Magnetrón.

El Magnetrón de Cavidad Resonante en los Hornos de Microondas

El corazón de cada horno de microondas es el sistema de alto voltaje, cuyo propósito es generar la energía de microondas necesaria para la cocción de los alimentos. Los componentes de alto voltaje realizan esta tarea transformando la corriente alterna de la red domiciliaria en alto voltaje de corriente continua, que luego se convierte en energía de radiofrecuencia utilizada para calentar los alimentos.

Figura : Magnetrón

En los circuitos de transmisores convencionales que generan señales de radiofrecuencia en gamas más bajas, se emplean comúnmente válvulas electrónicas y transistores. Sin embargo, para generar frecuencias del orden requerido para la cocción en hornos de microondas, estos dispositivos no son adecuados.

Esto se debe a que, a frecuencias tan elevadas, no hay suficiente tiempo en cada ciclo para que el haz de electrones o los portadores de carga atraviesen el dispositivo de control. Por lo tanto, existen límites físicos para la operación de válvulas electrónicas y transistores en cuanto a la frecuencia máxima que pueden generar.

Para producir señales de alta potencia en el rango de microondas, se utiliza el magnetrón de cavidad resonante. Este es un tubo electrónico del tipo diodo, diseñado específicamente para generar la energía de microondas requerida, operando a una frecuencia estándar de 2450 MHz en hornos de microondas.

El magnetrón fue desarrollado originalmente a partir de la válvula klystron en la Universidad de Birmingham (Inglaterra) por el profesor M.L. Oliphant en el otoño de 1939. Su propósito inicial fue generar señales de alta potencia en la banda de microondas para su uso en sistemas de radar, que en esa época aún no estaban completamente desarrollados.

En la figura 2, se muestra un diseño en corte de un magnetrón similar al utilizado en los hornos de microondas. Este dispositivo está compuesto por:

• Ánodo: Una pieza hueca de hierro con diversas cavidades resonantes, cuyas dimensiones dependen de la longitud de onda de la señal generada.
• Cavidades resonantes: Poseen aletas en número par que apuntan hacia un filamento central.
• Antena: Conectada a las aletas del ánodo, encargada de transmitir la energía de microondas.

Cuando ocurre la conducción a través de la cavidad, su comportamiento es similar al de un inductor, mientras que su abertura actúa como una capacitancia, estableciendo así un circuito resonante a la frecuencia deseada.

Para operar el magnetrón, es necesario conectarlo a una fuente de alta tensión de aproximadamente 4000 volts. El polo positivo se conecta al ánodo y el negativo al cátodo. La alta tensión es generada por un transformador convencional y un sistema duplicador de tensión.

El funcionamiento del magnetrón como oscilador puede explicarse de la siguiente manera:

1. Movimiento de los electrones: Si no existieran fuerzas adicionales, los electrones fluirían directamente del cátodo al ánodo, como se muestra en la figura 3.
2. Efecto del campo magnético: Sin embargo, potentes imanes permanentes situados en el dispositivo generan un campo magnético perpendicular al flujo de electrones. Esto provoca que los electrones describan una trayectoria en espiral, como se observa en la figura 4.

Este movimiento espiralado induce oscilaciones electromagnéticas en las cavidades resonantes del ánodo, generando así la señal de microondas utilizada en la cocción de los alimentos.

El Horno de Microondas y sus Peligros

Los hornos de microondas se utilizan diariamente en restaurantes, cafeterías, cocinas y hogares. Algunos usuarios pueden estar preocupados por los posibles riesgos para la salud debido a la exposición a fugas de radiación de microondas. Sin embargo, estos riesgos pueden minimizarse manteniendo el horno en buen estado de funcionamiento.

Según Health Canada, "Las microondas no deben confundirse con los rayos X u otras formas intensas de energía. Las microondas generadas por el horno no hacen que los alimentos ni el propio horno se vuelvan radiactivos."

De acuerdo con Health Canada, "Una pequeña cantidad de energía de microondas puede escapar del horno mientras está en uso, pero esto no representa riesgos conocidos para la salud, siempre y cuando el horno se mantenga en buen estado."

Las fugas de radiación suelen ser causadas por:

• Sellos de puerta viejos o defectuosos.
• Daño mecánico o acumulación de suciedad en los bordes de la puerta.
• Desgaste por uso prolongado.

La radiación de microondas se mide en densidad de potencia, expresada en milivatios por centímetro cuadrado (mW/cm²). Para detectar y medir fugas, se requiere equipo especializado.

Health Canada indica que *"algunos de los primeros modelos de marcapasos fueron susceptibles a la interferencia de los hornos de microondas. Sin embargo, gracias a las mejoras en blindaje y filtrado, así como a la reducción de fugas en los modelos más recientes, estas preocupaciones han sido minimizadas o eliminadas."

La mayoría de los marcapasos actuales no se ven afectados, siempre y cuando el horno esté dentro de los límites de seguridad. Sin embargo, cualquier persona con un marcapasos que experimente mareos o malestar cerca de un microondas debe alejarse inmediatamente y consultar con un profesional de la salud.

• Siga las instrucciones del fabricante sobre el uso y las precauciones de seguridad.
• Verifique que la puerta y los sellos estén limpios después de cada uso.
• No utilice el horno si la puerta está doblada, dañada o no cierra correctamente.
• Nunca desactive ni haga puente en los bloqueos de seguridad.
• No inserte objetos a través de las aberturas o alrededor de la junta de la puerta.
• Si experimenta mareos o malestar cerca de un horno de microondas, aléjese y consulte a su médico.

• Evite daños en la zona de contacto entre la puerta y los sellos.
• Repare o reemplace cualquier horno que no funcione correctamente.
• Las reparaciones deben ser realizadas por técnicos calificados.
• No anule los enclavamientos de seguridad de la puerta.

• Solo personal calificado debe realizar reparaciones y pruebas en hornos de microondas.
• Los técnicos deben estar conscientes de los riesgos de exposición a microondas.
• El ajuste de voltajes, reemplazo de componentes de energía y reacondicionamiento de guías de onda solo debe ser realizado por profesionales capacitados.
• Nunca pruebe un componente de generación de energía sin una carga adecuada conectada a su salida.
• No permita que la energía generada sea irradiada libremente en zonas ocupadas.

• El personal de servicio no debe exponerse a la radiación de microondas del magnetrón o cualquier otro dispositivo generador si está mal conectado.
• Todas las conexiones de entrada y salida de microondas, la guía de ondas y la junta deben estar aseguradas.
• Nunca opere el magnetrón sin una carga conectada que absorba la energía generada.
• No mire dentro de una guía de ondas abierta o una antena mientras el dispositivo está energizado.
• El magnetrón debe estar correctamente instalado dentro de la guía de ondas y la cavidad del horno.
• Asegúrese de que la junta del magnetrón esté correctamente instalada en la cúpula del tubo al momento de su instalación.

Términos destacados :

El uso adecuado y el mantenimiento regular de los hornos de microondas garantizan su seguridad. Siguiendo las recomendaciones del fabricante y evitando manipulaciones indebidas, se minimizan los riesgos de exposición a microondas y fallos en el funcionamiento del equipo.