Forno Microondas

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Antecedentes

As microondas são, na verdade, um segmento do espectro das ondas eletromagnéticas, que compreende formas de energia que se movem através do espaço, geradas pela interação de campos elétricos e magnéticos. O espectro é comumente dividido em subgrupos determinados pelos diferentes comprimentos de onda (ou frequências) e comportamentos de emissão, transmissão e absorção de vários tipos de ondas. Dos comprimentos de onda mais longos aos mais curtos, o espectro inclui ondas elétricas e de rádio, microondas, radiação infravermelha (calor), luz visível, radiação ultravioleta, raios X, raios gama e raios cósmicos eletromagnéticos. As microondas têm frequências entre aproximadamente 0,11 e 1,2 polegadas (0,3 e 30 centímetros).

As próprias micro-ondas são usadas em muitas aplicações diferentes, como produtos de telecomunicações, detectores de radar, cura e secagem de madeira e tratamento médico de certas doenças. No entanto, algumas de suas propriedades os tornam ideais para cozinhar, de longe o uso mais comum da energia de microondas. As microondas podem passar através de materiais de plástico, vidro e papel; as superfícies metálicas os refletem e os alimentos (especialmente os líquidos) os absorvem. Uma refeição colocada no forno convencional é aquecida de fora para dentro, pois vai lentamente absorvendo o ar ambiente que o forno aqueceu. As microondas, por outro lado, aquecem os alimentos muito mais rapidamente porque penetram em todas as camadas simultaneamente. Dentro de um pedaço de comida ou de um recipiente com líquido, as microondas agitam as moléculas, aquecendo a substância.

A capacidade da energia de microondas para cozinhar alimentos foi descoberta na década de 1940 pelo Dr. Percy Spencer, que havia conduzido pesquisas sobre tubos de vácuo de radar para os militares durante a Segunda Guerra Mundial. Os experimentos de Spencer revelaram que, quando confinados em um invólucro de metal, ondas de rádio de alta freqüência penetram e excitam certos tipos de moléculas, como as encontradas nos alimentos. Poderosas o suficiente para cozinhar a comida, as microondas não são fortes o suficiente para alterar sua estrutura molecular ou genética ou para torná-la radioativa.

A Raytheon, a empresa para a qual o Dr. Spencer estava conduzindo esta pesquisa, patenteou a tecnologia e logo desenvolveu fornos de microondas capazes de cozinhar grandes quantidades de alimentos. Como os custos de fabricação os tornavam muito caros para a maioria dos consumidores, esses primeiros fornos foram usados ​​principalmente por hospitais e hotéis que podiam pagar mais facilmente o investimento de US $ 3.000 que representavam. No final da década de 1970, porém, muitas empresas desenvolveram fornos de microondas para uso doméstico e o custo começou a cair. Hoje, o microondas é um eletrodoméstico padrão, disponível em uma ampla variedade de designs e com uma série de recursos convenientes:pratos giratórios para um cozimento mais consistente; temporizadores digitais; recursos de autoprogramação; e níveis ajustáveis ​​de potência de cozimento que permitem descongelar, dourar e aquecer, entre outras funções.

Design

O projeto básico de um forno de micro-ondas é simples e a maioria opera essencialmente da mesma maneira. Os vários motores eletrônicos do forno, relés e circuitos de controle estão localizados na carcaça externa, à qual a cavidade do forno é aparafusada. Um painel frontal permite ao usuário programar o micro-ondas, e o A cavidade do forno e a porta são feitas usando técnicas de conformação de metal e depois pintadas por eletrodeposição, na qual a corrente é usada para aplicar a tinta.
O subconjunto do tubo magnetron inclui várias peças importantes. Um poderoso ímã é colocado ao redor do ânodo para fornecer o campo magnético no qual as microondas serão geradas, enquanto um protetor térmico é montado diretamente no magnetron para evitar danos ao tubo por superaquecimento. Uma antena fechada em um tubo de vidro é montada no topo do ânodo e o ar dentro do tubo é bombeado para criar um vácuo. Além disso, um motor soprador usado para resfriar as aletas de metal do magnetron é conectado diretamente ao tubo. a moldura da porta tem uma pequena janela para permitir que o cozinheiro veja a comida enquanto ela está cozinhando.

Perto do topo da cavidade do forno de aço está um magnetron - um tubo eletrônico que produz oscilações de microondas de alta frequência - que gera as microondas. As microondas são canalizadas através de um guia de ondas de metal e em um ventilador agitador, também posicionado próximo ao topo da cavidade. O ventilador distribui as microondas uniformemente dentro do forno. Os fabricantes variam os meios pelos quais eles distribuem as microondas para alcançar padrões de cozimento uniformes:alguns usam ventiladores agitadores duplos localizados em paredes opostas para direcionar as microondas para a cavidade, enquanto outros usam portas de entrada na parte inferior da cavidade, permitindo que as microondas entrem de ambos os cabeçalho e rodapé. Além disso, muitos fornos giram os alimentos em uma mesa giratória.

Matérias-primas

A tampa ou caixa externa do forno de micro-ondas é geralmente um invólucro de metal de uma peça só. Os painéis internos e portas do forno são feitos de galvanizado ou aço inoxidável e recebem uma camada de esmalte acrílico, geralmente de cor clara para oferecer boa visibilidade. A superfície de cozimento é geralmente feita de cerâmica ou vidro. Dentro do forno, os componentes e controles eletromecânicos consistem em motores de temporizador, interruptores e relés. Também dentro do forno estão o tubo do magnetron, o guia de ondas e a ventoinha do agitador, todos feitos de metal. O hardware que liga os vários componentes consiste em uma variedade de peças de metal e plástico, como engrenagens, polias, correias, porcas, parafusos, arruelas e cabos.

O processo de fabricação

Cavidade do forno e fabricação da porta

• 1 O processo de fabricação de um forno de micro-ondas começa com a cavidade e a porta. Em primeiro lugar, a estrutura é formada por meio de prensas automáticas de conformação de metal que produzem cerca de 12 a 15 peças por minuto. A moldura é então enxaguada em limpador alcalino para se livrar de qualquer sujeira ou óleo e posteriormente enxaguada com água para se livrar da solução alcalina.
• 2 A seguir, cada parte é tratada com fosfato de zinco, que a prepara para a eletrodeposição. A eletrodeposição consiste na imersão das peças em uma tinta tanque a 200 volts por 2,5 minutos. O revestimento resultante tem cerca de 1,5 mils de espessura. As peças são então movidas por uma operação de cozimento de tinta, onde a tinta é curada a 300 graus Fahrenheit (149 graus Celsius) por 20 minutos. O chassi ou estrutura é montado em um palete para a operação de montagem principal. Uma palete é um dispositivo semelhante a um torno usado em conjunto com outras ferramentas.
• 3 Após a pintura da porta, uma placa de metal perfurada é fixada na abertura da janela. A placa reflete as microondas, mas permite que a luz entre na cavidade (a porta não será fixada na cavidade até mais tarde, quando o chassi for montado).

O subconjunto do tubo magnetron

• 4 O conjunto do tubo magnetron consiste em um cilindro catódico, um aquecedor de filamento, um ânodo de metal e uma antena. O filamento é anexado ao cátodo, e o cátodo é encerrado no cilindro do ânodo; esta célula fornecerá a eletricidade que ajudará a gerar as microondas. Aletas de resfriamento de metal são soldadas ao cilindro do ânodo e um poderoso ímã é colocado ao redor do ânodo para fornecer o campo magnético no qual as microondas serão geradas. Uma tira de metal mantém o conjunto completo. Um protetor térmico é montado diretamente no magnetron para evitar danos ao tubo por superaquecimento.
• 5 Uma antena fechada em um tubo de vidro é montada na parte superior do ânodo e o ar dentro do tubo é bombeado para criar um vácuo. O guia de ondas é conectado ao magnetron no topo da antena protuberante, enquanto um motor soprador usado para resfriar as aletas de metal do magnetron é conectado diretamente ao tubo. Por fim, um ventilador de plástico é acoplado ao motor, de onde extrairá o ar de fora do forno e o direcionará para as palhetas. Isso completa a submontagem do magnetron.

Conjunto do chassi principal

• 6 O trabalho de montagem do chassi é realizado em um palete - um dispositivo de retenção de trabalho usado em conjunto com outras ferramentas - localizado na estação. Primeiro, o chassi principal é colocado no palete e a cavidade é aparafusada ao chassi. Em seguida, a porta é fixada à cavidade e ao chassi por meio de dobradiças. O tubo magnetron é então aparafusado na lateral da cavidade e do chassi principal. Em um forno de micro-ondas completo, o tubo do magnetron cria as micro-ondas e o guia de ondas as direciona para o ventilador do agitador. Por sua vez, este ventilador aponta as ondas para a cavidade do forno, onde aquecem os alimentos no seu interior.
• 7 O circuito que produz a tensão necessária para operar o tubo magnetron consiste em um grande transformador, um capacitor à base de óleo e um retificador de alta tensão. Todos esses componentes são montados diretamente no chassi, próximo ao tubo magnetron.

Ventilador de agitação

• 8 O ventilador agitador usado para circular as microondas é montado no topo da cavidade. Alguns fabricantes usam uma polia para acionar o ventilador do motor do soprador do magnetron; outros usam um motor agitador separado conectado diretamente ao ventilador. Uma vez que o ventilador do agitador é conectado, uma blindagem do agitador é aparafusada na parte superior do conjunto do ventilador. A blindagem evita que sujeira e graxa entrem no guia de ondas, onde podem produzir arco e danificar o magnetron.

Chaves de controle, relés e motores

• 9 O interruptor de cozimento fornece energia ao transformador energizando um relé e um temporizador. O relé é montado próximo ao transformador de potência, enquanto o temporizador é montado na placa de controle. O interruptor de degelo funciona como o interruptor de cozimento, ativando um motor e um temporizador para operar o ciclo de degelo. Também montados na placa de controle estão um sino do temporizador que toca quando o ciclo de cozimento é concluído e um interruptor de luz que permite a visualização da cavidade. Uma série de interruptores de intertravamento são montados perto da parte superior e inferior da área da porta. Os interruptores de intertravamento às vezes são agrupados com um interruptor de segurança que monitora os outros interruptores e fornece proteção se a porta abrir acidentalmente durante a operação do forno.

Painel frontal

• 10 Um painel frontal que permite ao operador selecionar as várias configurações e recursos disponíveis para cozinhar está preso ao chassi. Atrás do painel frontal, a placa de circuito de controle está conectada. A placa, que controla as várias operações programadas na sua sequência adequada quando os interruptores são pressionados no painel frontal, é conectada aos vários componentes e ao painel frontal por meio de soquetes plug-in e cabos.

Confecção e montagem da caixa

• 11 A caixa externa do micro-ondas é feita de metal e é montada sobre um formador de rolos. A caixa é colocada no forno de micro-ondas pré-montado e aparafusada ao chassi principal.

Testando e embalando o forno

• 12 Os cabos de alimentação e botões dial agora estão conectados ao forno e ele é enviado para teste automático. A maioria dos fabricantes opera o forno de 50 a 100 horas continuamente como parte do processo de teste. Após a conclusão do teste, um robô paletizador registra o modelo e os dados seriais do forno para fins de inventário, e o forno é enviado para embalagem. Isso conclui o processo de fabricação.

Controle de qualidade

O controle de qualidade extensivo durante a fabricação de fornos de microondas é essencial, porque os fornos de microondas emitem radiação que pode queimar qualquer pessoa exposta a níveis elevados por períodos prolongados. Regulamentações federais, aplicadas a todos os fornos feitos depois de outubro de 1971, limitam a quantidade de radiação que pode vazar de um forno a 5 miliwatts de radiação por centímetro quadrado a aproximadamente 2 polegadas da superfície do forno. Os regulamentos também exigem que todos os fornos tenham dois interruptores interligados independentes para interromper a produção de micro-ondas no momento em que a trava é liberada ou a porta é aberta.

Além disso, um scanner controlado por computador é usado para medir vazamentos de emissão ao redor da porta, janela e parte de trás do forno. Outros scanners verificam o assentamento do tubo magnetron e a radiação da antena. Cada operação do scanner retransmite os dados para a próxima operação on-line para que quaisquer problemas possam ser corrigidos.

O Futuro

Devido à sua velocidade e conveniência, os fornos de microondas tornaram-se uma parte indispensável das cozinhas modernas. Muitos desenvolvimentos no mercado de microondas e indústrias aliadas estão ocorrendo com bastante rapidez. Por exemplo, alimentos e utensílios projetados especialmente para cozinhar no microondas se tornaram um grande negócio. Novos recursos também serão introduzidos no próprio micro-ondas, incluindo o armazenamento computadorizado de receitas que o consumidor poderá relembrar com o toque de um botão. A exibição e a programação dos fornos também serão melhoradas, e os fornos combinados capazes de cozinhar com microondas, bem como por métodos convencionais, se tornarão um produto doméstico padrão.