¿Qué es una estufa solar?

Una estufa solar es un aparato que nos permite cocinar usando el sol como combustible. Usando el sol para cocinar, permitiéndonos ahorrar dinero en combustibles convencionales que se usan para cocinar, por ejemplo gas y la electricidad,  además de ayudar a combatir el calentamiento global.

El combustible: La luz solar

La luz solar es el combustible. Una estufa solar necesita un espacio al aire libre, en donde en donde haya muchas horas de sol al día. Necesita estar protegida de vientos fuertes y en un lugar en donde la comida no esté en peligro. Las estufas solares no funcionan en la noche o en días nublados.

Convertir la luz solar en energía calorífica (calor)

Lo que buscamos es atrapar la energía calorífica que contienen los rayos solares (la energía solar), por lo que los materiales obscuros son los más convenientes. La comida se cocina mejor en ollas delgadas, negras y opacas, las cuales tengan una tapa que ajuste muy bien para retener el calor creado dentro.
 

Retener el calor (efecto invernadero)

Este principio se trata de dejar pasar los rayos del sol sin dejar salir el calor que ya se genero dentro (efecto invernadero). Un objeto transparente cumple perfectamente esta condición, por lo que envolver nuestra olla en una bolsa transparente, o en el caso de una estufa de caja, un vidrio o un plástico de tapa crean dicho efecto.
 

Capturar más luz solar

Una o más superficies reflejantes, como el panel reflector, hacia la olla aumentaran la cantidad de luz y por ende el calor que recibe, por lo que alcanzaremos temperaturas más altas y más rápidas.

Factores influyen en la velocidad de cocción de los alimentos

FACTORES	COCCION RAPIDA	COCCION LENTA
Hora del día	Medio día	Amanecer o atardecer
Cantidad de sol	Mucho	Poco
Cantidad de viento	Poco	Mucho
Grueso de olla	Delgada	Gruesa
Cantidad de comida	Poca	Mucha
Cantidad de agua	Poca	Mucha

 

Tiempo de cocción de los alimentos

1 a 2 horas	3 a 4 horas	5 a 8 horas
Huevos	Papas	Asados muy grandes
Arroz	Lentejas, habas, etc	Frijoles
Fruta	Carne	Estofados
Vegetales	Pan
Pescado	Tubérculos
Pollo

 

Ventajas y desventajas de las cocinas solares

Las ventajas de las estufas solares son:

5. El sol es gratis y está en todas partes
5. Es de bajo costo
5. No contamina el medio ambiente
5. No emite humo y por consiguiente no deja hollín (tizne) en las ollas o utensilios de cocina
6. Es más  seguro, se evita el riesgo de incendio o los asociados a la inhalación del humo
5. Su funcionamiento es sencillo y no se requieren preparativos antes de empezar el proceso
5. Preserva los nutrientes de los alimentos debido a que las  temperaturas de cocción en general no alcanzan temperaturas excesivas (algunos modelos sí)
5. Pueden ser portátiles. Es posible fabricarlas para ser plegables o desmontables y con materiales livianos que permitan ser transportados con facilidad
5. Son fáciles de construir, aún con materiales locales

Las estufas solares no son una solución total, pero sí son útiles herramientas con ciertas desventajas que se enumeran a continuación:

5. Es solo para días soleados. No se puede cocinar en la noche, en días muy nublados o con lluvia
5. La cocción demora más
5. Con este sistema solo se pueden cocinar dos comidas al día. La del medio día y la de la tarde
5. No se pueden freír alimentos. Excepto en los diseños parabólicos
6. Existe rechazo a cocinar fuera de la casa. Esta es una fuerte desventaja que impide un uso más extendido.

Tipos de estufas solares

Actualmente son múltiples los diseños que existen para diversas latitudes, y con diversas características como los que  se mencionan a continuación. A decir de las diferentes clasificaciones de estos dispositivos, existe  quien simplemente utiliza la clasificación de estufas directas e indirectas, sabiendo que esta es una clasificación muy general, en cambio, es más conveniente realizar una clasificación más amplia considerando el principio en que operan estos dispositivos.

Ø  Estufas tipo caja.

Las estufas tipo caja son las más sencillas de construir y de menor costo. Como su nombre lo indica, se basan en una caja, la cual concentra calor en su interior debido a sus alas reflejantes y su adecuado aislamiento, o bien a su  interior de color negro que ocasiona el incremento de temperatura ideal para introducir recipientes y calentar los alimentos . Son acumuladores térmicos, almacenan energía del Sol que les llega y la transfieren al recipiente contenedor de alimentos.
 
Las estufas con cubiertas transparentes ocasionan en su interior un efecto invernadero, estos materiales traslúcidos son  trasparentes a la luz visible y opacos a los rayos infrarrojos y ultravioletas, lo que provoca el incremento de la temperatura al interior.
Su rendimiento térmico es bajo en comparación con los otros tipos de estufas solares; pero a diferencia del resto, son las más accesibles al público en general por su gran disposición y adquisición de materiales para su construcción, por estar  al alcance de todos y ser económicos, respectivamente.
Con un buen aislamiento térmico, para evitar las pérdidas por convección, son eficientes para calentar diversos tipos de alimentos. Su mayor debilidad es la sensibilidad a la intemperie y a los fenómenos meteorológicos como la lluvia, el viento y el mismo sol que desgastan su estructura exterior.

 

Ø  Estufas de concentración.

Estos dispositivos   emplean  técnicas  de concentración de la radiación solar en un punto, con la finalidad de incrementar la temperatura y lograr a cocción de alimentos y evaporación de fluidos. Generalmente este tipo de principio se utiliza en aplicaciones industriales y de aprovechamiento solar para la generación de electricidad, tal es el caso de las torres de concentración que se construyen en lugares muy calurosos con temperaturas extremas, como  las zonas desérticas.

Si construimos una parábola  con algún material reflejante y la exponemos al sol  tendremos la  característica de redireccionar todos los rayos que incidan sobre ésta  y  mandarlos hacia el punto llamado foco, por ende, lugar dónde se concentrara la mayor cantidad de radiación.  Muchos  de los dispositivos de concentración solar aplican este principio, desde paraboloides en estufas solares hasta torres de concentración enormes.
Otro  tipo de concentración lo  proporcionan los conos y también, en algunos casos, reflectores planos. En ocasiones  resulta difícil encontrar materiales fáciles de manipular, de difícil  adquisición o muy costosos. Y quizá en estas circunstancias  sea conveniente utilizar reflectores planos,  a expensas de reducir el rendimiento térmico.
Las estufas de concentración representan una alternativa de aprovechamiento solar eficiente, sin embargo tienen como principal limitante la transferencia de calor por convección, entre más calor se concentré, mas pérdidas por convección existirán; lo que las restringe a latitudes donde las corrientes de aire sean mínimas.

Ø  Estufas  con concentradores parabólicos compuestos.

El uso de las parábolas para  concentrar la radiación solar y construir dispositivos de aprovechamiento solar eficientes, representó un gran avance  en el estudio de la energía solar, no obstante, al paso del tiempo se fueron perfeccionando.
Uno de estos avances fue el uso de Concentradores Parabólicos Compuestos o CPC´s, como se le abrevia; no bastaba el uso de una sola parábola, sino que se fueron perfeccionando gráficas de funciones más complejas, incluyendo el uso de múltiples parábolas. Uno de los grandes investigadores,  y  referente, en materia de energía solar por el uso de los CPC´s es, el Doctor de la Universidad Autónoma de la Ciudad de México, Eduardo Rincón Mejía quien ha dedicado gran parte de su vida al estudio de la energía solar, ha desarrollado diversas aplicaciones usando Concentradores Parabólicos multicompuestos y construido una amplia gama de dispositivos de cocción solar, entre los que destaca el Horno Tolokatzin.
Horno Tolokatzin   
Los CPC´s permiten un mayor rendimiento térmico; pero su alto rendimiento  es paralelo a su costo. Ya sea el uso de involutas o envolventes como el dispositivo de Eduardo Rincón, copa de Trombel-Meinell, como la cocina solar desarrollada  por investigadores y estudiantes de la Universidad del Caribe y la Universidad de Quintana Roo en 2007,   o cualquier otro tipo de CPC´s,  tendremos la certeza de un buen rendimiento térmico.

Ø  Estufas de concentración indirectas.

Hasta ahora sólo se ha comentado acerca de estufas de aprovechamiento solar directo, es decir que deben recibir los rayos del sol a plomo, el dispositivo debe seguir al sol; esto representa que en  lapsos de tiempo, dependiendo del dispositivo, se deba mover la estufa. Pero esos no son los únicos dispositivos existentes; actualmente se encuentran diseñados diversos tipos de cocinas solares con aprovechamiento del sol de  forma indirecta. Estos dispositivos calientan un fluido, mismo que trasladan hacia un termo-almacenador que lo distribuye hacia el interior de una cocina convencional donde se trasfiere el calor a una parrilla que calienta los alimentos a la perfección.
 

El éxito de las cocinas indirectas se ha demostrado en países como Portugal, en casas ecológicas sustentables o en hospitales  en Colombia, para la cocción de alimentos. Estas cocinas solares tan sofisticadas, eliminan considerablemente las pérdidas de calor por conducción, convección y radiación.  Evitan el contacto directo del usuario con la energía solar y  funcionan similarmente como las estufas convencionales de gas L.P.
Es de obviar que el costo y mantenimiento de estos dispositivos es bastante elevado, la inversión inicial se recupera a mediano plazo, pero no existen muchas amas de casa que estén interesadas en invertir mucho dinero en este tipo de dispositivos; tampoco han sido tan difundidas y, por si fuera poco, no existen muchos especialistas en la materia para dar mantenimiento  a este tipo de cocinas. Además de que en países tercermundista no se cuenta con el suficiente recurso necesario para adquirirlas.

Ø  Cocinas con concentradores parabólicos compuestos de revolución.

Tecnología solar fue térmica diseñada por estudiantes e investigadores de la UIIM, en Michoacán. La innovación, hasta ahora única en su tipo de concentradores parabólicos compuestos de revolución, contemplan la óptica de no imagen, proporcionándole al  usuario seguridad y confort, además por su multiplicidad de parábolas concentran de manera más  eficiente la radiación del sol, proporcionándole al dispositivo una mejor potencia de cocción.