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sábado, 26 de diciembre de 2015

Turismo Rural Sostenible con Energías Renovables

En estos tiempos hablar de turismo rural, ecoturismo, turismo comunitario, turismo sostenible, turismo compartido,..., entre otros términos parecidos, ha ido acrecentándose en beneficio de las poblaciones rurales donde a manera natural, autóctono, vernacular, y costumbrista, muestran sus quehaceres a quienes los visitan con el afán de compartir e intercambiar experiencias, saberes, idiomas, costumbres,..., y que además de ello, les permita generar y recaudar sus propios ingresos y que de manera indirecta contribuya a no perder la identidad cultural y cada vez más sean incluidos como cadena productiva en el ámbito social. Si a todo lo mencionado le agregamos la sostenibilidad energética con tecnologías limpias, podríamos hablar de un turismo rural limpio, eficiente, y sostenible. Las energías renovables calzan muy bien en este tipo de turismo porque lo más natural siempre se encuentra ubicado en zonas no tan accesibles de llegar y tener las facilidades energéticas, de comunicación, confort, ..., que con las tecnologías limpias se pueden solucionar y contar hasta en el lugar más inhóspito, con energía limpia proveniente del Sol. En la actualidad se pueden encontrar kids de aparatos solares portátiles como lámparas, cargadores de celulares, baterías livianas,..., que nos pueden sacar de apuros en caso uno se encuentre en una zona lejos de la red convencional. Una casa albergue de dos habitaciones puede auto sustentarse con 150Watt de potencia de paneles FV para iluminación y una radio en DC, además de ello de acuerdo a la ubicación puede abastecerse energéticamente de un pequeño biodigestor, una turbina eólica de 100Watt, e invernaderos de cultivos agroalimentarios. Para complementar lo concerniente al tema les comparto algunas presentaciones donde podrán encontrar además de términos referentes al turismo, lugares hermosos por conocer en Sudamérica.

sábado, 12 de diciembre de 2015

COCINAS SOLARES EN EL PERU

En el Perú, la tecnología solar para la cocción de alimentos inicio su desarrollo en Ayacucho promovida por la Universidad local y el INAEN, en los años 70. Allí se construyeron cocinas tipo Caja Caliente, pero su difusión fue muy pequeña.

Recién en 1994, con el apoyo de instituciones religiosas y obreras de Bavaria (Alemania), las cocinas solares iniciaron su difusión en el Perú en dos lugares.

En un pueblo joven de Chimbote, se instalaron 100 cocinas solares, tipo Espejo Concentrador o de enfoque, importadas de Alemania, actuando como contraparte peruana la Universidad Nacional del Santa. Estas cocinas solares tenían un costo de EUA $500.

En la actualidad, la difusión, implementación y la transferencia de esta tecnología, está siendo realizada por las ONGs ubicadas en las regiones al Sur del país como, Ayni de Ayacucho, Inti de Arequipa, Taller Inti, Sierra Productiva, Cecade, entre muchas otras más.
En el 2004 el MINEM elaboró el Diagnostico de la Situación Actual del Uso de la Energía Solar y Eólica del Perú [1],  encontrándose la siguiente tabla:



La cantidad de cocinas solares instaladas es insignificante aun en el país porque hay otras prioridades en el uso de combustibles para cocinar como el gas, leña, carbón, entre otras, así como lo demuestra el cuadro siguiente elaborado por el Fondo de Inclusión Social Energético (FISE) [5].


De acuerdo al estudio desarrollado por el Fondo de Inclusión Energética (FISE), se encuentra que las cocinas solares están dentro de las tecnologías maduras capaces de cerrar las brechas de los servicios de energía teniendo considerando la disponibilidad, la capacidad y las ventajas de cada una de ellas [5].

Fuente FISE

APLICACIÓN EN EL ÁMBITO INTERNACIONAL

En África
·         La ONG Círculo Solar mediante su programa de cocina solar en Masasi al sur de Tanzania, a principios del 2013 ha distribuido 3000 hornos solares. El programa dona la cocina solar por medio del trueque, ellos aprende acerca de la cocina solar, la construyen, y son dueños de su propia cocina solar [2].


·         En Madagascar, la inversión a largo plazo ha creado una empresa próspera en cocina solar - El equipo de la Fundación Suiza ADES (ADES) comenzó su programa de cocina solar en Madagascar en el 2001. Para el año 2012, han enseñado a la gente de Madagascar a construir y utilizar más de 50 000 cocinas solares, reduciendo el consumo de madera local en un 65%.


En Asia
·           El gobierno de la India, ha incluido en su plan de cinco años de gobierno, la enseñanza acerca de la cocina solar en 500 mil escuelas, para lo cual se tiene presupuestado invertir aprox. $ 600,000,000USD. Esta iniciativa no sólo ayudará a salvar el medio ambiente, sino que, va a exponer la cocina solar a millones y millones de niños en edad escolar y construir la confianza de que estos sistemas funcionan.

·         30000 cocinas solares parabólicas fueron distribuidos en Indonesia para reducir el consumo de querosene. Funcionarios de Yakarta Indonesia con la ayuda de la empresa alemana EnerXi GmbH, comenzaron el 2007 como parte de un proyecto de Mecanismo de Desarrollo Limpio reducir el consumo de querosene con las cocinas solares. Yakarta consume alrededor de 2,7 millones de litros de querosene al día. Una familia usando un litro de kerosene por día emite dos toneladas de dióxido de carbono (CO2) cada año. A través de los proyectos del MDL, los países en desarrollo pueden obtener reducciones certificadas de emisiones (RCE) en base a la cantidad resultante de la reducción de CO2.

En América Latina
  • · Bolivia y Perú se han beneficiado de los programas de cocina solar con éxito de La ONG francesa, Bolivia Inti-Sud Soleil y boliviana ONG CEDESOL, en conjunto han capacitado a miles de bolivianos y peruanos a construir y utilizar robustas cocinas solares y estufas de bajo consumo. Bolivia Inti-Sud informó en el 2011 que se han distribuido más de 20 000 electrodomésticos ecológicos desde el 2000.


  • ·         En setiembre del 2014: Bolivia Inti-Sud Soleil informó acerca de los siguientes datos sobre su distribución de cocinas solares [2]:

Puno, Perú: 3835 cocinas solares desde el 2001.
Arequipa, Perú: 3533 cocinas solares desde el 2005.


CONCLUSIONES

  • o   El uso de la cocina solar es una alternativa tecnológica  de mucha importancia por la multiplicidad de beneficios que traería su diseminación masiva.
  • o   El uso de las cocinas solares en el medio rural está limitado porque en las horas de cocción las personas están en el campo.
  • o   Hay desconocimiento de la población respecto a esta tecnología de cocción, falta más difusión y educación. Faltan campañas de información por parte del estado
  • o   Los inconvenientes en la transferencia tecnológica están en la parte cultural y social.


 REFERENCIAS


  • [1] Ministerio del Ambiente (MINAM), El Perú y el Cambio Climático, 92,  Perú, junio 2010
    [2] http://solarcooking.wikia.com/wiki/Bolivia_Inti-Sud_Soleil#Recent_news_and_developments
    [3] RICSA, Libro de Cocción Solar, cap. 1-8, Argentina, 1999.
    [4] Miguel Manchado Megía, Proyecto de Fin de Carrera: Caracterización de una Cocina Solar Parabólica, Universidad Carlos III de Madrid, 88-98, España, 2010.
    [5] Organismo Supervisor de la Inversión en Energía y Minería (OSINERGMIN), Proyecto FISE, Propuesta metodológica para el logro del acceso universal de la energía en el Perú, 51-52, 2014,10-13, 24-26, Perú, 2015. 
  • Páginas webs consultadas:
    -   http://solarcookers.org/
    -   http://www.solarcookingatlas.com/
    -   http://solarcooking.wikia.com/wiki/Solar_Cookers_International_Network_(Home)











viernes, 20 de noviembre de 2015

APLICACIONES FOTOTERMICAS A BAJAS TEMPERATURAS: COCINAS SOLARES



1. INTRODUCCIÓN

La energía es la base de toda actividad humana, por lo que debe ser utilizada con eficiencia y responsabilidad ambiental. El Ministerio de Energía y Minas del Perú el 2004 realizo un diagnóstico de la situación actual del uso de la energía solar y eólica en el país; en ella se muestra que existe una escasa cantidad de cocinas solares instaladas en todo el país, 640 en total [1]. En la actualidad  son los Organismos No Gubernamentales los que están impulsando y difundiendo esta tecnología. Según reportes e información en el tema, la ONG Francesa Bolivia Inti-Sud Soleil y boliviana ONG CEDESOL, informa que en el Perú ha distribuido entre Arequipa y Puno más de 7000 cocinas solares [2].

El escaso número de cocinas solares instaladas, nos muestra que dicha tecnología solar aun no es una tecnología apropiada por los usuarios tanto de la zona rural como de la zona urbana; más aún si la energía del Sol es económicamente rentable, viable y estable.
Para lograr un eficiente y responsable aprovechamiento del recurso energético solar, es necesario que desde las unidades familiares se genere una nueva mentalidad, una nueva cultura de uso de las energías renovables; ello puede iniciarse a partir de tecnologías prácticas y sencillas que puedan ser apropiadas por el usuario y que incorporen a su cultura de vida; ello compromete a generar mecanismos de masificación del uso de la tecnología solar orientado dentro de los enfoques de la educación ambiental y desarrollo sostenible. 

2  TIPOS DE COCINAS SOLARES
Las cocinas solares, es decir, los artefactos que permiten cocinar alimentos usando el sol como fuente de energía, se clasifican en:

2.1 Cocinas solares tipo horno o caja

Consisten de una caja térmicamente aislada que ha sido diseñada para capturar la energía solar y mantener caliente su interior. Están hechas con materiales que generalmente son de baja conducción de calor, lo cual reduce el riesgo de quemaduras en los usuarios, evita la posibilidad de incendio (tanto de la cocina como del lugar en el que se utiliza) y, además, impide que los alimentos se quemen, conservando su sabor y valor nutritivo.

2.2 Cocinas solares parabólicas o parabólicas de concentración

Se basan en la concentración de la radiación solar en un punto denominado foco, típicamente a través de un reflector parabólico. En dicho foco se coloca la olla que cocinara los alimentos. Estas cocinas generan altas temperaturas y permiten freír alimentos o hervir agua.


2.3 Cocinas solares mixtas

La mayoría de las cocinas solares se valen de los dos métodos anteriores para conseguir altas temperaturas. Los hornos lo logran añadiendo reflectores exteriores, que por reflexión aumentan la densidad energética que atraviesa el vidrio. En la mayoría de los casos los reflectores son de tipo plano. En el caso de cocinas de concentración, se logra introduciendo el recipiente con comida en otro recipiente acristalado o bolsa de plástico transparente que realice el efecto invernadero. 


2.4 Cocinas solares indirectas

Las cocinas indirectas aprovechan la energía solar almacenada en un fluido térmico para calentar los recipientes. El sol calienta un fluido térmico (aceites generalmente) a través de unos colectores solares y se almacena en un depósito aislado. Cuando se necesita cocinar, el fluido se bombea hacia las cocinas. Las cocinas deben estar lo más cerca posible del depósito para evitar pérdidas mecánicas.
Este tipo de cocinas son más complicadas de diseñar y tienen un alto costo. Se utilizan para hospitales o comedores comunes. Gracias al almacenamiento, se puede cocinar en cualquier momento de manera similar a como se hace en una cocina convencional. 


3.  PRINCIPIOS DE DISEÑO DE UNA COCINA SOLAR

3.1   GANANCIA DE CALOR

En un horno solar se logra aumentar el calor gracias a los siguientes procesos:

3.1.1  Efecto invernadero

Este efecto permite atrapar el calor al interior del horno y aumentar la temperatura como resultado del calor producido en espacios cerrados en los que el sol incide a través de un material transparente  como cobertura. La radiación solar  (fotones) pasa fácilmente a través de la cobertura y es absorbida y reflejada por los materiales que están en el espacio cerrado. La energía que es absorbida se convierte en energía calorífica, la cual tiene una mayor longitud de onda. A causa de esto, la mayor parte de esta energía radiante no puede atravesar el cristal por segunda vez, por consiguiente es atrapada al interior del espacio cerrado. Así, la luz reflejada es absorbida por los otros materiales en el espacio interior de la caja y solo atravesaría nuevamente el cristal si no hubiera cambiado  su longitud de onda.

3.1.2      Orientación del cristal

Cuanto más directamente se encare el cristal al sol, mayor será la ganancia de calor solar. Es por ello que en algunos diseños la cobertura es inclinada, de manera que el horno tenga mayor área expuesta al sol que un horno con cobertura de vidrio horizontal. En nuestro medio, a causa de su ubicación, la inclinación de la cobertura  permite una mayor ganancia de calor. Sin embargo, hay que tener en cuenta que a través de esta mayor área también se puede perder calor.

3.1.3      Reflectores

Mientras mayor cantidad de radiación solar entre en la caja, mayor será la cantidad de energía dentro de ella. Es por esto que generalmente se usan reflectores externos de aluminio pulido para aumentar la cantidad de radiación solar que incide en la cobertura de vidrio.

3.2   PERDIDA DE CALOR

La segunda ley de la termodinámica plantea que el calor siempre fluye de mayor a menor temperatura. En el caso de una cocina solar, el calor se pierde fundamentalmente por tres procesos: conducción, radiación y convección.

3.2.1  Pérdida de calor por conducción

El calor dentro de la cocina solar se pierde cuando las moléculas viajan a través de las moléculas del material de la caja hacia el aire que esta fuera de la caja. Es por esto que en todo diseño tradicional de un horno solar se usa un material como aislante térmico.
En el gráfico, la chapa absorbente calentada por el sol conduce el calor a la parte inferior de la sartén. Para prevenir la perdida de este calor vía conducción a través de la parte inferior de la cocina, la chapa absorbente se eleva de la parte inferior utilizando pequeños espaciadores aislantes.


3.2.2  Pérdidas de calor por radiación

Los materiales tibios o calientes despiden olas de calor o irradian calor a su alrededor. Estas olas de calor se irradian a través del aire. Dentro de una cocina solar tipo caja, la mayor parte del calor radiante que se despide de las ollas calientes se refleja nuevamente hacia ellas. Y aunque los vidrios transparentes atrapan la mayoría del calor radiante, una parte escapa directamente a través del vidrio. Es importante tener en cuenta que el cristal atrapa el calor radiante mejor que la mayoría de materiales utilizados como coberturas y tiene una vida útil elevada.



3.2.3  Pérdida de calor por convección

Las moléculas de aire caliente pueden escapar de la caja a través de huecos o imperfecciones en su construcción y también al abrir la puerta. Si se quiere reducir las pérdidas de calor por este fenómeno se debe fabricar un horno hermético y abrir la puerta lo menor posible.

3.3  ALMACENAMIENTO DE CALOR

Si aumenta la densidad y el peso de los materiales que están dentro del armazón aislado de la cocina solar, entonces la capacidad de mantener el calor en la caja se incrementa. Por ello, si se introducen en el horno metales, ollas pesadas, agua o comida dura que tarda mucho tiempo en calentarse, la energía entrante se almacenara como calor en estos materiales pesados, retardando el calentamiento del aire de la caja. Al mismo tiempo, estos materiales densos cargados con calor lo irradiaran dentro de la caja, manteniéndola caliente durante un largo periodo de tiempo aunque ya no reciba radiación solar, por ejemplo, en el caso de sombras o nubes que opaquen el cielo.

3.4   MATERIALES

Un buen diseño y uso de materiales adecuados garantizaran el rendimiento y vida útil de la cocina solar sin dejar de lado el tema del costo. Materiales para la construcción de una cocina solar los hay desde los industrializados hasta los naturales para las diferentes partes de la cocina pero, hay que tener en cuenta que algunos materiales de acuerdo a sus propiedades físicas, mecánicas y térmicas, van a determinar su funcionamiento y eficacia.

3.4.1      Materiales de cubierta

Sobre un material traslucido expuesto al sol, la energía radiante recibida en parte es reflejada, en parte absorbida y en parte transmitida. Para los hornos lo que nos va interesar es los materiales con alta transmitancia mientras que para cocinas de concentraciones materiales altamente reflectivos.
Se define la transmitancia de un determinado material como la relación entre la radiación transmitida y recibida. La transmitancia es función del espesor de la muestra, del ángulo de incidencia y de una propiedad intrínseca del material, definida como coeficiente de extinción. Estos parámetros se vinculan con la transmitancia por la ecuación (1), conocida  como ley de Bourguer, donde L es el espesor de la muestra en metros, K el coeficiente de extinción en 1/m y θ es el ángulo de incidencia [3].


En la tabla N° 1 se muestran valores de transmitancia y coeficientes de expansión de materiales usados como cubiertas.

3.4.2  Materiales reflectivos

Para aplicar la conversión térmica de la energía solar a la cocción de alimentos  y a otros equipos como destiladores, debe considerarse en el diseño, el uso de concentradores de radiación, ya que sin éstos difícilmente pueden alcanzarse las temperaturas requeridas. Hasta los modelos más sencillos de cocinas solares como los de tipo caja, tienen una tapa con la cara interna reflejante, que cuando se orienta correctamente  aumenta en 50 a 80 % la energía radiante recibida sobre la cubierta, o sea que se trabaja con relaciones de concentración de 1.5 ó 1.8 con las que se obtienen temperaturas de 130°C cuando la radiación solar es alta. En los concentradores de tipo paraboloide o paraboloide de Fresnel y similares, la relación de concentración puede llegar a 15 o más, alcanzándose temperaturas de 300°C en el foco [2]. Como materiales reflectivos en los concentradores solares, suelen emplearse chapa de aluminio, de acero inoxidable, espejos de vidrio, plásticos, etc. 


3.4.3  Aislantes térmicos

Un aislante térmico adecuado para cocinas solares, es un material de baja conductividad térmica, que resista las temperaturas de trabajo,  no tóxico y de costo accesible.
En la tabla 3 se indican los valores de conductividad térmica de los aislantes más conocidos, a distintas densidades. El poliestireno expandido (Tecnopor), es un buen aislante, de bajo precio, pero solamente puede usarse en la cara externa de paredes compuestas, con otro aislante en el interior, ya que no resiste más de 80°C, temperatura que se alcanza fácilmente en las cocinas solares [3].


La lana de vidrio, es también un muy buen aislante y puede trabajar a temperaturas de hasta  200°C. A temperatura mayor, se carboniza la resina que vincula los hilos de vidrio y el material se disgrega, por lo que para  temperaturas mayores, como las que se alcanzan en las cocinas de concentración, es ideal la lana mineral, de costo algo mayor.

El poliuretano expandido, resiste hasta 130°C, lo que limita su aplicación a las cocinas tipo caja sin booster. La espuma de urea formaldehído expandida, resiste temperaturas mayores y su costo es bajo, pero debe desalentarse su uso por problemas de toxicidad.
Algunos granulados minerales como la perlita y la vermiculita expandida, son buenos aislantes, de bajo costo y resistentes a altas temperaturas, pero por ser tratarse de materiales granulados, se  presentan algunas complicaciones constructivas para su uso.

3.4.4  Acumuladores de calor sensible

Los diseños más sencillos de cocinas solares, solo pueden usarse para cocinar al aire libre, durante las horas de alta radiación, cerca del mediodía. Mediante el uso de acumuladores, es posible ubicar el horno bajo techo y el sistema de colección solar al aire libre. De esta forma, en el sistema de colección se calienta el acumulador, que luego es trasladado a la zona de cocción.  Estos sistemas cuentan con la ventaja adicional de que también puede desplazarse en el tiempo el uso de los acumuladores para la elaboración de los alimentos.

Los materiales acumuladores pueden ser sólidos o líquidos, dando origen a diferentes diseños y estrategias de uso. En la tabla 4 se presentan las propiedades más relevantes de algunos materiales sólidos  empleados como acumuladores.


4        NORMAS INTERNACIONALES DE ENSAYO DE COCINAS SOLARES

4.1   Sociedad Americana de Ingenieros Agrónomos (ASAE S580)

Fue aprobado en 1997 como norma internacional de ensayo para las cocinas solares. El objetivo de esta norma es meramente comparativo, se basa en los datos de rendimiento que se desprenden de los valores de potencia desarrollados por cada dispositivo.
La norma ASAE S580 se caracteriza por ser un estándar sencillo en los cálculos pero muy significativos en la práctica comparativa.

A la hora de llevar a cabo el ensayo, debemos cumplir con el procedimiento que la norma nos especifica. Este ensayo quedará invalidado siempre que sea realizado frente a fuertes vientos, baja insolación o baja temperatura ambiente [4].

4.2    Oficina de Norma de lndia

La norma India surge como una importante necesidad ante el auge que se registra de las cocinas solares, especialmente, el modelo de caja. Estas cocinas son las más sencillas de construir y utilizar, y su rendimiento, con temperaturas de en torno a 100°C, es más que suficiente para llevar a cabo la cocción de cualquier tipo de alimento. Estos dispositivos llevan a la sociedad india, una sociedad con recursos limitados en gran parte de su población, a ver una alternativa viable tanto económica como funcional al hecho de cocinar.

Aunque inicialmente, y a causa del desarrollo de la cocina de caja en la sociedad india, la norma esté dirigida a dicho modelo, su principio de cálculo de rendimiento permite utilizar esta norma para obtener rendimientos de cualquier dispositivo de cocción y poder realizar una comparativa real de los rendimientos de las cocinas.

El método de ensayo de la Norma India no se basa en valores directos de potencia, como se podía ver en el caso anterior de la Norma ASAE S580, sino que, ante los valores de determinados parámetros que obtenemos de su funcionamiento, conseguimos calcular el valor de dos figuras de mérito que nos ayudan a clasificar la eficiencia de cada cocina.

4.3   Comité Europeo de Investigación sobre la Cocina Solar (ECSCR)

Conocidos los puntos de vista tanto de la norma americana como de la india, falta por exponer el método de ensayo desarrollado en Europa.

El estándar propuesto por el Comité Europeo de Investigación sobre la cocina solar (ECSCR) da un paso más adelante a la hora de conocer el alcance de estudio de estos dispositivos. Esta norma tiene un alcance más amplio que los ensayos expuestos hasta ahora, gran parte de su estudio se centra  en la observación de ciertos factores que hasta este momento no habían sido tenidos en cuenta a la hora de calcular eficiencia energética de cada cocina.

Los nuevos factores que se deben estudiar van desde la seguridad del propio dispositivo hasta su facilidad de uso, pasando por su durabilidad o la relación coste/amortización. Muchos de estos factores pueden ser considerados como subjetivos, pero son de gran ayuda a la hora de realizar una comparativa eficaz entre cocinas solares encuadradas en diferentes grupos de funcionamiento (concentración/acumulación).

El proceso de evaluación de los dispositivos solares que sigue la norma gira en torno a las hojas de datos obtenidas, de forma detallada, por el responsable del estudio. La toma de datos forma parte, junto a los datos adicionales proporcionados por el fabricante de la cocina (en el caso que así sea), de la denominada “Prueba base” de este ensayo.

Esta “Prueba base”, según el Comité Europeo de Investigación, debe realizarse en torno a las horas del mediodía solar, obteniendo así valores de radiación máximos, en condiciones meteorológicas óptimas.

4.4    Protocolo de ensayo de cocinas solares de la Red Iberoamericana de Cocción Solar de Alimentos (RICSA)

El protocolo ha sido adoptado por la RICSA teniendo en cuenta la bibliografía existente y tratando de indicar un método universal confiable, que permita evaluar las mejoras realizadas en nuevas cocinas solares o comparar el desempeño entre distintos modelos entre sí.
La evaluación de las cocinas solares se viene realizando desde varios años y se han propuesto diversos métodos. Existe la evaluación de los aspectos de ergonomía, seguridad, mantenimiento, y por otro lado, la evaluación del comportamiento térmico.

En la evaluación de las cocinas solares  presentadas a un concurso, se tiende a otorgar valores a cinco aspectos fundamentales:

-   Simplicidad de construcción (materiales disponibles localmente, facilidad de autoconstrucción, posibilidad de reparación).
-  Operación (capacidad útil, manipulación de la cocina, manipulación de los utensilios, facilidad de limpieza diaria, facilidad para el mantenimiento periódico).
-   Estética (forma-función, proporción entre los elementos, combinación de materiales, color).
- Costo (costo de materiales, horas de mano de obra, vida útil, costo de mantenimiento, posibilidad de ser reproducido).
- Diseño-cultura (comunicación: transmite cuales la función?, forma y contexto: medio rural, paisaje, etc.

La evaluación del comportamiento térmico ha sido siempre una preocupación, teniendo en cuenta que las densidades energéticas solares son suficientemente bajas como para que los tiempos de cocción se alarguen comparándolos con la cocción de gas o leña alternativa, siendo esto una situación que influye en la transferencia final de la cocina solar.

Ensayos para evaluar el comportamiento térmico
En este punto se incluyen todos los ensayos que son necesarios realizar para conocer el rendimiento de las cocinas solares y sus posibilidades para cocinar una determinada cantidad de carga.

Condiciones  ambientales bajo las cuales realizar los ensayos
a)      La temperatura ambiente debe permanecer entre 15 y 35C.
b)      La radiación solar deberá ser mayor de 700W/m2 en el plano del colector. Si no fuera así, se deberían indicar especialmente.
c)       La fracción de radiación difusa respecto a la radiación global deberá ser menor al 20%.
d)      La orientación hacia la posición del sol, debe ser necesaria, debe realizarse cada 15 a 30 minutos.
e)      La velocidad del viento debe indicarse siempre, y de ser posible las experiencias deben efectuarse cuando tal velocidad sea de 1m/s como máximo.
f)       Los test deben ejecutarse entre las 10 y las 14 horas solar. La razón es que el ángulo cenital es prácticamente constante cerca del mediodía y por ende durante el ensayo. 

3.1        Experiencia de ensayo de cocina solar en el  laboratorio CER-UNI


RESULTADOS DEL ENSAYO

Observaciones:

Los tiempos de cocción del agua en este tipo de cocina lleva alrededor de 2:50 horas teniendo presente un día con buena radiación solar, cuando llega la temperatura de ebullición para el agua de 100°C no se ha observado la formación típica de vapor, esto nos indica que el proceso de hervor del agua al ser tan lento no llega a producirse el cambio de fase de agua a vapor, se mantiene liquida a 100°C inclusiva a 108°C hasta donde se realizó el ensayo.

Previo al ensayo realizado se tiene que encontrar el ángulo óptimo del reflector de la cocina para concentrar, atrapar, y almacenar en mayor proporción la radiación solar al interior de la caja. Esta labor tiene que realizarse el día anterior al ensayo, de acuerdo a ello, el valor encontrado de este ángulo fue de 70°. Asimismo, la cocina se reoriento mirando al sol de acuerdo a su trayectoria cada 25 minutos.

Conclusiones:

o   La cocina solar, presenta una potencia media estándar de cocción de 51.09 W.

o   La cocina solar demoró 4:15 horas en bajar la temperatura del agua de 100°C hasta 80°C, lo que nos muestra que su comportamiento térmico es adecuado para dejar en el interior el agua y poder ser utilizada posteriormente para procesos de alimentación o limpieza en las actividades del usuario.

o   Se observó que con materiales sencillos y de fácil adquisición es posible construir cocinas solares que pueden ser utilizadas en los lugares donde exista una buena radiación solar lo que permitiría un ahorro energético y económico a los usuarios.
 
o   Para  el ensayo el valor encontrado de F1=0.05. Esto indica que hay un equilibrio entre la transmitancia óptica y el nivel de pérdidas térmicas en el sistema de la Cocina Solar en evaluación.

o   En cualquier tipo de cocina solar el agua puede hacerse hervir. Un pequeño detalle es que para hacer el agua bebible solo es necesaria la pasteurización y no la esterilización. La pasteurización tiene lugar a los 65º C (150º F) en sólo 20 minutos. Este tratamiento mata cualquier bacteria o ser patógeno, pero no malgasta la energía necesaria para la esterilización. Una de las razones por las cuales se dice a la gente de hervir el agua es la de que los termómetros no están disponibles en todo el mundo y se utiliza el hervido como indicador de temperatura.

5        GENERALIDADES DEL USO DE LA COCINA SOLAR


a)      Ahorran tiempo y dinero
Uno coloca la comida y hay que esperar entre 2 y 3 horas que se cocine, pero mientras tanto, no demanda demasiada atención, solamente reorientarlo cada  30 minutos. Entre tanto, se puede uno dedicar a otras cosas como limpiar la casa, hacer los deberes con los chicos, trabajar, etc., también:

-  El sol es gratis. Al cocinar con el sol se ahorra combustible que se puede usar por la noche, o en días nublados o fríos.
-  La comida se cuece sola, mientras uno puede hacer otras tareas.
-  Los recipientes se limpian fácilmente. La comida no se pega al interior y no deja hollín en el exterior.
-  Una cocina solar puede construirse fácilmente con materiales diversos.

b)      Son seguras, sanas y cómodas
-   No hay fuego que pueda causar quemaduras o provocar un incendio.
-   No se producen humos que causen lesiones oculares y problemas respiratorios.
-   La mayoría de las cocinas solares funcionan a 82-120ºC, temperatura ideal para mantener los nutrientes, humedad y aroma sin quemar los alimentos. Los fuegos de leña o gas, por el contrario, alcanzan temperaturas por encima de 260ºC.
-   Se puede hornear, hervir o freír ligeramente la comida en su propio jugo. Las carnes quedan especialmente tiernas.
-   La pasteurización solar de agua es una técnica imprescindible en caso de emergencias. Todo el mundo debería conocerla.
-   Cuando se cocina con el sol se evita producir calor en el interior de la casa, incluso en días cálidos y soleados.
-    Existen modelos de cocinas plegables, lo que facilita el almacenamiento y transporte para cocinar fuera de casa.

c)       Son versátiles y adaptables
Su técnica de construcción puede modificarse fácilmente para adaptarse a una gran  variedad de materiales, climas y métodos de cocina.

d)      Se usa donde hay sol pero no combustible
La cocina solar ayuda a resolver dos de los problemas más urgentes del mundo actual: la escasez de combustibles para cocinar y la transmisión de enfermedades por la falta de agua potable. La mitad de la población mundial usa leña para cocinar.

e)      Preservan bosques y suelos
En muchas áreas deforestadas los intentos de protección de los bosques restantes fallan porque la población no tiene acceso a otros combustibles que sustituyan la leña. Cada cocina solar puede ahorrar anualmente hasta una tonelada de madera en lugares de clima árido y soleado.
               
f)       Mejoran la calidad del aire
La quema de combustibles tradicionales como la madera o el gas contamina el aire y contribuye al calentamiento global. Las cocinas solares son una alternativa libre de  contaminación.

[1] Ministerio del Ambiente (MINAM), El Perú y el Cambio Climático, 92,  Perú, junio 2010
[2] http://solarcooking.wikia.com/wiki/Bolivia_Inti-Sud_Soleil#Recent_news_and_developments
[3] RICSA, Libro de Cocción Solar, cap. 1-8, Argentina, 1999.
[4] Miguel Manchado Megía, Proyecto de Fin de Carrera: Caracterización de una Cocina Solar Parabólica, Universidad Carlos III de Madrid, 88-98, España, 2010.

Páginas webs consultadas:
-   http://solarcookers.org/
-   http://www.solarcookingatlas.com/
-   http://solarcooking.wikia.com/wiki/Solar_Cookers_International_Network_(Home)



sábado, 14 de noviembre de 2015

PRUEBAS DE ESTUFAS CON CHIMENEA-Fuente: Aprovecho Research Center

Traducción del Boletín Aprovecho - 12 de noviembre 2015 


La misión ARC incluye el desarrollo de las herramientas necesarias para llevar la tecnología adecuada a las personas necesitadas. En los últimos años la ARC y otros centros de pruebas han trabajado para mejorar la capacidad de probar las estufas con chimeneas, tanto para las emisiones que se producen fuera de la casa y las que contribuyen a la contaminación del aire interior. Continúe leyendo para aprender más acerca de las pruebas estufas de chimenea.

Pruebas de Estufas con Chimeneas

El procedimiento de prueba IWA contiene dos categorías de medidas de emisiones, totales y de interior. Para estufas sin una chimenea los resultados de las emisiones de interior se pueden calcular a partir de los resultados de las emisiones totales y una tasa de intercambio de aire/tamaño supuesto de habitación. Para estufas con una chimenea las emisiones al interior deben medirse directamente. En este caso, las emisiones al interior son aquellos que se producen a través de la entrada de combustible de la estufa, el cuerpo de la estufa y cualquier otra fuga antes de la chimenea que pasa a través de la envolvente de la casa. Estos son conocidos como emisiones fugitivas. Las emisiones totales son iguales a los emisiones fugitivas más las emisiones que salen a través de la chimenea. 

Las especificaciones de la campana LEMS se han modificado para incluir una segunda campana flotante que se coloca por encima de la campana primaria. Un diagrama se muestra a continuación. Una derivación para la chimenea está instalado en la campana principal de manera que las emisiones de la chimenea se ponen en la segunda campana. Esta segunda campana va a una "T", donde los gases pueden ser dirigidas fuera del edificio o a la caja de sensor. Con la válvula de compuerta Una válvula abierta y puerta B sólo cierra las emisiones fugitivas se muestrearon. Con válvula de compuerta Una válvula de compuerta cerrada y B abiertas las emisiones totales se tomaron muestras. Las pruebas para el total de las emisiones fugitivas se llevan a cabo de forma independiente y sin tener que mover la estufa. 


 La hoja de cálculo Box WBT Sensor de procesamiento está siendo desarrollado para gestionar más fácilmente los datos de las pruebas de la estufa de la chimenea, pero en la media las instrucciones están disponibles para el uso de la hoja de cálculo GACC WBT.

Fuente:The Aprovecho Newsletter - November 12th, 2015

sábado, 7 de noviembre de 2015

Energía SOLAR FOTOVOLTAICA

Hola amig@s, para los interesados en la energía solar fotovoltaica les comparto el siguiente articulo muy interesante en el tema donde encontraran la base teoría y practica que les permitirá adentrarse en el mundo de la electricidad producida a través del Sol. Asimismo, mediante su lectura aprenderán la diferencia entre un sistema fotovoltaico conectado a red, con un sistema fotovoltaico domiciliario, sus ventajas, y principales aplicaciones como el bombeo de agua, y muchas cosas mas. Espero les sea de mucha utilidad y que en el puedan encontrar las respuestas a sus dudas, que lo disfruten...

martes, 27 de octubre de 2015

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS A LA RED ELÉCTRICA-Radiación Solar

Hola amig@s, esta presentación trata sobre la radiación solar y en el encontraran aspectos teóricos como el movimiento de la tierra y movimiento aparente del Sol, donde para ubicar un punto sobre la superficie de la tierra es necesario conocer la latitud, longitud y altitud de dicho punto, y otras definiciones más ..., por ello, les invito a leer para que amplíen sus conocimiento sobre el tema y tengan presente la parte cuantitativa que involucra la determinación de la radiación directa, reflejada, y difusa sobre superficie inclinada entre otros cálculos importantes ...

miércoles, 21 de octubre de 2015

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS CONECTADOS A LA RED ELÉCTRICA-Introducción

Amig@s, les comparto información referente a los sistemas fotovoltaicos conectados a red como parte de uno de mis cursos de la maestría en Energías Renovables y Eficiencia Energética que desde abril de este año lo estoy cursando en la Universidad Nacional de Ingeniería. El curso es dictado por profesionales expertos en el tema de la Universidad de Jaén-España. A medida que voy avanzando en el curso colgare los archivos las cuales son una serie de PDFs para que estén a su disposición y conocimiento del tema.

sábado, 10 de octubre de 2015

LLUVIA DE MEGAVATIOS EN AMÉRICA LATINA-SEP 2015

Amig@s, les comparto el artÍculo adjunto que presenta información sobre la tecnología fotovoltaica en América Latina. Las licitaciones solares celebradas este año en Perú y el Salvador, Honduras se convierte en un mercado solar líder en Centroamérica, en Chile están en construcción 2 GW de centrales solares, México es líder en producción con centrales solares, y otras noticias más de interés... http://www.pv-magazine-latam.com/fileadmin/uploads/Bilder_Latam/pvl_2015.pdf

miércoles, 23 de septiembre de 2015

CONFORT TÉRMICO: Comodidad Térmica

Qué es la comodidad térmica?
La ISO 7730 lo define como, "aquella condición mental que expresa satisfacción con el ambiente térmico". Su evaluación es muy compleja por lo mismo que depende de muchos parámetros físicos y no solo de la temperatura como se podría pensar.



La comodidad térmica tiene que ver mucho con nuestro estado emocional y rendimiento laboral, la bulla, la intensidad de luminosidad, el frío o calor extremo, la contaminación, y otras cosas más, son las causales de nuestro accionar respecto a nuestro ambiente térmico donde nos encontremos.

Cómo se regula la temperatura del cuerpo?
El cuerpo tiene un regulador por excelencia que mantiene la temperatura interior en aproximadamente 37°C, tal es así que, cuando la temperatura del cuerpo sube por encima de los 37°C, por diversos factores corporales y sanguíneos, el cuerpo empieza a sudar, y este sudor es un mecanismo de enfriamiento porque la energía requerida para su evaporación es tomada de la piel.

Ahora, cuando la temperatura del cuerpo baja de 37°C, la sensación de frió hace temblar las piernas la cual produce el incremento de calor corporal interno. Ambos procesos de regular la temperatura corporal están localizados en la piel y en el hipotálamo.


Cómo evalúa el hombre el ambiente térmico?
Si no existe incomodidad, es decir, se siente cómodo. La primera condición de comodidad es la neutralidad térmica donde el hombre no siente ni frío, ni calor. Este fenómeno se produce en el cerebro cuando este interpreta las sensaciones de frío o calor como la suma de impulsos positivos y negativos que se anulan entre si. 


Condiciones básicas para la comodidad térmica?
Se deben de cumplir dos condiciones:
1. La combinación de la temperatura actual de la piel y la temperatura corporal proporcionen una sensación térmica neutra.
2. El equilibrio del balance de energía del cuerpo. El calor producido por el metabolismo tiene que ser igual a la cantidad de calor disipada por el cuerpo.

La ecuación de comodidad?
Describe la relación entre parámetros físicos medibles y la sensación térmica neutra experimentada por una persona "típica". Dicha ecuación fue desarrollada por P.O. Fanger y su cálculo manual es muy riguroso, para ello, hay que apoyarse en un ordenador o tablas y gráficas. 

La ecuación revela que las temperaturas de las superficies que rodean a la persona tienen una estricta influencia en la sensación térmica.

Para los casos prácticos, hay que conocer los parámetros de entrada que requiere la ecuación de comodidad como son:
1. Dos valores, el nivel metabólico (MET), y el arropamiento de la persona (CLO).
2. De dos a cuatro parámetros medidos, que describan el ambiente térmico en el lugar de estancia (temperatura ambiente, temperatura radiante media, velocidad del aire, y humedad).

Estimación del nivel metabólico (MET)
El metabolismo es el motor del cuerpo, y la cantidad de energía producida por el metabolismo depende de la actividad muscular desarrollada. El metabolismo se suele medir en Met, el cual corresponde al nivel de actividad de una persona sedentaria (en reposo) cuyo equivalente de perdida de calor es de 58W/m2 de superficie corporal.

                                                              1Met.=58W/m2

Se considera que la superficie corporal de piel de un adulto es de 1.7m2 aproximadamente, esto quiere decir que una persona en reposo pierde alrededor de (58W/m2)x(1.7m2)=98.6W.

Mientras dormimos nuestro metabolismo esta al mínimo (0.8Met), y se va incrementando a medida que el cuerpo empiece a moverse, lógicamente que cuando se hace deporte se incrementa al máximo y puede superar los 10Met.=10x(58W/m2)x(1.7m2)=986W.
Ejemplo de actividades de acuerdo a niveles metabólicos:
  • Trabajo normal en oficina=1.2Met=1.2x(58W/m2)x(1.7m2)=118.32W
  • Trabajo domestico 2.9Met.=2.9x(58W/m2)x(1.7m2)=285.94W


Estimación del nivel de arropamiento (Clo)
La ropa impide que el cuerpo pierda calor, por tanto, cada ropa se clasifica según su valor de aislamiento. La unidad que se usa para medir el aislamiento de la ropa es el Clo.

1Clo=0.155m2°C/W

La escala Clo se ha diseñado para que una persona desnuda tenga un valor de 0.0 Clo. Entonces, el valor de Clo puede calcularse conociendo las vestimentas de la persona y los valores de Clo de cada una de ellas, para ello, simplemente hay que sumar cada valor obtenido.


Qué parámetros se deben medir?
Aquellos que afectan la perdida de energía porque, cuando se mide las condiciones de un ambiente térmico, el hombre no percibe la temperatura del local mas si, las perdidas de calor corporal. Entonces, los parámetros a medir:

Caracterizar el interior de un ambiente térmico con el mínimo de parámetros evitando el calculo tedioso de la temperatura radiante media, ha llevado a introducir 3 parámetros integrados, La temperatura operativa (To), Temperatura equivalente (Teq), y la temperatura equivalente (ET*).

Dichos parámetros permiten describir el ambiente térmico con menos datos.

Qué es la temperatura radiante media y como se mide?
Se define como la temperatura uniforme de un ambiente negro imaginario que produzca en ella, la pérdida de calor por radiación en las personas, como en el ambiente real. 



Para el cálculo de la temperatura radiante media en un punto se puede utilizar la temperatura de globo, la temperatura de aire, y la velocidad de aire.

Cómo crear comodidad térmica
Veamos un ejemplo, si se tiene una sala con muchas personas donde cada persona cuenta con diferentes tipos de ropas y efectuando diversas labores, sera difícil crear un ambiente que garantice la comodidad térmica de todos sus ocupantes. Ante ello, se puede solucionar en parte cambiando determinados factores del local que estén afectando la comodidad térmica, ejemplo, incrementando la ventilación para contrarrestar la sensación de calor, o instalando paneles radiantes para contrarrestar el frío.

Afortunadamente,  los seres humanos se adaptan a las condiciones en que se encuentran regulando su propia comodidad térmica adaptando su ropa a las condiciones del ambiente y el tipo de actividad, como por ejemplo, poniéndose una chaqueta o subiéndose las mangas de una camisa.


Escalas Voto Medio Previsto (PMV) y Porcentaje de Personas Insatisfechas (PPD)
Si la comodidad térmica en un lugar de trabajo no es perfecta, que lejos estamos de ella?, o entre que limites debemos mantener la temperatura y humedad para obtener un grado de comodidad termica razonable?
Las respuestas a estas cuestiones  las da los indices de PMV y PPD. 
El PMV predice el valor medio de sensación subjetiva de un grupo de personas en un ambiente determinado. Se valora según un rango de sensación térmica de 7 puntos:


El PPD hace referencia a cuanta gente esta insatisfecha en una ambiente térmico determinado. En el índice  PPD las personas que votan -3, -2, +2, +3, en la escala PMV se consideran térmicamente insatisfechas.
Al relacionar el PMV y PPD, nunca se consigue menos de un 5% de personas insatisfechas tal como lo muestra el gráfico siguiente.

La incomodidad térmica local
Es la sensación puntual de alguna parte del cuerpo expuesto a condiciones de incomodidad térmica aunque todo el cuerpo este con una sensación de neutralidad. No basta con cambiar la temperatura del local, es necesario eliminar la causa que la genera.

Diferencia vertical de temperatura del aire
En alguna ocasión habrás sentido calor en la cabeza y frío en los pies lo cual genera sensaciones desagradables. Cuál tendría que ser la temperatura aceptable entre la cabeza y los pies?. Para ello se realizaron experimentos cuyos resultados mostrados en el diagrama muestran que una diferencia de 3°C entre la cabeza y los pies, provocaron un 5% de insatisfechos. La norma ISO 7730 ha tomado 3°C como limite aceptable para una persona sentada con una actividad sedentaria.

La diferencia vertical de temperatura del aire se expresa como la diferencia entre la temperatura del aire al nivel del tobillo y al del cuello.

Temperatura del suelo
El contacto de los pies con el suelo, provoca malestar según el suelo este demasiado caliento o frío. Hablar de incomodidad térmica ocasionada por la temperatura del piso es incorrecto, ya que el malestar es causado por la pérdida de calor de los pies. Dicha perdida depende de la temperatura del piso, parámetros como la conductividad y la capacidad térmica del material, así como, del tipo de calzado. De esta manera, un piso de corcho se sentirá mas cálido al tacto, que uno de marmol.

Para mayor información consultar: