Cómo funciona un microondas domestico

El horno de microondas es un invento fortuito ,al igual que otros inventos fruto  un proyecto de investigación relacionado con el radar, alrededor de 1946 en el que el doctor Percy Spencer autor de más de 100 patentes , probando un nuevo tubo al vacío llamado magnetrón cuando descubrió que una chocolatina que tenía en su bolsillo se había derretido. Intrigado y pensando que quizá la barra de chocolate había sido afectada casualmente por esas ondas, el doctor Spencer hizo muchos más experimentos.

Al poco tiempo ,el doctor Spencer diseñó una caja metálica con una abertura en la que introdujo energía en forma de microondas la cual dentro de la caja, no podía escapar y por lo tanto creaba un campo electromagnético de mayor densidad. Cuando se le colocaba alimento la temperatura del alimento aumentaba rápidamente.:el doctor Spencer había inventado lo que iba a revolucionar la forma de cocinar y sentaba las bases de una industria multimillonaria: el horno de microondas.

A pesar de la gran revolución de este invento ,hubo bastante resistencia contra estas unidades y no fueron aceptadas de inmediato. Sin embargo, las mejoras y refinamientos ulteriores produjeron un horno más fiable y liviano, menos caro y con un nuevo magnetrón enfriado por aire, que eliminó la necesidad de colocar tuberías asi que por los años 70’s finalmente el horno de microondas alcanzó un nivel de aceptación relativa, particularmente en el campo de la venta de alimentos rápidos.

El horno microondas funciona mediante la generación de ondas electromagnéticas en la frecuencia de las microondas. El agua, grasas y otras sustancias presentes en los alimentos absorben la energía de las microondas en un proceso llamado calentamiento dieléctrico.

Muchas moléculas (como las de agua) son dipolos eléctricos, lo que significa que tienen una carga positiva parcial en un extremo y una carga negativa parcial en el otro, y por tanto giran en su intento de alinearse con el campo eléctrico alterno de las microondas de modo que al rotar, las moléculas chocan con otras y las ponen en movimiento, dispersando así la energía  que cuando se dispersa como vibración molecular en sólidos y líquidos (tanto como energía potencial y como energía cinética de los átomos), lo hace en forma de calor.

El calentamiento por microondas es más eficiente en el agua líquida que en el agua congelada, donde el movimiento de las moléculas está más restringido y  es menos eficiente en grasas y azúcares (que tienen un momento dipolar molecular menor) que en el agua líquida.

Como curiosidad  los azúcares y triglicéridos (grasas y aceites) absorben las microondas debido a los momentos dipolares de sus grupos hidroxilo o éster,pero sin embargo, debido a la capacidad calorífica específica más baja de las grasas y aceites, y a su temperatura más alta de vaporización, a menudo alcanzan temperaturas mucho más altas dentro de hornos de microondas. Esto puede inducir a temperaturas en el aceite o alimentos muy grasos, como el tocino, muy por encima del punto de ebullición del agua, y lo suficientemente altos como para inducir reacciones de tostado, como en el asado a la parrilla convencional o en las freidoras. Los alimentos en alto contenido de agua y con poco aceite rara vez superan temperaturas superiores a las de ebullición del agua.

Un aspecto a considerar es que el calentamiento por microondas puede causar un exceso de calentamiento en algunos materiales con baja conductividad térmica, que también tienen constantes dieléctricas que aumentan con la temperatura, como por ejemplo en el vidrio, que puede exhibir embalamiento térmico en un horno de microondas hasta el punto de fusión.

También  las microondas pueden derretir algunos tipos de rocas, produciendo pequeñas cantidades de lava sintética asi como algunas cerámicas también se pueden fundir, e incluso pueden llegar a aclararse enfriarse. El embalamiento térmico es más típico de líquidos eléctricamente conductores, tales como agua salada.

Como aspecto importante  en alimentos uniformemente estructurados o razonablemente homogéneos, las microondas son absorbidas en las capas exteriores de una manera  similar al calor de otros métodos,pero dependiendo del contenido de agua, la profundidad de la deposición de calor inicial puede ser de varios centímetros o más con los hornos de microondas, en contraste con el asado (infrarrojos) o el calentamiento convectivo (métodos que depositan el calor en una fina capa de la superficie de los alimentos). La profundidad de penetración de las microondas depende de la composición de los alimentos y de la frecuencia, siendo las frecuencias de microondas más bajas (longitudes de onda más largas) las más penetrantes.

En el siguiente vídeo el Ingeniero Bill detalla como un horno de microondas calienta la comida describiendo cómo el tubo de vacío de microondas o magnetrón, genera frecuencias de radio que causan que el agua en los alimentos  gire hacia atrás y adelante.

El autor muestra la onda estacionaria en el interior del horno, y señala que se puede medir la longitud de onda con queso derretido

Concluye describiendo cómo un magnetrón genera ondas de radio.

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