradian de los objetos calientes a travs 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 de vuelta a las ollas. Aunque los vidrios transparentes atrapan la mayora del calor radiante, un poco escapa directamente a travs del vidrio. El cristal atrapa el calor radiante mejor que la mayora de los plsticos.ConveccinLas molculas de aire pueden entrar y salir de la caja a travs de huecos o imperfecciones en la construccin, o al abrir la puerta; as, el aire caliente escapa del horno. Es por esto que si se quiere reducir las prdidas de calor por este fenmeno se debe de fabricar un horno hermtico y abrir la puerta lo menos posible.Almacenaje de calorCuando ladensidady el peso de los materiales dentro del armazn aislado de la cocina solar aumentan, la capacidad de la caja de mantener el calor se incrementa. Si introducimos en el horno metales, cazuelas pesadas, agua o comida dura que tarda mucho tiempo en calentarse, la energa entrante se almacena como calor en estos materiales pesados, retardando que el aire de la caja se caliente. Estos materiales densos, cargados con calor, seguirn irradiando ese calor dentro de la caja, mantenindola caliente durante un largo perodo aunque el da se acabe.Volumen de la cajaSiendo todo igual, cuanto ms grande sea el rea de acumulacin solar de la caja en relacin al rea de prdida de calor de la misma, tanto ms alta ser la temperatura de coccin. Dadas dos cajas que tengan reas de acumulacin solar de igual tamao y proporcin, aquella de menor profundidad ser ms caliente porque tiene menos rea de prdida de calor.El sol, de forma generalizada, se mueve de este a oeste, es por esto que una cocina solar puesta de cara al sol de medioda debe ser ms larga en la dimensin este/oeste para hacer un mejor uso del reflector sobre un periodo de coccin de varias horas. Mientras el sol viaja a travs del cielo, esta configuracin da como resultado una temperatura de coccin ms constante.De los coloresLos cuerpos, al incidir sobre ellos una radiacin y dependiendo de sus caractersticas superficiales, absorben una parte de la radiacin y reflejan el resto. El color que absorbe ms luz y energa radiante que incide sobre l, es el color negro. De forma idealista, un cuerpo que no absorbe nada de radiacin es unespejo perfecto(o vaco perfecto), y un cuerpo que absorbe toda la radiacin es uncuerpo negroperfecto. Y de forma realista los cuerpos que absorben menos radiacin son superficies especulares y los que absorben mayor radiacin son superficies de color negro mate. Es por esto, que la mayora de los metales usados dentro del interior de un horno (ollas, parrillas) son pintadas de color negro.

3.-Principio de diseo de un concentrador solarLa direccin de propagacin de una onda se representa mediante lneas que se denominan rayos y segn la forma de la superficie en la que inciden as ser la direccin de los rayos reflejados. Cuando la forma de dicha superficie esparablicatodos los rayos que llegan paralelos al eje de la parbola se reflejan pasando por un mismo punto que se denominafoco. Esta es la propiedad fundamental en que se basan todos los ingenios parablicos.Un concentrador solar es un instrumento que sencillamente consiste en la concentracin en un solo foco de los rayos incidentes en una superficie, consiguiendo de esta manera alcanzar altas temperaturas que permiten el cocido de los alimentos. Basta con orientarlo adecuadamente en la direccin del sol, para lograr que los espejoscncavoscon que cuenta convenientemente orientados concentren los rayos solares.Las cocinas que concentran la radiacin solar levantan temperatura muy rpido y sirven para frer, pueden tener altas potencias de coccin y funcionan en cualquier da del ao, habiendo sol directo con buena intensidad. Requieren ajustes mucho ms frecuentes que las cocinas tipo horno, se necesita cuidar el alimento, al funcionar de forma similar a una cocina de gas y alcanzar altas temperaturas es necesario tomar las mismas precauciones que con una estufa de gas por lo que necesitan manejarse con ms cuidado, por ejemplo, usar proteccin para las manos al tomar las ollas o cacerolas y para evitar deslumbramiento por el resplandor de la radiacin que se refleja en el espejo se recomienda emplear gafas oscuras.

4.-Materiales de fabricacinLas cocinas tipo caja, estn fabricadas a partir de varios materiales. Cada uno de ellos presenta ventajas y desventajas de rendimiento y/o econmicas.Crear una cocina de altas prestaciones utilizando materiales modernos har ms atractiva la cocina solar a la gente de los pases desarrollados. Millones de personas pobres alrededor del mundo continan cocinando usando lea. Esta gente nunca podra permitirse el lujo de una cocina hecha con materiales de alta tecnologa. Se puede trabajar en la creacin de cocinas ms prcticas para la gente de los pases desarrollados, o se puede investigar sobre cmo hacer cocinas ms econmicas y accesibles para la gente de los pases no desarrollados.A continuacin un pequeo detalle de los materiales que posiblemente se pueden usar:

EstructuraSe necesitan materiales estructurales para que la caja tenga y conserve una configuracin y una forma dada, y sea duradera mucho tiempo.Los materiales estructurales incluyen cartn, madera, madera contrachapada, mampostera, bamb, metal, cemento, ladrillos, piedras, cristal, fibra de vidrio, caas tejidas, caa de indias, plstico, papel mach, arcilla, tierra pisada, corteza de rbol, 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.A no ser que se use una cocina que vaya a estar donde llueva, el cartn ser ms que suficiente. El cartn es muy manejable y soporta muy bien el calor. El papel se quema aproximadamente a 200C (415 F) y una cocina no alcanzar tal temperatura.Aislante trmicoA 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 (retencin de calor).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 mnima conduccin de calor desde los materiales estructurales del interior de la caja hacia los materiales estructurales del exterior de la caja. Cuanta menos prdida de calor haya en la parte inferior de la caja, ms altas sern las temperaturas de coccin.Se pueden aislar las paredes con diferentes materiales. No se recomienda el uso delFibroglasso delStyroFoam(esponja artificial) ya que desprenden gases txicos cuando se calientan. Los materiales naturales tales como el algodn, la lana, las plumas, o incluso el papel de peridico arrugado funcionan bien. Hay gente que prefiere dejar un hueco vaco, poniendo una capa de cartn ondulado como aislamiento. Esto hace que la cocina sea mucho menos pesada, y parece que funciona. La mayor parte del calor que se pierde en una cocina solar se produce por el cristal, o plstico (ventana), y no por las paredes. Esta es la razn por la cual unos cuantos puntos de prdida de calor no afectan la eficacia ni la temperatura de una cocina solar.

VentanaUna superficie de la caja debe ser transparente y encararse al sol para suministrar calor va efecto invernadero. Los materiales vidriados ms comunes son el cristal y el plstico resistente a altas temperaturas como las bolsas para asar que se usan en las cocinas. Se utiliza doble vidrio, bien de cristal o de plstico para influir tanto en la ganancia como en la prdida de calor.La gente, generalmente, dice que el vidrio funciona hasta un 10% mejor que el plstico. Y hay razones para creer esto, ya que en condiciones de viento, el vidrio no deja soltar tanto calor como el plstico. El plstico, por el contrario, es recomendado ya que es mucho menos frgil, fcil de transportar y funciona perfectamente. Un plstico fcil de obtener es el de las bolsas de plstico para hornos. Estos generalmente estn de venta en supermercados. Hay muchos otros productos que tambin pueden funcionar, como elPlexigls.

ReflectoresSe emplean uno o ms reflectores para hacer rebotar luz adicional dentro de la caja solar a fin de aumentar la temperatura de coccin. Este componente es opcional en climas ecuatoriales pero incrementa el resultado de coccin en regiones templadas del mundo. Para los reflectores se puede usar tanto aluminio como espejo, los espejos reflejan mejor, pero son muy frgiles y costosos.RecipientesPara los recipientes lo ideal sera usar los de color oscuro, de poco peso y poco profundos (un poco ms profundos que la comida que va a ser cocinada en ellos). Las sartenes de metal parece ser que son mejores. Los tpicos botes brillantes de aluminio, pueden pintarse de negro o volverlos negros mediante el fuego y el calor.

5.-Acerca de las temperaturasLa temperatura que puede alcanzar una cocina solar de caja o una de panel depende principalmente del nmero y tamao de reflectores usados. Una cocina solar tipo Kerr-Cole (o tambin llamada caja) puede alcanzar los 150 C (300 F) que es la temperatura a la que se suelen cocinar los alimentos. Incluso siendo la temperatura exterior de 1 C, dentro del horno se pueden superar los 87 C. No se necesitan temperaturas ms altas para cocinar. Un horno cocina perfectamente cuando alcanza los 90 C (200 F). Las temperaturas ms altas solo sirven para cocinar ms rpido o ms cantidad y permiten cocinar en das sin mucho sol. De todas maneras mucha gente prefiere cocinar con temperaturas ms bajas, ya que, pueden dejar su comida por la maana e irse a trabajar. En una cocina solar tipo caja con un solo reflector, una vez cocinados los alimentos, la comida se mantiene caliente y no se quema. Es bueno recordar que la comida no puede sobrepasar los 100 (212 F) bueno, hasta que se evapore toda su agua. Las temperaturas que aparecen en los libros de cocina solo estn para conseguir un cocinado ms rpido o bien para que se doren.Si las nubes tapan el Sol mientras se est cocinando, la comida continuara cocindose simplemente teniendo 20 minutos de sol por hora. No se recomienda cocinar carnes dejndolas solas si existe la posibilidad de nubes.

6.-Coccin de los alimentosLa coccin de alimentos es un proceso que requiere temperatura y tiempo. De hecho la coccin parte a los 50 o 60 C. Mientras mayor sea la temperatura, ms rpida es la coccin. El ideal es temperaturas de 80 a 100 C. Temperaturas mayores pueden destruir vitaminas y protenas en los alimentos.Hay algunos alimentos (los pescados) que se cuecen en forma ptima a muy baja temperatura. En cambio a otros, necesitan una temperatura ms alta (de 135 a 145 C) para que queden doraditos, por ejemplo, el pollo asado.En las cocinas tipo horno no es posible frer. Esto porque si bien la cocina puede alcanzar los 180 a 200 C, si se inicia la fritura la temperatura cae. Adems en la fritura hay que ventilar bien para evacuar el vapor de agua que sale de los alimentos. Para frer con energa solar, se necesita usar cocinas con concentradores.Por regla general, se puede calcular que con una cocina solar tipo caja con un solo reflector, la comida tomar ms o menos el doble de tiempo que con un horno convencional. Como en este tipo de hornos la comida no se puede quemar, no hace falta ir a verla cuando cocina. Se puede simplemente dejar la comida en diferentes recipientes y encontrarla ms tarde perfectamente cocinada.Las cocinas solares de tipo caja tienen que girarse de acuerdo a la posicin del Sol.7.-Uso en el mundoEn las regiones tropicales, en Espaa, al norte de Chile y en el sur de los Estados Unidos se puede cocinar todo el ao dependiendo del tiempo. En reas como Canad, se puede cocinar siempre que est raso excepto los tres meses fros del ao. Hay estudios serios que dicen que hay unas 100.000 cocinas solares en uso solo en China e India. Hay proyectos de cocinas solares en todos los pases del mundo.La cocina solar comunal ms grande del mundo se encuentra en Abu Road, India y est ubicada en las instalaciones de la sede central de la Academia Mundial Brama Kumaris y funciona satisfactoriamente desde 1999. Hay que decir que es una instalacin hbrida, ya que dispone de un sistema de gasoil de apoyo que hace fiable al sistema bajo todas las condiciones climticas. Est constituida por seis unidades con 14 concentradores parablicos Scheffler, cada uno con 10 m2 de rea de superficie de reflector y 3,5 kW de potencia.A pesar de que las cocinas solares son muy buenas, no son ampliamente usadas porque la gente no tiene conocimiento de la posibilidad de cocinar con el sol. Los proyectos que ms se han extendido han sido los que han sido desarrollados en los sitios ms necesitados, en los que el clima ha sido el idneo y donde los promotores han profundizado ms. A causa de una excesiva publicacin de los defectos de estos mecanismos y de sus desventajas, en algunos proyectos de desarrollo de los aos 60, muchos aun crean que la cocina solar no era factible.Las cocinas solares de cajas de cartn pueden ser apropiadas para muchas culturas, porque los materiales son generalmente asequibles y baratos. Pero las desventajas del cartn incluyen susceptibilidades por la barrera de humedad y la carencia de durabilidad comparado con otros materiales.La esttica 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 cartn por considerarlo como un material de poca categora.El proyecto de la cocina solar en el Himalaya indio, pagado por el Proyecto Indo-Alemn Dhauladhar, es una aplicacin afortunada de los principios de la cocina solar que necesita una cultura particular. Los participantes en el proyecto Dhauladhar, gracias a la adaptacin de los conceptos de la cocina solar a las necesidades y costumbres locales, demostraron un proceso de transferencia de tecnologa eficaz. Los materiales proceden de la economa de mercado, de la economa local, y de economa de subsistencia no monetaria. Utilizando materiales y tcnicas sencillos es fcil preparar a los constructores y ayudar a la gente a mantener sus cocinas. Adems cabe sealar que este proyecto fue construido debido a que en el mundo existen muchas familias afectadas por la pobreza. En todo el mundo gastan el 25% o ms de sus ingresos en combustibles para cocinar

8.-Ventajas y desventajasVentajas Facilidad de uso. No contaminan, son muy ecolgicas. No necesitan electricidad, ni combustible. Fomenta el uso de energas renovables. Se economiza en cuanto a dinero utilizado en la coccin de alimentos. La tecnologa y conocimientos necesarios de fabricacin es muy accesible. Existe alta disponibilidad de los materiales de fabricacin. Los materiales de fabricacin son econmicos. Como frecuentemente los materiales de fabricacin son sintticos e impermeables, la cocina solar presenta un alto grado de limpieza. Es una buena solucin en lugares donde el clima permite su uso cotidiano. Es un beneficio en pases y sitios donde los recursos energticos para cocinar son escasos o de costos demasiado altos.Desventajas(Hay que diferenciar entre diversos tipos y calidades de cocinas solares, las hay ms eficientes que otras) Si el cielo no est del todo despejado, se requiere ms tiempo para cocinar. Con cielo azul los tiempo de coccin son equivalentes a una cocina de gas o elctrica. Los hornos solares son algo ms lentos que las cocinas solares parablicas. Depende de las condiciones del tiempo para poder cocinar. No es posible cocinar con das nublados o con lluvia. Solo se puede ocupar de da, aunque con el uso de una cesta aislante se puede prolongar el efecto de la coccin varias horas

Mtodo de construccin de una Cocina Solar

Paso 1: Coloca la caja ms pequea dentro de la otra caja ms grande.Asegrate de que la caja pequea es lo suficientemente grande para que dentro de ella quepa lo que quieres cocinar.

Paso 2: Llena el espacio entre una caja y la otra con papel cortado en tiras.El papel funcionar como aislante.

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Paso 3: Forra el interior de la caja ms pequea con papel de construccin negro. Esto mantendr la temperatura ms alta

Paso 4: Corta cuadro pedazos de cartn en forma de cuadrados ligeramente ensanchados.Dado que los pegars a las paredes de la caja, el ancho de cada uno de los extremos angostos de cada uno de los cuadrados debe ser igual al ancho del lado de la caja donde los pegars. El ancho de los extremos ms anchos debe ser varias pulgadas ms ancho que su parte angosta.

Paso 5: Cubre cada uno de los pedazos de cartn con material reflectante.Asegrate de que est bien ajustado y liso, sin arrugas o pliegues. Pega el material reflectante con goma adhesiva o cinta de uno de los lados de cada reflector.

Paso 6: Coloca cada uno de estos reflectores sobre la parte superior de la caja. Puedes pegarlo de la forma que encuentres ms adecuada, permitiendo que pueda abrirse y cerrarse por ahora.

Paso 7: Sostn cada uno de los reflectores a un ngulo de unos 45.La forma ms sencilla y segura de hacerlo es conectando los reflectores a travs de los extremos ms anchos (perforando las esquinas adyacentes y unindolas con un hilo, de manera que al momento de desmontarlo puedas hacerlo sin dificultades). Sin embargo, tambin puedes utilizar varillas apoyadas sobre el piso debajo de los reflectores, colocando algo para sostenerlos en su lugar. Si es un da ventoso, toma las precauciones necesarias para que los reflectores no se vuelen.Si utilizas varillas, utiliza pegamento para adjuntar los reflectores a las variillas para mayor estabilidad.

Paso 8: Coloca el horno a pleno sol y cocina.Coloca comida en el interior de la caja y cocnala. Es mejor cocinar el alimento dentro de una jarra o sobre una sartn de tefln. Prueba cocinar en distintos momentos del da y cambiando el horno de posicin. Es posible que debas cambiar de lugar el horno de lugar varias veces mientras cocinas para agarrar todo el sol posible.

ANEXOSFOTOS DEL PROCESO DE CONSTRUCCION DE LA COCINA SOLAR