Introducción al diseño y construcción de una cocina solar (II)

Ver 1ª PARTE

COCINAS QUÍMICAS

Cocinas solares usando agentes químicos existen desde 1961. Muchas ideas se han propuesto hasta ahora pero ninguna parece ser muy prometedora.

El grupo VITA (1961) y Huxtable (1976) propusieron otro sistema con H₂SO4 y agua (Type IDT 8b). Cuando el agua se mezcla con ácido, el calor se liberará y más tarde el ácido se concentrará repelido por el agua usando calor solar.

Hall et al. (1977) propone el uso de sales simples como MgC12 o Cacl₂ (Tipo IDT 8a). MgCl2 amoniacado y CaCl₂ se mantienen en cajas separadas pero interconectadas. El calor solar se usa para alejar el amoniaco del MgCl₂ que luego se combina con CaCl₂ en la otra caja. Ahora, el sistema puede considerarse como cargado. Cuando se requiere calor se calienta ligeramente la caja que contiene CaC12, esto libera el amoniaco que luego se movería a otra caja, se combina con MgCl2 y libera calor a 300C. Este sistema aparentemente simple no se ha estudiado en detalle.

Científicos japoneses anunciaron un sistema químico que almacenaría energía solar y lo liberaría a muy alta temperatura cuando se rocían sales sobre él.

Ciertas mezclas de sales se funden en caliente cuando liberan el calor a una temperatura bastante alta cuando se solidifican. El fenómeno se conoce como calor latente de fusión. Las mezclas de sales de NaNO2 y NaOH se funden a 2400ºC y 1 g de esta mezcla libera 58 cal a 2400 ºC antes de que solidifique. Si la misma cantidad de calor se ha liberado del aceite entonces se requiere aproximadamente 120 ml.

El Dr. Shama y su equipo parecen tener la respuesta para las personas que desean almacenar calor para finales de la tarde, sino cocinar de noche. Como se mencionó anteriormente ha habido muchos intentos antes pero éste usa una acetanilida de grado comercial (punto de fusión 118,90 ºC y calor latente de fusión a 222 kJ/kg).

Aunque este método es atractivo, y aparentemente simple, extraer calor útil de este tipo de sistema ha impuesto varias dificultades. Por ejemplo, la sal fundida liberaría calor y se solidificaría en la superficie, actuando como aislamiento, y perjudicando la transferencia de calor. Además, el coste de la sal para almacenar suficiente calor para cocinar dos comidas al día puede ser también prohibitivo.

PRINCIPIOS BÁSICOS DE DISEÑO DE UNA COCINA SOLAR DE CAJA

Hasta ahora hemos hablado de los tipos de cocina solar más conocidas. Una vez descritas resumimos los principios básicos usados en el diseño de cocinas solares.

Las cocinas solares se usan convencionalmente para cocinar y pasteurizar agua, aunque continuamente se desarrollan nuevos usos. Numerosos factores incluyendo acceso a materiales, disponibilidad de combustibles de cocinas tradicionales, clima, preferencias de alimentos, factores culturales, y capacidades técnicas, afectan la aproximación de las  personas a las cocinas solares.

Comprendiendo los principios básicos de la energía solar y el acceso a materiales simples puede permitir la construcción de un dispositivo de cocina solar efectivo.

Los siguientes son los conceptos de diseño más relevantes a tener en cuenta

a)      Procesos térmicos

Los procesos térmicos a considerar en el diseño de una cocina solar son los siguientes:

·       Efecto invernadero: Este efecto resulta al calentar espacios encerrados en los que el sol brilla a través de un material transparente tal como vidrio o plástico. La energía de la luz que es absorbida por una olla oscura y la placa absorbedora oscura que está bajo la olla se convierte en energía calorífica de longitud de onda mayor y radia desde los materiales del interior. La mayoría es energía radiante, y al ser de una longitud de onda mayor, no puede atravesar otra vez el vidrio y se queda en el espacio cerrado. Crítico en el rendimiento de una cocina solar es que el calor colectado por la placa absorbedora de metal oscura y las ollas sea conducida a través de los materiales para calentar y cocinar la comida.

·       Orientación del vidrio: Cuanto más se enfrenta el vidrio al sol, mayor es la ganancia de calor.

·       Ganancia adicional con reflectores: Los reflectores múltiples y simples reflejan la luz del sol adicional a través del vidrio y en la caja solar. Esta entrada adicional de energía solar da como resultado temperaturas más altas.

b)      Pérdidas de calor

La segunda ley de la termodinámica afirma que el calor siempre viaja desde el calor al frío. El calor dentro de una cina de caja solar se pierde por tres medios fundamentales: Conducción, radiación, y convección.

Conducción:

Al manipular una olla metálica en un horno o fuego notaremos calor por la transferencia del calor desde el fuego a través de los materiales de la olla, y a los materiales para manejarlo. De esa forma, el calor dentro de una caja solar se pierde cuando se desplaza a través de moléculas de aletas de estaño, vidrio, cartón, aire, y aislamiento, al aire exterior de la caja.

Los conductos de placas absorbedoras calientan el fondo de la olla. Para prevenir las pérdidas por conducción vía fondo.

Bibliografía:

·         Solar Cookers World Network. Wikia.