Cómo funcionan?

Pero, cómo pueden calentar la comida estos hornos?  La frecuencia de ondas utilizada en los hornos de microondas es usualmente de 2,500Mhz, o 2.5Ghz.  Estas ondas tienen aproximadamente 12 centímetros de largo.  Las ondas de radio en este rango tienen la propiedad de ser absorbidas por el agua, grasas y azúcares.  Al ser absorbidas, estas ondas se convierten directamente en movimiento molecular, que es precisamente la definición de calor.  Además de esto, las microondas en este rango no son absorbidas por plásticos, vidrio o cerámica, por lo cual recipientes hechos de estos materiales no son afectados.  Sin embargo, los metales repelen estas ondas, y es la razón por la cual no deben calentarse metales en un microondas.

En la figura de arriba puede verse un magnetrón típico.  El magnetrón se compone, fundamentalmente, de un cátodo central que genera electrones en intervalos regulares, y un ánodo que los atrae. Unos fuertes imanes permanentes dentro del magnetrón obligan a los electrones a tomar trayectorias circulares antes de llegar al ánodo, y estos son los que generan las microondas coherentes.

Para lograr su efecto, el magnetrón proyecta las microondas generadas hacia el interior del horno.  Muchas moléculas son dipolares (tales como las del agua), o sea, son moléculas con una carga positiva de un lado y negativa del otro. Estas moléculas intentan alinearse con el campo eléctrico fluctuante generada por las ondas.  Sin embargo, la dirección del campo magnético se invierte 2,500 millones de veces por segundo (ya que son ondas de 2.5Ghz), por lo que una vez se alinean con la onda anterior, deben volver a rotar para alinearse con la siguiente onda.  Imagínate esto realizado por millones de moléculas simultáneamente, 2,500 millones de veces por segundo, y tenemos  lo que generalmente se conoce como calor, que no es más que una excitación masiva de las moléculas de un compuesto.

Este movimiento molecular se multiplica conforme aumenta el tiempo.  El calentamiento por microondas es muy efectivo en el agua, menos efectivo en grasas y azúcares (porque contienen particulas con menos dipolaridad), y mucho menos en agua congelada (donde las moléculas no tienen libertad para rotar) .

Algunos hornos también cuentan con sistemas de tostado integrados.  Estos incorporan un potente bombillo de halógeno que genera radiación infrarroja, efectivamente tostando la superficie de la comida, al mismo tiempo que las microondas calientan el resto de la comida.  Esto permite a la comida darle una consistencia y textura más comúnmente asociada con hornos y/o parrillas de cocimiento por convección.

Aunque comúnmente se piensa que los microondas calientan la comida "de adentro para afuera", en realidad lo que sucede es que muchos platos comunes son más húmedos y/o compactos hacia el centro, y más secos en la parte externa.  Por eso es que, al calentarlos, la parte interna resulta más caliente que la parte exterior.  Si la comida fuera de una consistencia homogénea en todo su volumen, con la misma humedad, se calentaría de forma pareja.

Una característica interesante de los hornos de microonda es que son increíblemente eficientes.  Un horno típico puede convertir hasta un 70% del consumo eléctrico en microondas útiles.  El restante 30% se disipa como calor, principalmente en el tubo del magnetrón.  Para comparación, un motor de gasolina típico puede llegar a ser 35% eficiente, y el restante 65% de la energía proveniente de la gasolina se desperdicia como calor y fricción interna del motor.  Finalmente, el horno también utiliza algo de energía para luces internas, mecanismos de control, motores que dan vuelta al plato, y un ventilador interno.

En la siguiente sección discutiremos el efecto de la radiación generada por los microondas.