Medio Ambiente

Pandilla Juvenil (1ro. 2do. y 3ro. de nivel Secundaria)

PJ-MA-62 Horno Solar Casero

Asesor: MARISA CALLE MONROY

Héctor Sánchez Medrano[Xcaret]

Resumen

El costo de los combustibles en México a incrementado mucho, pero con este proyecto podremos hacer que las personas de bajos recursos puedan calentar su comida sin necesidad de usar algún tipo de combustible y no generar contaminación. El horno casero ayudará a las personas a tener una vida más sana y con menos contaminación, hará un ahorro de dinero ya que al no necesitar gas ni electricidad y lo podrán utilizar en otras cosas para así reducir el daño que hacen los hornos en el medio ambiente, así como evitar el calentamiento global, el deterioro de la capa de ozono y evita la quemar hidrocarburos. A parte, la ceacion de este sencillo horno es muy rapida, barata y facil.Esto nos permitira llevar este proyecto a lugares donde las personas no tengan luz o gas y asi tendran una forma de calentar lo que quieran sin tener que preocuparse, sin embargo tiene algunas desventajas, como lo son el tiempo de espera para que la comida se caliente, que en días nublados este producto nos va a ser inservible y que el cambio de el papel aluminio puede ser muy tardado ya que con el tiempo este se va deteriorando.Todo el proceso que se llevó a cabo nos indica que este producto tiene muchas ventajas para el ambiente, para las personas y para nuestras casas, este producto puede ser utilizado en zonas rurales o en zonas de bajos recursos, si tiene algunos inconvenientes pero no le quita la eficacia.

Horno Solar Casero

 

Pregunta de Investigación

¿Cómo elaborar un horno solar con papel aluminio, hoja de papel negra ,caja de zapatos y plástico para emplayar?

Planteamiento del Problema

Uno de los problemas más grandes que tenemos hoy en día es la contaminación ocasionada por muchos de los aparatos electrónicos y mecánicos que tenemos.

Uno de los aparatos más comunes son los hornos de microondas, los cuales al calentar alimentos utilizan mucha energía eléctrica y puede llegar a 

Según un estudio realizado por el Centro Nacional de Medio Ambiente de la Universidad de Chile (Cenma), algunas de los hornos de microondas a combustión más usadas producen mil, diez mil o cien mil veces más contaminación que un automóvil según datos de La Organización Social De La Salud (OMS).

Antecedentes

Horno solar, funcionamiento y aplicaciones

Un horno solar es un sistema óptico para proporcionar radiación solar concentrada. La energía concentrada de la luz solar se puede usar para:

 

  • El calentamiento simple de un material.
  • Experimentos de envejecimiento de plásticos o pinturas
  • Reacciones químicas endotérmicos
  • Experimentos de carga con componentes mecánicos o eléctricos

La diferencia del sistema del horno solar con un panel solar es que el panel solar capta y convierte directamente la energía solar mientras que el horno solar únicamente la refleja y la concentra en un punto.

 

¿Cómo funciona un horno solar?

El componente de concentración de un horno solar funciona en principio como un vidrio encendido. Por razones técnicas, sin embargo, se utiliza un espejo hueco o parabólico, que concentra la luz incidente del sol en un punto focal.

 

La superficie reflectante de este concentrador puede ser de un metro cuadrado a varios 100 metros cuadrados. Si se requieren áreas más grandes, generalmente se usa un campo de helióstatos, en el que varios espejos planos asignan la luz a un solo punto.

 

 

Para garantizar una iluminación óptima del concentrador, es necesario seguir continuamente el helióstato al sol. Esto se hace mediante un software que calcula constantemente la posición actual del sol. Otra opción es utilizar un sensor para determinar la posición del sol.

 

Para un horno solar con un concentrador, existen tres tipos:

 

  • Concentrador de seguimiento directo.
  • Estacionario en el eje concentrador con heliostato
  • Estacionario fuera del eje concentrador con heliostato rastreado.

Para concentradores más grandes, estos se componen de espejos planos individuales. También se pueden presentar en una disposición de Fresnel, de espejos de enfoque individuales.

 

Los componentes reflectantes deben cumplir con ciertos criterios cualitativos. Por lo tanto, es importante que la reflectividad sea lo más alta posible, o exactamente conocida, así como la dispersión de la superficie reflectante. Las longitudes de onda a reflejar también son un criterio importante, si, por ejemplo, se desea hacer uso de los componentes UV (A, B) de la luz solar.

 

 

La condición previa para una concentración efectiva es la luz solar directa dirigida. Por lo tanto, las condiciones climáticas en la ubicación de un horno solar juegan un papel importante.

 

Aplicaciones de un horno solar

Los rayos son enfocados sobre un área del tamaño de una olla y pueden alcanzar una temperatura de 4.000 °C, dependiendo del proceso instalado, por ejemplo:

 

  • Aproximadamente 1000 °C para receptores metálicos produciendo aire caliente para la siguiente generación de torres solares.
  • Aproximadamente 1400 °C para producir hidrógeno rompiendo moléculas de metano.
  • Hasta 2500 °C para probar materiales que serán usados en ambientes extremos tales como reactores nucleares o vehículos espaciales para reentradas atmosféricas.
  • Hasta 3500 °C para producir nanomateriales por sublimación inducida solar y enfriamiento controlado, tal como nanotubos de carbono​ o nanopartículas de zinc.

 

Su dependencia de un clima soleado es un factor limitante como una fuente de energía renovable en la Tierra, pero podría ser combinado con sistemas de almacenamiento de energía termal para la producción de energía durante días nublados o durante la noche.

 

 

También existen los hornos solares a pequeña escala, en estos casos la temperatura en el punto de concentración no es tan alta. Se utilizan, por ejemplo para alimentar motores Stirling pequeños o cocinas solares.

 

Cocinas solares

El principio del horno solar también se usa para construir cocinas solares baratas y para la pasteurización solar de agua.​

 

Una cocina solar generalmente consta de una o más placas de metal dispuestas como un espejo cóncavo, de modo que se genera calor en el foco.

 

Los hornos solares se han presentado como una alternativa adecuada para los países en desarrollo soleados desde la década de 1960. Esto es por razones de salud y ambientales. Después de todo, el uso de una estufa solar libera menos gases dañinos que con la cocina tradicional en leña u otro material vegetal.

 

 

Además, mientras se cocina con una cocina solar no se basan en el uso de la planta o de combustibles fósiles y reduce las emisiones de gases de efecto invernadero.

 

Sin embargo, la tasa de aceptación de las cocinas solares en los países en desarrollo es baja, en parte debido a factores económicos, culturales y políticos.

 

Horno solar. ¿Qué es? ¿Cómo funciona? Tipos de hornos solares.

 

¿Qué es un horno solar?

La variedad más común y popular de cocinas solares es el horno solar, pues es el tipo de cocina solar que resulta más fácil y económico de construir o adquirir.

 

Su diseño está basado en el concepto de un horno moderno y tradicional, donde la comida se coloca dentro de una caja aislada con el propósito de retener o atrapar los rayos solares, como un colector solar, convirtiéndolos en energía.

 

Este tipo de cocina solar no refleja la luz en un punto especial como las estufas solares, sino que almacena los rayos solares hasta calentar todo el contenido de la caja.

 

Los hornos solares, a diferencia de las estufas solares parabólicas, no tienen que estar reposicionando conforme se cocina, es decir, no es necesario que se esté vigilando la comida.

 

¿Para qué sirve un horno solar?

Los hornos solares o estufas solares de caja pueden alcanzar temperaturas de hasta 150°C. Si la comida contiene humedad, sólo se puede llegar a los 100°C, sin embargo esto es suficiente para cocinar, freír o guisar cualquier alimento.

 

Con un horno solar se pueden hornear galletas y pasteles al igual que en los convencionales.

 

Así mismo, se puede pasteurizar el agua para que sea potable, e incluso desinfectar utensilios.

 

Más productos solares.

 

¿Cómo funciona un horno solar?

Para que los rayos solares se conviertan en energía calorífica deben ser capaces de alcanzar el utensilio de cocina (sartén, olla, cazuela), pasando a través de la cubierta transparente (vidrio o plástico) que está en la cara superior de la caja. Los rayos ultravioleta luego se convierten en rayos infrarrojos más largos que calientan el recipiente y la comida.

 

Los rayos UV más largos no son capaces de regresar a su lugar de origen, quedando atrapados en el horno, creando así una acumulación de calor, que aumenta la temperatura dentro de niveles de cocción sostenibles y haciendo que la comida se cocine.

 

Un horno solar puede estar hecho de casi cualquier material, como: madera, plástico y cartón. Por lo general, se compone de dos cajas de tamaños muy distintos, una dentro de la otra, creando así un espacio entre ellas, el cual se rellena con algún tipo de aislante, como papel o fibra de vidrio. Esto se hace con la finalidad de crear una barrera entre las dos cajas para prevenir el escape de calor por conducción.

 

La cubierta transparente que cubre la parte de arriba de la caja actúa como en el efecto invernadero, pues atrapa el calor al tiempo que permite que la luz solar pase, además de que previene que se escapen los rayos del Sol. Esta cubierta puede estar hecha de plástico, de vidrio o de bolsas para horno.

 

Tipos de hornos solares que existen.

-Hornos solares con reflectores.

En ocasiones, a los hornos solares se les puede colocar paneles con el propósito de que se reflejen en mayor medida los rayos solares y se concentren en un punto específico, donde se tiene el recipiente con comida. De esta manera, se alcanzan temperaturas más altas y se logra una mayor efectividad al momento de cocinar la comida.

 

-Hornos solares sin reflectores.

Al cocinar utilizando este tipo de hornos solares, se hace necesario reposicionarlos para encararlos al Sol, mientras éste se está “moviendo”. No es necesario colocarle reflectores al horno en lugares donde la temperatura sea constante durante el día.

 

HORNO SOLAR CASERO

Disfrute de las bondades de la tecnología solar en sus días de campo, playa, jardín o para uso diario; sólo prepare sus alimentos y déjelos cocer, al llegar la hora de la comida sus alimentos estarán listos para servir a la mesa.

 

SAECSA Energía Solar, presenta el Horno Solar para Alimentos, capaz de lograr la cocción de sus comestibles, tales como: carnes, verduras, legumbres y postres en menos de una hora, ya que alcanza una temperatura de 80°C a 110°C, aún en días semi-nublados.

 

Con su alto y sofisticado diseño termosolar, integra dos compartimentos con separadores para introducir una amplia variedad de alimentos; incluso pan y tortillas. Al estar en un área libre de sombra, podrá disfrutar de su energía calorífica a partir de las 11 de la mañana y hasta las 4 de la tarde

 

Cocine hasta 15 kilos de carne en intervalos de 2 a 3 kilos en 45 a 50 min en promedio

 

¿Cuáles son las ventajas que le ofrece el Horno Solar SAECSA?

Ofrecer un ahorro del 75% en gas o energía eléctrica para cocinar.

Mantiene y conserva los valores nutrimentales de sus alimentos sin dejar a un lado su exquisito sabor.

Nunca obtendrá comida quemada.

Siempre estará listo a temperatura exacta en el momento que así lo desee en un horario de 11 a 4 de la tarde.

La cocción de los alimentos estará lista en menos de una hora.

Carece de partes mecánicas o eléctricas que se desgasten.

Tiene una vida garantizada de 15 años.

Es una tecnología que favorece al medio ambiente.

 

¿Cómo funciona un horno solar?

El funcionamiento de este tipo de hornos solares se basa en tres principios: el del efecto invernadero, la concentración de la luz solar y en el aislamiento de calor. Básicamente, el horno capta los rayos del sol en su interior, ya que los deja pasar a través del cristal. Una vez en su interior, la luz se transforma en calor, gracias a las placas que contiene, que absorben el calor y lo mantiene. La longitud de onda que tiene ahora el calor generado hace que este no pueda volver a salir al exterior . Así, de forma gradual, se aumenta la temperatura en el interior del horno.

Todo esto no serviría de nada si el horno no tuviera un buen aislamiento. Que los materiales y la forma en la que está hecho el horno suponga un buen aislamiento térmico hace que el calor no se disipe por otros medios y así se mantenga durante su utilización. Por otra parte, otro tipo de hornos realiza una concentración de la luz solar en un solo punto para calentar el material o alimentos deseados, tal como hace, por ejemplo un concentrador stirling. Esto es lo que se conoce como horno solar parabólico.

Partes de un horno solar y materiales

El esquema de un horno solar está formado por los siguientes elementos:

  • Dentro de las partes de un horno solar casero está el área de cocción, teniendo forma de caja cubierta por un aislante térmico en cada una de las paredes para absorber una gran cantidad de calor y lograr el objetivo de cocinar.
  • La cubierta transparente. Llamada así porque en la mayoría de los casos la cubierta es de un material de cristal por donde pasan los rayos solares enviados a través de los diferentes puntos.
  • La placa absorbente. Es el elemento encargado de convertir la luz en calor siendo empleada por materiales térmicos de color negro, siendo los más convenientes.
  • Los reflectores. Son una parte opcional de este horno casero, pero muchos deciden incorporarlo ya que ayuda a captar mayor cantidad de luz obteniendo así una mayor cantidad de calor y una mejor función a la hora de cocinar.

Beneficios del horno solar casero

Son muchas las ventajas de tener un horno solar casero, por eso aquí estamos nombrando algunas ya que es una fuente de energía solar y no utiliza leña o algún tipo de combustible. Los beneficios no serán sólo para nosotros en comodidad y gastos sino también para el medio ambiente.

Objetivo

Elaborar un horno casero para poder disminuir la contaminación ocasionada por los hornos de gas y de energía eléctrica

Justificación

El horno casero  ayudará a las personas a tener una vida más sana y con menos contaminación, hará un ahorro de dinero ya que al no necesitar gas ni electricidad, lo podrán utilizar en otras cosas para así reducir el daño que hacen los hornos en el medio ambiente así como evitar el calentamiento global y el deterioro de la capa de ozono y evita la  quemar hidrocarburos.  

El cuidado de la economía y el medio ambiente son muy importantes, por que este problema se halla presente no solo en México. Es importante considerar que en México existen regiones o lugares con alta radiación y a diferencia de otros países se tienen días soleados muy seguido.  puede sustituir a las parrillas o incluso a la estufa normalmente se asocia energía solar con la alta tecnología y con procesos técnicos complicados. Con el fin de mostrar lo accesible y cotidiano que puede resultar la energía solar, se propone, a los alumnos y alumnas, la manera de fabricar con materiales fácilmente accesibles (cartón y plástico) un horno que cocina exclusivamente con energía solar. Puesto que se puede realizar con elementos y desechos domésticos, favorecemos de esta forma la conciencia ecológica de reutilización. La propuesta se brindará ayuda a las poblaciones de bajos recursos con el beneficio de que sea con artefactos fáciles de conseguir.

Hipótesis

Si logramos elaborar un horno solar con materiales  reciclados, podremos disminuir la contaminación generada por hornos de gas 

 

Método (materiales y procedimiento)

 

  • 1 caja  grande de zapatos
  • Lápiz o bolígrafo
  • Regla
  • Cúter
  • Cinta adhesiva
  • 1 cartulina negra
  • Papel de aluminio
  • Plástico de cocina o una lámina de metacrilato
  • 1 pincho de brocheta de madera o lápiz
  1. Limpia la caja. No dejes ningún resto de comida en el interior. También es importante que no tenga roturas.
  2. En la parte superior de la caja dibuja un cuadrado grande. Deja al menos 2,5 centímetros de distancia en cada uno de los bordes.
  3. Con el cúter corta las dos partes laterales y la inferior del cuadrado que has dibujado. Deja un lado sin cortar, el que permite que la tapa se abra y cierre, de este modo tendrás una solapa en la parte superior de la caja.
  4. Forra el interior de la tapa con papel de aluminio. Pégala para que no se mueva.
  5. Levanta la solapa y forra el hueco que queda con plástico de cocina.  Es importante que el film cierre por completo la abertura de la caja.
  6. Cubre el interior del recipiente con papel de aluminio. Asegura con cinta aislante.
  7. Pega una hoja de papel negro en la parte inferior de la caja, es importante que esté centrada. Esta lámina funcionará como disipador de calor en el horno solar.
  8. El último paso es colocar un pincho de brocheta, un palo o un lápiz en un lateral para que la tapa del horno solar se mantenga levantada. Pega con cinta adhesiva. 
  9. Ha llegado el momento de cocinar. Por ejemplo, puedes hacer un sándwich de queso. Para que se derrita coloca el bocadillo en un trozo de papel de aluminio que te servirá como bandeja sobre la cartulina negra. Pon el horno solar en un lugar donde reciba directamente la luz del sol y deja que haga su trabajo hasta que el queso esté derretido.

 

https://www.youtube.com/watch?v=EYLkjwbeDsY

Galería Método

Resultados

Se obtuvo un horno solar casero funcional hecho con materiales que regularmente se encuentran en la casa y que también son muy fáciles de conseguir, aparte de no costar mucho dinero, los alimentos se calientan y no se necesita más que poner el horno solo con la comida adentro y esperar. Muchas personas ocupan hornos para calentar sus comidas y al usarlo no saben que le están causando mucho daño al medio ambiente por la contaminación que el horno genera, en cambio, este no genera ningún tipo de contaminación y es amigable para el medio ambiente.

Galería Resultados

Discusión

Este producto es muy bueno ya que no contamina y funciona muy bien, no necesita energía eléctrica ni combustible, los materiales son básicos y fáciles de encontrar en cualquier supermercado, no cuesta mucho y lo único que necesitamos es la luz del sol. Sin embargo tiene algunas desventajas, como lo son el tiempo de espera para que la comida se caliente, que en días nublados este producto nos va a ser inservible y que el cambio de el papel aluminio puede ser muy tardado ya que con el tiempo este se va deteriorando.

 

Conclusiones

Todo el proceso que se llevó a cabo nos indica que este producto tiene muchas ventajas para el ambiente, para las personas y para nuestras casas, este producto puede ser utilizado en zonas rurales, o en zonas de bajos recursos para calentar la comida sin necesidad de hornos eléctricos o de gas, en viajes también nos puede servir ya que no es muy difícil de transportar. Si, existen algunos tipos de desventajas que  pueden perjudicar el rendimiento del horno pero estas desventajas no quitan que este producto puede ayudar bastante.

 

 

 

Bibliografía

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography