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A veces, las armas y otros proyectos impulsados ​​por la urgencia de la guerra se han convertido en tecnología civil. Tal es el caso de las plantas de energía nuclear, Internet, pero también la tecnología de radar, que de manera inesperada e inadvertida llevó a la invención del horno de microondas, uno de los electrodomésticos más utilizados en el mundo.

Radar y microondas

Antes y durante la guerra, la tecnología de radar terrestre británica coincidió bastante bien con los avances científicos alemanes. Aquí, la estación de radar terrestre FuMO 214 Wrzburg-Riese de mediados de la guerra. Crédito: Archivos Nacionales de EE. UU.

En 1920, un joven físico llamado Albert Hull, que trabajaba en el Laboratorio de Investigación de General Electric en Schenectady, Nueva York, inventó el tubo de magnetrón, un ánodo cilíndrico coaxial y un cátodo con un campo magnético axial producido por una bobina externa. Era un imán que controlaba la corriente eléctrica dentro de un tubo de electrones al vacío, o tubo de vacío. Hull creía que el magnetrón tendría éxito como convertidor eléctrico, pero 20 años más tarde resultaría más útil en telecomunicaciones. Durante la Segunda Guerra Mundial, los británicos buscaban diseñar una tecnología de radar de mayor frecuencia para el esfuerzo bélico. Un radar localiza objetos distantes haciendo rebotar ondas de radio en ellos y luego analizando los reflejos. Ubicar al enemigo desde lejos fue crucial para el esfuerzo de guerra.

Los ingenieros planearon construir un nuevo sistema de radar basado en ondas electromagnéticas en la región de microondas del espectro de radio. Tal sistema requeriría antenas más pequeñas y detectaría objetos más pequeños que los radares de menor frecuencia y mayor longitud de onda. Las microondas corresponden a una región del espectro EM definida por tener longitudes de onda entre aproximadamente 1 metro y 1 milímetro, correspondientes a frecuencias entre 300 MHz (Mega = 10 6 Hz = 10 6 seg -1 ) y 300 GHz (Giga = 10 9 Hz) . Hoy en día, las microondas se utilizan a menudo para transmitir datos desde satélites en el espacio a antenas de radio en la Tierra, pero en aquel entonces la construcción de una fuente de radiación de microondas de alta potencia resultó ser un desafío.

En 1940, John Turton Randall y Harry Boot, dos jóvenes físicos que trabajaban en Inglaterra en la Universidad de Birmingham, encontraron una forma de modificar el tubo de magnetrón original de Hull para que produjera microondas con una potencia lo suficientemente alta. El diseño mejorado se denominó tubo de magnetrón de cavidad y, poco después de sus primeras pruebas, se convirtió en el corazón de los sistemas de radar avanzados de los Aliados que fueron tan esenciales, quizás decisivos, para la victoria general de los Aliados en la Segunda Guerra Mundial.

De ver combatientes de la Luftwaffe a palomitas de maíz

Durante la guerra, uno de los principales proveedores de tubos de magnetrón de cavidad fue Raytheon Manufacturing Company, con sede en Massachusetts. Allí trabajaba un ingeniero autodidacta llamado Percy Spencer. Un día, en 1946, mientras probaba una nueva unidad de magnetrón, Spencer sintió una extraña sensación de hormigueo y de repente notó que la barra de chocolate que tenía en el bolsillo se había derretido. Luego colocó palomitas de maíz, huevos y otros alimentos frente al dispositivo y todos cocinaron, ¡el huevo explotó en la cara de su amigo!

Poco después del descubrimiento accidental, los ingenieros de Raytheon se pusieron a trabajar en la nueva idea de Spencer, desarrollándola y perfeccionándola para que tuviera un uso práctico. Un año después, el primer producto comercial salió al mercado. Después de algunas décadas de agitación, mitos y leyendas sobre el uso de microondas, la demanda del público comenzó a crecer con aceptación hasta que las ventas de hornos de microondas finalmente superaron las de las estufas de gas en 1975. Además, en 1976 el microondas se convirtió en un electrodoméstico más común que el lavavajillas ya que encontró su hogar en casi cincuenta y dos millones de hogares estadounidenses, o el 60% de los hogares estadounidenses en ese momento.

Introducido en 1967, el horno de microondas Amana Radarange cambiaría para siempre la forma en que las familias estadounidenses preparan las comidas. Imagen: MECC.

Aunque los hornos de microondas de hoy en día han avanzado desde los primeros diseños, en su esencia todavía usan el mismo tubo de magnetrón de cavidad que se aprovechó con tanta eficacia para el radar de la Segunda Guerra Mundial.

Cómo funciona un horno de microondas

Dentro del magnetrón: los imanes grandes imponen un campo que hace que la nube que fluye hacia afuera gire (izquierda). Al hacerlo, forma radios que pasan por cada cavidad entre las placas (derecha). Un radio que pasa proporciona una carga negativa a la cavidad, que luego cae hasta que llega el siguiente radio. El ascenso y descenso crean un campo electromagnético en las cavidades que oscila a 2,45 gigahercios. Imagen: GEORGE RETSECK.

El horno de microondas es toda una proeza de la física y la ingeniería. En esencia, el horno aprovecha la polaridad de las moléculas de agua que tienden a girar para alinearse con sus extremos positivos en la dirección de un campo eléctrico. Con cada rotación, la energía potencial electrostática de las moléculas de agua se convierte en energía térmica. Una analogía sería una sala muy concurrida, en la que se les dice a todos que se giren y miren hacia el escenario. Al hacerlo, las personas se rozan entre sí cuando giran y la fricción provoca la conversión de parte de su energía en energía térmica. El magnetrón invierte su campo eléctrico muy rápido, por lo que las moléculas de agua se mueven de un lado a otro a una velocidad de miles de millones de veces por segundo.

Magnetrón Se envía alto voltaje al filamento del cátodo. Después de que se calienta, emite electrones que atraen las placas de ánodo cargadas positivamente. La antena adjunta resuena a 2,45 gigahercios y emite microondas desde su punta, como una antena de transmisión de radio. Imagen: GEORGE RETSECK.

Este calor es lo que realmente cocina la comida en el horno. Debido a que todas las partículas en la comida vibran y generan calor al mismo tiempo, la comida cocinada en el microondas se cocina mucho más rápido que la comida cocinada en un horno convencional donde el calor debe viajar lentamente desde la superficie exterior de la comida hacia adentro. Las mismas ondas de radio que cocinan los alimentos pasan sin causar daño a través de plásticos, vidrios y cerámicas. Es esta característica la que evita que los platos de plástico se derritan y que los vasos exploten. También es esta característica de los microondas lo que los hace tan eficientes desde el punto de vista energético; calientan solo la comida y nada más.

Como habrás aprendido por experiencia (¡ay!), los metales reflejan las microondas, por lo que se alinean en las paredes del microondas de manera que no se escape ninguna onda y cocine a nadie en la cocina.

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