Descripción:
Diseño y construcción de una
cocina solar portátil tipo panel, con la que conseguiremos la concentración de
los rayos en una zona donde colocaremos una olla cubierta por vidrio (plato de
lavadora, o conocido como ojo buey, tapa de la lavadora), sitio en el cual, se
creará efecto invernadero.
Objetivos:
-Construir y mostrar el
funcionamiento de un resistente y manejable prototipo de cocina solar fabricado
con materiales de fácil reciclaje.
-Divulgar la idea de que es
posible cocinar, calentar alimentos y potabilizar directamente con la energía
que nos proporciona el sol.
-Evitar la tala de árboles y
posterior desertización en zonas subdesarrolladas, donde usan la madera (leña)
para producir energía térmica, con el fin de cocinar y desinfectar agua
contaminada.
-Contribuir al ahorro energético.
En los países desarrollados, el uso de las cocinas solares supondría una
disminución del uso del gas y de la energía eléctrica.
-Fomentar una atmósfera más
limpia.
-Verificar y sacar partido de
algunos fenómenos físicos, como por ejemplo:
* la reflexión de la radiación de
los rayos solares.
* la absorción de la radiación
luminosa por un cuerpo de color negro.
* el efecto invernadero.
-Mostrar la capacidad de
elevación de temperatura del agua que tienen este prototipo de cocina,
utilizando una gráfica temperatura – tiempo.
La temperatura
La temperatura se medirá a través de un sensor
que será controlado por un arduino (placa programable con entradas y salidas digitales y
analógicas, cuyo bajo coste la hace ideal para iniciarse en
automatización o realizar pequeños proyectos domésticos en electrónica y
robótica) , el cual llevará los datos medidos a una pantalla.
Diseño y construcción de nuestro
prototipo.
Materiales necesarios:
-dos placas de 90 x 65 cm
(centímetros) de polipropileno celular de entre 3 y 5 mm (milímetros) de
espesor, ya que es importante y ligero lo que facilita su transporte. Se podría
usar el cartón, pero aparte de su vulnerable al agua es menos resistente.
-Tereftalato de polietileno (politereftalato de
etileno, polietilentereftalato o polietileno tereftalato es un tipo de plástico
muy usado en envases de bebidas y textiles) como material reflectante para
cubrir la estructura. Se podría usar papel de aluminio para economizar,
teniendo en cuenta que es menos reflectante (95-99% que tiene el tereftalato de
polietilieno frente al 90% del aluminio). Aunque la principal desventaja del
papel aluminio es que se arruga con facilidad y es menos resistente a la
rotura, dificultando así conseguir superficies lisas y con buen acabado, como
obtenemos con el material recomendado.
-cinta adhesiva por ambas caras.
-cuerda.
Tres envases de cartón (reciclar tetrabrik de leche).
Herramientas necesarias:
-cutter.
-regla.
-lápiz.
-un punzón.
Útiles para la cocina:
-olla de hierro (no plástico), color negro.
-recipiente de vidrio (plato o puerta de lavadora o llamado
ojo buey) o bolsa de plástico en su defecto.
Proceso constructivo:
-Realizar, con el cutter, las dobleces y el corte indicados
en los planos de construcción adjuntados al final.
-Forrar las placas con la película reflectora ayudándonos de
la cinta adhesiva de doble cara.
-Unir las placas forradas mediante la cinta adhesiva haciendo
coincidir los puntos 2, 3, 4 y 5. Los puntos A1 y B1 serán los extremos donde
haremos los agujeros para colocar los vientos, con los que tensaremos la
estructura.
-Unir los envases de cartón. Estos serán utilizados para
cambiar la orientación de la cocina solar.
Funcionamiento de la cocina solar:
-Funciona mediante la combinación de los dos métodos básicos
de la cocción solar:
- concentración y acumulación.
-concentración por reflexión:
El tereftalato de polietileno logra la concentración de los
rayos solares en la zona donde se ubican los alimentos.
La reflexión se produce al incidir los rayos de luz en la
superficie, chocando en ella, luego se desvían y van a parar a la zona de
concentración del calor, formando un ángulo igual al de la luz incidente (es la
que recibe un objeto).
Acumulación por la absorción y el efecto invernadero:
-Utilizaremos el vidrio (plato de la lavadora o puerta o,
conocido como ojo buey) para crear efecto invernadero y producir temperaturas
adecuadas para la cocción de los alimentos.
El efecto invernadero permite aumentar el calor en el
interior del recipiente de vidrio (plato de la lavadora o puerta o, conocido
como ojo buey). La luz del sol atraviesa la cubierta trasparente del vidrio, la
energía que eleva es trasformada en calor por la olla negra.
La energía luminosa que ingresa tiene una cierta longitud de
onda, la cual ingresa sin dificultad a través del vidrio.
La energía térmica o calor producido tiene una longitud de
onda mayor, la cual no puede atravesar el vidrio (plato de la lavadora o puerta
o, conocido como ojo buey) y salir al exterior. De esta forma el calor queda
atrapado en el interior de la zona de cocción.
Regulación de la cocina solar:
-La cocina solar tendrá dos posiciones de funcionamiento:
-Una sin los envases de cartón, para los meses del invierno,
cuando la inclinación del sol, con respecto a la Tierra, sea baja.
-La otra, para los días de verano, utilizando los envases de
cartón para elevar la inclinación, cuando el sol esté alto.
Éste experimento fue realizado con una latitud de 36 grados.
Para optimizar el rendimiento de nuestra cocina solar en estas latitudes
debemos tener en cuenta la inclinación que el sol va a tener con respecto a la
horizontal. Tendremos así dos períodos diferenciados:
Inclinación solar baja.
En este caso, no colocaremos los envases plásticos
(tetrabrik).
-de octubre a marzo.
-de abril a septiembre desde la salida del sol hasta las
09:00, y desde las 17:00 h hasta la puesta de sol.
Inclinación solar alta.
-colocamos los envases de plásticos para dar a la cocina una
mayor inclinación.
De abril a septiembre desde las 09:00 h hasta las 17:00 h.
Medición de la temperatura.
-Con el objetivo de mostrar al público la eficacia de este
prototipo, es posible realizar mediciones de temperatura progresivas en el tiempo.
Estas mediciones serán registradas y puestas en función del tiempo en el que
fueron tomadas. Como resultado tendremos una relación temperatura-tiempo que
podría ser representada en la pantalla de un ordenador portátil.
Material necesario:
-placa Arduino Uno.
-sensor de temperatura de hasta 200 grados.
-material para el conexionado.
Herramientas:
-potenciómetro.
-ordenador portátil.
Presupuesto.
Vamos a dar un presupuesto para un total de 5 cocinas
solares, con la idea de mostrarlas cocinando juntas, en una de ellas se pondrá
mostrar la temperatura que alcanza, en las restantes, cocinaremos alimentos
variados, como por ejemplo, patatas, batatas, pescado, pulpo o un rico
bizcocho.
Elementos.
Ud. de placas de 90x60 cm de polipropileno celular de 3 mm de espesor
cantidad, precio y total
10 12,50€
125,50
Ml de tereftalato de polietilieno de 125 cm de ancho.
5 3,50€ 17,50
Ml cinta adhesiva por las dos caras.
10 0,30€ 3,00
Ud. cuerda.
10 0’35€ 3,50
Ud. olla de color negra.
5 25€ 125
Ud. recipiente de vidrio (plato de lavadora, o llamado ojo buey)
reciclado.
10
El precio de los elementos incluye los materiales, los gastos de envío
del transporte, y la elaboración de las cocinas (tiempo empleado dos horas).
Total:
274,50€
Consumo de electricidad mensual, únicamente en
la preparación de los alimentos en España, 60,00€. Estos 60,00 por 12 meses,
asciende a un total de 720,00€ al año.
Amortización en seis meses. Es decir, que los
274,50€ que nos ha costado poner en funcionamiento nuestra cocina solar ha
quedado cubierta la inversión y a partir de ahora en adelante evitamos pagar
por cocinar.
Medidor de temperatura.
Opcional, para el que estime oportuno el
control de temperatura. Para el tema de la medición de la temperatura, se
calcula que sale por unos 50€.
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