Os primeiros registros do uso de fogões solares remetem-se ao século XVIII quando o físico alemão Tschirnhausen (1651-1708) documenta o uso de fogão solar composto de uma lente grande para concentrar os raios solares e aquecer água em um recipiente de argila (HALACY & HALACY, 1992 apud CUCE, 2013).
Nota: Artigo publicado na revista Mecatrônica Jovem 6 de junho de 2022
O princípio físico envolvido nestes equipamentos é de concentrar os raios solares em um ponto onde é posicionada uma panela que receberá o calor proveniente desta concentração dos raios solares de forma realizar a cocção dos alimentos.
Os fornos ou fogões solares podem ser divididos em 03 tipos principais: painel, parabólico e caixa, conforme mostra a Figura 1. No caso do forno tipo painel e parabólico é necessário envolver a panela em uma superfície transparente (plástico ou vidro) para reduzir a perda de calor por convecção. No caso do forno tipo caixa, o tampo da caixa pode ser de um material transparente (acrílico ou vidro), promovendo o isolamento no tocante a perdas de calor por convecção.
O uso de fogões solares depende unicamente da presença de radiação solar, não sendo afetado pela temperatura do ar externo. Em outras palavras, em um dia frio (10 a 15°C) mas sem nuvens, a cocção de alimentos será possível com o uso de forno solar.
Deve-se ressaltar que a cocção de alimentos com fornos solares exige um tempo maior quando comparado com fornos convencionais. Por exemplo, o cozimento de um bolo em um forno convencional (com temperaturas em torno de 180°C) leva em torno de 30 a 40 minutos. No caso de um forno solar, o mesmo bolo será cozido em torno de 120 minutos (2 horas).
Assim, o uso de forno solar exige do usuário uma forma diferente de organizar o cozimento dos alimentos para que a refeição seja preparada no horário desejado.
1 Eficiência de fornos solares
A avaliação da eficiência de um forno solar pode ser expressa como mostrado na Eq. 01:
ηforno = Qefetivo / Qfornecido
(1) onde:
• Qefetivo: calor que é transferido efetivamente para a panela onde ocorre a cocção em Joules. Uma forma de avaliar este valor seria colocar em uma panela de massa Mpanela uma quantidade de água determinada (Mágua) e avaliar o aumento da temperatura da massa de água e da panela (ΔT=Tfinal-Tinicial) e este calor seria determinado por:
Qefetivo = MáguaCp,água+MpanelaCp,panelax ΔT
sendo: Cp,água o calor específico da água e Cp,panela o calor específico do material da panela.
• Qfornecido: calor que é fornecido pela radiação solar fornecida no local onde está instalado o forno solar, podendo ser calculado por:
Qfornecido = Gradiaçãox Aforno
sendo: Gradiação (usualmente 900 W/m²) e Aforno é área do forno.
Verifica-se em diversas publicações (Cuce, 2013; Khalifa et al.,1985) que os valores de eficiência de fornos solares podem variar entre 7 a 29%.
2 Construção de forno solar de baixo custo
Diversas configurações de fornos solares podem ser construídas e neste artigo será apresentado a seguir as etapas de construção de um forno solar tipo painel de baixo custo. Além disso, um vídeo pode ser encontrado no You Tube (https://www.youtube.com/watch?v=F4EsMsCc0ic) onde podem ser acompanhados os passos de construção do forno aqui apresentado.
2.1 Lista de materiais e ferramentas
• Duas placas de papelão ou de polipropileno (polionda) de 65 x 90 cm.
• Fita dupla face.
• Papel alumínio ou filme metalizado (dois a três rolos, dependendo do tamanho).
• Rolo pequeno de arame fino.
• Um tubo de cola.
• Caneta ou lápis.
• Régua ou trena.
• Estilete ou tesoura.
• Alicate pequeno.
2.2 Etapas
• Marcar uma placa de papelão de acordo com a figura (não dobrar ainda), e a seguir cortar o trecho marcado (linha tracejada C-D):
• Marcar a outra placa de papelão de acordo com a figura (não dobrar ainda):
• Colar a fita dupla face nas linhas feitas nas duas placas:
• Dobrar as placas seguindo as linhas/fitas:
• Retirar o filme protetor da fita dupla face
• Colar o papel alumínio ou o filme metalizado na placa de papelão. Se necessário, a cola pode ser utilizada nas bordas para fixar o papel alumínio e dar acabamento.
• Fazer os furos indicados nos desenhos das placas nos cantos das duas placas.
• Unir as duas placas utilizando pedaços de arame ou barbante, alicate e fita adesiva de acordo com a figura, de forma a obter o forno mostrado nas fotos a seguir:
• Prender dois pedaços de arame ou barbante com cerca de 1 metro de comprimento nos furos A1 e B1.
• Posicionar o forno na direção do sol, e utilizar os dois arames/barbantes dos furos A1 e B1 para abrir o forno, criando um "funil" que refletirá os raios solares para o local onde a panela será colocada, como na figura.
Referências
Cuce, Erdem; CUCE, Pinar Mert. A comprehensive review on solar cookers. Applied Energy, v. 102, p. 1399-1421, 2013.
Halacy B, Halacy C. Cooking with the sun. Lafayette, CA: Jack Howell; 1992.
Khalifa AMA, Taha MMA, Akyurt M. Solar cookers for outdoor and indoors. Energy 1985;10(7):819–29.
