O Fogão Solar de Funil

Retirado da internet - site http://solarcooking.org/portugues/funnel-pt.htm

Como fazer e usar o Fogão e Refrigerador Solar da BYU

Por Steven E. Jones, Professor de Física da Brigham Young University (BYU), com Colter Paulson, Jason Chesley, Jacob Fugal, Derek Hullinger, Jamie Winterton, Jeannette Lawler e Seth, David e Danelle Jones.

Introdução

A poucos anos atrás, eu despertei para o fato de que metade do mundo tem que queimar madeira ou esterco seco para cozinhar sua comida. Foi uma espécie de choque para mim, especialmente quando eu aprendi sobre as doenças causadas pela aspiração da fumaça cotidianamente e sobre os impactos ao meio-ambiente do desmatamento - sem mencionar o tempo gasto pelas pessoas (na maioria mulheres) catando lenha e esterco para cozinhar sua comida. Além disso, muito desses bilhões de pessoas vivem próximos ao Equador, onde o sol é abundante e gratuito. Ergo...

Como Professor de Física com experiência no uso de energia, eu me empenhei em desenvolver meios de cozinhar e esterelizar água usando a energia gratuita do sol. Primeiro, eu procurei métodos existentes.

O fogão parabólico usa pratos que concentram a luz solar onde a comida está sendo cozinhada. Esta abordagem é muito perigosa, pois concentra a luz solar em um ponto que é muito quente e que não pode ser visto. Eu e os alunos do BYU construímos um que incendiava papel em 3 segundos! Eu soube que um grupo altruísta ofereceu parábolas refletoras para pessoas que viviam em Altiplano, na Bolívia. Mas, mais de uma vez as parábolas eram guardadas próximas a estábulos - e a luz do sol que passava incendiou os estábulos! As pessoas não querem estas invenções perigosas e caras, ainda que seja a região do Altiplano tenha escassez de lenha.

O fogão de caixa é basicamente uma caixa com isolamento térmico e uma tampa de vidro ou plástico, freqüentemente com um refletor plano que reflete a luz solar para dentro da caixa. A luz entra através do topo de vidro (ou plástico) para aquecer lentamente a caixa. Problemas: a energia entra apenas pelo topo, enquanto o calor escapa por todos os outros lados, logo ele tem a tendência de retirar calor da comida. Quando a caixa está aberta para colocar ou retirar a comida, algum calor escapa e é perdido. Além disso, caixas solares eficazes tendem a ser mais complicadas de construir do que o fogão de funil.

Enquanto estudava esse problema, eu pensei várias vezes na grande necessidade de um fogão solar seguro, barato e ainda eficaz. Finalmente no Natal de alguns anos atrás veio até mim um tipo híbrido entre o fogão de caixa e o parabólico. Ele parece com um fogão largo e profundo que incorpora o que eu acredito são as melhores características dos fogões de caixa e dos parabólicos.

O primeiro refletor foi feito em minha casa com uma folha de alumínio colada em papelão, que então era dobrado para formar um funil refletor. Eu e minhas crianças encontramos um jeito fácil de fazer um grande funil de papelão facilmente. Eu vou contar exatamente como isso aconteceu mais tarde.

O Fogão Solar de Funil é seguro e barato, fácil de fazer e ainda muito eficaz na captura de energia solar para cozinhar e pasteurizar água. Eureka!

Mais tarde, eu fiz testes extensivos com meus alunos (incluindo testes de reflexividade) e descobri que Mylar aluminizado era muito bom, mas relativamente caro e um tanto duro para ser usado em folhas grandes. Por outro lado, o papelão é encontrado no mundo inteiro e é barato; a folha de alumínio também fácil de ser usada. As pessoas podem fazer seus próprios fogões solares facilmente ou começar uma pequena fábrica para fazê-los para outras pessoas.

Protótipos de Fogão Solar de Funil foram testados na Bolíva e superaram os caros Fogão Solar de Caixa e o "Kit Solar para Cozinhar" -, além que custar muito menos. A Brigham Young University pediu a patente, principalmente para garantir que nenhuma empresa poderia impedir a ampla distribuição do Fogão Solar de Funil BYU, mas não teve lucros com a invenção. Eu descobri mais tarde que algumas pessoas tinham tido um idéia similar, mas usando métodos diferentes daqueles desenvolvidos e mostrados aqui. Então agora eu estou tentando fazer a divulgação para que esta invenção possa ser usada para capturar a energia gratuita do sol - para acampamento e emergência, sim, mas também para cozinhar no dia-a-dia onde a eletricidade não está disponível e até mesmo a lenha ficando escarsa.

Como ele funciona

O refletor tem a forma de um funil gigante forrado com uma folha de alumínio, fácil de fazer seguindo as instruções dadas a seguir. Esse funil é como um fogão parabólico, exceto pelo fato de que a luz é concentrada ao longo de uma linha (não um ponto) no fundo do funil. Você pode colocar sua mão no fundo do funil e sentir o calor de sol, mas você não irá se queimar.

A seguir, nós pintamos o lado externo de um frasco de preto, para absorver calor e o colocamos no fundo do funil. Ou pode ser usado uma vasilha preta com tampa. Uma vasilha preta fica quente rapidamente, mas não o bastante para cozinharmos com ela. Nós precisamos de uma maneira de colher o calor sem deixar que o ar o resfrie. Então, eu coloco uma sacola plástica barata ao redor do frasco - voila!, o Fogão Solar de Funil nasceu! A sacola plástica, disponível nas mercearias como um "saco para aves", substitui as incômodas caixas e tampas de vidro de alguns fornos solares. Podem ser sacolas plásticas que nos Estados Unidos são usadas nas lojas dos para colocar artigos de mercearia, uma vez que elas deixam passar muita luz solar - ao contrário das sacolas de cores escuras.

Eu recentemente testei um saco usado para frutas e vegetais, quase transparente e disponível gratuitamente nas mercearias americanas, que funcionou muito bem. Elas tem estampadas "HDPE", que significa Polietileno de Alta Densidade (PEAD, em português) - polietileno comum derrete muito facilmente. Um bloco de madeira é colocado embaixo do frasco para ajudar a manter o calor (um isolante, tal como uma almofada, corda ou mesmo madeira também funcionarão.)

Um amigo meu também que também é Professor de Física não acreditou tal coisa pudesse ferver água. Então eu mostrei para ele que com esse novo "Fogão Solar de Funil", eu era capaz de ferver água em Utah (EUA) em pleno inverno! Eu coloquei o funil de lado, pois era inverno, apontei o grande funil na direção do sol ao sul. Eu também suspendi a vasilha preta de cozimento - a melhor maneira é colocá-lo em um bloco de madeira. Isto permite que os raios mais fracos do sol atinjam toda a superfície do vaso.

Naturalmente, o funil solar trabalha muito melhor ao ar livre e em dias de verão (quando o índice UV é 7 ou maior). A maioria outros de fogões solares não cozinharão no inverno em áreas do norte (ou cerca de 35 graus ao sul, também).

Eu pensei que uma panela de pressão seria bom. Mas os preços nas lojas eram muito caros para mim. Espera, que tal um frasco? Estas pequenas belezas são projetadas para aliviar a pressão através da tampa - uma panela de pressão agradável. E o tempo de cozimento é cortado pela metade a cada 10º C que nós levantamos a temperatura (professor Lee Hansen, comunicação particular). Eu usei um dos frascos de boca larga de minha esposa, pintado de preto com tinta spray na parte externa e funcionou muito bom. O alimento cozinha mais rapidamente quando você usa um simples frasco como panela de pressão. Entretanto, você pode também preferir pôr um pote preto no saco plástico, se você quiser. Mas não use um recipiente selado sem liberação da pressão como um frasco de maionese - pode quebrar quando o vapor subir (eu quebrei um!)

Como construir seu próprio Fogão Solar de Funil

O que você precisa para o Fogão Solar de Funil:

  1. Um pedaço plano de papelão, com cerca de dois pés de largura por 4 pés de comprimento, aproximadamente 61 cm x 122 cm. O comprimento deve ser exatamente o dobro da largura. Quanto maior, melhor.

  1. Folha de alumínio comum.

  2. Cola, como cola branca e água para misturar com ela meio-a-meio. Também uma brocha para aplicá-la sobre o papelão (ou uma roupa ou papel toalha). Ou alguns podem querer usar uma cola em spray bem barata disponível em latas. Você também poderá usar cola de trigo.

  1. Três voltas de fio - ou pequenos parafusos e porcas, ou uma corda para prender o funil.

  2. Para vasilha de cozimento eu uso um frasco. Frascos de um litro e boca larga trabalham muito bem na minha opinião; o anel de borracha na tampa é muito menos provável de derreter do que outros frascos que eu tenho encontrado. Frascos de dois litros estão disponíveis e trabalham melhor para maior quantidade de comida, mas o cozimento é algo mais lento.

  1. O frasco ou vasilha de cozimento pintado com tinta preta spray pelo lado de fora. Eu descobri que uma tinta spray fosca preta funciona bem. Raspe uma listra na pintura de tal forma que você tenha uma "janela" para olhar dentro da vasilha, para verificar o alimento ou a fervura da água.

  2. Um bloco de madeira é usado como isolante debaixo do frasco. Eu uso um pedaço de 2" x 4" (5cm x 10cm) de lateral que é cortado na forma de um quadrado de 4" x 4" (10cm x 10cm) por 2" (5cm) de espessura. Um pedaço quadrado de madeira faz um grande isolante.

  1. Um saco plástico é usado ao redor do frasco de cozimento e um bloco de madeira, fazendo um efeito estufa. Sugestões:

Etapas para construção

Corte retirando um semi-círculo do papelão.

Corte retirando um semi-círculo do papelão, na linha que formará o fundo, como mostrado na foto acima. Quando o funil for formado, ele formará um círculo completo e terá largura bastante para circular por uma vasilha de cozimento. Então para uma vasilha de 7" (aproximadamente 18 cm) de diâmetro, o raio do semi-círculo deverá ser de 7". Para um frasco de um litro como o que eu uso, eu retirei um semi-círculo de 5" (12,7 cm).

Faça o funil

Para formar o funil, você irá levar o lado A em direção ao lado B, conforme mostrado na figura. A folha de alumínio deverá ser posta DENTRO do funil. Faça isso lentamente, ajudando o papelão a assumir a formar de funil usando uma mão para criar raios que partam do semi-círculo. Trabalhe de sua maneira no funil, dobrando-o na forma de funil, até que os dois lados se sobreponham e formem um círculo completo. A folha de alumínio irá DENTRO do funil. Abra o funil, coloque-o em uma superfície plana, preparando-o para o próximo passo.

Cole a folha no papelão

Aplique cola ou adesivo na superfície do papelão que será a parte interna do fogão e então aplique rapidamente a folha de alumínio sobre a cola, para afixar a folha no papelão. Certifique-se que a face mais brilhante da folha ficará voltada para cima, uma vez que ela formará a superfície refletora do funil. Eu gosto de pôr cola suficiente para cobrir a área de uma folha de tal forma que a cola ainda esteja úmida quando a folha for aplicada. Eu também sobreponho tiras de folha com cerca de 1" (ou 2,5 cm). Tente alisar a folha de alumínio o máximo que você razoavelmente possa, mas pequenas rugas não farão muita diferença. Se não tiver papelão disponível, você pode fazer um buraco, forrá-lo com um refletor e fazer um fogão solar fixo para ser usado ao meio-dia.

Junte a lado A ao lado B para manter o funil fechado. 


O jeito mais fácil para fazer isto é perfurar três buracos no papelão que alinhem o lado A e o lado B (veja figura). Então ponha um pedaço de metal em cada buraco e prenda-o separando os dentes do metal. Ou você pode usar porcas e parafusos para prender os dois lados (A e B) juntos.

Seja criativo aqui com o que você tiver disponível. Por exemplo, fazendo dois buracos com cerca de um polegar de distância, usando um barbante, pequena corda, fio, cordão, entrando em um buraco, saindo em outro e depois amarrado juntos.

Quando A e B estiverem conectados juntos, você irá ter "um funil com duas asas". As asas podem ser cortadas fora, mas isso pode ajudar a aparar mais luz solar, então deixe-as.

Prenda ou cole um pedaço de folha de alumínio através do buraco no topo do funil, com o lado brilhante voltado para dentro.

 Isto completa a montagem de nosso fogão solar de funil.

Para estabilidade, coloque o funil dentdo de uma caixa de papelão ou outro material. Para utilizá-lo por longos períodos, você pode cavar um buraco no chão para proteger o funil de ventos fortes.

Etapas finais

No final desse estágio, você estará pronto para colocar alimentos ou água na vasilha ou frasco de cozimento e pôr a tampa em segurança. Veja as instruções do tempo de cozimento a seguir.

Coloque um bloco de madeira DENTRO do saco de cozimento, no fundo. Eu uso um pedaço de lateral de 2" x 4" (5cm x 10cm) que é cortado de um quadrado de 4" x 4" (10cm x 10cm) por cerca de 2" (5cm) de espessura. Então a vasilha de cozimento contendo água ou comida é colocada em cima do bloco de madeira, dentro saco.

Depois, junte a parte de cima do saco em seus dedos e sopre ar dentro do saco para inflá-lo. Isso fará um pequeno "efeito-estufa" ao redor da vasilha de cozimento, para prender maior parte do calor dentro do saco. Feche o saco com um fio ou arame enrolado apertado. Importante: o saco não deve tocar os lados ou tampa da vasilha de cozimento. O saco poderá ser chamado de "escudo anti-convecção", retardando o resfriamento por convecção devido às correntes de ar.

Coloque o saco inteiro dentro do funil próximo ao fundo conforme mostrado nas fotografias.

Coloque o Fogão Solar de Funil de tal forma que sua face fique voltada para o sol.

Lembre-se: a luz do sol pode machucar seus olhos. Use óculos escuros quando for usar o Fogão Solar de Funil! O Fogão Solar de Funil é projetado para que a região quente fique no fundo do funil, de maneira a não causar danos.

Ponha o Fogão Solar de Funil apontando em direção ao sol, de tal forma que ele capture a maior quantidade de luz solar possível. O projeto do funil permite que ele colete energia solar por cerca de uma hora sem precisar ser reposicionado. Para cozimento mais longos, reajuste a posição do funil seguindo a trajetória do sol.

Ajuda colocar o Fogão Solar de Funil em frente a uma parede ou janela voltada para o sul (no Hemisfério Norte) para refletir luz adicional no funil. Uma parede é bem mais importante em localidades afastadas do equador e no inverno. No Hemisfério Sul, ponha o Fogão Solar em uma parede ou janela voltada para o Norte para refletir luz adicional no fogão.

Depois de cozinhar

Lembre-se que a vasilha estará muito quente: use luvas ou pegadores quando for manipulá-la! Se você estiver esquentando água no frasco, você poderá notar que a água estará fervendo quando a tampa for removida pela primeira vez - ela estará muito quente!

Abra o saco de cozimento removendo o laço. Use luvas ou pano grosso, levantando-a para fora do saco e colocando-a no chão ou em uma mesa. Cuidadosamente abra a vasilha e verifique a comida, certificando-se que o cozimento tenha terminado. Deixe a comida esfriar antes de comê-la.

Dicas úteis

  1. Evite deixar impressões digitais e manchas no fogão. Mantenha a superfície interna clara e brilhante limpando ocasionalmente com uma toalha úmida. Isto manterá o Fogão Solar de Funil trabalhando no seu melhor.

  2. Se o funil ficar deformado, pode ser colocado novamente em forma circular usando uma corda ou um barbante em entre os lados opostos que se deseja colocar juntos novamente.

  3. Para aplicações pode longos períodos, um buraco no chão irá manter o Fogão de Funil seguro contra ventos. Leve o funil para um abrigo ou cubra-o durante as chuvas.

  4. As tampas podem ser usadas muitas vezes. Nós tivemos problemas com a borracha das tampas de alguns frascos novos que ficaram moles e "grudentas". Tampas de frascos em forma de bola não tem esse problema. Passar as tampas em água muito quente antes de primeiro uso parece ajudar. As tampas podem ser usadas muitas vezes se elas não estão curvando de maneira muito ruim quando abertas (levante a tampa cuidadosamente).

  5. O frasco pode ser suspenso próximo ao fundo do funil usando uma linha de pesca ou barbante, ao invés de ser colocado sobre um bloco de madeira. O saco plástico é colocado ao redor do frasco com ar soprado dentro, como de costume, para prender o calor. O método de suspensão permite que a luz solar atinja toda a superfície da jarra, de tal forma que ela aqueça mais rapidamente e uniformemente.

  6. Ajuste o funil para pôr o máximo possível de luz solar no frasco de cozimento. Olhe a jarra e verifique onde a luz solar está batendo e assegure-se que o fundo não está em sombras. Para longos tempos de cozimento (maiores do que uma hora), reajuste a posição do funil para seguir o caminho do sol. Durante os meses de inverno, quando o sol está baixo no horizonte (por exemplo, na América do Norte), é útil deitar o funil sobre um dos lados, direcionando-o para o sol.

Testes em Utah (Estados Unidos)

Eu pessoalmente usei o Fogão Solar de Funil para fazer almoço durante muitas semanas. Minha comida favorita era batatas (cortada em toras ou pedaços) e cenouras picadas. Vegetais cozinham muito lentamente em seus próprios sumos e ficam deliciosos. Eu também fiz arroz, derreti queijo para sanduíches e até mesmo fiz pão em meu Fogão Solar de Funil. Eu geralmente ponho a comida por volta de 11:30 e a deixo cozinhando até 12:45 ou 13:00, apenas para ter certeza de que ela teve tempo para cozinhar. Eu nunca queimei comida nesse fogão.

Eu também tenho feito comida nas montanhas, em altitudes de 8.300 pés (2.500 metros). A comida cozinha mais rapidamente lá - a luz do sol é filtrada por menos atmosfera nas altas altitudes.

Eu encontro pessoas surpresas pelo fato de que o sol sozinho possa realmente cozinhar comida. E eles ficam mais gratamente surpressos ainda com os ricos sabores da comida que cozinha lentamente ao sol. Esse invento barato funciona!

Os estudantes da Brigham Young University fizeram numerosos testes com o Fogão Solar de Funil junto com outros fogões. A relação custo benefício é maior do que em qualquer outro invento para cozinhar usando a luz do sol que nós tivéssemos encontrado. Mr. Hullinger também fez estudos de transmissividade, reflexividade e absorção de diversos materiais que poderiam ser usados no Fogão Solar de Funil. Apesar de haverem materiais melhores, quais como absorvedores solares seletivos, nosso objetivo era manter os custos o mais baixo possível e ainda garantir a segurança como nossa primeira prioridade.

Testes na Bolívia

No Instituto BYU, Benson organizou teste entre o Fogão de Funil Solar e outros modelos famosos de Fornos Solares de Caixa. O Forno Solar de Caixa custou cerca de $70 e era feito na sua maior parte de papelão. Ele levou aproximadamente duas horas apenas para alcançar a temperatura de pasteurização da água. Uma reportagem Boliviana relatou que "a comida esfria toda vez que os potes são retirados do forno." O Forno Solar de Caixa falhou até mesmo para cozinhar ovos (temos esperança de que caixas mais caras poderiam funcionar melhor).

Um Fogão Solar de Funil de Mylar aluminizado também foi testado na Bolívia, durante o inverno Boliviano. Ele alcançou a temperatura de pasteurização da água em 50 minutos, cozinhou ovos em 70 minutos, cozinhou arroz em 75 minutos. Os bolivianos ficaram gratos com o desempenho. Então fomos nós! (La Paz, Bolívia, Agosto de 1996).

Eu também doei duas dúzias de funis solares para as pessoas na Guatemala. Eles foram levados por um grupo de médicos que foram para lá para serviço humanitário. As pessoas também gostaram da idéia de cozinhar com a energia gratuita do sol! Para adquirir um quite de Fogão Solar de Funil de Mylar aluminizado, por favor contate CRM (fabricante licenciado) em +1 (801) 292-9210.

Pasteurização de água e leite

Beber água ou leite contaminados mata milhares de pessoas a cada dia, principalmente crianças. A Organização Mundial de Saúde (OMS) divulga que 80% das doenças no mundo são devidas a água contaminada. Estudos mostraram que aquecer a água entre 65°C a 70°C (150°F) é suficiente para matar as bactérias coliformes, vírus de até mesmo Giardia. Isso é chamado de pausterização.

Pasteurização depende da quantidade de calor e da duração do aquecimento da água. Mas como fazer que a água fique quente o bastante? Você pode usar um termômetro, mas isso irá adicionar custos, é claro. Quando o vapor de água deixa o frasco (com a tampa fechada) e forma gotículas no lado de dentro do saco de cozinhar, então a água está provavelmente pasteurizada para ser bebida. O objetivo é aquecê-lo até 160°F (71°C) por pelo menos seis minutos. Com um risco raspado na tinta preta do frasco, qualquer um pode olhar através do saco plástico e ver quando a água estiver fervendo - então ela estará com certeza segura.

Pense em todas as vidas que poderiam ser salvas simplesmentes pasteurizando a água com um simples Fogão Solar! Veja também recentes avanços na pasteurização de água).

Segurança

Segurança foi minha primeira preocupação ao desenvolver o Fogão Solar de Funil, então vieram baixo custo e eficácia. Mas sempre que você tem calor você precisa de ter algumas precauções.

Cozinhando com o Fogão Solar de Funil

O que você cozinha em um pote de barro ou em um forno de temperatura moderada? O mesmo que você cozinhará no Fogão Solar de Funil, sem fogo. Os quadros abaixo dão os tempo de cozimento aproximados no verão.

O fogão solar funciona melhor quando para o índice de raios UV é 7 ou maior (sol alto, poucas nuvens).

Os tempos de cozimento são aproximados, crescendo nos dias parcialmente nublados, quando o sol não estiver alto (por exemplo, no inverno) ou quando houver mais do que cerca de 3 xícaras de comida no frasco.

Mexer não é necessário para a maioria dos alimentos. A comida geralmente não irá queimar no fogão solar.

VEGETAIS: batatas, cenouras, abóbora, beterrabas, aspargos, etc.
Preparação: Não precisa adicionar água se estiver fresca. Corte em pedaços ou "toras" para assegurar um cozimento uniforme. Milho cozinhará bem com ou sem sabugo.
Tempo de cozimento: Cerca de 1,5 horas.

CEREAIS e GRÃOS: arroz, trigo, cevada, aveia, painço, etc.
Preparação: Misture 2 partes de água para cada parte de grão. A quantidade pode varia de acordo com o gosto individual. Deixe de molho por poucas horas para cozinhar mais rápido. Para garantir cozimento uniforme, agite o frasco após 50 minutos. CUIDADO: O frasco estará quente. Use luvas ou outra proteção.
Tempo de cozimento: 1,5 a 2 horas.

PASTA e SOPAS DESIDRATADAS
Preparação:
Primeiro aqueça a água até próximo a sua fervura (50 a 70 minutos). Então adicione a pasta ou a mistura para sopa. Mexa ou agite e cozinhe por mais 15 minutos.
Tempo de cozimento: 65 a 85 minutos.

FEIJÕES
Preparação:
Deixe feijões duros ou secos de molho por uma noite. Coloque no frasco de cozimento com água.
Tempo de cozimento: 2 a 3 horas.

OVOS
Preparação:
Não precisa adicionar água.Observação: se o cozimento for muito longo, ovos brancos podem escurecer, mas o gosto permanece o mesmo.
Tempo de cozimento: 1 a 1,5 horas, dependendo da firmeza deseja para a gema.

CARNES: frango, carne bovina e peixe.
Preparação:
Não precisa adicionar água. Cozimento mais longo faz a carne ficar mais tenra.
Tempo de cozimento: Frango: 1,5 horas (em pedaço) ou 2,5 horas (inteiro); carne bovina: 1,5 horas (em pedaço) ou 2,5 a 3 horas para pedaços maiores; peixe: 1 a 1,5 horas

MASSAS
Preparação:
O tempo varia dependendo da quantidade de massa.
Tempo de cozimento: Pães: 1 a 1,5 horas; biscoitos: 1 a 1,5 horas; bolachas: 1 hora

NOZES TORRADAS: amendoins, amêndoas, sementes de abóboras, etc.
Preparação:
Coloque no frasco. Um pouco de óleo vegetal pode ser adicionado se desejado.
Tempo de cozimento: Cerca de 1,5 horas

COMIDA PRÉ-PREPARADA
Preparação:
Para comida em recipientes escuros, simplesmente coloque o recipiente no saco de cozimento no lugar do frasco preto de cozimento.
Tempo de cozimento: O tempo de cozimento depende da quantidade de comida e da cor do pacote.