Las cocinas Solares: ventajas y desventajas

 

Por Luis Bérriz y Manuel Alvarez

Ilustraciones: Anto

 

 

Podrá ser realmente la cocina solar una solución, aunque sea parcial,

al problema de la cocción de alimentos en las condiciones del clima cubano?

El éxito que ha tenido el uso directo de la radiación solar en procesos tales como el calentamiento de agua y otros fluidos, el secado de productos agrícolas e industriales y la producción de electricidad en lugares aislados, alienta a considerar también esta fuente de energía en la cocción de alimentos, por medio del uso de las llamadas "cocinas solares". cocina5.gif (22600 bytes)

Breve descripción de las cocinas solares

La experiencia ha demostrado que en una caja convenientemente aislada por el fondo y los lados, con una cubierta superior transparente orientada al Sol, de tal forma que capte la radiación solar, al introducirse en ella una chapa metálica pintada de negro, la temperatura de la misma sube rápidamente a 100 ºC o más.

Si la cubierta trasparente es un buen aislante térmico, por ejemplo, si está compuesta por dos láminas de vidrio separadas entre sí unos 10 a 20 mm, y esta misma chapa tiene un recubrimiento adecuado se alcanza una temperatura de 140 a 160 ºC .

En el sistema descrito se ha hecho uso del llamado efecto invernadero (ver Efecto Invernadero: ¿amigo o enemigo?, Energía y tú, no. 2, abril-junio, 1998) para mantener y aumentar la temperatura del objeto metálico gracias al aislamiento térmico, a evitar las corrientes de aire y a situar un vidrio como cubierta que deja entrar la luz pero no deja salir el calor.

También se puede lograr el calentamiento con ayuda de concentradores, o sea, superficies reflectoras cuya forma geométrica ayuda a que la radiación incidente sobre una superficie grande se concentre en un área varias veces menor.

En concentradores cilíndrico-parabólicos se pueden lograr, con la radiación solar, temperaturas de 800 ºC y en paraboloides, 3 000 ºC y más. O sea, la temperatura no es ninguna limitante para el uso de la energía solar en la cocción de alimentos, la cual se realiza normalmente, entre 90 y 110 ºC.

Son muchas las variantes de cocinas solares que se han probado en el mundo; entre las principales están:

Cocinas con concentración óptica

–de foco lineal.

–de foco puntual.

Cocinas sin concentración óptica

–fijas.

–orientables.

La cocina con concentración de foco lineal está formada por un espejo de forma cilíndrico-parabólica que concentra la radiación solar en un tubo por donde pasa un fluido, generalmente aceite, el cual es calentado a una temperatura de 150 a 250 ºC. Este fluido se hace pasar por la cocina o lugar donde están las ollas y su calor se utiliza para la cocción.

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El eje del concentrador cilíndrico-parabólico puede estar situado con orientación este-oeste, norte-sur o paralelo al eje de rotación de la Tierra, pero en todo caso, necesita un sistema de seguimiento al Sol, ya sea manual o automático, para que pueda concentrar los rayos solares en el tubo o captador.

La cocina con concentración de foco puntual está formada por un espejo paraboloide que con-centra los rayos solares en un punto donde va situada la olla, que capta directamente dichos rayos solares.

También en este caso es necesario un sistema de seguimiento al Sol, todavía más complejo que en las anteriores, ya sea manual o automático, y de forma continua o casi continua.

Las cocinas con espejos concentradores de foco lineal o puntual, utilizan solamente la radiación directa, o sea, los rayos que vienen directamente del Sol sin desviar-se, pero no aprovechan la radiación difusa.

Las cocinas sin concentración son muy sencillas, están formadas simplemente por un cajón convenientemente aislado por el fondo y los lados para que no pierda el calor y con una cubierta trasparente compuesta por dos láminas de vidrio separadas de 10 a 20 mm.

Dentro de este cajón van situadas las ollas para la cocción. Cuando estas cocinas son grandes, con un área de captación mayor de 1 m2, son generalmente fijas y se orientan hacia el sur, de tal manera que capten el máximo de energía solar a lo largo del día. Si sólo se quiere cocinar para el almuerzo, se orienta hacia el sudeste.

Las cocinas pequeñas de este tipo, son generalmente orientables, o sea, se pueden mover dirigiéndolas hacia el lugar donde más capten energía solar.

Esta orientación se hace cada 30 min o 1 h. En la mayoría de los casos, las cocinas orientables suelen tener un espejo plano que, colocado convenientemente, aumenta la radiación que recibe la olla.

La cocina solar de cajón es muy eficiente, primero, porque aprovecha tanto la radiación directa como la difusa y segundo y más importante, porque al estar totalmente aislada la olla, las pérdidas de calor son muy pocas.

Es bueno aclarar, que a pesar que este tipo de equipo utiliza la radiación total y no sólo la directa, no llega a elevar la temperatura lo necesario para la cocción si sólo hay radiación difusa, o sea, si el día está nublado.

Aspectos económicos de las cocinas solares

El costo de las cocinas solares es muy variable y depende principalmente de los materiales usa-dos, así como de su configuración. Existen cocinas hechas con materiales muy baratos como el cartón y otras con materiales muy caros como el acero inoxidable.

Existen cocinas muy sencillas de hacer como las de cajón y otras muy complejas como la de heliostatos con seguimiento solar por medio de mecanismos de relojería.

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Existen modelos pequeños demostrativos, hechos con cartón o madera, papel de aluminio y vidrio plano, que cuestan menos de $ 50 USD, teniendo en cuenta los materiales que hay que importar, pero en las condiciones climáticas de Cuba, pueden deteriorarse muy rápido y durar días o meses.

Una cocina solar de cajón que dure más de 10 años, hecha con materiales protegidos contra la corrosión, y para una familia de 4 ó 5 personas, cuesta alrededor de $ 300 USD.

Una cocina con concentración lineal o puntual, con mecanismo de seguimiento, de la misma capacidad, puede costar más de $ 600 USD.

Características de la radiación solar en Cuba

Uno de los aspectos importantes para determinar la conveniencia del uso de los equipos solares, es el conocimiento de las características de la radiación solar en el lugar, tanto su variación diaria como horaria.

Como se sabe, la intensidad de la radiación solar en Cuba tiene un valor considerable entre 900 y 1 000 W por metro cuadrado (W/m2) cuando incide perpendicularmente sobre una superficie, lo que significa un promedio aproximado de 400 W/m2 sobre la superficie de la tierra y más de 5 kW/h al día por metro cuadrado, como valor promedio anual.

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Además, la variación de un lugar a otro del país no es significativa, debido a su posición geográfica, alargada de este a oeste y entre los 20 o y 23 o de latitud norte.

Tampoco es tan significativa la variación entre el verano y el invierno como en otros países, por lo que en Cuba se puede utilizar la radiación solar en cualquier lugar y en cualquier época del año.

Sin embargo, a diferencia de los países continentales secos, la nubosidad en Cuba es muy alta, debido principalmente a los mares que la rodean.

Esto hace que la radiación solar sea muy intermitente o, mejor dicho, variable en intensidad, como puede apreciarse en el gráfico de radiación solar de un día típico en Cuba, en el que se nota una tendencia a una curva regular que corresponde a la radiación directa y caídas bruscas que obedecen a la presencia de nubes.

La radiación difusa tiene un valor promedio mayor de 40 %. La cantidad promedio de días nublados por mes es mayor que 10, aunque es difícil encontrar un día que no salga el Sol aunque sea por un momento .

Las horas de mayor insolación son de 10 a.m. a 2 p.m. hora solar, esto es, aproximadamente, de 10:30 a.m. a 2:30 p.m. en La Habana (11:30 a.m. a 3:30 p.m. hora de verano) y de 10 a.m. a 2 p.m. en Santiago de Cuba (11 a.m. a 3 p.m. horario de verano). El clima cubano está acompañado también por una alta humedad y frecuentes lluvias en los meses de mayo a octubre.

Estas características de la radiación solar en Cuba permiten una ventajosa utilización de esta fuente energética en equipos que aprovechen tanto la radiación difusa como la directa y que acumulen la energía, tales como los calentadores, los secadores y los sistemas fotovoltaicos para producir electricidad, pero no así en equipos que no tengan acumulación y trabajen con la radiación directa, como es el caso de las cocinas solares.

Ventajas y desventajas de las cocinas solares

Las ventajas de las cocinas so-lares son:

–No consume electricidad ni otro tipo de combustible.

–No contamina con gases nocivos ni afecta al balance térmico del planeta.

–Ayuda a la conservación de la naturaleza, en el caso que pueda sustituir la leña, protegiendo los bosques.

Las principales desventajas son:

–Es muy insegura en su funcionamiento, debido a la nubosidad que abunda en nuestro país, y por lo tanto, no se puede depender de ella para comer.

–El tiempo de cocción es largo, comparado con las cocinas tradicionales, y las que son orientables, requieren de gran dedicación.

–Se tiene que cocinar, generalmente, fuera de la casa o cocina, en un lugar donde reciba bien la radiación solar.

–El horario de comidas no podría ser fijo y estaría en dependencia de las condiciones climáticas de cada día.

Cocción de alimentos y eficiencia energética

Con relación al problema de la cocción de alimentos, consideramos que el camino a seguir es, en primer lugar, el aumento de la eficiencia energética en este servicio y en segundo, la búsqueda de los posibles combustibles alternativos para los territorios que no pueden ser abastecidos con los de importación.

Mediante el incremento de la eficiencia energética en la cocción, será posible disminuir el nivel de importación o aumentar el servicio con la misma disponibilidad de divisas, para lo cual, los principales factores a considerar son: lograr la más alta participación posible de alimentos cocidos industrialmente, la generalización de autoclaves y ollas de presión y de las cocinas más eficientes.

La paja de caña presenta un notable potencial, aunque para su uso masivo en la cocción se requiere de su densificación o briqueteado. Este combustible alternativo pudiera localmente ser el de participación inmediata a gran escala, si su desarrollo se prioriza consecuentemente.

Ya en algunos lugares como en la Ciudad Escolar "Camilo Cien-fuegos" de Granma, se están utilizando calderas de biomasa con alta eficiencia energética.

Conclusiones y recomendaciones

Las condiciones del clima cubano no permiten el uso diario, sino sólo esporádico de las cocinas solares en la cocción de alimentos.

El uso de la cocina solar como opción secundaria, puede llegar a ahorrar determinada cantidad de combustible, pero más efectivo sería el uso de calentadores solares para el precalentamiento del agua, con menores costos y mayor seguridad. Además, el agua caliente tendría otros usos, tales como el aseo personal y el fregado.

Es posible el uso de las cocinas solares en el desarrollo del turismo ecológico y en el campismo, como una opción más a las actuales, como vía del aprovechamiento de los recursos naturales en procesos puros, no contaminantes.

También es conveniente la existencia de cocinas solares demostrativas, junto con otros equipos solares, en círculos de interés en escuelas, para lograr la formación energética de los estudiantes. El uso de las cocinas solares ayudaría, entre otras cosas, a conocer más las características del clima cubano.

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