lunes, 23 de junio de 2008

Funcionamiento de un horno microondas

En un horno microondas la cocción de los alimentos tiene lugar mediante un fenómeno, que podríamos llamar, de fricción molecular. El roce de unas moléculas con otras genera calor y, por tanto, elevación de la temperatura.

Este proceso se consigue sometiendo a los alimentos a campos electrostáticos alternativos a una frecuencia de alrededor de 2.450 MHz (Dentro de la banda de radiofrecuencia UHF), que corresponde a una longitud de onda de 12 centímetros.

Su funcionamiento lo podríamos comparar con el de un condensador al que se le aplica una tensión alterna (En este caso de R.F.) entre sus dos armaduras, de forma que se pueda colocar, además, el alimento a calentar en el espacio que ocuparía el dieléctrico. Se comprende que en el interior de este hipotético condensador, si colocamos un alimento que contenga moléculas polarizadas (Como las moléculas de agua), éstas quedarán orientadas en la dirección de las armaduras con polaridad invertida. Si al cabo de un cierto tiempo invertimos el campo electroestático (En la práctica 2.450 millones de veces por segundo), también cambiarán de orientación o de dirección las moléculas y con cada cambio habrá un roce intermolecular y, por tanto, el efecto de aumento de temperatura necesario para efectuar la cocción.

La generación de la energía de radiofrecuencia (Microondas) se consigue con un elemento llamado magnetrón. El magnetrón es un diodo termoiónico constituido por un cátodo y un ánodo. El cátodo está situado en el centro del ánodo y emite electrones cuando se aplica tensión a su filamento, dependiendo del modelo, el cátodo puede ser de dos tipos, de caldeo directo o indirecto.

Los electrones poseen carga negativa, lo que significa que su trayectoria será rectilínea del cátodo al ánodo, pues este último va conectado al potencial positivo con referencia al cátodo. Esta diferencia de potencial suele ser en la mayoría de casos de 4 KV (4.000 voltios). En el transformador se consiguen 2.000 voltios y utilizando un conjunto de diodo y condensador se consigue doblar esta tensión para llegar a los 4.000 voltios. Hasta aquí su funcionamiento es similar al de cualquier diodo de válvula. Pero el magnetrón posee un campo magnético dispuesto axíalmente dentro del espacio existente entre cátodo y ánodo, por medio de dos imanes permanentes dispuestos uno en la parte superior y otro en la inferior.

Si se aplica un campo magnético entre el cátodo y el ánodo, los electrones se desplazarán formando casi un ángulo recto con relación a su dirección inicial, resultando una trayectoria circular hasta alcanzar el ánodo. Por otra parte, el ánodo tiene forma cilindrica, y en este cilindro hueco se disponen paredes que dividen el espacio en un cierto número par de cavidades resonantes.

Una cavidad resonante es el equivalente a un circuito resonante formado mediante una bobina y un condensador cuando se trata de conseguir frecuencias relativamente bajas. Cuando se requieren frecuencias muy altas, como es este caso, se utilizan estas cavidades resonantes. La constitución física de la cavidad resonante adaptada al funcionamiento de un magnetrón, es una cavidad cilindrica, o bien de otra forma, con una rendija que tiene una cierta separación. La separación que tenga la rendija de una cavidad determina la capacidad (C) y el volumen de la cavidad la inductancia (L). Estos dos valores L y C son extremadamente pequeños y, por tanto, su frecuencia de resonancia resulta ser muy alta.

Como se ha índicado los electrones en su camino hacia el ánodo siguen una trayectoria circular, prácticamente en espiral, por lo que al alcanzar las proximidades del ánodo, los electrones pasarán por delante de las rendijas de las cavidades dispuestas en posición circular a una velocidad cercana a la mitad de la velocidad de la luz. Considerando la función de una de estas cavidades por separado, en un primer instante un electrón se acercará a una de las caras de una de las cavidades y acto seguido se alejará acercándose a otra, esto irá induciendo corrientes alternas en el ánodo cuya frecuencia dependerá del dimensionado de las cavidades y de la velocidad relativa del haz electrónico.

En el ánodo va conectado un electrodo auxiliar denominado antena, el cual emite la radiación electromagnética que se dirige hacia la guía de ondas que, a su vez, la envía hacia la cavidad del horno, después de rebotar en las aspas de aluminio de una especie de ventilador denominado agitador. La función del agitador es la de distribuir las microondas de una manera uniforme en el interior del horno.

De los 1.200 watios de potencia eléctrica que puede tener un horno microondas, tan sólo la mitad, es decir, unos 600 watios son convertidos en energía electromagnética. El resto se disipa en forma de calor.

Los materiales cerámicos de naturaleza dieléctrica (aislantes eléctricos) son transparentes a las microondas a temperatura ambiente, pero por encima de una temperatura crítica, estos materiales comienzan a absorber la misma de manera más eficiente.

Al usar un horno microondas se han de tener en cuenta una serie de precauciones. Se ha de dejar espacio entre la parte trasera y los laterales para que circule el aire y se refrigere convenientemente. Se debe mantener alejado el microondas de aparatos de radio y TV. Se ha de asegurar el cierre de la puerta y no permitir que funcione con ella abierta. No se ha de hacer funcionar el microondas sin ningún elemento absorbente de la energía en su interior, es decir, sin nada para calentar. No se han de introducir elementos metálicos en el interior del horno.

No hay comentarios: