Horno solar en una caja

Qué va a aprender

• Que los colores oscuros absorben más radiación solar y se calientan más que los claros (comparación medible con termómetro).
• Qué es el efecto invernadero: la luz entra por el film, se convierte en calor en el fondo negro y el aire caliente no puede escapar.
• Que un espejo (el aluminio) suma luz extra: con la solapa bien orientada entra casi el doble de energía por la ventana.
• Por qué el aislamiento (aire quieto, papel de periódico) frena las pérdidas de calor.
• A medir y registrar temperatura frente al tiempo y a relacionar la altura del sol con el ángulo del reflector.

Prepara antes

• Consigue una caja de pizza limpia (pídela vacía en la pizzería). Si tiene grasa en el fondo, cúbrela con papel de periódico antes de la cartulina.
• Mira el pronóstico: necesitas sol directo, poco viento y mejor en las 2 horas antes y después del mediodía solar (en España, más o menos entre las 12:00 y las 16:00 en verano y entre las 11:00 y las 15:00 en invierno). Con nubes no funciona.
• Imprime la hoja de plantillas al 100 % (pieza B, regla de margen, y pieza E, indicador de orientación).
• Haz los 4 tubos de periódico antes de la sesión si los niños son pequeños (enrollar cuesta).
• Elige el sitio: suelo o mesa al sol, lejos de sombras que se muevan, con una piedra o libro para que el viento no tumbe la solapa.

Materiales y herramientas

• Caja de pizza — 1
  de cartón corrugado, unos 33 × 33 × 4 cm (pizza mediana), limpia y sin grasa en el fondo
• Papel de aluminio — 1 cuadrado de 30 × 30 cm + 4 tiras de 30 × 4 cm
  de cocina normal; se usa la cara brillante hacia fuera
• Film transparente de cocina — 2 trozos de 35 × 35 cm
  de polietileno, sin arrugas
• Cartulina negra — 1 hoja de 30 × 30 cm (o 2 A4)
  negra mate (no brillante)
• Papel de periódico — 8–10 hojas
  para hacer 4 tubos aislantes de unos 2 cm de diámetro
• Cinta adhesiva — 1 rollo
  transparente o de embalar, ancha (aguanta mejor el calor)
• Barra de pegamento — 1
  para pegar el aluminio y la cartulina sin arrugas
• Palito de brocheta — 1
  de unos 30 cm, Ø 3 mm (traba de la solapa)
• Palillo — 1
  para el indicador de orientación (pieza E): debe sobresalir 15 mm
• Plato oscuro pequeño — 1
  de metal o cerámica oscura, menos de 22 cm de diámetro
• Comida para probar — 2 onzas de chocolate, 2 galletas, 2 malvaviscos
  o una tostada con una loncha de queso
• Termómetro de cocina — 1 (opcional)
  de sonda o de horno, rango 0–120 °C

Herramientas

• Cúter y base de corte (o un cartón grueso debajo) — cortar los tres lados de la solapa adulto
• Regla de 30 cm y lápiz — marcar el margen de 25 mm y los pliegues
• Tijeras — recortar aluminio, film y cartulina
• Bolígrafo sin tinta — marcar el pliegue de la bisagra para que doble recto
• Manoplas de cocina — sacar el plato caliente adulto

Piezas y plantillas

• A · Tapa de la caja: marcado de la solapa ×1 — la propia tapa de la caja de pizza (cartón corrugado 3 mm)
• B · Regla de margen de 25 mm ×1 — cartulina 200 g
• C · Fondo negro ×1 — cartulina negra
• D · Tubos aislantes de periódico ×4 — papel de periódico enrollado
• E · Indicador de orientación al sol ×1 — cartulina 200 g
• F · Traba de la solapa ×1 — palito de brocheta Ø 3 mm

Paso a paso

1. Limpia y orienta la caja

   Abre la caja de pizza y quita restos de comida. Ciérrala y colócala con la bisagra (el lado donde se dobla la tapa) hacia atrás. Escribe «ATRÁS» con lápiz en la tapa, junto a la bisagra.

   Comprueba: La tapa debe cerrar plana y sin huecos grandes por los lados.

2. Marca la solapa

   Recorta la regla de margen B. Apóyala contra cada uno de los cuatro bordes de la tapa y traza por dentro una línea a 25 mm. Te queda dibujado un cuadrado de 280 × 280 mm.

   Comprueba: Mide las dos diagonales del cuadrado: deben ser iguales (unos 396 mm) con 3 mm de margen.

3. Corta tres lados adulto

   Con cúter y regla, corta el lado delantero y los dos laterales del cuadrado, atravesando solo la tapa. NO cortes el lado de atrás: es la bisagra de la solapa. Haz dos o tres pasadas suaves en vez de una fuerte.

   Truco: Mete una tabla o un cartón grueso dentro de la caja, bajo la tapa, para no rajar el fondo.

4. Marca el pliegue

   Pasa un bolígrafo sin tinta por la línea de atrás, apoyado en la regla, apretando. Levanta la solapa y dóblala hacia atrás hasta 90° varias veces para que la bisagra quede blanda.

   Comprueba: La solapa debe abrirse recta, sin doblarse por otro sitio.

5. Forra la solapa con aluminio

   Corta un trozo de aluminio de 30 × 30 cm. Unta con barra de pegamento la cara interior de la solapa (la que mira hacia la caja al cerrarla). Pega el aluminio con la cara más brillante hacia fuera y alísalo del centro hacia los bordes con un paño. En los tres lados libres, dobla por detrás los 10 mm que sobran y fíjalos con cinta; en el lado de la bisagra, recorta el sobrante a ras del pliegue.

   Comprueba: Mírate en la solapa: debes ver tu silueta borrosa.
   Truco: Cuantas menos arrugas, más luz reflejada. Si se arruga mucho, mejor empezar con otro trozo.

6. Pega la primera capa de film

   Abre la caja entera. Por la parte de DENTRO de la tapa, pega un trozo de film de 35 × 35 cm tapando el hueco de la ventana. Fija primero un lado con cinta, estira hacia el lado opuesto y pégalo, y después los otros dos.

   Comprueba: El film debe quedar tenso como un tambor: si das un golpecito suena y no hace bolsas.

7. Pega la segunda capa de film

   Cierra la caja y pega otro trozo de film de 35 × 35 cm por FUERA, sobre el marco de 25 mm, igual de tenso. Entre las dos capas queda una cámara de aire del grosor del cartón (unos 3 mm) que aísla como una ventana doble.

   Comprueba: Al mirar por la ventana, ves el interior sin arrugas grandes y sin agujeros.

8. Forra las paredes y el fondo

   Pega 4 tiras de aluminio de 30 × 4 cm (4 cm es la altura de la pared) en las cuatro paredes interiores, con la cara brillante hacia dentro. Corta la cartulina negra C a la medida del fondo (unos 300 × 300 mm) y pégala con pegamento de barra.

   Truco: El aluminio de las paredes devuelve hacia el fondo la luz que entra torcida.

9. Coloca el aislamiento

   Enrolla 4 tubos de periódico de unos 20 mm de grosor (D) y córtalos a la medida interior de la pared menos 20 mm (unos 285 mm). Pégalos con cinta junto a las paredes, sobre la cartulina, en molinete: cada tubo empieza en una esquina y su punta toca el costado del siguiente, formando un marco. Deja libre el centro para el plato.

   Comprueba: La tapa tiene que cerrar sin aplastar los tubos; si no cierra, aplástalos un poco.

10. Pon el indicador de orientación

    Recorta el disco E (Ø 24 mm), pégalo en una esquina delantera del marco de 25 mm de la tapa, sin tocar el film, y clava en el centro un trozo de palillo bien vertical que sobresalga 15 mm. Te dirá si la caja mira hacia el sol.

11. Prepara la traba

    Pega con cinta un extremo de la brocheta de 30 cm (F) en una esquina libre de la solapa. Abre la solapa a unos 70° y apoya el otro extremo sobre el borde lateral de la tapa, a unos 20 cm de la bisagra. Fíjalo con un trozo de cinta que puedas despegar.

    Comprueba: Sopla fuerte hacia la solapa: no debe moverse.

12. Mete la comida

    Pon en el plato oscuro dos galletas con una onza de chocolate y un malvavisco encima. Abre la caja, deja el plato en el centro del fondo negro y cierra la tapa con cuidado para no romper el film.

13. Colócalo al sol

    Saca el horno al sol directo, en suelo o mesa sin sombras, con la bisagra en el lado opuesto al sol. Gira la caja hasta que la sombra del palillo apunte recta hacia la bisagra. Si el sol está bajo (invierno o antes de las 11), calza el borde trasero con un libro de 4–6 cm.

    Comprueba: Mira por la ventana: el reflejo brillante de la solapa debe caer dentro, sobre el plato.

14. Ajusta el ángulo de la solapa

    Desliza el extremo suelto de la brocheta hasta que la mancha de luz reflejada cubra toda la ventana. Como guía: 60° en invierno, 70° en primavera y otoño, 80° en verano al mediodía. Reajusta cada 15–20 minutos porque el sol se mueve.

15. Espera y saca la comida adulto

    Espera 15–40 minutos sin abrir la caja (cada vez que la abres pierdes el aire caliente). Cuando el chocolate brille y el malvavisco se hinche, abre la caja y saca el plato con manoplas.

    Comprueba: Si tienes termómetro, anota la temperatura al empezar y cada 10 minutos.

¿Funciona? La prueba

Con el horno vacío y el termómetro dentro (o una onza de chocolate en el plato), ponlo al sol a mediodía con la solapa bien orientada. Lee la temperatura a través del film cada 5 minutos durante 30 minutos sin abrir.

Qué debe pasar: En un día soleado de primavera o verano (25–30 °C de ambiente), el interior pasa de la temperatura ambiente a 55–80 °C en 20–30 minutos. El chocolate (funde a 30–35 °C) brilla y se ablanda en 10–15 minutos; el malvavisco se hincha en 25–40 minutos. En invierno, con sol, se llega a 40–55 °C: suficiente para el chocolate.

Si algo falla

• No pasa de 35–40 °C — Poca luz (nubes, sol bajo) o la solapa no refleja hacia dentro. Solución: Prueba entre las 12:00 y las 15:00, calza la caja hacia el sol y ajusta la solapa hasta que el reflejo caiga dentro de la ventana.
• Se calienta y se enfría enseguida — Entra aire: film suelto, rajas en las esquinas de la caja o viento. Solución: Tensa el film y sella con cinta las esquinas y la ranura de cierre de la caja. Ponla al abrigo del viento.
• El film se empaña por dentro — La comida suelta vapor de agua que se condensa en el film frío. Solución: Es normal con alimentos húmedos. Usa alimentos secos (galletas, chocolate) o deja una rendija de 5 mm durante 2 minutos para que salga el vapor.
• La solapa se cae o se mueve con el viento — La brocheta solo está apoyada. Solución: Pega los dos extremos de la brocheta con cinta y pon una piedra sobre la caja. Si hace mucho viento, ata un hilo de la esquina de la solapa a la caja como segundo apoyo.
• El fondo se calienta poco aunque entra sol — La cartulina negra es brillante o está cubierta por el plato blanco. Solución: Usa cartulina negra mate y un plato oscuro. Un plato blanco refleja la luz y se calienta mucho menos.
• La comida tarda más de una hora — Demasiada comida o alimento con mucha agua (fruta, salsa). Solución: Pon raciones pequeñas y finas. El agua necesita mucha energía para calentarse; el chocolate y el queso, poca.

Seguridad

• El cúter lo usa solo un adulto, con regla y algo duro debajo de la tapa.
• Dentro puede haber 70–80 °C: el plato y el aluminio queman. Saca el plato siempre con manoplas.
• No mires al sol ni a la solapa de aluminio cuando refleja: deslumbra. Usa gafas de sol y mira la ventana de lado.
• Solo alimentos listos para comer que basta con calentar o fundir. Nunca carne, pescado, huevo ni arroz crudos: el horno no garantiza los 75 °C en el centro.
• Usa una caja limpia: si tiene grasa, mohos o restos, cámbiala.
• Si el interior se calienta mucho (a partir de 70–80 °C), el film puede ablandarse: si ves que se arruga hacia dentro, abre la solapa un poco menos.

La ciencia detrás

Para los niños

La luz del sol es energía. Cuando cae sobre algo negro, lo negro se la «come» y se calienta, como una camiseta negra en verano. El aluminio de la solapa es un espejo que manda más luz hacia dentro, como si hubiera dos soles. El plástico transparente deja pasar la luz, pero no deja salir el aire calentito, igual que un coche cerrado al sol. Por eso dentro de la caja hace cada vez más calor y el chocolate se derrite.

Para el adulto

A pleno sol llegan unos 1000 W/m² de irradiancia. Una ventana de 0,28 × 0,28 m (0,078 m²) recibe unos 70–80 W directos si el sol le da de frente (con la caja plana y el sol a 30–70° de altura, unos 40–75 W); la solapa reflectora, bien orientada, añade otros 40–60 W (el aluminio de cocina refleja ≈ 85 % pero con arrugas parte se dispersa). La cartulina negra mate absorbe ≈ 90 % del visible y se calienta. El film de polietileno es transparente al visible, y su papel principal no es bloquear el infrarrojo (el PE es bastante transparente al IR) sino impedir la convección: el aire caliente queda confinado; es el «efecto invernadero» en sentido coloquial. La temperatura sube hasta que las pérdidas (conducción por las paredes, convección y radiación a través de la ventana) igualan la energía absorbida. Por eso mejoran el horno la doble capa de film (aire quieto de 3 mm, conductividad ≈ 0,025 W/m·K), el aislamiento de periódico y el sellado de las rendijas. Con todo, un horno de cartón alcanza 55–80 °C; los hornos solares comerciales llegan a 120–150 °C con cristal, más reflectores y mejor aislamiento. Ángulo del reflector: para que un rayo con altura solar h salga reflejado vertical, el espejo debe formar 45° + h/2 con la horizontal.

• absorción: cuando un material se queda con la luz que le llega y la convierte en calor.
• reflexión: cuando la luz rebota en una superficie, como en un espejo.
• efecto invernadero: la luz entra por algo transparente, calienta el interior y el calor no puede salir.
• aislante: material que deja pasar el calor muy despacio (aire quieto, papel, corcho).
• irradiancia: cantidad de energía de la luz que cae sobre cada metro cuadrado.

Por edades

• 5–7 años: El adulto marca y corta la solapa. El niño pega el aluminio y la cartulina, ayuda a tensar el film y, sobre todo, compara: chocolate sobre negro y sobre blanco. Céntrate en «negro absorbe, aluminio rebota, plástico guarda el calor».
• 8–10 años: Hacen todos los pasos menos el corte con cúter. Que midan la temperatura cada 5 minutos y la apunten en una tabla, y que descubran ellos el mejor ángulo de la solapa mirando el reflejo.
• 11–12 años: Que dibujen la gráfica temperatura–tiempo y comparen versiones (1 o 2 capas de film, con o sin periódico). Reto: calcular el ángulo de la solapa con la fórmula 45° + h/2 midiendo la altura del sol con la sombra de un palo.

En grupo o en clase

Equipos de 3–4 niños, un horno por equipo (cajas de pizza pedidas con antelación a una pizzería). Por equipo: 1 caja, 1 m de aluminio, 1 m de film, 1 cartulina negra, 1 periódico, 1 brocheta, cinta. El adulto lleva las solapas ya cortadas. Sesión de 90 min: 10 min de explicación, 40 min de montaje, 40 min de prueba al sol en el patio con una onza de chocolate por equipo y un termómetro compartido que va rotando. Gana el horno que funde antes el chocolate o que alcanza más temperatura a los 20 min.

Retos

• Llega a 80 °C dentro del horno sin cambiar de caja.
• Añade solapas reflectoras en los otros tres lados (con cartón y aluminio) y mide cuánto sube.
• Diseña un horno que funcione con el sol de invierno inclinando la caja: ¿qué ángulo es el mejor?
• Haz una galleta de chocolate fundido y malvavisco (s'more) en menos de 30 minutos.
• Fabrica un horno solar de embudo con una sombrilla o un cuenco forrado de aluminio y compara.

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