Por: Bernardo Sosa.

Actualmente son múltiples los diseños que existen para diversas latitudes, y con diversas características como los que se mencionan a continuación. A decir de las diferentes clasificaciones de estos dispositivos, existe quien simplemente utiliza la clasificación de estufas directas e indirectas, sabiendo que esta es una clasificación muy general, en cambio, es más conveniente realizar una clasificación más amplia considerando el principio en que operan estos dispositivos.

Estufas tipo caja.

Las estufas tipo caja son las más sencillas de construir y de menor costo. Como su nombre lo indica, se basan en una caja, la cual concentra calor en su interior debido a sus alas reflejantes y su adecuado aislamiento, o bien a su interior de color negro que ocasiona el incremento de temperatura ideal para introducir recipientes y calentar los alimentos (Figura 1). Son acumuladores térmicos, almacenan energía del Sol que les llega y la transfieren al recipiente contenedor de alimentos.

Figura 1. Estufa tipo caja.

Las estufas con cubiertas transparentes ocasionan en su interior un efecto invernadero, estos materiales traslúcidos son trasparentes a la luz visible y opacos a los rayos infrarrojos y ultravioletas, lo que provoca el incremento de la temperatura al interior.

Su rendimiento térmico es bajo en comparación con los otros tipos de estufas solares; pero a diferencia del resto, son las más accesibles al público en general por su gran disposición y adquisición de materiales para su construcción, por estar al alcance de todos y ser económicos, respectivamente.

Con un buen aislamiento térmico, para evitar las pérdidas por convección, son eficientes para calentar diversos tipos de alimentos. Su mayor debilidad es la sensibilidad a la intemperie y a los fenómenos meteorológicos como la lluvia, el viento y el mismo sol que desgastan su estructura exterior.

Estufas de concentración.

Estos dispositivos emplean técnicas de concentración de la radiación solar en un punto, con la finalidad de incrementar la temperatura y lograr a cocción de alimentos y evaporación de fluidos (Figura 2). Generalmente este tipo de principio se utiliza en aplicaciones industriales y de aprovechamiento solar para la generación de electricidad, tal es el caso de las torres de concentración que se construyen en lugares muy calurosos con temperaturas extremas, como las zonas desérticas.

Figura 2. Estufas de Concentración.

Si construimos una parábola con algún material reflejante y la exponemos al sol tendremos la característica de redireccionar todos los rayos que incidan sobre ésta y mandarlos hacia el punto llamado foco, por ende, lugar dónde se concentrara la mayor cantidad de radiación. Muchos de los dispositivos de concentración solar aplican este principio, desde paraboloides en estufas solares hasta torres de concentración enormes.

Otro tipo de concentración lo proporcionan los conos y también, en algunos casos, reflectores planos. En ocasiones resulta difícil encontrar materiales fáciles de manipular, de difícil adquisición o muy costosos. Y quizá en estas circunstancias sea conveniente utilizar reflectores planos, a expensas de reducir el rendimiento térmico.

Las estufas de concentración representan una alternativa de aprovechamiento solar eficiente, sin embargo tienen como principal limitante la transferencia de calor por convección, entre más calor se concentré, mas pérdidas por covección existirán; lo que las restringe a latitudes donde las corrientes de aire sean mínimas.

Estufas con concentradores parabólicos compuestos.

El uso de las parábolas para concentrar la radiación solar y construir dispositivos de aprovechamiento solar eficientes, representó un gran avance en el estudio de la energía solar, no obstante, al paso del tiempo se fueron perfeccionando.

Uno de estos avances fue el uso de Concentradores Parabólicos Compuestos o CPC´s, como se le abrevia; no bastaba el uso de una sola parábola, sino que se fueron perfeccionando gráficas de funciones más complejas, incluyendo el uso de múltiples parábolas. Uno de los grandes investigadores, y referente, en materia de energía solar por el uso de los CPC´s es, el Doctor de la Universidad Autónoma de la Ciudad de México, Eduardo Rincón Mejía quien ha dedicado gran parte de su vida al estudio de la energía solar, ha desarrollado diversas aplicaciones usando Concentradores Parabólicos multicompuestos y construido una amplia gama de dispositivos de cocción solar, entre los que destaca el Horno Tolokatzin (Figura 3).

Figura 3. Horno Solar Tolokatzin.

Los CPC´s permiten un mayor rendimiento térmico; pero su alto rendimiento es paralelo a su costo. Ya sea el uso de involutas o envolventes como el dispositivo de Eduardo Rincón, copa de Trombel-Meinell, como la cocina solar desarrollada por investigadores y estudiantes de la Universidad del Caribe y la Universidad de Quintana Roo en 2007, o cualquier otro tipo de CPC´s, tendremos la certeza de un buen rendimiento térmico.

Estufas de concentración indirectas.

Hasta ahora sólo se ha comentado acerca de estufas de aprovechamiento solar directo, es decir que deben recibir los rayos del sol a plomo, el dispositivo debe seguir al sol; esto representa que en lapsos de tiempo, dependiendo del dispositivo, se deba mover la estufa. Pero esos no son los únicos dispositivos existentes; actualmente se encuentran diseñados diversos tipos de cocinas solares con aprovechamiento del sol de forma indirecta. Estos dispositivos calientan un fluido, mismo que trasladan hacia un termo-almacenador que lo distribuye hacia el interior de una cocina convencional donde se trasfiere el calor a una parrilla que calienta los alimentos a la perfección.

Figura 4. Cocinas Solares Indirectas.

El éxito de las cocinas indirectas se ha demostrado en países como Portugal, en casas ecológicas sustentables (Figura 4) o en hospitales en Colombia, para la cocción de alimentos. Estas cocinas solares tan sofisticadas, eliminan considerablemente las pérdidas de calor por conducción, convección y radiación. Evitan el contacto directo del usuario con la energía solar y funcionan similarmente como las estufas convencionales de gas L.P.

Es de obviar que el costo y mantenimiento de estos dispositivos es bastante elevado, la inversión inicial se recupera a mediano plazo, pero no existen muchas amas de casa que estén interesadas en invertir mucho dinero en este tipo de dispositivos; tampoco han sido tan difundidas y, por si fuera poco, no existen muchos especialistas en la materia para dar mantenimiento a este tipo de cocinas. Además de que en países tercermundista no se cuenta con el suficiente recurso necesario para adquirirlas.

Cocinas con concentradores parabólicos compuestos de revolución.

Tecnología solar fue térmica diseñada por estudiantes e investigadores de laUIIM, en Michoacán. La innovación, hasta ahora única en su tipo de concentradores parabólicos compuestos de revolución (Figura 5), contemplan la óptica de no imagen, proporcionándole al usuario seguridad y confort, además por su multiplicidad de parábolas concentran de manera más eficiente la radiación del sol, proporcionándole al dispositivo una mejor potencia de cocción.