Antecedents

Quan es preparava el curs 2002-2003 es va decidir que el grup de diversitat de 2n cicle d’ESO tindria dues hores setmanals de la matèria de Tecnologia. En les classes hi seriem dos professors, la tutora i un professor de Física i Química.

La cap del departament de Tecnologia ens va assenyalar com a més adients les activitats relacionades amb el reciclatge i la reducció de l’impacte ambiental de les activitats humanes. Ens va proporcionar adreces d’internet que ens podien ser útils. Quan vàrem programar els continguts dels crèdits vàrem decidir de començar per l’energia solar, tot fent una introducció a diversos aspectes de l’energia tèrmica.

Durant la primera part del primer trimestre, els alumnes van seguir les explicacions corresponents als següents temes:

1Calor i temperatura

• Aproximació al significat de calor i de temperatura

2 Formes de transmissió de la calor

• Conducció
• Convecció
• Radiació

3 Aïllament tèrmic

• Materials que condueixen malament la calor
• Cambres d’aire (anticonvectives)
• Reflectors metal·litzats

4 Aplicacions pràctiques

• Nanses antitèrmiques
• Sistemes de calefacció per aigua
• convectius
• de circulació forçada
• Reflectors tèrmics d’estufes elèctriques
• El termos

Relacionats amb aquest temes van realitzar les següents activitats pràctiques:

1. Quin material condueix millor la calor
2. Construcció d’un rotor convectiu
3. Quin color absorbeix millor la calor del sol?
4. Desmuntatge d’un termos

Per què fer una cuina solar?

Durant aquest temps, buscant diverses qüestions a internet, ens vàrem trobar amb una pàgina molt interessant sobre l’aprofitament de l’energia solar a nivell domèstic: www.solarcooking.org També, aquesta pàgina remetia, en un dels apartats, a una altra: www.sunspot.org.uk

La primera explicava diversos tipus de cuines que es podien construir amb cartró i paper d’alumini. La segona explicava cuines construïdes amb planxa d’alumini molt reflectant. D’aquesta segona ens va cridar l’atenció la forma senzilla com es pot aproximar un perfil parabòlic. En la primera ens varen cridar l’atenció les cuines DATS (Double Angled Twelve Sided) i la d’embut, versions encara més simples de reflectors concentradors de radiació tèrmica, especialment la d’embut.

Vàrem decidir que el grup construiria una cuina solar però havíem de decidir quina seria. Llavors, de les tres considerades: de paràbola metàl·lica, DATS i d’embut, ens vàrem decidir per la DATS pels següents motius:

1. No era perillosa per als ulls ni perillosa de maneig, com ho és la metàl·lica

2. No és excessivament senzilla de fer, com la d’embut, la qual no justifica un treball d’equip

3. El seu aspecte és magnífic, crida l’atenció, la qual cosa pot produir un alt grau de satisfacció en el grup

4. Els materials de construcció són econòmics i assequibles

5. Està concebuda, com totes les de cartró i paper d’alumini, per a reduir l’impacte ecològic al tercer món. No només no consumeix la llenya, l’ús de la qual desforesta països ja bastant desertitzats, sinó que a més allibera les hores de recol·lecció de la pròpia llenya. Moltes dones poden alliberar-se de moltes hores de feina i dedicar el seu esforç a millorar la seva situació i la de la família.

6. Un altre valor afegit, en altres països, és que substitueix l’ús dels excrements animals com a combustible, cosa que evita moltes malalties per la inhalació dels fums

7. Està concebuda per ser fàcil de construir, de manera que, amb tecnologies molt simples, tothom pugui fer la seva pròpia cuina

Ens trobàvem, doncs, davant d’un projecte engrescador i que, alhora, ens posava en contacte amb la realitat quotidiana dels països subdesenvolupats i amb la necessitat universal de l’estalvi energètic i de la reducció de l’impacte ambiental.

Desenvolupament de la construcció

El més important era que els alumnes entenguessin el projecte i que, al menys al principi, la seva realització passés enterament per les seves mans. Per això vàrem serrar en fullola les plantilles necessàries perquè ells mateixos retallessin els segments de cartró que conformarien la pantalla.

La plantilla estava dividida en dues parts. Juntes formaven la plantilla per fer cadascun dels dotze segments de cartró. Separadament es feien servir per retallar la cartolina dels miralls individuals.

Els segments s’enganxen amb cinta adhesiva ampla pels costats llargs:

Després d’ajuntar tots els segments fins tancar l’embut que formen, s’ajunten els costats curts fent passar un cordill pels forat i estrenyent el conjunt. La pròpia forma en doble tronc de piràmide li dóna solidesa a l’estructura, la qual, acabada de fer, és poc deformable.

Un cop muntada, la base de cartró de la pantalla reflectora presenta aquest aspecte de la figura. Ara caldria folrar-la de paper d’alumini, però vàrem decidir de no fer-ho directament. Vàrem retallar unes peces de cartolina que sí que vàrem folrar, amb la qual cosa aconseguíem uns miralls més plans que, posteriorment, encolàvem sobre el cartró ondulat.

Després vàrem procedir a la construcció d’un suport pel reflector, la necessitat del qual ja es va fer palesa en les primeres proves d’ús. Per fer-lo de manera senzilla, es va decidir de fer-lo amb quatre llistons de fusta d’avet, amb l’estructura que es mostra a la figura. Els llistons verticals s’asseguren amb escaires metàl·lics. La creu de la base es munta entallant els llistons que la formen i s’assegura amb un cargol.

La radiació focalitzada pel reflector incidia sobre la cassola. Aquesta estava constituïda per un pot hermètic, dels habituals per vendre conserves d’aliments. El pot es pinta amb pintura negra mat en spray. D’aquesta manera absorbeix millor la calor. Tot i així, a mesura que augmentés la seva temperatura, perdria molta calor a l’aire circumdant. Per aquest motiu vàrem procedir a fer com s’explica en l’apartat de la cuina d’embut en l’esmentada pàgina d’internet. Vàrem embolcallar el pot amb una bossa de polietilè d’alta densitat (el que no és tan transparent i que es fa servir en la venda de verdures i fruites). La bossa s’infla amb aire exhalat, la qual cosa afavoreix l’efecte hivernacle; la bossa no només fa d’escut convectiu, a més absorbeix radiació infraroja que escalfa el pot.

Cal que la bossa de polietilè no toqui el pot, ja que llavors es fon. Per això vàrem construir unes rodes de fullola, més amples que el pot, que es posaven a sota i a sobre i separaven la bossa de les seves parets. Les rodes tenen unes llantes fetes amb tubs de PVC oberts pel mig. Després s’ajusten al contorn de les rodes.

Una de les rodes té un forat al mig per poder passar-hi un termòmetre. La tapa del pot també està foradada perquè hi passi el termòmetre. Un tros de tub de goma fa que el pot continuï essent hermètic. La bossa de plàstic cobreix el conjunt. El termòmetre sobresurt per dalt i al voltant seu es fa un nus amb dos extrems del plàstic de la boca de la bossa. Sota aquest nus es fa un altre amb un cordill llarg, del qual penjarà el conjunt, com s’explica tot seguit. Normalment es produeix certa condensació de bafs a la bossa. Això succeeix si el pot no és completament tancat, però no destorba gens el funcionament. El conjunt el suspenem amb un cordill en el focus del reflector. No ens va agradar la idea de foradar el reflector amb unes varetes de fusta per fer-hi un suport. Això ens va obligar a construir una mena de grua.

La grua la vàrem fer amb un suport dels usuals als laboratoris, una fusta llarga, cordill i uns contrapesos de plom, que evitaven que bolqués. Es pot apreciar aquest muntatge en les fotos que s’adjunten en aquest informe. Més tard vàrem decidir de completar el muntatge del suport de subjecció de la pantalla, com s’aprecia a la figura de la dreta, de manera que guanyava en solidesa i, alhora, permetia penjar-hi els cordills de suspensió.

En aquesta figura es mostren el sistema d’orientació del reflector, en blau, i el sistema de suspensió d l’olla, per a l’elevació d’hivern, en vermell. Els cordills passen a través de bagues cargolades a la fusta.

Cuinant amb la DATS

Les primeres proves de funcionament les vàrem fer amb aigua, per comprovar com pujava la temperatura. Ja de seguida vàrem veure que podíem superar els 100⁰ C, mantenint el pot tancat.

Després vàrem fer les primeres proves de cocció. Les patates queden cuites i saboroses al cap d’hora i mitja de cocció en pot tancat. També les pastanagues. La mongeta verda necessita més temps, sinó t’agrada al dente. Hem provat les faves; amb hora i mitja n’hi ha prou per coure-les. Igual passa amb la ceba. Ens cal provar encara altres vegetals com ara són la coliflor, verdures, etc. i altres aliments com els ous.

De totes formes, els alumnes ens ho han posat molt difícil. Volen fer crispetes. No sabem si és possible, però si ho és, ha de ser amb una cuina de més potència, o sigui, més reflectiva.

Se’ns obren ara dos camps d’investigació. D’una banda volem construir una cuina de planxa d’alumini brillant. D’altra farem una cuina solar de caixa, el muntatge més clàssic i amb més bibliografia.

La cuina de reflectors metàl·lics

Com hem dit, a través de www.sunspot.org.uk es remet a www.alanod.de en un directori de proveïdors. Així vàrem arribar a l’adreça dels representants a la península, els senyors Pere Pont i Gasol i el seu germà Marc. Un cop ens vàrem posar en contacte amb ells, van tenir l’amabilitat de venir a visitar-nos tots dos.

Ens varen parlar dels seus productes i de projectes en què havien intervingut. Nosaltres els vàrem explicar tot el que estàvem fent i ells s’han compromès a fer-nos arribar, gratuïtament, planxa d’alumini del 95% de reflectivitat, perquè puguem treballar amb aquest material. Ara podrem construir una cuina de major potència i intentar fer-hi carns com a la graella i, potser, les desitjades crispetes.

Per a la construcció del reflector es fa una aproximació al casquet esfèric. La pàgina web corresponent mostra en imatges el procés, però no detalla les mides dels elements de construcció.

Perspectives de futur

D’altra banda, com hem assenyalat, iniciarem la construcció d’una cuina solar de caixa. Amb els tres muntatges: DATS, caixa i planxa d’alumini brillant, tindrem una idea més aproximada de les potencialitats de la cuina solar.

Pel que fa a la cuina DATS, tota la construcció ha estat dirigida pels professors, des de la recerca d’informació fins a la confecció de plantilles i el proveïment de tots els materials. Ara es tracta que els alumnes, en grups de dos, cerquin i contrastin entre ells totes les dades necessàries per a la construcció d’una cuina de caixa i una de planxa d’alumini reflectiu. Una altra feina que els hem posat és la recerca de projectes d’aplicació de la cuina solar al tercer món. Hauran de cercar informacions d’ONG sobre l’ús que en fan.

En un altre ordre de coses, i ja per al curs vinent, tenim previst, des dels departaments de Ciències i de Tecnologia, la confecció, per part d’un o dos alumnes, d’algun treball de recerca sobre el tema de les cuines solars. Això afectaria alumnes de 2n de Batxillerat, per als quals el treball de recerca és un crèdit obligatori.