Horno de microondas.

Funcionamiento del Horno de Microondas

En un horno de microondas, la comida se cocina mediante su exposición a la radiación de microondas. Las microondas son una forma de radiación electromagnética dentro del rango de radiofrecuencia (RF). Cuando esta energía es absorbida por los alimentos, las moléculas de agua comienzan a oscilar rápidamente debido a la interacción con el campo electromagnético alterno. Este movimiento genera fricción entre las moléculas, provocando un aumento rápido de la temperatura.

La energía de microondas generada por el magnetrón se transfiere a la cavidad del horno a través de una guía de ondas (2450 MHz para la mayoría de los hornos convencionales). Un dispersor de ondas o ventilador de agitación propaga la energía de microondas de manera uniforme dentro de la cavidad del horno. Los hornos de microondas utilizan diversas combinaciones de circuitos eléctricos y dispositivos mecánicos para generar y controlar la salida de energía de microondas utilizada para calentar y cocinar. En términos generales, el sistema de un horno de microondas se divide en dos secciones fundamentales: la sección de control y la sección de alta tensión.

La sección de control consta de un temporizador (electrónico o electromecánico), un sistema para regular la potencia de salida y varios dispositivos de bloqueo y protección.

Los componentes de esta sección garantizan el funcionamiento seguro del horno. La electricidad de la red domiciliaria viaja a través del cable de alimentación e ingresa al horno de microondas mediante una serie de circuitos de seguridad y fusibles de protección. Estos circuitos incluyen fusibles y protectores térmicos que apagan el horno en caso de cortocircuito o sobrecalentamiento.

Si todos los sistemas funcionan correctamente, la electricidad pasa a través de los circuitos de bloqueo y el temporizador. Cuando la puerta del horno se cierra, se establece una trayectoria eléctrica a través de una serie de interruptores de seguridad. La configuración del temporizador y el inicio de una operación de cocción activan el circuito de tensión en los sistemas de control.

El sistema de control incluye un relé electromecánico o un conmutador electrónico llamado triac. Si todas las condiciones de seguridad son óptimas, el circuito de control genera una señal que activa el relé o el triac, permitiendo el paso de voltaje al transformador de alta tensión. Ajustando la relación de encendido y apagado de esta señal, el sistema de control regula la aplicación de voltaje al transformador y, por lo tanto, la potencia de salida del horno de microondas. Algunos modelos utilizan un relé de control de potencia de acción rápida en el circuito de alta tensión para regular la salida de energía.

Un horno de microondas opera utilizando radiación electromagnética en el rango de microondas para calentar y cocinar los alimentos de manera eficiente. El sistema se divide en dos circuitos eléctricos principales, separados por el transformador de alto voltaje.

En la sección de alta tensión, el transformador de alta tensión, junto con una combinación de diodos y capacitores, eleva la tensión de un valor típico de 115 V o 220 V (según el país) a aproximadamente 3000 V. Aunque esta tensión es extremadamente peligrosa para los seres humanos, es la cantidad exacta que el magnetrón necesita para operar, convirtiendo esta alta tensión en ondas electromagnéticas utilizadas para la cocción.

La energía de microondas se transmite a través de un canal metálico llamado guía de ondas, que dirige la energía hacia la cavidad de cocción. En esta zona, las hojas metálicas del dispersor de ondas giran lentamente para distribuir la energía uniformemente. Generalmente, están protegidas por una tapa plástica para evitar salpicaduras. Algunos modelos utilizan una antena giratoria, mientras que otros hacen girar la comida sobre un plato rotatorio. En cualquier caso, el objetivo es dispersar las microondas uniformemente en toda la cavidad de cocción.

Algunas ondas impactan directamente en la comida, mientras que otras rebotan en las paredes metálicas y la base. Gracias a una malla metálica en la puerta, las microondas permanecen dentro de la cavidad, evitando fugas de radiación.

Figura : Magnetrón

Este circuito es responsable de generar la corriente continua (DC) de alto voltaje necesaria para alimentar el magnetrón, que produce la energía de microondas. Está compuesto por:

• Transformador de Alto Voltaje (TAV): Eleva el voltaje de entrada de 120V CA a un alto 1,800–2,000V CA. Algunos hornos modernos utilizan un circuito inversor en lugar de un transformador tradicional, permitiendo un control de potencia más preciso.
• Condensador de Alto Voltaje: Almacena y estabiliza la energía eléctrica, ayudando a convertir CA en CC.
• Diodo de Alto Voltaje: Actúa como un rectificador, permitiendo que la corriente fluya en una sola dirección, convirtiendo CA de alto voltaje en CC de alto voltaje negativo (–3,000 a –4,500V CC).
• Magnetrón: Un tubo de vacío que genera radiación de microondas a 2,450 MHz, la frecuencia utilizada para cocinar los alimentos.

Este circuito controla los mecanismos de operación y seguridad del microondas. Está compuesto por:

• Bobinado Primario del Transformador: Recibe 120V CA desde la fuente de alimentación.
• Ventiladores de Enfriamiento: Previenen el sobrecalentamiento al disipar el calor del magnetrón y los componentes de alto voltaje.
• Luces Interiores: Iluminan la cavidad del horno cuando se abre la puerta o durante la operación.
• Interruptores de Seguridad: Serie de interruptores de enclavamiento que evitan el funcionamiento si la puerta está abierta, evitando fugas de radiación.
• Temporizador y Panel de Control: Regula el tiempo de cocción y los niveles de potencia mediante perillas manuales o circuitos de control electrónico.
• Motor del Plato Giratorio: Hace rotar la bandeja de vidrio, asegurando una cocción uniforme.
• Termostatos: Protegen contra sobrecalentamiento, apagando el microondas si se detecta una temperatura excesiva.
• Transformador de Bajo Voltaje (en algunos modelos): Proporciona energía a la tarjeta electrónica de control.

Cuando el horno se enciende:

1. 120V CA se suministran al transformador, aumentando el voltaje a 1,800–2,000V CA.
2. El diodo de alto voltaje rectifica la corriente, convirtiéndola en –3,000 a –4,500V CC, que alimenta el magnetrón.
3. El magnetrón convierte la energía eléctrica en radiación de microondas a 2,450 MHz, emitida a través de la antena hacia la guía de ondas.
4. La guía de ondas dirige las microondas hacia la cavidad del horno, donde se dispersan.
5. Algunos modelos utilizan una hélice agitadora, un dispositivo metálico en forma de ventilador que gira para distribuir mejor las microondas.

La cocción por microondas ocurre mediante tres métodos de transferencia de calor:

1. Conducción – El calor se transfiere entre las moléculas de los alimentos, desde las capas exteriores hacia el interior.
2. Convección – Circulación de aire caliente, especialmente en hornos de microondas con convección.
3. Radiación – Las microondas penetran entre ¾ de pulgada y 2 pulgadas en los alimentos, excitando las moléculas de agua, grasa y azúcar, haciéndolas vibrar y generar calor.

• Los alimentos con alto contenido de agua se calientan más rápido debido a una mayor pérdida dieléctrica, lo que significa que más energía de microondas se convierte en calor.
• Los alimentos congelados tardan más en cocinarse, ya que el hielo absorbe las microondas de manera menos eficiente que el agua líquida.

Los hornos de microondas incluyen múltiples mecanismos de seguridad para evitar riesgos:

• Interruptores de enclavamiento: Evitan la operación cuando la puerta está abierta.
• Fusibles térmicos y termostatos: Apagan el horno si detectan un sobrecalentamiento.
• Sellos de estrangulamiento y blindaje RF: Previenen fugas de microondas.
• Resistor de descarga del condensador: Garantiza que el voltaje residual se descargue de manera segura después de la operación.

Finalización del Ciclo de Cocción

Cuando se abre la puerta o el temporizador llega a cero, la generación de microondas se interrumpe inmediatamente, de manera similar a cómo una lámpara se apaga al desconectar un interruptor. Esto garantiza que no haya energía residual y que el horno funcione de manera segura.

Cuando el ciclo de cocción termina:

1. El panel de control envía una señal de apagado.
2. El magnetrón deja de generar microondas.
3. Los ventiladores de enfriamiento siguen funcionando brevemente para disipar el calor.
4. El horno se apaga, y la comida está lista para ser servida.

Términos destacados:

• Horno de microondas (Microwave oven)
• Magnetrón (Magnetron)
• Guía de ondas (Waveguide)
• Transformador de alto voltaje (High-voltage transformer)
• Circuito inversor (Inverter circuit)
• Diodo de alto voltaje (High-voltage diode)
• Condensador de alto voltaje (High-voltage capacitor)
• Corriente continua de alto voltaje (High-voltage DC)
• Frecuencia de microondas (Microwave frequency)
• Bandeja giratoria (Turntable tray)
• Motor del plato giratorio (Turntable motor)
• Hélice agitadora (Stirrer blade)
• Panel de control (Control panel)
• Tiempo de cocción (Cooking time)
• Interlock de puerta (Door interlock)
• Seguridad por enclavamiento (Safety interlock)
• Fugas de microondas (Microwave leakage)
• Blindaje electromagnético (Electromagnetic shielding)
• Ciclo de cocción (Cooking cycle)
• Ciclo de enfriamiento (Cooling cycle)
• Frecuencia de operación (Operating frequency)
• Calor por microondas (Microwave heating)
• Conducción térmica (Thermal conduction)
• Convección térmica (Thermal convection)
• Radiación electromagnética (Electromagnetic radiation)
• Protección contra sobrecalentamiento (Overheating protection)
• Fusible térmico (Thermal fuse)
• Termostato de seguridad (Safety thermostat)
• Placa de mica (Mica plate)
• Resonancia molecular (Molecular resonance)