Horno Solar

El sol es una fuente inagotable de energía a través de la fusión nuclear convirtiendo principalmente iones de Hidrogeno en iones de Helio, creando cada día una fuente de energía electromagentica equivalente a 56 veces lo que la humanidad consume en un año. La insolación es una medida de la radiación solar recibida en una superficie de área registrada durante un tiempo determinado. Se llama también irradiación solar. Esta energia se mide en Joules. La radiación solar hace contacto con el planeta que se encuentra dentro de una magnetósfera. Algo de la energía solar será absorbido en la magnetósfera y el resto reflejado. Usualmente la radiación solar absorbida se convierte en energía térmica, causando un incremento en la temperatura de un objeto.

El Sol transfiere en cada segundo la cantidad de 1367 Joules en cada metro cuadrado del diámetro de la Tierra. Esto corresponde a una potencia de 1367 W (vatios o watts) [1 Vatio = 1 Joule por segundo]. Este valor recibe el nombre de "constante solar". Por dos razones esta energía no alcanza continuamente cada metro cuadrado de la superficie terrestre. Las razones son: 1) la geometría de la Tierra 2) la influencia de la atmósfera. Debido a lo anterior usualmente se considera que la energía solar recibida en promedio es de 1000 W/m2

La energia generada por el sol en la tierra puede ser usada como energía solar activa: para uso de baja temperatura (entre 35 °C y 60 °C), se utiliza en casas; de media temperatura, alcanza los 300 °C; y de alta temperatura, llega a alcanzar los 2000 °C. Esta última, se consigue al incidir los rayos solares en espejos, que van dirigidos a un reflector que lleva a los rayos a un punto concreto. También puede ser por centrales de torre y por espejos parabólicos.

Considerando lo anterior, podemos aprovechar esta energia para crear un horno en donde los rayos de sol son captados por un colector que los dirige y concentra a un horno aislado que por efecto invernadero eleva su temperatura hasta unos 150o C. Temperatura que puede ser usada para hervir el agua, cocinar alimentos, secar frutas, verduras y carne.

Step 1: Materiales

Para la fabricación del horno solar se requieren los siguientes materiales:

3 hojas de 1.22 x 2.44m de Triplay de 9mm (puede ser aglomerado pero es mejor el triplay) cortadas en tiras de 60cm para poderlas trasportar en un automovil.

1 caja (100) de tornillos para madera de 8 x 3/4"

1 broca para metal/madera de 3/16"

1 cartucho de pegamento para madera

1 cartucho de silicon para alta temperatura

1 cartucho de adhesivo de montaje o similar

1 sabana de emergencia de mylar (se consigue en tiendas de deportes y campismo)

1 cristal transparente de 6mm

1 tira de hule espuma para sellar juntas de puertas y ventanas

1 bote de pintura en spray de color negro para alta temperatura

8 bisagras de 3" con pasador central

4 escuadras de acero de 2"x2" con perforaciones

Cartón o papel períodico para usarlo como aislante

Step 2: Equipo Y Herramienta

Cinta para medir

Lapiz

Regla para trazar

Escuadras para trazar

Tijeras

Taladro de velocidad variable de 3/8"

Sierra caladora con sierra fina para madera

Atornillador eléctrico con punta de cruz

Termometro de horno

Olla de color exterior negro

Step 3: Fabricación De Caja Externa Y Caja Interna "horno"

Hay que fabricar con el triplay, dos cajas:

Una grande exterior, compuesta de cinco piezas en dimensiones de acuerdo a los gráficos anexos.

Una pequeña interior, "horno" compuesta por cinco piezas un poco mas pequeñas de acuerdo a los gráficos anexos.

La union de los costados de cada caja se hace uniendo las piezas con pegamento para madera y se da fuerza a esta union colocando dos tornillos en perforaciones previas hechas con la broca.

Se anexa el diseño de este paso en un archivo de sketchUp para que puedan revisar las dimensiones y características.

Step 4: Ensamble De Cajas

Se debe colocar la caja pequeña "horno" dentro de la caja grande.

La caja pequeña debe tener el mismo nivel en la parte superior que la caja grande. Se puede "calzar" con pedacería de triplay la base donde se asentará la caja pequeña "horno", dentro de la caja grande.

Antes de asentar la caja pequeña "horno" dentro de la grande, se debe colocar pedaceria de carton o papel periodico de desecho para formar una capa aislante en el fondo, lo mismo se debe hacer para los costados.

Se pinta de negro el interior de la caja pequeña "horno". La pintura debe ser para alta temperatura y esta pintura se puede comprar en las tiendas grandes ferreteras o de artículos para la construcción.

Step 5: Construcción De La Tapa Del Horno

Hay que cortar en el triplay la tapa que sella el aislante entre la caja grande y la caja pequeña "horno".

Las dimensiones de la tapa deben ser deacuerdo al gráfico.

La tapa se coloca por medio de pegamento de madera en las orillas donde hace contacto la tapa y se une de manera permanente con tornillos en perforaciones previamente hechas con la broca.

Todas las juntas deben ser selladas con el silicon de alta temperatura, asegurando que la caja pequeña "horno" esta completamente aislada.

Hay que pintar de negro la tapa.

Se anexa el archivo en sketchUp para mayor detalle de la tapa.

Step 6: Construcción De La Ventana Del Horno

Se debe construir un marco para ventana para recibir el cristal transparente de 6mm.

En este paso, se corta un marco donde se apoya el cristal que se fija con tiras de madera en el perímetro. Las tiras se colocan primero con pegamento y posteriormente se hace una especie de sandwich que por medio de tornillos de madera, fijan permanentemente el cristal al marco.

Se coloca en la parte posterior del marco una tira perimetral de hule espuma que cuando se coloca sobre el horno sella debido al peso que el marco y el cristal tienen. Es recomendable colocar una tira de madera que ayuda a que la ventana no se deslice por la inclinación del horno.

Hay que pintar de negro el marco para un mejor absorción del calor.

Se colocan dos escuadras de acero en la parte superior y dos en la inferior del horno para que sirvan de soporte para recibir el captador solar.

Se anexa un archivo en sketchUp para revisar a detalle las dimensiones de la ventana.

Step 7: Elaboración De Piezas Del Captador Solar

Hay que cortar en el triplay 4 piezas cuadradas y 4 piezas triangulares para formar el captador solar. Las dimensiones se describen en los gráficos; ademas, de que se incluye un archivo en sketchUp para mayor detalle.

Cada pieza debe ser forrada con una parte de la sabana de emergencia de mylar. Para forrarlas, se corta el mylar de acuerdo al tamaño de cada pieza y se pega por medio del pegamento de montaje.

Step 8: Ensamble Del Captador Solar

Cada pieza del captador debe ser unida por una bisagra de 3" con pasador. Recomiendo que el ensamble previo se realice en el piso plano y se enumeren las piezas para que en el futuro sea fácil colocarlas. A cada número se le debe identificar donde es arriba y abajo para no confundirnos.

Como cada bisagra queda atornillada a los paneles del captador solar, la separación y unión entre ellas se realiza quitando y poniendo el pasador de cada bisagra.

Al ensablar todos los paneles, estos formaran una especie de flor que concentrará los rayos del sol hacia el centro.

Step 9: Colocación Del Captador Solar En El Horno

Se debe colocar el captador solar sobre el horno, apoyado en las escuadras de acero que se instalaron en la parte baja y alta de la orilla del horno.

Se puede usar una cuerda fija a un objeto pesado para ayudar a que el captador tome la forma adecuada para reflejar los rayos de sol al horno.

Colocamos la ventana en la parte superior del horno y esta listo para empezar a cocinar, hervir agua o deshidratar alimentos.

Se anexa el archivo final en sketchUp de como debe quedar el horno

Step 10: Ajuste Y Operación

El horno debe ser alineado de tal forma que se generen líneas de sol paralelas a la caja en la sombra posterior del horno como se muestra en la fotografía.

Para cocinar se debe meter en el horno una olla de color negra mate, si no se tiene, se puede pintar una olla con la pintura de alta temperatura, esto hara que la olla capte el calor de manera mas eficiente. La olla solo se debe pintar por el exterior, nunca por el interior.

Debido a que la tierra esta en movimiento, cada 15 minutos se debe ajustar el horno orientandolo nuevamente de acuerdo primer parrafo.

Pueden colocar algunas calzas de madera, buscando tener la ventana del horno lo mas perpendicular al sol; esto, debido a que a lo largo del año el sol cambia de posicion. En verano será necesario calzar un poco la orilla como se muestra en la foto. En invierno no es necesario. El diseño de este horno esta considerado para una latitud y longitud del centro de la República Mexicana. Cada region del planeta debe tener una inclinación distinta para hacer más eficiente el horno.

Considerar que cuando se incline el horno, lo que se este cocinando no debe rebasar el límite del recipiente para evitar derrames.

Para bajar la temperatura se puede colocar una sabana o una cobija que tape los paneles del colector solar, lo que hará que la captación disminuya y el calor tambien.

Step 11: Precauciones

El horno es un aparato que de forma natural capta la luz solar y la concentra generando altas temperaturas. Este horno es capaz de generar hasta 150oC por lo que su mal uso puede lastimar a las personas o animales. Cualqueir mal uso que del horno se de, es total responsabilidad de quien lo haya manipulado.

Por lo anterior, existen riesgos y precauciones que deben considerarse a la hora de manipular este horno:

Use siempre lentes de sol cuando lo ensamble y cocine con el horno.

Cuando ensamble el captador solar, hágalo antes de las 9:00am en la sombra previo a que el sol comience a reflejar sus rayos en el captador, ya que puede reflejar en los ojos y lastimarlos.

Si, instala el captador despues de las 9:00am cubralo con unas sabanas o cobijas para evitar reflejos en los ojos.

Cuando abra la ventana del horno use guantes y no acerque la cara ya que la ventana esta muy caliente y puede liberar vapores que estan a mas de 100oC

Cuando saque la olla o instrumento de cocción o secado que este utlizando, tenga mucho cuidado pues los líquidos estaran hirviendo.

NUNCA deje que los niños juegen con el horno.

NUNCA coloque un ser vivo dentro del horno, ya que lo mataría en un par de minutos.

NUNCA toque las zonas negras sin guantes.

NUNCA deje sin supervisión el horno.

El capatador puede ser tocado sin peligro de sufrir quemaduras, pero las partes negras del horno pueden estar a mas de 100oC y generar quemaduras graves. Por lo que no hay que confiarse de que el captador este a temperatura ambiente.

Para obtener recetas para cocinar con este horno busque en internet "recetas horno solar"