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Forno solar

O forno solar é um tipo de forno descrito por Nicholas de Saussure por volta de 1770[1][2] e criado por Horace de Saussure em 1767.[3][4] É constituído de uma caixa com fundo preto e tampa de vidro, com abas refletoras.[3] O fundo preto absorve a luz solar e converte-a em radiação infravermelha, que não passa pela tampa de vidro, criando o efeito estufa.[3] Desta forma, possui a capacidade de atingir 150ºC, cozinhando qualquer alimento sem dificuldade.[3][5]

Forno construído em Portugal.

O cozimento dos alimentos leva, dependendo de suas características, de 2 a 6 horas neste equipamento.[6] Apesar da utilização de energia solar desde longa data, somente na década de 1990 é que intensificaram-se os estudos e desenvolvimento de tecnologias para cozinhas solares.[2]

É um aparelho eficaz de simples confecção e utilização, que traz muitos benefícios a quem o utiliza.[1] Apesar disto, não é uma tecnologia amplamente adotada por países em desenvolvimento como o Brasil, mesmo com algumas tentativas de implementação.[1] Possíveis fatores responsáveis por isto são o preconceito, por considerá-lo um aparelho "feio e artesanal" para pessoas que não tem condições de ter um fogão convencional; a funcionalidade, que é muito diferente do que se tem por padrão social; e a própria falta de incentivo do governo, devido ao barateamento do gás de petróleo liquefeito.[1][7] Tem sido utilizados em regiões com carência de combustíveis, como Índia, China, Quênia, Afeganistão e Senegal.[3]

Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, a utilização do fogão solar por 30% da população brasileira reduziria anualmente a extração de lenha para cozimento de alimentos em 5.370.000 m³, uma quantidade significativa.[1] Um modelo simples construído com papelão, vidro e papel-alumínio é o bastante para atingir até 300ºC, dependendo da eficiência e vedação do equipamento.[8]

História

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Por volta de 1770, Nicholas de Saussurre descreveu os primeiros experimentos com fornos solares do tipo caixa[2] com o objetivo de preparo de alimentos.[1] Ele projetou uma caixa retangular isolada com a parte de cima envidraçada, onde a tampa refletora concentrava a radiação para dentro da caixa.[1][2] A radiação era então convertida em ondas infravermelhas pelo fundo preto mate, e ficava aprisionada pela tampa de vidro, aquecendo os alimentos até cerca de 160 ºC.[1][2] Assim, eram facilmente cozidos ou assados.[1][2] Em 1837, o astrônomo John Herschel construiu um forno solar para seu uso em uma expedição no Cabo da Boa Esperança, cozinhando carne e vegetais.[1][2] Este forno era uma caixa negra enterrada na areia, para isolar-se termicamente, com duas placas de vidro por cima.[1][2] Foi registrada a temperatura de 116ºC.[1][2] Mais recentemente, um fogão solar foi utilizado durante muitos anos por Charles Greeley Abbot ao sul do Monte Wilson, onde ficava seu observatório.[1][2]

 
Forno solar em Odeillo, que atinge até 3800ºC.

Em Odeillo, nos Pirenéus franceses, onde há intensa incidência de luz solar, um grande espelho côncavo foi construído com 9500 espelhos planos, sendo utilizado como forno solar.[9][10] Na torre do coletor, a temperatura atinge até 3800ºC.[9]

Fogão solar

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Fogão solar construído pela Pleno Sol no Brasil.
 
Um fogão solar simples.
 
Fogão solar do tipo concentrador parabólico. Percebe-se a grande concentração luminosa no foco.
 
Fogão solar tipo caixa construído pela Pleno Sol no Brasil.

A primeira propriedade óptica das superfícies de revolução enuncia que: se determinada fonte de luz estiver fixada no foco de um espelho parabólico, todos seus raios  refletidos serão paralelos ao eixo de simetria. Em outras palavras, perceber-se que os raios de luz ao encontrarem um espelho parabólico irão convergir para o foco deste objeto[11]. Isto posto, a aplicação dessa propriedade pode ser vista no fogão solar, que consiste num conjunto de espelhos parabólicos que ao serem iluminados pela luz do sol, convergem os raios luminosos em uma panela, aquecendo-a para o preparo do alimento. Este tipo de fogão pode ser facilmente usado em áreas rurais ou de extrema pobreza[12].

Há três tipos de fogões solares: o painel, caixa e parabólico. Os fogões solares de painel são mais fáceis de serem confeccionados, com o mínimo de investimento de tempo e dinheiro. Geralmente são compostos de painéis de papelão, que pode ser reciclado de caixas de papelão já utilizadas, e revestidos com uma superfície reflexiva, feita de papel alumínio, filmes de poliéster metalizado ou folhas de alumínio polido. Os painéis são dobrados de modo a centralizar o foco onde será colocada a panela para o cozimento do alimento. Este tipo de fogão apresenta menor rendimento, maior tempo de cozimento e temperaturas de até 100ºC.

Já os fogões solares de caixa, são feitos com caixa de papelão ou de plástico e com tampa de vidro para efeito estufa. Além disso, possuem abas ou refletores laterais que convergem a energia térmica solar dentro da caixa. Em comparação ao de painel, os de caixa possuem maior rendimento, uma vez que permitem temperaturas maiores que 100ºC. Porém, para poder aquecer o alimento, é necessário que esse tipo de fogão esteja direcionado de acordo com o movimento da Terra, de modo a concentrar a energia solar no lado interior da caixa. Vale ressaltar, que a sua construção demanda mais tempo e maior custo.

Com relação ao fogão parabólico, pode ser confeccionado com diversos materiais: fibras de vidro, espelhos parabólicos, plástico moldado, papelão, alumínio polido em estrutura de apoio etc. Tem um formato parabólico, com foco convergente. Diferente dos fogões solares anteriores, o parabólico possibilita cozinhar, fritar, assar, com eficiência igual ou superior a energia térmica de um fogão a gás convencional, uma vez que possui altas temperaturas (maiores do que 300ºC). Porém, para fazer o preparo do alimento é necessário o reajuste de ângulo da parábola a cada hora, além de ser mais difícil de produzir e possuir maior custo de construção[13].

Referências
  1. ↑ a b c d e f g h i j k l m «CONSTRUÇÃO E AVALIAÇÃO TÉRMICA DE UM FOGÃO SOLAR TIPO CAIXA» (PDF). Conteúdo Jurídico. pp. 2–4;8. Consultado em 22 de outubro de 2011. [...] os primeiros experimentos relacionados com fornos solares tipo caixa para a preparação de alimentos foram descritos por Nicholas de Saussure[...] por volta de 1770. Saussure projetou um fogão que consistia numa caixa retangular isolada e com a parte de cima envidraçada, cuja tampa refletora, encarregava-se de concentrar a radiação para dentro da caixa. Quando essa radiação entrasse na caixa, seria absorvida pelo seu fundo pintado de preto mate. Ao sair deste, já teria um comprimento de onda infravermelho, que não permitiria que voltasse a passar pelo vidro (este é opaco aos infravermelhos). Este aparelho atinge cerca de 160 °C, conseguindo cozer ou assar qualquer alimento.Em 1837, o astrônomo inglês John Herschel, filho do famoso astrônomo Sir William Herschel, construiu um pequeno dispositivo para seu próprio uso durante uma expedição que realizou no Cabo da Boa Esperança. Consistia também numa caixa negra que era enterrada na areia, para isolá-la termicamente, e era coberta com dupla chapa de vidro para permitir a entrada da luz solar e evitar que o calor escapasse. Herschel registrou uma temperatura de 116 °C nesse fogão, que era utilizado para cozinhar alimentos à base de carne e vegetais durante a expedição [...]. Também C. G. Abbot, outro astrônomo nascido em 1873, usou um fogão solar ao sul do Monte Wilson, onde tinha o seu observatório, e lhe serviu durante muitos anos para preparar seus alimentos. Como se vê, historicamente o fogão solar se apresenta como um aparelho bastante simples de se fazer e utilizar, e que traz muitos benefícios a quem o utiliza, constituindo-se em um equipamento eficaz. Todavia, é importante saber e compreender os motivos pelos quais, essa tecnologia não foi amplamente adotada por países em desenvolvimento como o Brasil, embora algumas tentativas tenham sido tomadas nesta direção. Umas das possíveis explicações seriam a de ser visto como um aparelho “feio e artesanal”, concebido por pessoas que não podem ter um fogão convencional; bem como, a sua funcionalidade que foge aos padrões sociais existentes; além da falta de incentivo mais efetivo por parte do governo. [...] De acordo com o IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística), se o fogão solar fosse usado por apenas 30% desta população, a extração de lenha para cozimento de alimentos sofreria uma redução anual de 5.370.000 m³, cifra esta nada desprezível[...]. O desempenho do fogão solar tipo caixa quente com espelhos planos é muito versátil, pois a cada inverno extremo duas refeições podem ser preparadas em dias frios, quando comparado com fogões solares parabólicos em que é difícil cozinhar uma refeição em dias de frio extremo. O fogão solar tipo caixa com três espelhos planos não requer nenhuma mudança de posição por 3 horas quando comparado ao fogão solar parabólico que requer a mudança de posição em direção ao Sol a cada hora; o tempo requerido para cozimento de algum prato não excede 3 horas. O período de amortização do custo do equipamento varia entre 1,45 e 3,86 anos dependendo do combustível substituído e está em ordem crescente com relação aos seguintes combustíveis: lenha, hulha, eletricidade, querosene. A vida estimada é em torno de 15 anos. 
  2. ↑ a b c d e f g h i j «MODELAGEM DE FOGÕES SOLARES» (PDF). Universidade Federal do Rio Grande do Norte. 2 páginas. Consultado em 30 de dezembro de 2012. [...] somente a partir da década passada se intensificaram os estudos e o desenvolvimento de tecnologias para cozinhas solares segundo Beyer et al. 2004. [...] os primeiros experimentos relacionados com fornos solares tipo caixa (fogões solares tipo caixa) para a preparação de alimentos foram descritos por Nicholas de Saussure, a mais de 200 anos, por volta de 1770. Saussure desenhou um fogão que consistia numa caixa retangular isolada e com a parte de cima envidraçada. A tampa da caixa, refletora, encarrega-se de concentrar a radiação dentro da caixa. Quando essa radiação entra na caixa, é absorvida pelo seu fundo que é pintado de preto mate, quando é libertada por este, já tem um comprimento de onda infravermelho, o que não permite que volte a passar pelo vidro (este é opaco aos infravermelhos). Este aparelho atinge cerca de 160 °C, conseguindo cozer ou assar qualquer alimento. Em 1837, o astrônomo inglês John Herschel, filho do famoso astrônomo Sir William Herschel, construiu um pequeno dispositivo para seu próprio uso durante uma expedição que realizou no Cabo da Boa Esperança. Consistia também numa caixa negra que era enterrada na areia, para isolá-la termicamente, e era coberta com dupla chapa de vidro para permitir a entrada da luz solar e evitar que o calor escape. Herschel registrou uma temperatura de 116 °C nesse fogão, que era utilizado para cozinhar alimentos à base de carne e vegetais durante a expedição [...]. Também C. G. Abbot, outro astrônomo nascido em 1873, usou um fogão solar ao sul do Monte Wilson, onde tinha o seu observatório, e lhe serviu durante muitos anos para preparar seus alimentos. 
  3. ↑ a b c d e «Design e Inovação no projeto de forno elétrico/solar: promovendo uma alternativa sustentável» (PDF). Congresso Brasileiro de Gestão de Desenvolvimento de Produto. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Setembro de 2011. 6 páginas. Consultado em 21 de outubro de 2011. Criado por Horace de Saussure em 1767, o forno solar consiste basicamente em uma caixa com dimensões suficientes para acondicionar um pequeno prato ou panela, geralmente retangular, com tampa de vidro e abas refletoras. A radiação do sol entra no forno e é absorvida pelo fundo preto da base do aparelho, quando libertada o comprimento de onda é infravermelho, não passando novamente pelo vidro da tampa, dessa forma a irradiação transforma-se em calor, capaz de atingir 150ºC e podendo cozinhar facilmente qualquer alimento. Os fornos solares têm sido usados na Índia, China, Quénia, Afeganistão e Senegal em zonas onde existe escassez de combustíveis sólidos (lenha, carvão), onde a utilização destes equipamentos é uma solução para confeccionar alimentos e esterilizar água. 
  4. ↑ «Requisitos para a Certificação PV» (PDF). Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Requisitos para a certificação de produtos PV. Junho de 2010. 4 páginas. Consultado em 22 de outubro de 2011. Muito mais tarde, nasce a ideia da criação de um forno solar, só aplicada pelo naturalista suíço Orace de Saussure em 1767. 
  5. ↑ «FORMULÁRIO DE APRESENTAÇÃO DE PROJECTOS DE CURTA DURAÇÃO» (PDF). kutsemba. 17 de agosto de 2010. 18 páginas. Consultado em 22 de outubro de 2011. O calor do Sol é suficiente para cozinhar os mais variados alimentos, sendo para isso necessário apenas um forno solar[...]. 
  6. ↑ «Formas alternativas de preparo de alimentos». Guia para situações de emergência. Google Livros. 1997. 30 páginas. Consultado em 27 de dezembro de 2012. Deixá-lo cozinhar de 2 a 6 horas, a depender do alimento. 
  7. ↑ «APLICAÇÕES TECNOLÓGICAS COM FONTES RENOVÁVEIS COCÇÃO SOLAR EM COMUNIDADES NA REGIÃO DE XINGÓ» (PDF). Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente. CONICET. 2007. 12.87 páginas. Consultado em 22 de outubro de 2011. Apesar da importância e do grau de desenvolvimento da tecnologia da cocção solar, sempre que o GLP (gás liquefeito de petróleo) surge como uma fonte mais accessível, pelo preço ou pela disponibilidade, os apoios institucionais as iniciativas de difusão e maximização do uso de fogões solares diminuem ou desaparecem de cenário. 
  8. ↑ «Conservação de energia em assentamentos humanos pela utilização da permacultura: um estudo no Instituto de Permacultura e Ecovila da Mata Atlântica» (PDF). Universidade Federal do ABC. 2010. 79 páginas. A estrutura do forno solar apresentado na figura 14 (modelo desenvolvido no IPEMA) é extremamente simples e eficaz. Utilizando uma caixa de papelão forrada com papel alumínio, com as bordas direcionadas ao sol e um vidro por cima para fechar o forno, dependendo da eficiência e vedação do equipamento construído, a temperatura pode chegar em até 300°C (IPEMA, 2008). 
  9. ↑ a b «USO DA ENERGIA SOLAR PARA GERAÇÃO DE ELETRICIDADE E PARA AQUECIMENTO DE ÁGUA» (PDF). Universidade Federal de Lavras. solenerg. 2007. pp. 35–36. Consultado em 22 de outubro de 2011. Fornos solares nada mais são que instalações destinadas à concentração da energia captada por espelhos convenientemente dispostos. As aplicações desses fornos podem ser desde o simples aquecimento de fluidos circulando em tubulações dispostas numa linha de concentração de calor até aplicações industriais pesadas. Na França, em Odeilo, nos Pirenéus, foi construído um forno com 9500 espelhos planos dispostos de tal maneira que a concentração da energia refletida num forno construído dentro da torre do coletor proporciona uma temperatura de até 3800°C. 
  10. ↑ «MATERIAL DIDÁTICO» (PDF). Universidade Estadual de Londrina. Matematicando. Novembro de 2007. pp. 11–12. Consultado em 22 de outubro de 2011. Em uma região da França onde a incidência de luz do Sol é intensa, foi construído um grande espelho côncavo, que é usado como “forno solar” [...]. [...] Forno solar (Odeillo, sul da França) 
  11. ↑ Lopes, Juracélio Ferreira (2011). «Cônicas e Aplicações» (PDF). Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho"- Instituto de Geociências e Ciências Exatas. Consultado em 13 de agosto de 2020 
  12. ↑ Duarte, Marco Antonio de Araujo (2019). «Cônicas: da história às aplicações tecnológicas». Universidade Federal do Pará- Instituto de Ciências Exatas e Naturais. Consultado em 13 de agosto de 2020 
  13. ↑ «Tipos de Fogões Solares». Consultado em 13 de agosto de 2020 

Ver também

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Ligações externas

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