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El Horno de Microondas
Su funcionamiento, fallas, pruebas y reparación - Parte 1

El presente material ha sido seleccionado de www.repairfaq.org y traducido para www.comunidadelectronicos.com con autorización de su autor.
 * Es posible que existan algunos errores de traducción.

Tabla de Contenido

 Parte 1

 Parte 2

Autor y Copyright

Autor: Samuel M. Goldwasser

Para información de contacto, ver FAQ Sci.Electronics

Copyright © 1994-2009
Traducido al Español para
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ADVERTENCIA

Un descuido en la reparación de problemas de un horno de microondas puede causar la muerte. Técnicos experimentados se han encontrado con su creador en el juicio final, por haber probado hornos de microondas con la tapa removida.
Los hornos de microondas son sin lugar a dudas, el más mortífero tipo de equipo electrónico de consumo de uso generalizado.

Con suministro de energía, incluso para los más pequeños hornos de microondas en funcionamiento tienen niveles de voltaje y corriente extremadamente letales. No trate de solucionar problemas, reparar o modificar esos equipos sin la comprensión y TODAS las normas de seguridad pertinentes para alta tensión y/o conectado sistemas eléctricos y electrónicos.

No nos hacemos responsables por daños a los equipos, su ego, corte de energía a su vecindario, lesiones personales, que pueden derivarse de la utilización de este material.

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Introducción

Rango de radar de nadie?

¿Recuerda cuando usted tenía que usar el horno convencional para descongelar una cena?  Fue antes de los vídeos, antes de las PC, casi antes de los dinosaurios, al parecer. Hubo un tiempo en que el término "radiación" no se utilizó para otra cosa que las bombas y reactores nucleares.

Durante mucho tiempo, hubo controversia sobre si los hornos de microondas eran seguros, en términos de emisiones de microondas y radiaciones, los daños a los alimentos, etc.. Estas cuestiones se han dejado de lado o simplemente no están totalmente claras. No obstante, el horno de microondas ha tomado su lugar en casi todas las cocinas del planeta. Los conocedores de la buena mesa, no creen en la idea de utilizar un horno de microondas para mucho más allá de hervir el agua. Sin embargo, es difícil negar la conveniencia y la velocidad de cocción que ofrece este aparato relativamente simple.

Los hornos de microondas son dispositivos extremadamente fiables. Es muy probable que funcionen durante 10 años o más sin necesidad de reparaciones de ningún tipo, y con los mismos niveles de rendimiento que cuando fue sacado de la caja. A diferencia de otros productos electrónicos de consumo, de los cuales surge un modelo cada 20 minutos - algunas incluso tienen mejoras útiles - el horno de microondas no ha cambiado sustancialmente en los últimos 20 años. La cocina es la cocina. Los paneles táctiles (Touchpads) ahora son casi universales, porque son más baratos que la fabricación del mecanismo de tiempo (y también más conveniente). Sin embargo, un horno de microondas viejo, calentará los alimentos, igual que uno nuevo.

Este documento proporciona información sobre reparación y mantenimiento aplicable a la mayoría de los hornos de microondas en existencia. Que le permitirá determinar rápidamente la causa probable de la falla. Ud. podrá tomar una decisión informada, sobre si comprar un nuevo horno es la mejor alternativa. Con escasas excepciones, los modelos y fabricantes específicos no están cubiertos, ya que hay tantas variaciones que tratar sobre ellos sería muy extenso. Se tratan los problemas más comunes y los principios básicos sobre su operación para que usted pueda reducir el problema y determinar un curso de acción para la reparación.

Si aun no fuera capaz de encontrar una solución, habrá aprendido mucho y será capaz de realizar las preguntas adecuadas y suministrar la información pertinente, si usted decide consultar en un foro de electrónica. En cualquier caso, usted tendrá la satisfacción de saber que hizo todo lo que podía antes de pedir ayuda. Podrá también, decidir si vale la pena el costo de una reparación. Y su Ud. es el dueño del horno, con estos nuevos conocimientos, estará preparado y no será fácilmente engañado por un "técnico" deshonesto o incompetente.

Base de datos On-line de reparación de hornos de microondas

Microtech tiene un sitio web, con una gran cantidad de información sobre la reparación del hornos de microondas, incluyendo una base de datos Tech Tips con cientos de soluciones a los problemas comunes para muchos modelos de hornos de microondas. También hay una amplia lista de enlaces a otros sitios de interés relacionados con el horno de microondas. Debe leer también la información completa sobre seguridad. No del todo casualmente, supongo, parte de su redacción parece muy familiar. Microtech también ofrece vídeos y libros sobre el horno de microondas.
NOTA de CE: en la sección Sitios de interés puede encontrar también enlaces (links) a páginas sobre funcionamiento, fallas y soluciones en la reparación de hornos de microondas. 

Es muy posible que su problema ya está cubierto en el sitio Microtech u en otro de los incluidos en Sitios de interés. En ese caso, usted puede simplificar la solución del problema o, al menos, confirmar un diagnóstico antes de comprar los repuestos.
Mi única reserva con respecto a la tecnología de bases de datos de reparaciones y de consejos en general, es que a veces los síntomas pueden ser engañosos y una solución que funciona en un caso puede no ser aplicable a su problema específico. Por lo tanto, una comprensión del cómo y porqué del equipo, junto con alguna pruebas es muy recomendable, para minimizar el riesgo de sustituir partes que en realidad no están dañadas.

Los problemas simples

Explicaciones más detalladas más adelante, en este documento.

¿Reparar o reemplazar?

Con hornos microondas pequeños y medianos costando apenas $ 60~100, puede no tener sentido, gastar $ 60 en una reparación. Incluso hornos de microondas de gran tamaño con un panel de control muy completo, pueden costar menos de $ 200. Por lo tanto, la sustitución se debe considerar seriamente antes de encarar una gran inversión en reparar un horno viejo.

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Instalación y Mantenimiento Preventivo

Instalación y uso del horno de microondas

Para garantizar su seguridad, siga estas recomendaciones:

Mantenimiento del horno de microondas

La mayoría de las personas no hacen nada para mantener un horno de microondas. Muchos van para 20 años o más, sin ninguna disminución notable en el rendimiento. Si bien no es mucho el mantenimiento preventivo necesario, la limpieza regular, al menos evitará potenciales y costosas reparaciones en el futuro.

PRECAUCIÓN: No rocíe nada en los agujeros donde se inserta el cerrojo de la puerta o en cualquier lugar alrededor del teclado táctil (o en cualquier otra parte interior). Ya que esto puede dar lugar a cortocircuitos internos y daños costosos.  Si accidentalmente ocurre esto, desenchufe inmediatamente el horno y se deje secar durante un día o dos.

¿En cuánto tiempo se corta la energía de microondas?

Probablemente se lo ha advertido su madre: "Espera unos segundos (o minutos) después de la señal, para todas las microondas a desaparezcan". No hay base científica para tal recomendación. Una vez ha sonado el pitido (o ha abierto la puerta), es seguro. Esto se debe a que:

  1. No hay tal cosa como la radiación residual de microondas de un horno de microondas - se producen o no están.
  2. El generador de microondas tiene muy poco de almacenamiento de energía en  en comparación con la cantidad que se utiliza. El típico condensador de alto voltaje (el único componente que puede almacenar energía) tiene una capacidad de menos de 15 W-s (vatios-segundo), incluso en los hornos más grandes.  El consumo de energía es típicamente 800 a 1500W en función del tamaño del horno. Por lo tanto, el condensador se descargará totalmente en mucho menos de 1 décimo de segundo - mucho antes de que el pitido ha terminado o que se abra la puerta del panel frontal. (Sobre la base de los números, más arriba, para un horno de 1500 W con un capacitor de almacenamiento de 15 W-s, es más como .01 segundos!)

    ADVERTENCIA: Esto sólo se aplica si el horno de microondas "Trabaja"!  Si no calienta, el magnetrón puede no estar consumiendo corriente de la fuente de alimentación de alto voltaje y el condensador puede permanecer cargado durante mucho tiempo. En este caso, hay un riesgo muy real de una descarga eléctrica potencialmente letal, incluso después de varios minutos o más de ser desconectado! Vea la sección: SEGURIDAD, si va a solucionar problemas de un horno de microondas.

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Solución de Problemas en Hornos de Microondas

SEGURIDAD

Lo siguiente se aplica a la reparación de fallas en horno microondas - una vez que la tapa del gabinete es removida. También hay información de seguridad sobre el uso correcto del horno en las siguientes secciones, a continuación.

Vea: Típica Bahía Interior de un Horno de Microondas, para identificar sus partes.

  ADVERTENCIA!  WARNING!  ADVERTENCIA!  WARNING!  ADVERTENCIA!

Los hornos de microondas son probablemente los aparatos más peligrosos de consumo para reparar. Utilizan muy alta tensión (hasta 5000 Voltios), con corrientes potencialmente muy altas (varios Amperios), formando una combinación mortal presente cuando se opera. Estos peligros no desaparecen, incluso cuando está desconectado, ya que un dispositivo de almacenamiento de energía (un condensador de alta tensión) puede mantener una carga peligrosa por mucho tiempo. Si tiene la más mínima duda acerca de sus conocimientos y habilidades para hacer frente a estos peligros, deje la reparación del horno en manos de un  profesional preparado.

En un descuido al reparar un horno de microondas, no solo puede usted recibir una fuerte descarga de alto voltaje y corriente relativamente elevada, también puede recibir radiaciones de microondas. Al quitar la tapa metálica del horno de microondas que exponerse al peligro - potencialmente letal - de las conexiones eléctricas. También puede estar expuesto a niveles potencialmente dañinos de emisiones de microondas, si ejecuta el horno sin la cubierta o si hay daño o mala alineación de la guía de onda a la cámara de horno.

Hay un condensador de alta tensión en el generador de microondas. Siempre asegúrese de que está totalmente descargado, incluso antes de pensar en tocar o nada en zona de los circuitos de alta tensión. Ver las secciones de solución de problemas más adelante en este documento.

Para evitar la posibilidad de una peligrosa descarga eléctrica, desconecte el horno del tomacorriente antes de retirar la cubierta y si es posible, no lo ponga a funcionar sin la cubierta. Si usted tiene que hacer mediciones, elimine las conexiones a la magnetrón (véase más abajo) para impedir la generación de las microondas, salvo cuando sea absolutamente necesario en la solución de una falla. Luego, después de desconectarlo del tomacorriente, descargue nuevamente el condensador.

ADVERTENCIA: Técnicos experimentados se han muerto electrocutados por descuidos con los circuitos de alimentación de alta tensión en horno de microondas. Por lo tanto, recomendamos evitar cualquier sondeo de los circuitos de alta tensión - casi todo se puede determinar por la inspección y las pruebas de componentes con el horno desenchufado.

El circuito del horno de microondas es especialmente peligroso, porque el cambio de la alta tensión es el chasis, no está aislado. Además, la tensión puede exceder los 5000 Voltios y la corriente continua más de .25 Amperios.  Respetar siempre el protocolo de alta tensión.

Hay una advertencia adicional, que no se refiere a la seguridad eléctrica, y que "probablemente" no se aplica a la mayoría de los hornos de microondas, pero debe ser mencionado. Es el uso es el uso de óxido de berilio o BeO, un material que en polvo es tóxico (el BeO sólido no es particularmente peligroso.) La cerámica de BeO es un excelente conductor térmico y por esta razón suele estar presente en las piezas aislantes de magnetrones de radar, así como los tubos de láser de alta potencia y similares. Si el BeO está presente, debe haber al menos una etiqueta de advertencia. Sin embargo, siempre existe la posibilidad, que un horno de microondas tenga un magnetrón BeO sin etiqueta de advertencia o se le cayó. Por lo tanto, es una buena práctica no tratar de romper, aplastar, triturar, pulverizar, o cortar de ningún modo, el aislante de cerámica en la parte superior del magnetrón.

Directrices de seguridad

Estas directrices son para protegerse de posibles riesgos de descarga eléctrica mortal, así como  daño accidental al equipo.
NOTA: Son aplicables a la reparación de todo equipo eléctrico o electrónico

Tenga en cuenta que el peligro no es sólo la corriente a través de su cuerpo, especialmente de su corazón. Cualquier contracción muscular involuntaria provocada por un choque, tal vez inofensivo en sí mismo, puede provocar daños colaterales - hay muchas aristas y filos dentro de este tipo de equipos, así como otras partes con tensión, con las cuales puede entrar en contacto accidentalmente.

El propósito de este conjunto de directrices no es para asustarlo, sino para que tome conciencia de las precauciones adecuadas. La reparación de televisores, monitores, hornos de microondas y otros aparatos de consumo y equipos industriales, puede ser a la vez gratificante y rentable. Sólo asegúrese de que también sea seguro !

Como se ha señalado, un GFCI (Ground Fault Circuit Interrupter también denominado Interruptor Diferencial de Corriente a Tierra) NO le protegerá de la alta tensión del secundario del transformador alto voltaje. Sin embargo, el uso de un GFCI es recomendable para minimizar el riesgo de un choque de la línea de alimentación si no tiene un transformador de aislamiento.

Ningún dispositivo de protección es a prueba de tontos !
Tenga sumo cuidado cuando trabaje bajo la cubierta de un horno de microondas.

Herramientas, instrumentos, componentes electrónicos

Transformadores de aislamiento y los hornos microondas

No tiene sentido la utilización de un transformador de aislamiento con un horno de microondas para la verificación de circuitos de alta tensión. Tendría que ser enorme debido a la alta potencia que consume, y la alta tensión utiliza como retorno el chasis, por tanto no sería útil como se ha señalado anteriormente. Sin embargo, un transformador de aislamiento puede ser utilizado para probar el circuito primario incluyendo interruptores, motores, Triac / relé, etc. En este caso, desconecte el transformador de alta tensión para eliminar la posibilidad de un choque de alto voltaje y reducir la carga.

En realidad, la mejor política es nunca tratar de medir algo en la sección de alto voltaje, mientras que el horno está encendido - casi nunca es necesario. Las fallas suelen ser fácilmente localizadas realizando pruebas con el horno desenchufado. Personal de servicio calificado, han resultado electrocutado usando equipos de medición en los hornos de microondas encendidos!

Solución de problemas

Muchos problemas tienen soluciones sencillas. No asuma de inmediato que su problema es una combinación compleja y esotérica de fallas. En un horno de microondas, puede estar defectuoso un interruptor de seguridad de la puerta o simplemente un fusible.

Si no da con la causa de la falla o esta cansado, a veces, basta con dejar el problema de lado por un tiempo. Refrescar la mente, puede dar lugar luego a un nuevo enfoque del problema y la posible solución.   No se puede hacer reparaciones cuando se está cansado de verdad - y es un tanto peligroso (en particular, con los hornos microondas), la mayoría de las reparaciones electrónicas no son productivas si se está cansado, y pueden llegar a ser destructivas - muy destructivas.

Si tiene que quitar la tapa o desmontar otras partes, tome nota de donde va cada tornillo - a veces no son idénticos. Más notas es mejor que menos.

Frascos de pastillas, latas, bandejas de plástico u cubeteras de hielo son muy prácticos para clasificar y almacenar los tornillos y otras piezas pequeñas al desarmar.

Seleccione un lugar de trabajo bien iluminado y coloque las piezas en un lugar que no puedan caer y perderse. Algo así como una gran bandeja de plástico con un borde que impida que las pequeñas piezas rueden fuera de la mesa de trabajo. Un lugar libre de polvo y que le permitirá suspender el trabajo para comer o dormir o pensar sin tener que guardar todo en una caja y luego volverlo a sacar.

Un conjunto básico de herramientas de mano de buena calidad será todo lo que necesita para trabajar en un horno de microondas. Estas no necesitan ser muy costosas, pero las herramientas de mala calidad son peor que inútiles y pueden causar daños. Stanley o Craftsman están bien. Las herramientas necesarias incluyen una selección destornilladores Philips y planos, alicates de punta fina, cortadores de alambre y pelador de cable.

Para soldar cables o sustituir componentes soldados, será necesario un soldador o cautín de mediana potencia y soldadura con núcleo resina (nunca, nunca use de ácido de soldadura o material para soldadura de tuberías de cobre en equipos electrónicos).

Sin embargo, la mayoría de los componentes de potencia, en los hornos de microondas usan conectores (lugs) soldados y los reemplazos por lo general vienen con ellos también.

Tener un surtido de conectores de soldar es útil para la reparación del cableado interno. Una herramienta para engaste de conectores y un surtido de estos también es útil para uso ocasional.

Microondas viejos dañados, pueden ser una valiosa fuente de piezas y, a veces, incluso componentes como interruptores, cables, magnetrones, pues estos componentes son a menudo intercambiables.

Equipo de pruebas

No comience le revisión haciendo pruebas o mediciones electrónicas, primero piense, haga un análisis del problema. Muchas fallas en equipos electrónicos de consumo no requieren de un diagrama (aunque puede ser útil). La mayoría de los problemas o fallas de los microondas son fáciles de resolver con un multímetro (analógico o digital). No se necesita un osciloscopio para la reparación de hornos de microondas, a menos que usted requiera analizar las señales lógicas del circuito de control - muy poco probable.

Otras piezas de equipo de prueba:

Existen normas especiales e instrumentos de prueba para magnetrones, pero a menos que Ud, sea un especialista de laboratorio científico de hornos de  microondas, son una innecesaria extravagancia

Descarga segura del condensador de alto voltaje

Es esencial - para su seguridad y para prevenir daños en el dispositivo bajo prueba, así como su instrumento de prueba - que el gran condensador de alto voltaje en el generador de microondas se descargue plenamente antes de tocar cualquier cosa o realizar mediciones. Si bien se supone que estos incluyen resistencias internas de drenaje, estas pueden fallar. Aun así, pueden ser necesarios unos minutos para la tensión baje a niveles insignificantes.

La técnica que recomiendo para descargar condensadores (capacitores) de alto voltaje, es usar una resistencia de unos 5 a 50 ohmios por Voltio de tensión de trabajo del condensador. Esto evitará que se produzca una soldadura de arco como ocurre al usar un destornillador, pero tiene una constante de tiempo lo suficientemente corta como para que se reduzca el voltaje en el condensador unos pocos segundos (dependiendo de la constante de tiempo RC y su tensión).

ADVERTENCIA: NO use un multímetro digital para medir el voltaje en el condensador a menos que tenga una buena Sonda de Alto Voltaje. Si la descarga no funcionó, puede volar todo - incluido usted.

Una herramienta de descarga adecuada se puede hacer de la siguiente manera:

Esta herramienta de descarga le mantendrá alejado de la zona de peligro.

Siempre confirme la correcta descarga del condensador de alto voltaje midiendo o cortocircuitando con un destornillador aislado.

Razones para utilizar una resistencia y no un destornillador para la correcta descarga de condensadores:

  1. No destruye destornilladores y los terminales del condensador.
  2. No a daña el condensador (debido al nivel de pulso).
  3. Evita el estrés y sobresalto de las personas que pueden estar cerca

Penetrando en un horno de microondas

Puede anular la garantía (al menos en principio). Usualmente no hay ningún sello de  garantía en los hornos de microondas y a menos que usted cause daños visibles, o marcas en los tornillos, es poco probable que sea detectado. Pero Ud. debe decidir. Un horno de microondas aun en garantía, probablemente es mejor llevarlo al servicio de garantía en caso de cualquier falla, con excepción de los que evidentemente no estén cubiertos y que tengan fácil solución.

Desconecte la unidad!  Generalmente, la cubierta de metal de la parte superior y los lados es fácil de retirar después de quitar de 6 o 10 tornillos Philips o de cabeza hexagonal. La mayoría de estos están en la parte trasera, pero algunos modelos tienen tornillos a los lados. Por lo general no son todos iguales! Al menos uno de ellos incluye una arandela de presión para asegurar la buena conexión a tierra de la tapa.

Tenga en cuenta que en algunos hornos (algunos modelos de Sharp), también puede haber un tornillo que es ligeramente más largo que los demás que forma parte de un sistema interlock de seguridad para prevenir que el horno pueda ser encendido sin la tapa. Si se utiliza uno de los tornillos más cortos en su lugar, el horno no enciende. Es un buen sistema de seguridad, sin la tapa no hay energía. Pero cuando se sustituye la cubierta con los tornillos colocados al azar, hay una alta probabilidad de que el horno ya no funcione en absoluto. Una especie de ruleta rusa. Y, si es llevado a un centro de servicio, ellos sabrán que alguien ha mirado dentro.

Por lo tanto, es esencial tomar nota de la ubicación de los diferentes tornillos para que puedan colocarse de nuevo en el mismo lugar. Levante y despegue la tapa. Note cómo las uñas bajo la cubierta enganchan correctamente con el resto del gabinete - esto es fundamental para prevenir fugas de microondas después de reensamblaje.

Por favor ver: Típica Bahía Interior de un Horno de Microondas, para identificar sus partes. No todos los hornos son tan espaciosos. En una unidad compacta, todo puede estar realmente junto. Los detalles variarán dependiendo de fabricante y el modelo, pero la mayoría de los componentes y su ubicación será bastante similar a la que se muestra en la foto. ¡Observe que en este modelo, la lámpara del horno está realmente dentro del compartimiento electrónico, al lado del alto voltaje en el filamento del magnetrón - cambiar el bombillo requiere las precauciones de un profesional!

Descargue el condensador de alta tensión, tal como se describe en la sección: "Descarga segura del condensador de alto voltaje", antes incluso de pensar en tocar nada.

En algunos modelos se incluye un diagrama (pegado en el interior de la cubierta) que muestra todos los componentes de generación de energía.

Generalmente, todas las piezas en un horno de microondas pueden ser fácilmente reemplazadas y la mayoría de las partes para el generador de microondas están disponibles en tiendas de repuestos electrónicos.

Reensamble en orden inverso. Al ensamblar nuevamente tenga especial cuidado para evitar aprisionar los cables, al reinstalar la cubierta. Asegúrese de que TODAS las uñas de metal alrededor del borde frontal enganchen correctamente con el borde del panel frontal. Esto es fundamental para evitar las emisiones de microondas en caso de que la guía de ondas o magnetrón esté físicamente dañado de alguna forma. Compruebe que los tornillos que quitó regresan a sus lugares adecuados.

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Principios de Operación

Teoría del horno de microondas

Un típico horno de microondas utiliza entre 500 y 1000 W de energía de microondas a 2,45 GHz para calentar la comida. Este calentamiento es causado principalmente por la vibración de las moléculas de agua. Por tanto, los recipientes de plástico, vidrio o papel sólo se calientan por están en contacto con la comida caliente. Esos materiales absorben directamente poca de energía.

¿Porqué 2,45 GHz? Las moléculas de agua no son resonantes en esta frecuencia. Una amplia gama de frecuencias de trabajo pueden calentar el agua de manera eficiente. La elección de la frecuencia de 2,45 GHz tiene una serie de razones, entre ellas no interferir con las frecuencias asignaciones del espectro electromagnético (comunicaciones y otras) y de conveniencia en la aplicación. Además, la longitud de onda da resultados razonables de penetración de las microondas en los alimentos.

Dado que las paredes de cavidad de la cámara del horno reflejan las microondas, casi toda la energía generada por el horno es usada para calentar los alimentos y la velocidad de calentamiento, por tanto, sólo depende de la potencia disponible y la cantidad de alimento que se está cocinado. Sin tomar en cuenta las pérdidas por convección, el tiempo para calentar los alimentos es aproximadamente proporcional a su peso. Así pues, a dos tazas de agua le tomaran dos veces más tiempo para llevar a ebullición, que una sola.

El calentamiento no es (como popularmente se cree) de adentro hacia afuera. La profundidad de penetración de la energía de microondas solo alcanza unos pocos centímetros. Sin embargo, a diferencia de un horno convencional donde se aplica el calor al exterior de los alimentos, las microondas que penetran unos pocos cm y generan el calor dentro del alimento.

Un efecto muy real que puede ocurrir con líquidos es el sobrecalentamiento. Es posible calentar un líquido como el agua pura que por encima de su punto de ebullición si que se formen burbujas. Ese líquido súper calentado puede hervir de repente y con violencia si se retira del horno, con consecuencias peligrosas. Esto puede tener lugar en un horno de microondas ya que el calentamiento es relativamente uniforme en todo el líquido. En una hornilla, el calor llega desde la parte inferior y habrá tiempo de ver las pequeñas burbujas en el fondo mucho antes de que el volumen total de liquido alcance el punto de ebullición.

La mayoría de los objetos de metal deben ser excluidos de un horno de microondas, especialmente si tienen bordes filosos (zonas de alto gradiente de campo eléctrico) que puede generar chispas o arcos, que como mínimo es un riesgo de incendio. Algunos microondas tienen estantes de metal con esquinas bien redondeadas.

Un horno de microondas nunca debe ser activado sin nada dentro. Si no tiene una carga que absorba las microondas generadas, toda la energía rebota dentro y una gran cantidad se refleja de vuelta a la fuente. Esto puede causar costosos daños al magnetrón y otros componentes.

¿Por qué las microondas no salen hacia fuera a través del vidrio?

Se trata de una malla de metálica incrustada en un panel de cristal. Dado que los agujeros en la malla son mucho más pequeñas que la longitud de onda de las microondas 2,45 GHz (aproximadamente 5 pulgadas o 12,5 cm), es básicamente opaca a las microondas y esencialmente toda la energía se refleja y regresa de nuevo en la cavidad del horno.

¿Alguna vez vio de cerca un disco de antena receptora de satélite? Usted notara que se parece mucho a una simple malla de alambre que venden en las ferreterías y que se usan para construir gallineros. La razón de esto es que la onda que llega al plato es más grande que el agujero en la malla. Para dar un ejemplo, imagine que las microondas son una pelota de tenis, esta rebotará sobre la "malla de alambre" - la pelota es más grande que los agujeros. La ondas en el microondas son de aproximadamente 2.5cm ... y los agujeros son mucho más pequeños, para asegurarse de que no escape la más mínima onda pero que se pueda ver la comida que esta cocinado.

En realidad no es un vidrio, sino más bien un "sandwich" de vidrio, con la una malla de alambre (por lo general, una lamina de metal perforado con un patrón de agujeros (al igual que la máscara del TRC de un TV color) en el interior, para facilitar la limpieza si los alimentos salpican o la condenación del vapor.

¿Cómo funciona un horno de microondas?

El funcionamiento de un horno de microondas es realmente muy simple. Consta de dos partes: el controlador (circuito de control) y el generador de microondas.

Un diagrama esquemático del circuito generador de microondas, y parte del controlador, suele estar pegado en el interior de la cubierta.

El controlador maneja los tiempos de cocción y el nivel de potencia, activando y desactivando la energía para el generador de microondas. La potencia es regulada por la repetición ciclos de 10~30 segundos.

El generador de microondas toma la energía de la línea de corriente alterna (AC), la eleva a alto voltaje, y se aplica a un tipo especial de tubo de vacío llamado magnetrón - que a cambiado poco desde su invención (el radar) durante la Segunda Guerra Mundial.

Controlador

El controlador incluye generalmente un microprocesador, aunque algunas unidades muy baratas pueden, simplemente, tener un temporizador mecánico (que, irónicamente, es probablemente más costoso de fabricar). El controlador maneja el reloj digital y temporizador de coccion; establece los niveles de potencia de microondas, y despliega la pantalla, y en hornos de alta calidad, vigila sensores de humedad y de temperatura.

El nivel de potencia en la mayoría de los hornos microondas se controla por ancho de pulso del generador de microondas por lo general con un ciclo que dura de 10-30 segundos. Por ejemplo: ALTO permanece activado, MEDIO puede ser de 10 segundos activado y 10 segundos apagado, y LOW puede ser 5 segundos activado y 15 segundos apagado.

Sin embargo, algunos modelos usan un control más sofisticado, hasta el punto de obtener una gama de potencias. Estos son los que utilizan un fuente de alimentación del tipo "inverter" (inversor o conmutada) más complejas que las de un simple transformador de alta tensión, un condensador, rectificador, el sistema se describe a continuación. Sin embargo, ha habido algunos modelos en la década de 1970 que lo hacían con un ancho de pulso de un segundo, lo suficientemente rápido para tener el mismo efecto que el control continuo a los efectos prácticos.

Los voltajes de funcionamiento del controlador usualmente provienen de un transformador pequeño. El controlador activa los circuitos de generación de microondas utilizando un relé o un triac.

Sensores

Los hornos más sofisticados pueden incluir diversos sensores. Los más comunes son las sondas de temperatura y humedad. Un horno de convección incluye un sensor de temperatura encima de la cámara de horno.

Puesto que estos sensores están expuestos a los alimentos o a sus vapores, su falla es frecuente.

Ventiladores de refrigeración

Debido a que entre el 30 al 50% de la energía en un horno de microondas se disipa como calor en el Magnetrón, la refrigeración es muy importante. Siempre inspeccione que el motor del ventilador esté libre de polvo y suciedad y lubríquelo si es necesario. Un par de gotas de aceite 3-en-1 es suficiente. Inspeccionar si hay alguna abrazadera deteriorada y reemplazarla si es necesario.

Un horno que se apaga después de unos minutos de operación podría tener un problema de refrigeración, un termostato defectuoso o el magnetrón malo.

Una nota interesante: A pesar que el 30 a 50% de la energía va en forma de calor por las rejillas de ventilación en la parte trasera, un horno de microondas es realmente más eficiente que otros medios convencionales, tales como hornillas o un horno eléctrico o de gas. Con un horno normal o una hornilla, el derroche de energía se va en el calentamiento de la olla o el horno, el aire y así sucesivamente.

Generador de Microondas

Es la parte del sistema que convierte la energía de AC en microondas. La mayoría de hornos de microondas usan de la fuerza bruta, un diseño que consta de 5 partes: transformador de Alto Voltaje (AV) que se alimenta de la línea de AC, diodo rectificador de AV, condensador de AV, magnetrón y guía de ondas a la cámara del horno. (Algunos emplean un circuito inversor de estado sólido en lugar de la simple transformador de alta tensión. Estos se trataran más adelante.)

El generador de microondas más común consiste en lo siguiente:

Al salvar las piezas de hornos de microondas en desuso, guarde los componentes de alto voltaje (transformador, condensador y diodo) como un grupo (suponiendo  que todos están bien). Entonces, si es necesaria una reparación a otro horno, puede ser mejor sustituir las 3 piezas juntas, porque esto elimina la incertidumbre de si una parte es o no compatible, ya que los 3 han sido diseñados para tener la mejor compatibilidad.

Transformador de alto voltaje

(por: John De Armond)

Este tipo de transformador es conocido con diferentes nombres, según donde usted se encuentre; reluctancia variable, fuga de flujo, perdida de flujo. Es exactamente el mismo principio de construcción y funcionamiento de un transformador de luces de neón, algunos tipos (HID) de balastos ligeros y algunas series de transformadores de postes de alumbrado, que tienen corrientes constantes en ellos (los transformadores).

El núcleo es casi un núcleo estándar “E” (o núcleo “H” si lo prefiere) con una excepción, la columna del centro tiene un espacio de aire (entre hierro). Las bobinas utilizan las columnas laterales del núcleo “E” en vez de en la columna de central.

Hay dos rutas alrededor del núcleo para que el campo magnético producido por el primario, se mueva: alrededor de la periferia del centro y a través del espacio de aire. El campo que recorre la columna del centro no cruza el secundario y no induce ningún voltaje.

Sin la carga aplicada, la parte principal del campo viaja por la periferia, dada la menor reluctancia al pasar por hierro sólido. Induciendo completamente el voltaje proporcional a las vueltas en el secundario. Cuando las corrientes se mueven en el secundario, la fuerza magnetomotriz (FMM) aumenta la reluctancia de la periferia, de modo que algo de flujo viaja a través de la columna del centro... con menos flujo viajando alrededor de la periferia y cortando a través del secundario, la caída de voltaje secundario siguen siendo la misma. Al limite, si el secundario está en corto, el paso periférico tiene más reluctancia, que el flujo que viaja por la columna del centro y por el entrehierro de aire. En el secundario circulará la misma corriente que antes pero el voltaje es cero.

Cuando las dimensiones del núcleo y del entrehierro son diseñados correctamente el transformador funciona como un no tan perfecto dispositivo de corriente constante. Es decir, que el voltaje secundario varia cuando es necesario, para mantener la misma corriente que fluye a través de una carga variante. Justo lo que el doctor ordeno para que el magnetrón este feliz.

La corriente secundaria puede incrementarse aumentando la apertura del entrehierro de aire. Esto aumente la reluctancia en esa ruta, forzando los campos a través de las columnas laterales. Cerrando el entrehierro se obtiene el efecto opuesto.

La columna central es como la desviación magnética y frecuentemente es una pieza separada de hierro laminado movible entre las bobinas y soldada en su lugar. Un truco común para las bobinas Telsa y transformadores de neón, es sacar la desviación entrante y limar para aumentar el espacio de aire (entrehierro). La modificación causa que el trasformador produzca más corriente de la que está diseñado - por poco tiempo por lo menos, lo mismo funciona con transformadores de hornos microondas.

Este diseño, en un horno microondas, es una parte vital para mantener la corriente del ánodo del magnetrón dentro de las especificaciones. El magnetrón es eléctricamente un diodo. Un diodo no tiene conducción limitada, podría alcanzar una  corriente destructiva si no es limitada externamente. Con este diseño, el filamento puede calentarse bien, para una larga vida sin exeder la corriente de ánodo. El diseño es vital para proteger el magnetrón, de condiciones potencialmente destructivas como por ejemplo: la operación del horno en vacío, la formación de arcos, etc.

Es común usar varios transformadores de hornos de microondas  para construir un soldador de arco. Resulta bastante bueno para este trabajo, especialmente por que estos transformadores, son dispositivos de corriente constante, exactamente la característica necesaria para la barra de soldadura. Si se usaran transformadores convencionales, en cuanto la barra tocara el trabajo y sería un cortocircuito para el secundario, fluiría tanta corriente y quemaría el transformador o volaría los fusibles.

Del mismo modo, uno podría bajar el alto voltaje secundario y remplazarlo con un adecuado número de vueltas de alambre grueso, conectar un puente rectificador y tendría un cargador de baterías de corriente constante.

Construcción y funcionamiento del magnetrón

El magnetrón fue inventado por los británicos antes de la Segunda Guerra Mundial. Es considerado por muchos como la invención más importante para la victoria Aliada en Europa.

Cuentan que poco después de la guerra, un investigador de la Raytheon Corporation, el Dr. Percy Spencer, estaba de pie cerca de una de las unidades de radar de alta potencia y notó que una barra de chocolate en el bolsillo de su camisa había ablandado. Como es típico en todo científico, pensó: "tengo que saber por qué sucedió esto", y decidió investigar más a fondo. La industria del horno microondas fue el resultado.
NOTA: Más información en: Historia sobre el desarrollo del horno de microondas

He aquí dos descripciones de la construcción magnetrón. La primera es lo que usted probablemente encontrará si si busca en una biblioteca y lee sobre el radar. (Algunos hornos de microondas antiguos pueden usar el clásico diseño.) Esto es seguido por mi autopsia de un magnetrón muerto del tipo frecuentemente usado en el horno de microondas de cocina. (en la siguiente sección los puntos (1) a (6)  se aplican a cada tipo, mientras que los artículos (7) a (9) se aplican a ambos tipos.)

Para obtener información más detallada con algunos diagramas, ver los artículos en el sitio Web Microtech. Los temas incluyen la teoría básica de microondas, así como un detalle completo del magnetrón de horno microondas, y su principios de construcción y operación.

Construcción del Magnetrón - descripción básica de libros de texto

Esta es la descripción que encontrará en cualquier libro de texto sobre el radar de microondas o de ingeniería. 

  1. Un cátodo cilíndrico ubicado en el centro emite electrones. A este se suministra una potencia pulsante o continua de muchos miles de voltios (negativo con respecto al ánodo).
  2. Rodeado por un ánodo en bloque cilíndrico, separado y aislado del cátodo.
  3. El bloque cilíndrico del ánodo tiene múltiples cavidades en forma de canal alrededor del cátodo. En el centro de las cavidades encuentra el cátodo.
    La longitud de onda de la energía de microondas es de aproximadamente 7,94 veces el diámetro de las cavidades. (Para la frecuencia de 2.45 GHz (12,4 cm) empleadas en un horno de microondas, que esto se traduciría en una cavidades de 15,7 mm de diámetro aproximadamente.
  4. Una antena conectada a una de las cavidades del cilindro recoge la energía y la envía a la guía de ondas.
  5. Todo el montaje se coloca dentro de un potente campo magnético (varios miles de Gauss en comparación con el campo magnético de la Tierra de alrededor de .5 Gauss). Este suele ser suministrado por imanes permanentes, aunque también se han utilizado electroimanes.
  6. La refrigeración del bloque ánodo debe realizarse por aire forzado, el agua o aceite ya que el proceso de generación de microondas tiene sólo alrededor de 60 a 75% de eficiencia y éstos son a menudo, tubos de alta potencia (muchos de kilovatios).

Construcción del Magnetrón - horno de microondas moderno

Esta descripción es específicamente para la 2M214 (que yo desarmé) o tipos similares utilizados en la mayoría de las unidades de mediana y alta potencia. Sin embargo, casi todos los demás magnetrones utilizado en los modernos hornos microondas domésticos deberían ser muy similares.

Los números de los puntos hacen referencia a la figura en: Diagrama de la sección transversal de un magnetrón típico

Véase también la foto de la Típica estructura resonante del ánodo del magnetron. Esta es una vista mirando a través del cilindro. Véase el texto que figura a continuación los nombres de las partes y dimensiones.

  1. El filamento y el cátodo es uno mismo y esta hecho de alambre de tungsteno sólido, alrededor de 0.5 mm de diámetro, formado en una espiral de unos 8 a 12 vueltas, de 4 mm de diámetro y unos 9,5 mm de longitud. El cátodo está recubierto con un material buen emisor de electrones.

    El filamento es alimentado a través de un par de bobinas (choques) de RF de alta corriente (una docena de vueltas de alambre grueso sobre un núcleo de ferrita) para evitar las fugas de microondas por el  circuito de filamento a la electrónica del horno. La energía típica que requiere el filamento de 3,3 VAC a 10 A.

    Al cátodo se suministra con una tensión negativa pulsante de hasta un máximo de 5000 V.
     
  2. El ánodo es un cilindro de cobre de 1,5 mm de espesor con un diámetro interior de 35 mm y una longitud de aproximadamente 25 mm.

    Placas de acero (que probablemente ayudan a formar el campo magnético, ver más abajo) y cubiertas finas del acero (a cuáles se sellan los aisladores del filamento y de la antena) van soldadas con autógena en los extremos del cilindro

    El filamento se sostiene en un cilindro de cerámica aislante sellado a la tapa inferior y, luego, pasa a través de un agujero en el extremo inferior placa.
     
  3. En lugar de cavidades cilíndricas (como si se encuentran en la mayoría de las descripciones de magnetrones de radar), hay un conjunto de 10 aletas de cobre de 1,5 mm de espesor y aproximadamente 12,5 mm de largo por 9,5 mm de ancho. Éstas son soldadas con soldadura de plata a la pared interior del cilindro, dejando un área central libre para el filamento / cátodo.

    En ambos extremos en el centro, hay anillos de cobre cortocircuitando las aletas en forma alternada. Por lo tanto, todas las aletas pares quedan cortocircuitadas entre sí y todas las aletas impares están en cortocircuito entre ellas.

    Esta estructura da lugar a múltiples cavidades de resonancia que se comportan como bloques de circuitos LC sintonizados de baja pérdida con un pico a 2,45 GHz. En esta alta frecuencia, los inductores y condensadores que no se utilizan. La inductancia y capacitancia son proporcionados por la configuración y el espacio de las aletas de cobre, anillos de cortocircuito, ánodo y el cilindro.
     
  4. Un alambre conectado cerca del centro de una de las aletas actúa como salida de la energía. Pasa a través de un agujero en la placa de extremo superior, sale del tubo por un aislador de cerámica cilíndrico sellado a la cubierta superior, y va a la antena.
     
  5. Todo el montaje se coloca dentro de un potente campo magnético. Este es producido por un par de imanes de cerámica en forma de anillo colocados contra la parte superior e inferior del cilindro.
     
  6. Un conjunto de aletas finas de aluminio, actúan como un disipador para eliminar la gran cantidad de calor producido por el proceso de generación de microondas ya que sólo tiene alrededor de 60 a 75% eficiencia. Se requiere siempre un ventilador para soplar aire a través de las aletas.
    Anodo y magnetrón se encuentran a tierra y conectado al chasis.

Construcción Magnetrón - características comunes

Los siguientes puntos se aplican a todos los tipos de magnetrones.

  1. El espacio entre el ánodo y el cátodo, y la cavidad resonante, está al vacío.
     
  2. Cuando se aplica la fuente de alimentación, ocurre un flujo de electrones desde el cátodo al ánodo. El campo magnético los obliga a viajar en forma curva en grupos o racimos, como los rayos de una rueda. La forma más sencilla para describir lo que ocurre es que los racimos de electrones pasan contra las aberturas de las cavidades de resonancia en el ánodo y excitando la producción de microondas de una manera análoga a lo que sucede cuando usted sopla a través de la parte superior de una botella produciendo un silbido.
     
  3. La frecuencia / longitud de onda, de las microondas es principalmente determinado por el tamaño y la forma de las cavidades de resonancia - no por el campo magnético como popularmente de piensa. Sin embargo, la fuerza del campo magnético afecta a la tensión de umbral (la tensión mínima de ánodo necesaria para que el magnetrón pueda generar microondas), potencia de salida, y eficiencia.

Diagrama de la sección transversal de un magnetrón típico

El siguiente dibujo en arte ASCII representa (o se supone que representa) una sección transversal de un magnetrón tipo 2M214 (no a escala) vista desde el lateral.

Circuito generador de Microondas

Casi todos los hornos de microondas utilizan básicamente el mismo diseño de circuito para el generador de microondas. Esto ha dado lugar a un sistema relativamente simple de fabricación a bajo costo.

El circuito típico se muestra a continuación. Este es el tipo de diagrama es probablemente usted encuentre pegado en el interior de la tapa metálica. Sólo los circuitos de potencia suelen ser incluidos (a menos que el controlador sea un simple temporizador mecánico), pero ya que la mayoría de las fallas ocurren generador de microondas, este diagrama puede ser todo lo que usted necesite.

Diagrama de circuito básico de un horno de microondas

Note la configuración inusual del circuito - el magnetrón está en paralelo con el diodo y en serie con el condensador - no como en una fuente de alimentación "normal". Esto significa que la tensión de pico en el magnetrón, es la del secundario del transformador + la tensión almacenada en el condensador, por lo que aplica al magnetrón casi 5000 V. Básicamente se trata de un Doblador de tensión.

La manera más fácil de analizar la forma de onda en el doblador es operando con el magnetrón (temporalmente) desconectado del circuito. De este modo, se convierte en un simple rectificador de media onda. El voltaje en el condensador será de aproximadamente V (pico) = V (RMS) * 1,414 donde V (RMS) es la salida del transformador de alto voltaje.

ADVERTENCIA: Esto implica que si el magnetrón no está presente, o por alguna razón, no está consumiendo la energía, - con el filamento abierto por ejemplo - el Voltaje de pico seguirá estando presente en el condensador aun cuando la energía se ha desconectado.
Al final de la operación normal, parte de esta probablemente será descargada de inmediato, pero probablemente no llegue por debajo de unos 2000 V debido a que el magnetrón no conduce a baja tensión.

Tenga en cuenta que hay una diferencia entre las conexiones del filamento del magnetrón. Funcionalmente, es probable que no importe mucho la manera están conectados. Sin embargo, en el esquema típico (como se muestra arriba) FA debe ir conectado al ánodo del diodo de alto voltaje, mientras que F va solo al terminal de filamento en el transformador.

Otros tipos de fuentes de alimentación también se utilizan en algunos modelos - incluyendo inversores alta frecuencia - pero es difícil de superar la simplicidad, bajo costo y la confiabilidad de la configuración del doblador de voltaje. Vea la sección: Fuente de AV con inversor de alta frecuencia.

También hay por lo general una resistencia de drenaje, como parte del condensador, que no se muestra. SIN EMBARGO: NO ASUMA QUE ESTA ES SUFICIENTE PARA DESCARGA DE CONDENSADOR - SIEMPRE DESCARGUELO SI NECESITA TOCAR ALGO EN EL GENERADOR DE MICROONDAS DESPUES DE HABER ACCIONADO EL HORNO. La resistencia de drenaje puede estar defectuosa o abierta. Esto no afecta el funcionamiento del horno, la descarga del condensador puede tomar varios minutos. Algunos hornos pueden no tener esa resistencia en lo absoluto.

En el primario, probablemente encontrará un protector térmico (termostato de exceso de temperatura), a menudo atornillado al magnetrón. También puede haber un fusible térmico u otro tipo protector instalado en otros lugares, pero en serie con el primario del transformador de alto voltaje.

Suele haber otras partes incluidas en el circuito primario, como interruptores de seguridad, ventilador, motor del plato giratorio (si lo hubiere), luz del horno, etc.

Interruptores de seguridad

Varios interruptores o microinterruptores (microswitch) de seguridad en la puerta, impiden la generación de microondas a menos que la puerta esté completamente cerrada. Al menos uno de ellos está conectado directamente en serie con el transformador principal, de manera que un cortocircuito en el Relé o Triac, no pueda activar accidentalmente el microondas con la puerta abierta. Cuando la puerta es abierta o cerrada, los interruptores se deben activar en la secuencia correcta.

Curiosamente, otro interruptor se conecta directamente a la línea de alimentación poniéndola en corto si se activa en una secuencia incorrecta. Los interruptores están diseñados de manera que si la puerta está correctamente alineada, tendrán la secuencia correcta. De lo contrario, se cortocircuitará la línea eléctrica causando que el fusible que queme y el horno deba ser reparado. Esto hace que sea más difícil que un usuario pueda hacer funcionar el horno con la puerta abierta y protege al fabricante de posibles demandas. (Se lo conoce como un "interruptor ficticio", por razones obvias, y es que, ha menudo ni siquiera se menciona en el esquema o lista de partes.) Por supuesto, debe cambiarlo cada vez que se utilice y no sólo el fusible quemado, pues los contactos del interruptor se dañan por la elevada corriente inicial!  Esto también significa que no sería una mala idea probablemente, sustituir el interruptor de seguridad que podría haber sido afectado si el horno quemó un fusible debido a un problema con la puerta.

Las fallas en el sistema de interruptores de seguridad de la puerta, suele ser la causa de la mayoría de los problemas en microondas (un 75% o más). Esto no sorprende, teniendo en cuenta que dos de los tres interruptores soportan todo el consumo del horno - cualquier deterioro en sus contactos aumenta su resistencia y calentamiento acelerando su deterioro. Interrumpir un ciclo de cocción abriendo la puerta, produce arcos en los contactos. No es rato encontrarlos completamente derretidos! Si algún  interruptor de la puerta se encuentra defectuoso, será una buena idea sustituirlos todos.

Los típicos interruptores de puerta y su función.

Tenga en cuenta que si el sistema de detección de la puerta funciona mal, el horno puede presentar un comportamiento peculiar (como el ventilador o el plato giratorio funcionando en el momento equivocado), pero nunca debe resultar en que se genere las microondas con la puerta abierta.

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