Cocina Solar

Las cocinas solares son artefactos que permiten cocinar alimentos usando el sol como fuente de energía. Se dividen en dos familias:

• De concentración. Se basan en concentración de la radiación solar en un punto, típicamente a través de un reflector parabólico. En dicho punto se coloca la olla que cocinará los alimentos. Generan altas temperaturas y permiten freír alimentos o hervir agua. Son particularmente peligrosas al usuario si no se tiene cuidado y si no usas el tipo de proteccion debe ser necesario.

• Horno o caja. El horno o caja solar es una caja térmicamente aislada, diseñada para capturar la energía solar y mantener caliente su interior. Los materiales generalmente son de baja conducción 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. Además los alimentos no se queman ni se pasan conservando así su sabor y valor nutritivo.

Existe la posibilidad de usar materiales ligeros, resistentes, livianos y plegables. Por lo tanto se pueden diseñar hornos solares portátiles, con dimensiones y morfología que permitan que los procesos de guardado, armado, desarmado y traslado se efectúen de forma cómoda, simple y práctica.

Principio de diseño de un horno solar

El funcionamiento de un horno solar (cocina solar tipo caja) se basa principalmente en algunos principios físicos.

• Efecto invernadero

Este efecto permite aumentar el calor dentro del horno. 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 principalmente por los metales se convierte en energía calorífica, la cual tiene una mayor longitud de onda. 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.

• Reflectores

Entre mayor cantidad de luz solar entre por la caja, mayor será la cantidad de energía dentro de ella, es por esto que generalmente se usan reflectores externos para aumentar la cantidad de luz solar incidente.

• Conducción

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 fundamentalmente por conducción, radiación y convección.

El calor dentro de una cocina solar se pierde cuando viaja a través de las moléculas de todo el material de la caja hacia el aire fuera de la caja. Es por esto, que en todo diseño tradicional de un horno solar se usa un material llamado aislante térmico.

• Radiación

Lo que está tibio o caliente 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 de vuelta a las ollas. 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 de aire pueden entrar y salir de la caja a través de huecos o imperfecciones en la construcción, o al abrir la puerta; así, el aire caliente escapa del horno. Es por esto que si se quiere reducir las pérdidas de calor por este fenómeno se debe de fabricar un horno hermético y abrir la puerta lo menor posible.

• Almacenaje 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. Si introducimos en el horno metales, cazuelas pesadas, agua o comida dura que tarda mucho tiempo en calentarse, 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, seguirán irradiando ese calor dentro de la caja, manteniéndola caliente durante un largo periodo de tiempo aunque el día se acabe.

• Volumen de la caja

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.

El sol, de forma generalizada, se mueve de este a oeste, es por esto que 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.

• De los colores

Los cuerpos, al incidir sobre ellos una radiación y dependiendo de sus características superficiales, absorben una parte de la radiación y reflejan el resto. El color que absorbe más luz y energía radiante que incide sobre él, es el color negro. De forma idealista, un cuerpo que no absorbe nada de radiación es un espejo perfecto, y un cuerpo que absorbe toda la radiación es un cuerpo negro perfecto. Y de forma realista los cuerpos que absorben menos radiación son superficies especulares y los que absorben mayor radiación son superficies de color negro mate. Es por esto, que la mayoría de los metales usados dentro del interior de un horno (ollas, parrillas) son pintadas de color negro.

Cocina solar tipo caja (modelo Esteves)

Cocina solar tipo caja (modelo Sunstove)

Cocina solar tipo concentrador parabólico

Principio de diseño de un concentrador solar

La dirección de propagación de una onda se representa mediante líneas que se denominan rayos y según la forma de la superficie en la que inciden así será la dirección de los rayos reflejados. Cuando la forma de dicha superficie es parabólica todos los rayos que llegan paralelos al eje de la parábola se reflejan pasando por un mismo punto que se denomina foco. Esta es la propiedad fundamental en que se basan todos los ingenios parabólicos.

Un concentrador solar es un instrumento que sencillamente consiste en la concentración 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 dirección del sol, para lograr que los espejos cóncavos con que cuenta convenientemente orientados concentren los rayos solares.

Las cocinas que concentran la radiación solar levantan temperatura muy rápido y sirven para freír, pueden tener altas potencias de cocción y funcionan en cualquier día del año, habiendo sol directo con buena intensidad. Requieren ajustes mucho más frecuentes que las cocinas tipo horno, se necesita cuidar el alimento, y son generalmente más peligrosas y necesitan manejarse con más cuidado, por ejemplo, el resplandor de la radiación que se refleja en el espejo puede deslumbrar al usuario.

Concentrador solar

Acerca de las temperaturas

La temperatura que puede alcanzar una cocina solar de caja o una de panel depende principalmente del número y tamaño de reflectores usados. Una cocina solar tipo Kerr-Cole (o también llamada caja) puede alcanzar los 150 ºC (300 ºF) que es la temperatura a la que se suelen cocinar los alimentos. Incluso siendo la temperatura exterior de 1ºC, dentro del horno se pueden superar los 87ºC. No se necesitan temperaturas más altas para cocinar. Un horno cocina perfectamente cuando alcaza los 90 ºC (200 ºF). Las temperaturas más altas solo sirven para cocinar más rápido o más cantidad y permiten cocinar en días sin mucho sol. De todas maneras mucha gente prefiere cocinar con temperaturas más bajas, ya que, pueden dejar su comida por la mañana 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 º (212 ºF) bueno, hasta que se evapore toda su agua. Las temperaturas que aparecen en los libros de cocina solo están para conseguir un cocinado más rápido o bien para que se doren.

Si las nubes tapan el Sol mientras se está cocinando, la comida continuaría cociéndose simplemente teniendo 20 minutos de sol por hora. No se recomienda cocinar carnes dejándolas solas si existe la posibilidad de nubes.

Cocción de los alimentos

La cocción de alimentos es un proceso que requiere temperatura y tiempo. De hecho la cocción parte a los 50 o 60ºC. Mientras mayor sea la temperaura, más rápida es la cocción. El ideal es temperaturas de 80 a 100ºC. Temperaturas mayores pueden destruir vitaminas y proteínas en los alimentos.

Hay algunos alimentos (los pescados) que se cuecen en forma óptima a muy baja temperatura. En cambio a otros, necesitan una temperatura más alta (de 135 a 145ºC) para que queden doraditos, por ejemplo, el pollo asado.

En las cocinas tipo horno no es posible freir. Esto porque si bien la cocina puede alcanzar los 180 a 200ºC, si se inicia la fritura la temperatura cae. Además en la fritura hay que ventilar bien para evacuar el vapor de agua que sale de los alimentos. Para freir con energía 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 tomará más 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 ni moverla mientras se cocina. Se puede simplemente dejar la comida en diferentes recipientes y encontrarla más tarde perfectamente cocinada.

Las cocinas solares de tipo caja no tienen porque girarse; al no ser que se estén cocinando legumbres, que tardan más de 5 horas.

• Agua natural. En cualquier tipo de cocina solar el agua puede hacerse hervir. Un pequeño detalle es que para hacer el agua bebible solo es necesaria la pasteurización y no laesterilización. La pasteurización tiene lugar a los 65º C (150º F) en sólo 20 minutos. Este tratamiento mata cualquier bacteria o ser patógeno, pero no malgasta la energía necesaria para la esterilización. Una de las razones por las cuales se dice a la gente de hervir el agua es la de que los termómetros no están disponibles en todo el mundo y se utiliza el hervido como indicador de temperatura.

• Pastas. Se puede cocinar pasta en una cocina solar. Para evitar que la pasta se haga demasiado pastosa, utiliza dos sartenes. Calienta la pasta seca con aceite en una sartén; y las especias con el líquido (caldo o agua) en otra. Quince o veinte minutos antes de comértelo, júntalo todo. Si vas a utilizar salsa, caliéntala en un recipiente aparte.

• Arroz. Una buena receta para probar, es un poco de arroz, ya que es fácil y queda muy diferente. En horno solar, no ocupa tanta agua.

• Papas. Las papas asadas se pueden preparar fácilmente en un concentrador parabólico. Se cuecen en menos de una hora.

• Lentejas. Se preparan en horno solar aproximadamente en 3 horas. Si se cocinan más tiempo, quedarán más suaves aunque no se quemarán, por lo que también se puede ir experimentando el tiempo adecuado en función del gusto de cada uno.

• Pizza. Existen recetas de pizzas basadas en cocinas solares. Las más comunes hacen uso de un concentrador parabólico, aunque también puede ser usado un horno solar.

• Envasado. Se puede utilizar un horno solar para envasar, pero solo frutas, los demás alimentos deben ser enlatados bajo presión.

Historia

La primera cocina solar fue inventada en 1767 por Horace de Saussure. Él hizo experimentos con el efecto invernadero y también cocinó con el sol. Solo se sabe que su cocina es de tipo horno, pero no se conoce los detalles del mismo.

La verdadera pionera de las cocinas tipo horno fue la Dra. Maria Telkes, de origen húngaro. Ella hizo trabajos fundamentales entre 1950 a 1970. Sus trabajos sirvieron de base a decenas de investigadores en todo el mundo.

Ventajas y desventajas

Ventajas

• Facilidad de uso.
• No contaminan, son muy ecológicas.
• No necesitan electricidad, ni combustible.
• Fomenta el uso de energías renovables.
• Se economiza en cuanto a dinero utilizado en la cocción de alimentos.
• La tecnología y conocimientos necesarios de fabricación es muy accesible.
• Existe alta disponibilidad de los materiales de fabricación.
• Los materiales de fabricación son económicos.
• Como frecuentemente los materiales de fabricación son sintéticos e impermeables, la cocina solar presenta un alto grado de limpieza.
• Es una buena solución en lugares donde el clima permite su uso cotidiano.
• Es un beneficio en países y sitios donde los recursos energéticos para cocinar son escasos o de costos demasiado altos.

Desventajas

• Se requiere más tiempo para cocinar (generalmente más de 1 hora).
• Depende de las condiciones del tiempo para poder cocinar. No es posible en invierno con días nublados o con lluvia.
• Se requiere una temperatura elevada.
• solo se puede ocupar de dia.

Informacion desde: http://es.wikipedia.org/wiki/Cocina_solar