Sobre la incomprendida Electricidad




Hace unos pocos años me metí de lleno en la construcción de un amplificador de audio de alta fidelidad para audífonos (ver posts de inicio del 2007 en este blog). Por esa razón (más que por mis estudios anteriores) me empapé un poco mejor de algunos fundamentos de la electricidad.

No mucho después de haber completado el amplificador escribí en un foro de audífonos una analogía entre el flujo de electricidad y el flujo de agua con el fin de aclarar ciertas dudas de algunos participantes del foro en cuanto a la electricidad, en particular dudas sobre la diferencia entre corriente y voltaje. En otros foros he colocado links a esa explicación para no tener que reescribir lo mismo, luego de haber notado confusiones y malinterpretaciones similares. La confusión sobre algunos aspectos muy fundamentales de la electricidad me parece que es más común y frecuente de lo que suele creerse.

Recientemente encontré unas páginas muy buenas que aclaran de manera explícita algunos malentendidos comunes sobre la electricidad, y decidí entonces escribir este post en mi blog.

Primero una pregunta introductoria:
¿Cuál metal entre los siguientes es mejor conductor que el cobre?

a) Mercurio
b) Aluminio
c) Plata
d) Oro

Si tiendes a responder d), el oro, pues ¡EEEERRRRRPPPP!... campana de incorrecto. La respuesta correcta es c), la Plata.

La Plata es el metal con mejor conductividad eléctrica entre todos los metales; el cobre le sigue de segundo, y el oro de tercero. (Para más info ver Tabla de Elementos ordenados por conductividad eléctrica)

Muy comúnmente se piensa que el oro es el mejor conductor, o que es mejor conductor que el cobre, lo cual es falso. El oro lo que sí tiene es mucha mayor resistencia a la corrosión comparado con el cobre y con la plata, por lo cual se suele utilizar para recubrir y proteger contactos eléctricos.

Otra pregunta:
2)La corriente eléctrica no tiene peso. ¿Cierto o Falso?

Si respondiste Cierto: ¡EEERRRRRRP!...

Los electrones son portadores de carga, pero son materia y tienen masa. Si bien es una masa mínima y muy liviana comparada, por ejemplo, con la de todo un átomo de cobre (que tiene más de 115.000 veces la masa de un electrón), los electrones también tienen masa. Para dar una idea de cuanta es esa masa, 100 kg de cobre contienen casi un gramo de puro océano de electrones móviles que puede desplazarse como corriente eléctrica. Para más información: "Electricity is weightless? Nope"

Y hablando del desplazamiento de los electrones, la última pregunta de este post. Esta pregunta sí es un poco más sofisticada:

¿Qué tan rápido fluyen los electrones por los cables en el circuito del diagrama de arriba mientras la pila está alimentando al bombillo:

a) A unas fracciones de mm/seg
b) A unos pocos km/seg
c) A cientos de km/seg
d) A prácticamente la velocidad de la luz

Si respondiste d) La velocidad de la luz, entonces de nuevo: ¡EEEERRRRRPPP! Respuesta incorrecta.

La respuesta correcta de hecho es la a): el flujo de electrones desde el cátodo en la pila a través de ese cable, del bombillo, y del otro cable hacia el ánodo de la pila, ocurre a una velocidad que está en el orden de apenas unas fracciones de milímetro por segundo; apenas varios centímetros por hora. Un sirope bien lento el flujo de electrones.

Surgirá la pregunta sobre cómo el bombillo prende tan instantáneamente al conectarlo. Ah... para la explicación viene al caso la analogía con el agua.

Imagínate que tienes una manguera conectada a un grifo cerrado, y que la manguera está vacía. Si abrimos el grifo, el agua que recién sale por la boca del grifo se tomará su tiempo en atravesar e ir llenando toda la manguera hasta llegar a la punta de la manguera y finalmente salir. Supongamos que esperamos y luego de cierto tiempo comienza efectivamente a salir el agua por la punta de la manguera; entonces cerramos el grifo. En ese momento la manguera está llena de agua. Si ahora abrimos de nuevo el grifo, el agua que quedó en la punta de la manguera (recordemos que la manguera está ahora llena) comenzará a salir instantáneamente apenas se abra el grifo y se bombee el agua, cierto? Pues lo mismo pasa en nuestro circuito con los electrones en los cables de cobre y en el bombillo.

Los metales ya están siempre llenos de un océano de electrones móviles (de hecho eso es lo que los define como metales entre los elementos: el tener electrones móviles). Al conectar una pila en nuestro circuito lo que ocurre es que "abrimos el grifo", y se activa instantáneamente un bombeo de electrones, pero esto ocurre frente a mangueras que ya están llenas: los conductores metálicos. Este empuje inicia un desplazamiento de todo ese océano de electrones que reside en los cables y en el bombillo del circuito.

Esa ola de empuje (los campos magnéticos y eléctricos que constituyen la energía eléctrica) sí que fluye casi instantáneamente en todo el circuito, de hecho fluye tan rápido como la velocidad de la luz. De modo que todo el océano de electrones en todo el circuito recibe la señal de "¡Muévanse!" de manera casi instantánea. Es la orden (por llamarlo de alguna manera) que le dice a cada electrón "Comienza a moverte hacia el ánodo" lo que se desplaza a la velocidad de la luz por el circuito, pero no los electrones mismos.

El cálculo y verificación de la velocidad efectiva de los electrones por el circuito no es nada difícil conociendo las fórmulas involucradas. Sin embargo algo tan interesante como esto (a mi modo "nerd" de ver las cosas :P) raramente se explica de manera adecuada en cursos de física de escuelas; de hecho ni siquiera en materias de electricidad o electrónica en cursos universitarios de pregrado. Aquí unos enlaces donde se explica este cálculo en detalle:

- The speed of electricity
- Speed of Electricity calculation
- How fast does electricity travel? (pdf)

Al encender un bombillo incandescente en una casa, apenas se pasa el switch instantáneamente comienza un diminuto movimiento en todo el mar de electrones existente en los cables entre el panel de fusibles de tu casa, el switch que activaste, y ese bombillo. En este caso estamos hablando de corriente alterna, por lo que el desplazamiento de esos electrones no se dará en una dirección. Toda esa masa de electrones estará en sitio "vibrando", primero desplazándose apenas un poquitín (pequeñísimas fracciones de milímetro) en un sentido de la longitud de los cables, y luego el mismo poquitín en sentido contrario, 60 veces por segundo, calentando rápidamente el filamento del bombillo, y haciendo que emita luz.

Para más información anexo aquí unos enlaces, entre ellos una página sumamente recomendable sobre las confusiones más comunes en cuanto a la electricidad:

- Common Misconceptions About Electricity Spread by Textbooks
- Speed of electricity (Wikipedia)
- The Speed of Electricity

Update: Batman The Dark Knight pierde su #1 entre las Top 250 de IMDb

El tiempo equilibra todo. The Dark Knight hoy ya aparece de #3 en IMDb, y El Padrino ya no está de primera; la #1 es Shawshank Redemption: IMDb Top 250

Dark Knight de todas maneras hizo algo sin precedentes: mantenerse de #1 en IMDb casi un mes completo luego de su estreno en USA, incluso luego de más de 200.000 votos! Normalmente eso es lo que ocurre en IMDb: Mientras más votos recibe una película, más se reduce y se estabiliza su ranking.

La excepción más intrigante a esa regla es la película que ahora ocupa el #1: Shawshank Redemption, porque entre las top 250 no es solo la que tiene mejor ranking, es también la que tiene más votos (más de 360.000), y solo recientemente ha comenzado a ocupar esa posición #1.

PS. El score de Wall-E también ha ido bajando, aunque lentamente; sigue todavía de primera como mejor animación de todos los tiempos: IMDb Top Rated "Animation" Titles

IMAX en Caracas

Para seguir con el tema audiovisual en este blog tan caótico, aquí una noticia importante en cuanto a las opciones de entretenimiento relacionadas con cine en Caracas.

Aparentemente Caracas tendrá su IMAX en un futuro próximo, quizá en 2009. La empresa encargada será una tal Racimec International Group. No he podido encontrar información oficial en cuanto a dónde exactamente en Caracas estará este IMAX. En un blog encontré que posiblemente será en el Centro Comercial Líder del Municipio Sucre. (¿??) Yo nunca he estado en ese CC; si paso un día de estos buscaré indicios de construcción de algo parecido a un IMAX.

IMAX no es solo una sala de cine con una pantalla realmente grande (16m de alto x 22m de ancho, o más). Es también un formato de película mucho más grande, lo cual permite más del triple de la resolución ofrecida por (corrección) una película de 70mm, y más de ocho veces la resolución de una película convencional de 35mm.



Y IMAX no es tan solo mejor imagen. El sonido en un teatro IMAX es de lo mejor que existe en reproducción sonora para cine a nivel mundial.

Esperemos que la posibilidad de tener esta tecnología en Caracas no se vea afectada por las pérdidas recientes que ha sufrido IMAX en su transición a formato digital.

PD. Por cierto, la película "Batman, the Dark Knight" fue filmada parcialmente en formato IMAX. (Y a todas estas, Dark Knight sigue de #1 en IMDB, aunque su puntuación ya bajó a 9.1, muy similar a El Padrino y Shawshank Redemption, que recientemente han estado alternándose el 2do lugar).

Enlaces relacionados:
IMAX (Wikipedia)
List of IMAX venues (Wikipedia)
"IMAX deal for South & Central América" (Reuters)
"Caracas Imax Theater in Development" (BigMovieZone.com)

¿Dos nuevas mejores películas de todos los tiempos?

Este año ha ocurrido un par de cosas realmente inusuales en los rankings de la "Internet Movie Database", alias "IMDB".

Primer evento inusual: sacudir el primer lugar en el ranking de mejores películas de todos los tiempos. Ese puesto ha estado ocupado durante bastantes años por El Padrino. Algunas otras películas en sus estrenos se han acercado a ese primer lugar, pero El Padrino no se había movido de allí practicamente nunca desde que llegó.

Pues bien, este fin de semana ocurrió. El Padrino ha sido desplazada. ¿Responsable? El "caballero oscuro"... ¡Batman!

http://www.imdb.com/chart/top


Si este desplazamiento es temporal (entusiasmo del estreno) o permanente, pues aún está por verse. Batman ya recibió en IMDB más de 20000 votos sin embargo (actualización: 40000 votos al día siguiente de mi post original), y mantiene 0,4 puntos de ventaja sobre el Padrino, algo que (creo) no tiene precedentes en la historia de IMDB.

El segundo evento inusual ha sido sacudir el primer lugar entre las mejores Animaciones de todos los tiempos.

Desde 2003 cuando fue relanzada en USA, la película japonesa Spirited Away ocupó ese primer lugar como mejor animación de todos los tiempos (nuevamente, según los votantes de IMDB). Dicho reinado sufrió al menos una interrupción. La película "The Simpsons Movie" ocupó el primer lugar durante unos días luego de su lanzamiento -algo realmente vergonzoso para el género de las películas animadas y para el ranking de IMDB, si me preguntan a mí. Menos mal fue solo por un par de días; las estadísticas y el tiempo hicieron bajar a Los Simpsons irremediablemente, y de hecho, al poco tiempo terminó saliendo de las Top 250. Algo muy merecido, aunque mantiene una respetable puntuación de 7,7 / 10.

Spirited Away mantuvo su reinado pues desde el 2003. Hasta ahora... He aquí otra sacudida en IMDB. Al igual que El Padrino, Spirited Away ha sido desplazada también este año. ¿La nueva mejor animación de todos los tiempos? ¡Wall-E!

http://www.imdb.com/chart/animation

Wall-E tiene ya más de 40000 votos, y sigue de número uno, con importante ventaja de 0,3 puntos sobre Spirited Away, algo muy difícil en esa posición, y nuevamente, creo que algo también sin precedentes en la historia del ranking de animaciones de IMDB. Esto sugiere que Wall-E llegó para quedarse allí de #1, aunque como siempre, el tiempo dirá.

En todo caso, este año 2008 ha traido cambios muy interesantes en los rankings de IMDB.

Impreciso mega-derroche en un "Home-Theater"







Esas fotos muestran el modesto home-theater de Jeremy Kipnis, que se ha vuelto algo popular en varios websites y foros relacionados con audio y video, por la simple razón de que se alega su costo estimado está por los seis (06) millones de dólares.

Para que se imaginen lo caro, el proyector solito cuesta cerca de cien mil ($100,000) dólares. El lente de ese proyector por sí solo cuesta $20,000, y el "bombillito" cuesta $8,000!

Pese a eso, y aunque ud. no lo crea, el sistema es técnicamente criticable. Y eso que Kipnis supuestamente está certificado por el ISF (Imaging Science Foundation). No solo es técnicamente criticable, la foto es algo sospechosa (más adelante algunos detalles), y el costo estimado, pese a lo caro de los equipos, parece cuadruplicado, o en todo caso, fuertemente exagerado. Yo mismo busqué en la web los precios de los componentes (que ciertamente son de altísima calidad), pero mi desglose estimado de costos parece alcanzar un total de "apenas" $1.5 millones... Así todavía sería más razonable la cosa. :P

En cuanto a aspectos técnicamente criticables, comencemos con la calidad de imagen. El tipo escogió una pantalla muy grande (5.5m x 3m) y ubicó el asiento principal relativamente cerca de la misma, por lo que la imagen requiere una resolución demasiado alta para obtener una calidad aceptable. La máxima resolución de HDTV, 1920x1080, proyectada sobre esa pantalla deja pixeles de casi 2.8 x 2.7 mm cada uno. Hay que sentarse bastante lejos para que no se note pixelamiento con esos pixeles. Kipnis escogió sin embargo un super proyector que ofrece unos 4100 x 2100 pixels, lo cual reduce cada pixel a cerca de 1.4 x 1.4 mm. Mucho mejor. Pero usar ese proyector significa que cualquier material HDTV debe pasar por un proceso de "upscaling" dentro del proyector para mapearse a esa matriz más densa de pixeles. Dicho upscaling podrá degradar muy poco por ser de alta calidad en un proyector como ese, pero siempre degrada. La imagen resultante nunca será tan buena como mostrar el material en su resolución nativa de 1920x1080, visto a la distancia adecuada dependiendo del tamaño de la pantalla. En otras palabras, la escogencia técnica de esas tres variables clave en todo home-theater (en todo theater de hecho) : 1) tamaño de pantalla, 2) distancia pantalla-audiencia, y 3) resolución, fue sub-óptima.

Cabe mencionar también que ese proyector, por muy bueno que sea, no tiene entradas HDMI, que serían las indicadas e ideales para recibir las señales de video digital de alta definición a proyectar. Este proyector debe recibir ese video vía señal analógica (video componente), lo cual es técnicamente subóptimo. Por otro lado, pese a lo bueno de ese proyector, solo alcanza un contraste de 1,800:1. El contraste en un cine suele ser menor a 1000:1, pero cualquier plasma TV y la mayoría de los LCD hoy en día alcanza un contraste de aproximadamente 10,000:1. Y el contraste es crucial para calidad de imagen; de hecho, es mucho más importante que la resolución.

En cuanto al audio, al menos como están las fotos no hay alfombra entre las cornetas frontales y el asiento. Eso significa que ese piso de madera fungirá como un espejo acústico para las reflexiones primarias del sonido generado por esas cornetas. En general no hay alfombras en ninguna parte del cuarto, todo el piso es madera lisa: un espejo acústico. Mala idea, por mucho que el techo y las paredes sean absorbentes. En las fotos se vé que el cuarto recibió tratamientos acústicos en sus paredes. Adicionalmente, todas esas repisas y bibliotecas llenas de discos en general absorben o dispersan el sonido favorablemente para la acústica del lugar. Pero ese piso de madera lisa expuesta es en general mala idea desde el punto de vista acústico. De hecho, la mesa tambiés es una mala elección. No solo es un espejo acústico, literalmente reflejará cual espejo la imagen de la pantalla, así que desde el asiento ideal veremos la pantalla en frente arriba muy bien, pero abajo en nuestro campo visual tendremos siempre ese reflejo molesto e innecesario proveniente de esa mesa.

Los "tubos" (válvulas de vacío) generan bastante calor, y allí hay 30 amplificadores de válvulas; además hay varios otros amplificadores que, aunque no sean de válvulas, también generan calor. Si la habitación tiene suficiente ventilación para contrarrestar todo ese calor, entonces muy probablemente es una ventilación ruidosa, lo cual enmascara y deteriora la calidad acústica del lugar y los equipos. Si no hay suficiente ventilación, entonces este lugar será cómodo solamente en invierno; en verano debe ser un infierno. Kipnis vive en Connecticut, por lo menos vive en un lugar con inviernos fuertes.

En cuanto a seguridad, todo el equipamiento está visible y demasiado cerca, lo cual es peligroso, tanto para ese tipo de equipos como para las personas. En cuanto a los equipos, la mayoría de los amplificadores son de válvulas, las cuales son muy sensibles a las vibraciones. Y fueron colocados en ese anillo entre la audiencia y las fuentes del sonido, exacta y absurdamente justo frente a varios de los subwoofers!! Una terrible configuración. Pero imagínense, luego de ver una película la gente por allí parada tomándose un whisky o un refresco hablando pistoladas, y alguien se da una vuelta y tropieza con otra persona y salpica aquel baño de lluvia a esos equipos! O más importante aún, imagínense en medio de la película que alguien quiera ir al baño, se levanta y se tropieza con cualquier cosa o cable, y cae justo en alguna parte sobre ese gran anillo de válvulas al rojo vivo! Nueva forma de conseguir unos tatoos algo inusuales.

Y hablando de las válvulas al rojo vivo, precisamente, tener tantas válvulas alrededor no solo generan calor sino también luz. Serán bien visibles cuando se tiene una película en frente. Eso no solo distrae a la audiencia, es subóptimo desde el punto de vista óptico, en particular para un home-theater basado en un sistema de proyección. Toda luz en el cuarto de home-theater que no venga de la pantalla reduce notablemente la capacidad de apreciar el contraste que puede alcanzar el sistema.

En cuanto a cables, importante notar que las fotos no muestran un sistema realmente conectado. Faltan absolutamente todos los cables hacia y desde los amplificadores, que formarían una verdadera maraña de cableado. Los conectores de la mayoría de esos amplificadores están arriba en su parte posterior, o en su parte posterior. De modo que ninguno de esos amplificadores está conectado, puesto que no tienen cables. Ninguno está recibiendo AC, ni ninguna señal de audio por amplificar, ni están conectados a las cornetas que deben alimentar. Simplemente no hay cables. Es extraño que se promocione este sistema y se utilicen fotos donde no se incluye el cableado, pues conectar todo eso y colocar el cableado adecuadamente llevaría bastante tiempo, y es parte importante de la adecuación final del sistema (enrutar el cableado AC lejos del cableado de señales de audio por ejemplo). No es razonable que hayan removido todo ese cableado solo para esas fotos. Algo particularmente sospechoso.

En conclusión, buenos equipos, e impresionantes fotos, pero en algunos aspectos ese sistema es claramente subóptimo, pese al cerro de plata que cuesta (aunque no sean $6 millones). A mi modo de ver, en toda esta iniciativa de Kipnis parece haber un componente importante de "bluff".

Invitación Democrática Corporativa

Hoy en Cantv emitieron un comunicado Corporativo invitando a una muy democrática expresión por parte de todos los empleados, saliendo mañana viernes a la 1:00pm hacia la av. Bolivar desde el frente del edificio, para apoyar la reforma. Esto por supuesto fue un pequeño error de tipeo. Era una invitación a una expresión democrática de nuestra opinión; se les olvidó decir, pues, que uno podía (por supuesto) salir hoy también en apoyo al NO, si uno está en contra de la reforma. Pero no importa que se les haya olvidado ;) Yo igual les tomé la palabra y salí hoy desde las dos y estuve como hasta eso de las cuatro en medio del soberano gentío en la Av. Bolívar apoyando el NO. Mañana viernes por supuesto no salgo de mi trabajo a ninguna expresión democrática, ya lo hice hoy jueves.

"Mascota" (Pet)

(Esto es una canción; cualquier parecido con la realidad es pura coincidencia)


No te preocupes tesoro, yo estoy aquí,
aléjate de la ventana, vete a dormir.

Baja tu cabeza niño,
no dejaré que venga el Coco
contando cuerpos como ovejas
al ritmo de los tambores de guerra.

No le hagas caso a la muchedumbre.
Baja la cabeza, ve a dormir al ritmo de los tambores de guerra.

No le hagas caso a lo que dicen otras voces.
Tú no les importas como me importas a mí.

A salvo del dolor, de la verdad, de lo que tú elijas, y de otros demonios envenenados.
Ves, ellos no te quieren un carajo, como te quiero yo.

Tan solo quédate conmigo, a salvo e ignorante.
Vuélvete a dormir, baja tu cabeza niño.
No dejaré que venga el Coco.

Yo seré el que te protegerá de tus enemigos y todos tus demonios.
Yo seré el que te protegerá del deseo de sobrevivir y de la voz de la razón.
Yo seré el que te protegerá de tus enemigos y de tus decisiones hijo.
Son una misma cosa.

Yo te debo aislar,
aislar y salvarte de tí mismo.

Balanceándote al ritmo del nuevo orden mundial,
cuenta los cuerpos como ovejas al ritmo de los tambores de guerra.

El Coco viene...
El Coco viene...

Mantén tu cabeza baja, ve a dormir al ritmo de estos tambores de guerra.
Quédate conmigo a salvo e ignorante.
Tan solo quédate conmigo.

Yo te abrazaré y te protegeré de los otros.
Los malos no te quieren hijo,
Vuélvete a dormir.


A Perfect Circle, "Pet" (in Thirteen Step)
(Letra original en inglés aquí)