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Cocinero al sol.jpg
Icono de información de la FA.svgIcono de ángulo hacia abajo.svgDatos del proyecto
TipoCocina solar
AutoresTeri Grunthaner
Hecho
ReplicadoNo
CostoUSD 80,97
Manifiesto del OKHDescargar
Un paraguas para la lluvia, una cocina solar parabólica para el sol... ¡un Sunbrella!

La energía que se utiliza para cocinar de forma convencional procede de diversas fuentes: madera, gas, petróleo, carbón, electricidad, etc. Aunque la cocina solar parece ser una categoría aparte, es la base de todas las demás. La energía del sol impulsa el crecimiento de los árboles; las plantas y los animales enterrados en el fondo del océano hace cien millones de años se descomponen anaeróbicamente para producir petróleo crudo [1] ...

La diferencia entre utilizar técnicas convencionales, como la madera, el petróleo y el gas, y utilizar energía solar pura es el número de transferencias que debe realizar la energía (así como el subproducto de su uso, por supuesto). Para utilizar gas, por ejemplo, el sol brilla, el árbol crece, el animal come, el hongo se da un festín, el gas se quema y luego la olla se calienta. Para utilizar energía solar pura, como con una cocina solar, el sol brilla... y luego la olla se calienta. Simple, directo y aparentemente mucho más eficiente para cocinar alimentos para el consumo humano.

Diseños de cocinas solares

Pieza de rompecabezas de Octicons.svg

Las cocinas solares son concentradores solares en los que se ha sacrificado la precisión y la eficiencia en aras de la facilidad de construcción y el uso de materiales fácilmente disponibles. Se utilizan geometrías inexactas que aún permiten alcanzar temperaturas de ebullición del agua o de cocción del pan. Algunos cálculos relevantes para el diseño de cocinas solares con reflectores paraboloidales se pueden encontrar en la página de cálculos relacionados con el sol .

Existe una amplia gama de diseños de cocinas solares, cada una con sus propios costos, beneficios y condiciones óptimas. Algunos ejemplos...

Fondo

Los reflectores parabólicos [2] concentran la luz solar en un punto focal. Cuanto más exacta sea la forma, más preciso será el enfoque. Cuando una cocina solar parabólica no está orientada correctamente, el punto focal se dispersa, creando una reflexión parabólica fuera del eje. Por lo tanto, se deben realizar ajustes frecuentes de las cocinas solares parabólicas para mantener el foco en su lugar. Este enfoque crea temperaturas muy altas, ideales para áreas como el condado de Humboldt, donde el sol no es muy fuerte o directo [3] .

Las oportunidades abundan

Como estudiante que tomó Tecnología Apropiada en Cal Poly Humboldt en la primavera de 2009, con acceso a increíbles recursos humanos ( Bart Orlando y Lonny Grafman), no podía imaginar un mejor momento o lugar para diseñar, construir, probar y disfrutar cooperativamente una cocina solar con sombrilla.

En cada ángulo de este proyecto se presentan increíbles oportunidades de crecimiento, ya que puedo…

  • Establecer conexiones y amistades con miembros de la comunidad.
  • Trabaje en cooperación con profesores y estudiantes increíbles.
  • Ampliar mi conocimiento sobre las formas de utilizar la energía del sol.
  • Refrescar mis conocimientos de matemáticas y aprender a aplicarlos a la ingeniería.
  • Recicla materiales para otra generación
  • Aprovechar los recursos de información del colectivo de tecnología apropiado
  • Integrar la responsabilidad social, económica y ecológica en un proyecto de bricolaje
  • Crear una página web wiki
  • Inspirar a otros a hacer lo mismo y reconocer su abundancia de oportunidades.

Este proyecto fue verdaderamente posible gracias al único e inigualable Bart Orlando . Bart es un visionario de la tecnología apropiada que, entre muchas otras cosas, convierte artículos comunes en cocinas solares. Es mentor y trabaja con estudiantes en el área de Humboldt para diseñar y crear tecnologías innovadoras como la cocina solar de canasta parabólica para culturas no industrializadas y la cocina solar de silla Papasan para culturas industrializadas. Es un maestro de corazón y crea exhibiciones y demostraciones educativas dondequiera que va, desde eventos y escuelas hasta mercados de agricultores y cooperativas. Su misión es reducir los impactos negativos en la salud y el medio ambiente del uso de madera y otros métodos convencionales de cocción y hacer que la cocina solar sea accesible para todos... que cocinan alimentos. ☺ Gracias, Bart, por tu trabajo dedicado, tu guía y tu amistad. Se pueden ver más ejemplos de proyectos de AT que Bart ha imaginado en línea en Proyectos con Bart [4] .

Este proyecto se inspiró en otro Sunbrella fabricado en 2000. ¡Gracias a todos los que documentan su trabajo en línea!

Diseño

Un paraguas es una herramienta sumamente apropiada en el condado de Humboldt, al igual que una cocina que utiliza un recurso renovable limpio. Por eso, decidimos combinar los dos para crear un aparato increíble: un paraguas para la lluvia, una cocina solar para el sol... ¡un Sunbrella!

Criterios

Las pautas que utilizamos al diseñar Sunbrella, así como las que utilizamos para medir nuestro éxito, conforman nuestros criterios. También puedes considerarlos como objetivos...

  • Eficaz : puede cocinar alimentos y hervir agua.
  • Seguro : es estable mientras se cocina.
  • Portátil : se puede plegar lo suficientemente bien para transportarlo y almacenarlo de manera eficiente.
  • Funcional : puede soportar el uso bajo la lluvia sin sufrir daños.
  • Durable : puede soportar usos repetidos como cocina.
  • Simple : es fácil de entender, usar y construir.
  • Económico : utiliza materiales reutilizados/reciclados y genera pocos residuos.
  • Atractivo : despierta interés y pensamiento y es estéticamente agradable.

' Marco

El marco es como el esqueleto, es lo que sostiene la forma parabólica de la cocina. Como nuestro marco es un paraguas, buscamos por todos lados uno que tuviera el tamaño, la forma y el mango adecuados.

  • Tamaño : Cuanto mayor sea el diámetro de una cocina parabólica, más rayos de sol se reflejan en el foco. Calculamos que una sombrilla con un diámetro de entre 50 y 60 pulgadas sería la más adecuada, ya que queremos poder alimentar y mantener secas a algunas personas y, al mismo tiempo, poder transportar fácilmente la sombrilla Sunbrella.
  • Forma : la mayoría de los paraguas no son exactamente parabólicos, sino que suelen ser catenarios o cónicos . La cantidad de paneles que componen un paraguas determina la suavidad de la forma tridimensional, por lo que, cuanto más, mejor en términos de paraboloide. Nuestro objetivo era que nuestro paraguas tuviera no menos de 12 paneles.
  • Mango - Los extremos del mango son lo que realmente importa: el mango y la punta. Un mango recto nos pareció el más compacto y nos dio más posibilidades para los utensilios de cocina. La punta juega un papel muy importante en el montaje del Sunbrella, por lo que queríamos uno que fuera largo y resistente.

Después de muchas semanas de búsqueda en la región de Humboldt, decidimos comprar un paraguas en eBay: un paraguas blanco de 60 pulgadas de diámetro, 16 paneles, mango recto y una punta de 2,5 pulgadas que se extiende desde el mango (por lo que es realmente resistente). Aproximadamente una semana antes de que termináramos, encontramos el paraguas perfecto, casi idéntico a este, excepto que era mejor porque es de color arcoíris, el mango y las varillas son plateados (en lugar de negros) y tiene un punto focal más alto. Verá fotografías de ambos en esta página.

Reflectores

Los reflectores son lo que, como seguramente podrás adivinar, refleja los rayos del sol. Hay muchos materiales disponibles en el mercado que tienen distintos grados de reflectividad, durabilidad, precio, etc. En 2008, otro estudiante de Ingeniería 305 elaboró ​​una excelente tabla comparativa de reflectores. Lo ideal sería coser permanentemente sobre los paneles un material similar a la tela con un número de hilos muy alto, como el lamé líquido, para facilitar la instalación. Este material no estaba disponible fácilmente, pero sí lo hay*, así que decidimos crear reflectores individuales que se deslizaran sobre los paneles cuando se usaran como cocina y se guardaran cuando no se usaran. Nos decidimos por mylar y acetato de celulosa.

  • Mylar : película hecha de poliéster que tiene un 98 % de reflectividad. Tiene un color uniforme, estabilidad dimensional, alta resistencia al calor y no se desgarra. [5]
  • Acetato de celulosa : parece plástico, es fácil de cortar y es flexible. El acetato de celulosa se fabrica a partir de pulpa de madera y se puede convertir en abono e incinerar. También tiene poca retención térmica, es hipoalergénico y es resistente al moho y los hongos. [6]

Construcción

La construcción de los reflectores llevó mucho tiempo y energía. Tuvimos que hacer varias pruebas y errores para encontrar el tamaño correcto de reflector; no fue tan fácil como parece. Descubrimos que los paneles de la sombrilla no se podían cubrir con reflectores de triángulo isósceles debido a la curvatura, que causaba un espacio entre los reflectores en el medio cuando se doblaban para adaptarse a la curva. Entonces, decidimos ensanchar los ángulos del triángulo y permitir que uno de los lados que se encontraba más abajo en el ángulo más agudo sobresaliera hacia el área del siguiente panel.

  1. Mida el ancho de un panel individual (más algunos más para obtener un promedio) en el plano del borde y el punto medio, la longitud radial completa, la longitud radial entre el plano del borde y el punto medio, y la longitud radial entre el plano del borde y la longitud deseada de los reflectores (dejamos 4 pulgadas desde el vértice del paraguas).
  2. En un trozo grande de cartón, traza una línea (cerca de un lado) que tenga la longitud del ancho del plano del borde. Desde el punto medio de esa línea, dibuja una línea perpendicular igual a la longitud radial completa, marcando en esa línea el punto donde se encuentra el punto medio y la longitud deseada del reflector.
  3. En el punto medio, dibuje una línea centrada (su intersección en su punto medio) paralela a la línea del plano del borde con la longitud del ancho del punto medio.
  4. Con una regla (o cualquier borde recto largo), conecte un punto final de la línea del plano del borde con un punto final de la línea del punto medio en el mismo lado de la línea radial completa. Trace la línea desde el plano del borde hasta el punto de intersección con la línea radial completa. (Si no se cruzan, no hay problema). Repita con los otros puntos finales.
  5. Dibuje una línea paralela a la línea del plano del borde en el punto a lo largo de la longitud radial donde se encuentra la longitud deseada del reflector. Ahora debería tener un trapezoide con una altura igual a la longitud deseada del reflector y una base igual a la longitud de la línea del plano del borde.
  6. Coloque una hoja de acetato de celulosa con un lado y una esquina alineados con la línea del plano del borde y uno de sus puntos finales (respetuosamente). Fije firmemente la hoja en su lugar para que pueda cortar el trapezoide con un cúter.
  7. Desliza el trapezoide en una sección del panel. Evalúa cómo se alinea la pieza y realiza las correcciones correspondientes. En nuestro paraguas, uno de los lados se alinea perfectamente, mientras que el otro lado sobresale hacia la sección adyacente cerca del centro del paraguas. Nos gusta esto porque ayuda a mantener ese extremo hacia abajo en el siguiente panel.
  8. Continúe hasta que todos los paneles estén llenos.
  9. Para el mylar, cree una plantilla que sea idéntica a las piezas cortadas de acetato de celulosa, excepto que debe dejar un centímetro aproximadamente en uno de los bordes largos y en el borde del plano del borde para que sobresalga el acetato de celulosa.
  10. Pegue con cinta el mylar al acetato de celulosa a aproximadamente 1 centímetro por debajo del borde del plano del borde.

Pararse

El soporte es el soporte o base de la cocina solar. Es fundamental que el soporte se pueda ajustar fácilmente para que la cocina solar pueda seguir la dirección del sol con una interrupción mínima del proceso de cocción. Obviamente, el soporte también debe ser lo suficientemente fuerte y estar bien asentado para sostener la sombrilla con los alimentos en su interior.

Hicimos una lluvia de ideas sobre varios diseños diferentes para el stand, dos de los cuales realmente probamos:

  • Estaca : este diseño actúa como una extensión de la punta de la sombrilla. Atornillamos una estaca larga a un tubo de cobre largo que es lo suficientemente flexible como para ajustarse manualmente, pero lo suficientemente fuerte como para mantener su forma mientras sostiene la sombrilla. La estaca se clava firmemente en el suelo y luego la punta de la sombrilla se asegura en el extremo del tubo de cobre. Se necesita algún tipo de soporte para evitar que la estaca gire libremente en el suelo, como cuerdas elásticas también estacadas a ambos lados.
  • Trípode : los trípodes son fantásticos para colocar sobre una cocina solar porque están bien fijados a tierra y se ajustan y fijan fácilmente en cualquier dirección. Diseñamos una interfaz en la que la sombrilla se fija al trípode mediante una placa de aluminio, tuberías, soportes y tubos de goma. Esta interfaz se atornilla en el lugar donde normalmente se coloca una cámara y se sujeta cómodamente a la sombrilla. Para construir esta interfaz, tuvimos la suerte de conocer a alguien que tiene acceso a una máquina para trabajar el hierro que podía cortar y perforar la lámina de aluminio como si nada. ¡Gracias, John Davis de Solar Racks en Arcata!

Batería de cocina

Los utensilios de cocina son los que facilitan la cocción de los alimentos, incluida una olla, su base y, idealmente, un cortavientos (ah, y, por supuesto, una batidora y un agarrador de ollas). Por lo general, las cocinas solares parabólicas no tienen un eje que atraviese el punto focal. Esto genera algunos desafíos, pero a su vez permite la creatividad.

  • Olla : puede ser una gran variedad de cosas, como una sartén, un plato o un frasco. Sea lo que sea, debe ser negro, ya que el negro absorbe todo el espectro de luz. Al dimensionar la olla, es importante considerar el tamaño del punto focal (es decir, cuán enfocado está realmente) y la ubicación. Dado que el área focal de nuestra sombrilla (no era un punto muy grande) estaba sobre y por encima de las vigas, necesitábamos colocar la olla lo más abajo posible. Decidimos usar un plato para bunt cake, que es una olla con forma de rosquilla con un cono hueco en el medio. Esta olla se desliza sobre el mango y baja por el eje perfectamente y se acomoda sobre las vigas. Debido a que el fondo de la olla se calienta mucho, decidimos usar dos platos para bunt cake, uno dentro del otro con un poco de espacio entre ellos, para evitar que se queme la comida y permitir la convección.
  • Base : la base es lo que sostiene o suspende la olla. Debe poder soportar la alta temperatura de la olla y el mayor peso posible cuando está llena de alimentos. Para la Sunbrella, las vigas acanaladas actúan como base, pero como también son negras, necesitábamos protegerlas del calor intenso. Cubrimos las vigas acanaladas con papel de aluminio, colocamos un molde para tarta de hojalata debajo de las vigas acanaladas y pegamos un bloque de madera envuelto en papel de aluminio en forma de rosquilla debajo de la olla.
  • Escudo : Una especie de parabrisas transparente que deja un pequeño espacio entre él y la olla, lo que permite que la olla absorba los rayos del sol pero evita que el viento la enfríe por convección.

Envase

Como la sombrilla no siempre tiene que ser una Sunbrella, sería bueno tener un lugar de almacenamiento conveniente para los reflectores y otros componentes. Decidimos usar un trozo de tubería de PVC con dos tapas en los extremos. Cortamos una cuña de espuma para asegurar la sombrilla dentro del tubo. Los reflectores simplemente se envuelven en tela y se introducen en el interior. Se nos ocurrieron más ideas para el contenedor, que se pueden encontrar en la sección Más información.

Materiales y costos

CantidadMaterialFuenteCosto ($)Total ($)
1Sombrilla para bodas de 16 paneles y 60 pulgadas (más gastos de envío)eBay$17,95$27,90
1Rollo de Mylar de 25 piesDéjalo crecer$11.00$11.00
3Hojas de acetato de celulosa de 40 x 25 pulgadasCentro de Arte Arcata$7.00$21.00
1rollo de cinta de embalajeHardware Ace$3,50$3,50
2Plato para pastel BuntLa tienda de segunda mano del hospicio$1.00$2.00
1Tapa para pastel BuntLa tienda de segunda mano del hospicio$0,50$0,50
1Bloque de madera en forma de donutBart OrlandoDonadoGratis
1Rollo de aluminio recicladoHardware Ace$3,50$3,50
1Molde para tarta de hojalataCasa de amigosRescatadoGratis
1TrípodeBart OrlandoPrestadoGratis
1Lámina de aluminio de 5 x 4 x 3/16 pulgadasArcata Scrap and SalvageRescatadoGratis
1Tubo de acero inoxidable de 3/4 pulg.Arcata Scrap and SalvageRescatadoGratis
2Soportes para tuberías de 3/4 pulg.Hardware Ace$0,27$0,54
210-24 pernosHardware Ace$0,11$0,22
210-24 Tuercas NyloxHardware Ace$0,12$0,24
1Tuerca de mariposaHardware Ace$0,27$0,27
1ft de tubo de plástico de cauchoHardware Ace$0,57$0,57
1Gran trozo de espuma de desechoInflables de alasDonadoGratis
1Tubería de PVC de 4 pies y 4 pulgadasCentro de reciclaje de Arcata$4.00$4.00
2Tapas de extremo de PVCHardware Ace$3.00$6.00
Coste total$80,97

Herramientas

  • Gobernante
  • Regla de medir
  • Tijeras
  • Cuchillo de uso
  • Alicates
  • Tijeras de corte
  • Cartulina
  • Guantes
  • Gafas de sol
  • Computadora portátil
  • Cámara
  • Radio

Implementación

Configuración

Instalar Sunbrella es increíblemente sencillo y solo le llevará unos 10 minutos a una persona. Es tan fácil como...

Una vez que todos los reflectores estén en su lugar, tenga cuidado con la reflexión parabólica fuera del eje. Esta dispersión de la luz podría dañar los ojos de alguien o posiblemente provocar un incendio si el momento es adecuado y hay materiales inflamables cerca. Cuando no utilice la cocina, oriéntela 180 grados fuera del eje o cúbrala con una sábana.

Cocinando

¡Y ahora viene la parte divertida! Experimenta horneando, friendo, salteando... Consulta algunos fantásticos consejos y recetas de cocina solar en Internet y en libros para inspirarte.

Asegúrese de usar siempre gafas de sol con protección UV cuando utilice la sombrilla Sunbrella y tenga a mano agarraderas y toallas mientras cocina. Además, controle la iluminación de la olla... las cocinas solares parabólicas deben ajustarse cada 15 minutos aproximadamente para mantener un enfoque preciso en el sol.

Derribar

Gira la Sunbrella en dirección contraria al sol y deshaz lo que acabas de hacer... ¡es muy sencillo! Asegúrate de cuidar los reflectores. Apílalos, dejando el lado de acetato de celulosa hacia arriba en ambos extremos para protegerlos, y envuélvelos en un paño. Guardar la Sunbrella en el recipiente es bastante intuitivo, pero por si te lo estabas preguntando...

Evaluación

Entonces, al final, ¿cuánto cumplimos con nuestros criterios ? Aunque no quiero poner excusas, las limitaciones de tiempo fueron la razón principal para tomar decisiones apresuradas que no necesariamente se ajustaban a nuestros criterios... ¡pero lo intentamos!

  • ¿Efectivo? - Sí, horneamos galletas y un pastel con éxito. Lamentablemente, todavía tenemos que probar el agua hirviendo porque no hemos descubierto cómo evitar que se forme condensación en el eje y gotee sobre los reflectores Sunbrella. Mantendremos información actualizada sobre nuestras pruebas.
  • ¿Es seguro? - Sí, el Sunbrella aún no ha encendido el papel de construcción negro (aunque no dudamos que podría hacerlo en pleno verano) y el trípode es muy estable. Sin embargo, hay que tener cuidado con el reflejo parabólico fuera del eje, ya que podría dañar la visión de alguien. Además, tanto el mylar como el acetato de celulosa son inflamables.
  • Portable? - Yes, the Sunbrella's container takes up about 2-3 closed umbrella's worth of space and is lightweight. A smaller tripod is needed, however, as the one we had access to is too bulky for easy transport.
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  • Functional? - Yes, because the reflectors are taken out when not in use, the umbrella functions just like any other one.
  • Durable? - Yes and no, since though we have used the Sunbrella many times already, we are finding that the mylar is scratching where the reflectors slip under the ribs and contact the tabs.
  • Simple? - Yes, amazingly simple!
  • Economical? - Yes and no, as we did buy quite a few new materials, including the umbrella, mylar, and cellulose acetate. The mylar will also need to be replaced after a while. But, at least it's main input (Sun rays) is free, abundant, and clean!
  • Attractive? - Yes, I think it's beautiful! It combines common items that everyone recognizes, an umbrella and a tripod, into something (almost) everyone needs, a cooker! Also, both umbrella colors, white and rainbow, have the potential to spark great conversation about sunlight and the color spectrum.

Overall, a wonderful step towards low-impact, do-it-yourself living!

Furthur

A project is never done, as there is always an infinite number of ways to improve and adapt a technology. We had fun dreaming up some of the possibilities to take the Sunbrella (as the Merry Pranksters put it) FURTHURRRR!!

  • The container can be designed to also use the Sun's rays by using black tubing designed for holding hot water. While the Sunbrella is in use, the container can be filled with water and left in the Sun, providing a hot shower after a hot meal!
  • The end caps on the container can be filled with concentric cups for dishware.
  • A satellite receiver antenna could be connected to the Sunbrella's shaft for telecommunication.

Please add (and try!) your visions!

Literature Review

  • Radabaugh, Joseph M. 1998. "Heaven's Flame: A Guide to Solar Cookers." Oregon: Home Power Publishing.
    • The book outlines the environmental and social benefits of solar cookers, several different designs and experiments, and instructions on how to build the SunStar solar oven, as well as cooking tips and how to produce the SunStar Kit to send to others.
  • Halacy, Beth and Dan, eds. 1992. "Cooking With the Sun: How to Build and Use Solar Cookers." California: Morning Sun Press.
    • This book details how to build a solar hot plate and solar oven, with guidelines for usage and lots of recipes.
  • Martin, Rachel and others. "Design of Solar Ovens for Use in the Developing World." 2006. International Journal for Service Learning in Engineering 2, no.1: 78-91. http://www.ijsle.org/ (accessed February 10, 2009).
    • Los profesores y estudiantes combinaron pruebas de laboratorio realizadas en la Universidad de Cornell con investigación de campo realizada en Nicaragua para comprender lo que se necesita para diseñar hornos solares para su uso en el mundo en desarrollo.
  • Paredes, Juan Francisco. 2006. " Barbacoa solar portátil : una cocina parabólica portátil construida a partir de una sombrilla". The Solar Cooking Archive. http://www.solarcooking.org/ (consultado el 10 de febrero de 2009).
    • Instrucciones sobre cómo construir una cocina solar con una sombrilla, cartón aluminizado y un trípode.

Información del contacto

  • Teri Grunthaner — Socioeconomía y comportamiento, Cal Poly Humboldt '11 tlg49@humboldt.edu
  • Bart Orlando — Biología médica, UC Irvine '82 bart6591@yahoo.com
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