How to make a solar oven for kids (Locally Delicious)/es

Estábamos en la asignatura Engr205 Introducción al Diseño y trabajábamos para Locally Delicious diseñando un horno solar que niños de 8 a 12 años pudieran construir y usar de forma independiente. Este diseño se llevó a cabo en Cal Poly Humboldt, Estados Unidos. Nos animaron a "pensar de forma innovadora" y crear algo más original que una caja de zapatos cubierta con papel de aluminio. Queríamos que los niños reflexionaran sobre los alimentos que consumen y cómo pueden controlar su dieta. Tras investigar sobre hornos solares, materiales solares, las capacidades de los niños de 8 a 12 años y la transferencia de calor, ideamos varios diseños alternativos. El Horno Solar de Bolos fue elegido como nuestro diseño final porque era el que mejor cumplía con nuestros criterios. El Horno Solar de Bolos consiste en dos recipientes colocados uno dentro del otro, con el recipiente interior pintado de negro por fuera. Cada recipiente se sella con tapas o film transparente. El diseño también incluye un panel reflector hecho de una caja de cartón y papel de aluminio, doblado en forma parabólica. Probamos el Horno Solar de Bolos con niños de la Escuela Primaria Arcata, donde demostró ser un gran éxito. Cuando cocinamos con los niños a las 4 de la tarde, con el cielo nublado y poco sol, y una temperatura de unos 13 °C, los hornos alcanzaron los 65 °C en media hora. Dado que los alimentos diseñados para este horno no necesitan cocción previa para ser seguros, creemos que esta temperatura mínima es la adecuada. Confiamos en que, con mejor tiempo, los hornos alcanzarán temperaturas más altas. El horno solar tipo bolera cumple con todos los requisitos solicitados por nuestro cliente, Locally Delicious, por lo que esperamos que se incluya en su nuevo libro titulado Lunchbox Envy .

Locally Delicious es una organización fundada en Humboldt, California, Estados Unidos, por cinco mujeres que se hacen llamar "las tomateras tradicionales". Su objetivo es motivar a la gente a consumir alimentos locales y tomar decisiones saludables. Han sido defensoras de un estilo de vida sostenible durante mucho tiempo y han publicado su aclamado libro titulado Locally Delicious . Actualmente están trabajando en un segundo libro, Lunchbox Envy, cuyo objetivo es empoderar a los niños para que tomen sus propias decisiones alimentarias saludables y les enseñe a empoderarse. Este libro incluye recetas y proyectos sencillos, sabrosos, saludables y fáciles de preparar. Esperamos que nuestro diseño forme parte de este libro.

Diseñar un horno solar que niños de 8 a 12 años puedan construir y operar por sí mismos. Los alimentos que se cocinarán en este horno son bocadillos como bagels de pizza.

Estos criterios son los estándares que utilizamos para evaluar las soluciones.

Tabla 1 : Criterios, restricciones y ponderaciones del proyecto

El horno solar para bolos consta de dos recipientes sellados, uno dentro del otro, y un reflector parabólico. El recipiente exterior es de vidrio y el interior es de metal pintado de negro por fuera. Cada recipiente está sellado individualmente con tapas o film transparente. El reflector parabólico está hecho de cartón y papel de aluminio. El horno solar para bolos se muestra en la Figura 1.

Recipiente exterior: La capa más externa del horno solar de bolos consiste en un recipiente de vidrio o Pyrex bastante grande, de aproximadamente 38 cm de diámetro, como se muestra en la Figura 2. Un recipiente con asas facilita su uso, pero no es indispensable. Se puede adquirir en la mayoría de los supermercados. El vidrio permite el paso de la luz, pero al no ser un buen conductor del calor, este queda atrapado en el interior del recipiente. Este calor es el que cocina los alimentos.

Recipiente interior El siguiente elemento del horno solar de bolos es el recipiente interior, que es de metal, como se muestra en la Figura 3. Este es el recipiente de cocción y es el que se calentará. Este recipiente debe encajar dentro del recipiente de vidrio y debe haber un espacio de entre 0,6 cm y 1,9 cm entre ambos. El recipiente de vidrio exterior permite que la radiación solar penetre y caliente el espacio de aire entre los dos recipientes.

Recubrimiento negro en el recipiente interior. El recipiente interior está recubierto con una capa negra, como se muestra en la Figura 4. Si el recipiente interior incluye una tapa transparente, esta también debe recubrirse con la capa negra. El recubrimiento negro absorbe el calor dentro del recipiente. La pintura negra para barbacoas o estufas es la más adecuada, ya que no es tóxica al exponerse a altas temperaturas. El recubrimiento negro recoge la radiación que entra a través del vidrio y ayuda a elevar la temperatura ambiente en el espacio entre los recipientes.

Este diseño funciona manteniendo la radiación solar dentro de los recipientes. Esto se logra cubriendo el recipiente interior y el exterior, como se muestra en las figuras 5a y 5b. Las cubiertas intensifican el calor y permiten que los alimentos se cocinen. Tanto el recipiente interior como el exterior deben estar cubiertos, de manera que el recipiente interior, con su tapa, quede completamente dentro del recipiente de vidrio más grande. Lo ideal sería una tapa para cada recipiente; sin embargo, si no se dispone de una, cubrir cada recipiente individualmente con film transparente funciona como alternativa.

Panel reflector : Se utiliza un panel reflector para concentrar la luz solar y lograr una cocción más rápida y eficiente. El panel reflector es una caja de cartón apoyada y doblada en forma parabólica, recubierta con papel de aluminio, como se muestra en la Figura 6. La caja de cartón tiene un volumen de 45 x 45 x 45 cm, pero también funcionan cajas de dimensiones similares con una tolerancia de hasta 15 cm en cada dimensión. El panel reflector refleja una mayor cantidad de radiación solar hacia el horno solar de bolos, ya que su forma curva dirige la radiación desde diferentes direcciones.

El costo del diseño indica la cantidad de horas que nuestro grupo dedicó a este proyecto. Se invirtieron un total de 165 horas, la mayoría de las cuales se dedicaron a probar e implementar la solución. La Figura 7 muestra un gráfico circular con la cantidad de horas invertidas en cada sección del diseño.

La Tabla 2 muestra los materiales y sus costos para la creación del Horno Solar de Bolos. El precio de venta al público de todos los materiales necesarios es de $29.94, mientras que nosotros gastamos $20.97. Sin embargo, dado que muchos de los materiales necesarios para este diseño se pueden encontrar en casa, el costo estimado es de solo $5.99, que corresponde al precio de la pintura negra para barbacoas.

Tabla 2 : Tabla de costos

El horno solar para bolos es muy duradero y genera pocos residuos. Sus materiales son reutilizables, lo que reduce los costos de mantenimiento. Este diseño requiere una vida útil mínima de 3 usos, y todos los materiales durarán más. Solo será necesario reemplazar el rollo de film transparente y el rollo de papel de aluminio; sin embargo, cada rollo durará más de 20 usos.

Tras probar el horno con niños de la escuela primaria Arcata, concluimos que el Horno Solar de Bolos es un diseño eficaz para cocinar con niños de 8 a 12 años. Los niños se divirtieron cocinando con energía solar y pudieron construir el panel reflector y el horno con mínima ayuda. Después de probar el rendimiento del Horno Solar de Bolos en Arcata, California, con una temperatura exterior de 14 °C (57 °F), el horno alcanzó los 66 °C (150 °F) en media hora. En la Tabla 3 se pueden consultar más resultados de las pruebas. Dado que los alimentos diseñados para este horno no requieren cocción para ser seguros, esta temperatura es adecuada. En otras zonas con temperaturas exteriores y luz solar más elevadas, es razonable concluir que el horno alcanzará temperaturas más altas. Con base en los resultados de las pruebas realizadas en la escuela primaria Arcata, podemos concluir que el diseño del Horno Solar de Bolos puede ser creado y operado fácilmente por niños de 8 a 12 años de forma independiente.

Tabla 3 : Tabla de resultados

Para ver las instrucciones de implementación, vaya a: Instrucciones del horno solar para bolos

Los materiales para este diseño se pueden encontrar en muchos hogares y el diseño en sí es simple, lo que permite que los niños puedan recrearlo. Las ventajas de este diseño son que genera pocos residuos, los materiales se pueden reutilizar muchas veces y el costo de construcción del horno es muy asequible. Además, según los resultados de las pruebas realizadas con la Escuela Primaria Arcata, podemos concluir que el diseño del Horno Solar de Bolos puede ser creado y operado fácilmente de forma independiente por niños de 8 a 12 años. Creemos que el diseño del reflector parabólico también podría ser utilizado por niños de 11 a 15 años en sus clases de matemáticas. Dado que las parábolas siguen la ecuación y=mx², se podría calcular e implementar un reflector con forma parabólica perfecta. Estos cálculos suelen ser demasiado complejos para la mayoría de los niños de 8 a 12 años, pero están al alcance de los niños de 11 a 15 años.

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