Microondas: así calientan la comida

Percy Spencer era en 1939 uno de los mayores expertos en radares del mundo. Aquel año la guerra dio sus primeros zarpazos en Europa y mientras tanto Estados Unidos fabricaba -entre otras muchas cosas- aparatos de radar, un recurso vital para las contingencias bélicas. Una de las empresas que lo hacía era Raytheon, y Spencer, que andaba por la cuarentena, era el responsable de una de sus divisiones.

Cuando la Segunda Guerra Mundial estaba dando sus coletazos finales, a Spencer, que se la había pasado entera trabajando para mejorar los radares, le ocurrió algo. Un día, mientras trabajaba de pie frente a un radar en funcionamiento, descubrió que la chocolatina que llevaba en el bolsillo se había derretido. Al parecer otros antes que él habían observado este fenómeno pero Spencer fue el primero en investigarlo.

Aparte de llevar el pantalón al tinte, el científico comenzó a hacer experimentos. Sometió a los efectos del radar a granos de maíz, que se convirtieron en palomitas, y a un huevo dentro de una tetera, que le explotó en la cara a uno de sus compañeros, demasiado curioso como para resistirse a echar un vistazo dentro.

Después Spencer construiría el primer microondas de la historia: una caja metálica cerrada a la que un aparato llamado magnetrón (que se fabricaba para los radares) enviaba microondas (un tipo de ondas electromagnéticas). A partir de esta improvisación el científico afinaría su invento. En octubre de 1945 Raytheon obtuvo la patente y Spencer cobró por ello la propina acostumbrada en la empresa: dos dólares.

Cómo calienta la comida

Spencer podía cocinar alimentos porque a una determinada frecuencia (los microondas de consumo funcionan a 2.450 MHz) las ondas electromagnéticas excitan las moléculas de agua. Y la mayoría de los alimentos están compuestos en buena parte por agua.

La frecuencia que emiten los microondas está calculada para estimular los enlaces de la molécula de agua haciéndolos rotar. Por su composición química las grasas y los azúcares también reaccionan absorbiendo las ondas de forma similar. "Lo que haces es transmitirle energía a la molécula. Se provoca el movimiento de las partículas y una molécula que está en movimiento es lo que nosotros entendemos por calor", explica Ricardo Ignacio Amils, del Centro de Desarrollo Tecnológico de Yebes, especializado en ondas electromagnéticas.

La temperatura se mide por el nivel de movimiento que tienen las partículas. Cuanto más se mueven mayor es su temperatura. Ese movimiento se va propagando de las moléculas donde la onda electromagnética incide al resto de la materia por contacto. Así, toda la comida empieza a calentarse.

Las gotas de agua que quedan en un recipiente después de calentar una comida se deben al aumento de la temperatura. Aunque no se llegue al punto de ebullición del agua, esta se evapora. Es lo que ocurre cuando unas gotas sobre la mesa desaparecen al cabo de unas horas a temperatura ambiente. Las moléculas que se evaporan dentro del microondas se enfrían y condensan al estar en una cavidad cerrada.

El aparato que lanza estas ondas electromagnéticas es lo que Spencer fabricaba en Raytheon. El magnetrón es un electroimán compuesto por un filamento, que se calienta mediante la corriente eléctrica y que está rodeado de imanes. De este filamento se desprenden electrones. Y una vez expulsados comienzan a girar debido a la acción de los imanes, dispuestos de tal manera que se generen ondas electromagnéticas con la frecuencia precisa, los 2.450 MHz.

Las ondas se guían desde el magnetrón a la cavidad del electrodoméstico a través de una antena. Mientras que el sistema también cuenta con un ventilador para refrigerar el filamento.

Por qué unas zonas están calientes y otras no

Las ondas inciden en ciertos puntos de la comida, que son los que más aumentan su temperatura. No calientan de forma uniforme. "Hay puntos de la onda máximos, que transmitirán mucha energía y otros, mínimos, que menos", comenta Amils.

El plato giratorio se inventó precisamente para compensar este efecto, pero no siempre es suficiente para hacer que la comida se caliente de forma más o menos uniforme. Uno de los experimentos más gráficos que circulan por Internet para explicar este fenómeno es el de retirar el plato giratorio y colocar una tableta de chocolate en el microondas. Se ablandará por los puntos de energía máxima de la onda.

Al descongelar un alimento este fenómeno se nota aún más, pues las zonas sobre las que inciden las ondas se descongelan más rápido. Y como las moléculas de agua en estado líquido tienen más movilidad que las que se encuentran en estado sólido, las ondas son más efectivas sobre las zonas descongeladas. El resultado es que unas partes del filete ya se están cociendo cuando otras siguen cubiertas de escarcha.

¿Prohibido meter metales?

Las ondas hacen que los electrones de una cucharilla de metal se muevan. El cubierto se puede calentar mucho y esto puede acabar estropeando el electrodoméstico. Pero el verdadero riesgo viene con los metales que tienen bordes afilados, como un tenedor.

Al ser conductores de la electricidad los metales, debido a la forma del tenedor puede ser que los electrones se muevan todos en la misma dirección, hacia las puntas, dando lugar a un campo electromagnético potente. Desde el Instituto de Física Teórica explican que esto da lugar a un cúmulo de carga negativa, una situación que no existe en las paredes del microondas, con lo que la diferencia es muy grande. Los electrones tienden a moverse hacia el polo positivo. Y a estas alturas las paredes se han convertido en un polo positivo con respecto a la acumulación de carga negativa en las puntas del cubierto.

Salta un chispazo

Normalmente el aire no deja que los electrones se transmitan porque no es un conductor, pero si la diferencia entre los dos polos es muy grande se produce la descarga. Es algo similar a lo que sucede cuando hay un rayo. En la atmósfera se acumulan cargas negativas y normalmente no ocurre nada, a no ser que la diferencia con la superficie de la tierra sea enorme.

Por qué algunos recipientes salen más calientes 

Puede haber varios motivos. Podría ocurrir que esa taza que se calienta más que el resto esté cubierta con un esmalte que tenga una composición metálica. Como los metales son conductores de la electricidad se forma una corriente eléctrica en su interior que hace subir la temperatura de la pieza.

Incluso podría ser que el material con el que está fabricada la taza absorba ciertas cantidades de agua al lavarla. Aunque también podría ser que la composición química de la taza tuviera moléculas que reaccionan a las microondas de forma similar al agua.

Para qué sirve la redecilla de la puerta

La redecilla que está integrada en la puerta del electrodoméstico sella una jaula de Faraday. Se puede decir que las ondas van rebotando hasta que encuentran algo que calentar. Las paredes metálicas de la cavidad aseguran este rebote, mientras que la puerta del microondas también debe hacerlo.

La redecilla está diseñada para no dejar pasar las ondas microondas, de forma que reboten y sigan calentando la comida. Sin embargo, tiene unos huecos lo suficientemente holgados como para dejar pasar otras ondas electromagnéticas, como son las de la radiación visible. Así podemos ver la comida mientras se calienta.