Revolution

Revolution es una serie (cancelada al final de su segunda temporada) que parte de una premisa tan interesante como desconcertante: un día, la electricidad desaparece. No es que dejen de funcionar las centrales eléctricas, es que el propio fenómeno físico de la electricidad, queda anulado de alguna forma. No hay ni siquiera tormentas eléctricas. La historia se desarrolla 15 años después del «apagón», y parte de la trama de la primera temporada es averiguar por qué ha desaparecido la electricidad, y cómo restaurarla.

Uno de los personajes, menciona en una ocasión que lo que ha sucededido viola las leyes de la física. Y es cierto. ¿Qué es la electricidad? Bueno, recordemos que la materia está formada por átomos. Estos átomos están a su vez formados por un núcleo de protones y neutrones, y una corteza de electrones. Los protones tienen carga eléctrica positiva, y los electrones tienen la misma carga, pero negativa. Los electrones se mueven alrededor de su atomo, pero en determinados materiales (como los metales), los electrones más externos están algo «sueltos» por decirlo de alguna manera (que no me peguen los físicos; es una simplificación). Esto hace que, ante una diferencia de potencial eléctrico, dichos electrones se desplacen. Esta diferencia de potencial puede aparecer de muchas formas: mediante reacciones químicas como en las pilas o baterías, mediante el movimiento de imanes como en las dinamos, aprovechando el efecto fotoeléctrico como en los paneles solares...

Y es que la electricidad es algo intrínseco a la materia. El electromagnetismo es una de las cuatro interacciones fundamentales del universo. La carga eléctrica es una propiedad cuántica de las partículas elementales. Anular la electricidad a todos los niveles, supondría reescribir las leyes más básicas de la naturaleza, y la desintegración de la materia, ya que es la atracción electromagnética la que mantiene los electrones alrededor del núcleo, y los enlaces entre átomos.

Avanzada la primera temporada, se da una explicación:

¡Atención! ¡Spoilers!

Resulta que unos científicos habían desarrollado unas nanomáquinas capaces de reproducirse, y que se alimentaban de la energía eléctrica circundante. Originalmente se trataba de una investigación sobre nuevas fuentes de energía, pero al descubrir el inesperado resultado de la inhibición local de la electricidad, el DoD enseguida le echó el ojo encima para usarlo como arma. El problema es que salió mal. Las nanomáquinas se reprodujeron hasta ocupar todo el planeta, y el efecto en vez de ser local, fue global.

Bueno, la explicación no está mal, ya que evita la desaparición mágica de la electricidad, que violaría las leyes de la física. Sigue existiendo, pero hay un elemento activo y omnipresente que la consume inmediatamente, sin dejar que alguien la pueda aprovechar. Pero puede plantear un problema, que enseguida veremos.

La serie transcurre 15 años después de ese apagón global. La trama de la primera temporada gira en torno al misterio del apagón, y las maquinaciones del villano (un dictador que en el pasado fue el mejor amigo del héroe) para ganar más poder. Aparecen en escena unos misteriosos medallones (con pinta de USB) que son capaces de restaurar la electricidad de forma local, debido a que «apagan» las nanomáquinas de la zona. En alguna ocasión, el medallón se activa y la luz eléctrica de una casa se enciende, al igual que el equipo de música. Más adelante, se construyen una especie de amplificadores de esos aparatos, de forma que el villano puede disponer de helicópteros y lanzamisilies.

El problema es que han pasado 15 años. Durante ese tiempo, las centrales eléctricas se habrán abandonado (¿por qué iba nadie a mantener un generador eléctrico en un mundo donde desaparece la electricidad?), y las baterías se habrán degradado. De forma que, aunque se inhiban las nanomáquinas, los aparatos eléctricos no pueden ponerse simplemente a funcionar. Un electrodoméstico enchufado a la red eléctrica no recibiría corriente, puesto que no circula ninguna por la red. Las centrales eléctricas están paradas, y además, lejos del alcance del medallón. Un aparato con batería recargable, tampoco funcionaría, ya que tras ese tiempo, la batería estará descargada, y posiblemente tan degradada que no pueda volver a cargarse. Y las pilas... bueno, todos sabemos qué ocurre con las pilas cuando están dentro de un aparato sin funcionar durante años ¿verdad? ¿A quién no se le han sulfatado en un juguete que hace tiempo que no se usa? Y no sólo eso. Un vehículo como un helicóptero, tras 15 años abandonado y sin mantenimiento, es dudoso que pueda volver a volar.

Y esto nos lleva al problema que mencioné antes. Las nanomáquinas se alimentan de la energía eléctrica circundante para funcionar. Una vez el mundo deja de generar electricidad ¿cómo siguen funcionando? Uno podría pensar que una vez agotadas las reservas eléctricas, entran en suspensión, o en «stand by» o como queráis llamarlo, y que sólo se activan otra vez si vuelve a aparecer energía eléctrica a su alrededor. Pero en la segunda temporada...

¡Atención! ¡Spoilers!

Como decía, en la segunda temporada, el conjunto de nanomáquinas desarrollan una inteligencia artificial, y participan activamente en su entorno, como cuando deciden incinerar a alguien o comunicarse con su «creador». Así que están activas y funcionando. ¿De dónde sacan la electricidad? Una vez descartada la actividad humana, sólo quedan fuentes naturales como las tormentas eléctricas, y se me antojan algo escasas para alimentar un enjambre que cubre todo el planeta.

La enésima máquina de movimiento perpetuo

Poco antes del inicio de las pasadas fiestas, recibí un correo electrónico llamando mi atención sobre un artículo publicado en una web, sobre un nuevo diseño de automóvil eléctrico (gracias Javier). El artículo hace referencia a unos gráficos que no aparecen, dado que parece ser una versión resumida del original, que está publicado en otra web diferente.

El artículo en cuestión comienza hablando de la contaminación y poca eficiencia de los motores de combustión interna, y de que los motores eléctricos no son una solución en sí mismos, si la electricidad necesaria (para cargar las baterías) es generada también mediante combustión. Sigue con la descripción del diseño, que básicamente consiste en un motor eléctrico cuyo rotor, además de transmitir movimiento a las ruedas, está conectado al rotor de un generador eléctrico, que a su vez alimenta las baterías. La idea es que aunque sea necesaria una carga inicial de las baterías, el generador utilizará el movimiento del coche para recargarlas. Y según el autor, a partir de determinada velocidad, la energía producida por el generador será superior a la consumida por el motor. ¡Oh, vaya! Una máquina de movimiento perpetuo.

Lo que sigue son una serie de argumentaciones fácilmente rebatibles con un poco de conocimiento de física. Empieza repitiendo varias veces que no se está creando energía de la nada, sino que se está transformando la energía cinética del coche en energía eléctrica. Pero el autor parece olvidar que si extraemos la energía cinética de un cuerpo en movimiento, estamos disminuyendo su velocidad. Como recordaréis, en el colegio nos enseñaron que la energía cinética era la mitad del producto entre la masa y el cuadrado de la velocidad (E=(1/2)·m·v²). Así, si transformamos la energía cinética en eléctrica, la energía cinética debe disminuir (o estaremos violando la ley de conservación de la energía), y al hacerlo, la velocidad necesariamente debe disminuir (la masa no varía).

De hecho, este es el principio de los llamados frenos regenerativos que utilizan muchos vehículos eléctricos e híbridos. En vez de transformar la energía cinética en calor no aprovechable mediante fricción, como un freno convencional, se convierte en energía eléctrica mediante el propio motor eléctrico, que puede funcionar como generador, pudiendo así reutilizarla. El propio proceso de conversión de energía frena el rotor. Si alguna vez habéis tenido en vuestras manos una pequeña dinamo, de esas que se utilizaban en las bicicletas para alimentar el pequeño foco (no sé si se siguen usando ahora), os habréis dado cuenta de que la pequeña ruedecilla que se pone en contacto con el neumático, no gira libremente sino que hay que ejercer algo de fuerza. Y por mucho impulso que queramos darle, en cuanto dejamos de ejercer esa fuerza, la ruedecilla se detiene rápidamente.

Así que con un generador eléctrico conectado a las ruedas, lo que conseguimos es frenar el vehíclo, recuperando parte de la energía que hemos empleado en acelerarlo en primer lugar. Y digo parte porque es imposible recuperar toda. Una fracción de ella se ha perdido en forma de calor, debido a la fricción de las diversas partes móviles, y sobre todo, del aire. Además, ningún motor o generador eléctrico tiene una eficiencia del 100%, por lo que aunque no existiera rozamiento, tampoco podríamos recuperar toda la energía invertida.

Antes mencioné que según el autor, sólo se obtiene más energía del generador que la consumida por el motor, a partir de determinada velocidad. Según él, es debido a que al hecho de que al aumentar la velocidad aumenta la energía cinética (que es cierto), se suma el que cuesta menos energía mantener la velocidad, cuanto mayor sea ésta:

Además a una alta velocidad, se requiere una menor cantidad de energía para seguir impulsando el auto. Es por ello que el rendimiento de unos autos es de casi 40 kilómetros por galón en ciudad y de casi 65 kilómetros por galón en pista.

Pero esto es totalmente falso. El que el rendimiento de un automóvil disminuya mucho en la ciudad, se debe a que el vehículo está parte del tiempo parado, acelerando y frenando. Es obvio que un vehículo parado con el motor en marcha, consume combustible de forma innecesaria. Pero además, acelerar el vehículo requiere mucha más energía que simplemente mantener su marcha, y al frenar, estamos desperdiciando la energía empleada anteriormente, al disiparla en forma de calor (estamos pensando, claro, en un vehículo convencional). En ciudad se gasta mucha energía en cosas que no son mantener la velocidad del coche, y por eso el consumo se dispara. En carretera, sin embargo, una vez hemos adquirido la velocidad deseada, apenas la variaremos, y el comsumo de combustible será menor, ya que sólo consumimos energía para mantener la velocidad.

Por el contrario, manteniendo igual el resto de parámetros, a mayor velocidad, mayor energía consumimos. ¿Por qué es necesario seguir propulsando el coche para mantener la velocidad? Pues sobre todo, por la resistencia del aire. Y la resistencia que ofrece el aire aumenta con la velocidad, por lo que cuanto más rápido se desplace el vehículo, mayor fuerza debemos ejercer para mantener la velocidad, y por tanto, mayor consumo energético (recordemos que la energía es el producto de la fuerza por la distancia). Cualquier conductor experimentado habrá observado que para una misma marcha, a mayor velocidad mayor consumo, e incluso es algo que se enseña en las autoescuelas como motivación adicional para no correr demasiado en carretera (insisto en que la comparación debe hacerse con la misma marcha, ya que para una misma velocidad, con una marcha corta se consume más que con una larga, al estar el motor en un régimen mayor de revoluciones).

Para rematar, a pesar de que el autor intenta explicar que su invento no viola la primera ley de la termodinámica, nos ilustra con un supuesto contraejemplo de dicha ley:

Ahora, hay un hecho científico comprobado y demostrado que cuestiona que “la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”.

Un tipo de molino de energía eólica gira a una velocidad de 50 vueltas (o revoluciones) por minuto, que hacen girar el eje principal de la caja multiplicadora, convirtiendo estas 50 revoluciones por minuto en 1,800 revoluciones por minuto. Resultado 25,000 voltios, los cuales al rebotar en imanes de diferente intensidad multiplican estos 25,000 voltios en 450,000 voltios que pueden abastecer a 34,000 hogares.

Entonces, si la energía no se crea ni se destruye y solo se transforma. ¿Cómo es posible que 50 revoluciones se conviertan en 1,800 revoluciones? O ¿como es posible que 25,000 voltios se conviertan en 450,000 voltios?

¡Uf! Casi necesitaría un post entero para comentar este pequeño fragmento. Veamos, las cajas multiplicadoras no son más que sistemas de engranajes de toda la vida. Multiplican (o desmultiplican) la velocidad de giro de los ejes, pero nunca la energía. El principio básico de un engranaje es muy sencillo: dos ruedas dentadas de distinto tamaño están engranadas por los dientes, y puesto que la velocidad lineal en la zona de engranaje ha de ser la misma en ambas ruedas, la más pequeña gira más rápido que la grande. Pero eso no crea energía de la nada. Toda la energía que podamos extraer a la salida de la caja multiplicadora, debe ser proporcionada en la entrada (un poco más, de hecho, por el eterno problema de los rozamientos). Estos mecanismos no sirven para transformar o crear energía, sino para adecuar un régimen de velocidad a otro, o para multiplicar la fuerza (que no es lo mismo que la energía). Volviendo a las bicicletas (sí, de niño montaba mucho en ellas), los que hayáis usado alguna vez una con cambios, habréis comprobado que con el «piñon grande» se pueden subir cuestas con menos esfuerzo, y que con el «piñón pequeño» se obtiene más velocidad.

Pero la energía utilizada es la misma. Recordad: energía es fuerza por distancia (E=F·d). Una máquina simple de este tipo (como la palanca) nos permite «intercambiar» estas dos magnitudes. Podemos obtener más fuerza de la aplicada, a cambio de tener menos recorrido, y viceversa. Pero la energía que obtenemos en la salida es la misma que la proporcionada en la entrada (suponendo que no hay pérdidas).

Así que el tener un mecanismo que multiplica por 36 (1.800/50) la velocidad de giro, no está creando energía de la nada. Este incremento de velocidad angular es a costa de una disminución en la fuerza obtenida, que será 36 veces menor que la proporcionada en la entrada.

Veamos ahora el asunto de la energía eléctrica. La potencia eléctrica consumida por un circuito es el producto de su tensión por su intensidad: P=V·I, y como sabéis, la potencia es la energía consumida o producida por unidad de tiempo: P=E/t (en realidad, para corriente alterna, se añade un factor con operaciones trigonométricas, pero que únicamente depende de la frecuencia, fase y tiempo, y no es relevante para lo que voy a contar). Como podéis ver por la fórmula, si el voltaje aumenta y la corriente disminuye en la misma proporción, la potencia (y por tanto, la energía) se mantiene constante. Y esto es lo que hace precisamente un transformador eléctrico: modifica el voltaje, modificando también la intensidad de corriente. Así, si un transformador me cambia la tensión de 25.000 a 450.000 V, también está disminuyendo la intensidad de corriente, de forma que a la salida es 18 veces menor que a la entrada (450.000/25.000), y la energía no varía.

De hecho, es por este motivo por el que se utiliza muy alta tensión para el transporte de energía eléctrica. Todo conductor, cuando circula corriente eléctrica por él, se calienta debido al efecto Joule, siendo el calor producido directamente proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente. En una línea de transmisión eléctrica, esta energía que se transforma en calor es energía que estamos perdiendo y que no llegará a su destino. Para minimizar esta pérdida, debemos utilizar intensidades de corriente lo más bajas posibles, lo que trae como consecuencia usar voltajes muy altos.

Por cierto, que el cambio de tensión no se realiza haciendo «rebotar» los voltios en diferentes imanes, como si fueran pelotas, sino utilizando la corriente de entrada para generar un campo magnético que induzca corrientes en otro conductor (que sería la salida). También me gustaría saber dónde esta ese molino tan extraordinario, que puede abastecer a 34.000 hogares él solito.

Por si no bastara con todo lo anterior, el autor se pone a la defensiva e insulta de forma preventiva a quien pudiera estar en desacuerdo con él, y además recurre al clásico argumento de «la ciencia ya se ha equivocado antes» y «X fue contracorriente y tenía razón». Y sí, la ciencia se ha equivocado y seguirá haciéndolo, pero avanza y se corrige a sí misma a base de contrastar la teoría con la realidad. Es la base del método científico. Así, si uno quiere refutar la primera ley de la termodinámica, no debe hacer discursos ni compararse con Copernico. Basta con construir una máquina de movimiento perpétuo de primera especie y mostrarla en funcionamiento ante una audiencia cualificada. Es muy sencillo.

La necesidad de cerrar el circuito

Hace ya varias semanas pusieron en la tele la película Paycheck, que está basada en un relato de Philip K. Dick. Como en otros casos, voy a comentar un detalle más mundano que la trama principal de la peli (la posibilidad o no de ver el futuro o borrar recuerdos de forma selectiva). Hubo una escena que transcurría en las vías del metro, en la que el prota se ve acorralado por uno de los secuaces del villano. Para escapar, deja caer el cargador de una pistola sobre el raíl que transporta la electricidad, de forma que la pólvora detona y provoca la distracción suficiente para permitirle huír.

Antes de nada debo explicar, por si alguien no se había percatado con esta u otras películas, que en Estados Unidos, el metro no es alimentado por una catenaria (cables colgantes) como aquí en España (o al menos, en Madrid), sino que lo hace a través de un tercer riel, por donde circula la corriente eléctrica (lo cual es una inagotable fuente de reursos para las películas).

Hace ya tiempo comenté uno de los fundamentos más básicos de la electricidad: La Ley de Ohm. Como nos enseñaron en el cole, esta ley nos dice que la intensidad de corriente eléctrica es igual a la diferencia de potencial eléctrico, dividido entre la resistencia eléctrica (I=V/R). A partir de aquí, es evidente ver que si no hay diferencia de potencial, no hay corriente.

Cualquier aparato eléctrico, funciona aplicando una diferencia de potencial determinada entre dos puntos del mismo. Las clavijas de los aparatos que enchufamos en nuestras casas, tienen siempre un mínimo de dos contactos, que es donde se establece esa diferencia de potencial, proporcionada por las tomas donde insertamos las clavijas. Una forma sencilla de verlo es pensar en que la corriente atraviesa el circuito en cuestión, y que toda la que entra, debe salir también (estoy obviando el hecho de que en nuestras casas, no se usa corriente contínua, sino alterna, pero de momento olvidémoslo).

En el caso de los metros con tercer raíl, la diferencia de potencial se establece entre este tercer raíl, y la tierra. Es decir, para poder cerrar el circuito y permitir que circule la corriente, hay que entrar en contacto con el tercer raíl y algún punto de tierra, como por ejemplo, el propio suelo, u otro de los raíles. La máquina del metro, lo que hace precisamente es aprovechar que además del tercer raíl, está en contacto directo con los otros dos. La corriente llega por el tercer raíl, y vuelve por los otros dos.

Volvamos a la película. En la escena en cuestión, se nos muestra un primerísimo plano del cargador en cuestión, cayendo al raíl. Y las balas de su interior detonan en cuanto el cargador toca el raíl. Y sólo toca dicho raíl. No toca simultáneamente el suelo, por lo que en realidad, no hay diferencia de potencial alguna entre ningun punto del cargador. Es decir, no circula corriente por él, que es supuestamente el motivo por el que detona la pólvora (cosa que no sabría decir si es posible o no ¿hay algún artificiero en la sala?).

Es inevitable acordarme de otra película, con una secuencia relacionada con esta, pero con buena ciencia. Se trata de Tango y Cash, una peli de acción de finales de los 80. En la secuencia en cuestión, Kurt Russell y Silvester Stallone huyen de una prisión (aunque en relidad son policías), deslizándose por unos cables de alta tensión. Stallone objeta al principio, diciendo que se van a electrocutar (creo recordar que estaba lloviendo), pero Russell le responde que si sólo toca uno de los cables, sin tocar el suelo ni otro cable, no pasa nada. Y así es, si no tocamos dos puntos de distinto potencial eléctrico, no circulará corriente por nuestro cuerpo.

CSI NY: «Crackeando» con chaquetas inalámbricas

Tras ver el episodio de CSI: NY de esta semana (y si no lo habéis visto, no sigáis), no puedo evitar comentar la «chaqueta inalámbrica» que usan los delincuentes. Recordemos un poco la trama: un genio fabrica unas chaquetas (de esmoquin, creo recordar) en cuyo interior hay una serie de alambres a modo de antenas, y un microprocesador. La chaqueta es capaz de conectarse de forma inalámbrica a los dispositivos que tenga cerca (no solo ordenadores, sino PDAs, móviles, etc.), y descargarse todos sus datos. Además, de alguna forma, las ondas electromagnéticas que emite, interfiere en aparatos eléctricos, de forma que las luces se encienden o parpadean. Así, en el laboratorio de los CSI, tras cortar la corriente al descubrir que había un acceso no autorizado en la red informática, a los pocos segundos se encienden las luces de la mesa donde estaban examinando la chaqueta.

Bueno, obviemos el hecho de que no nos explican de donde obtiene la energía, o dónde almacena los datos la chaqueta (podría tener pequeñas baterías, y memorias flash en su interior). Lo primero que debe de llamarnos la atención es que la chaqueta parece ser capaz de meterse en cualquier red o dispositivo. Sin embargo, por la propia naturaleza de un acceso inalámbrico, el dispositivo en cuestión debe permitir dicho sistema de comunicaciones. Es decir, a menos que el aparato en cuestión tenga Wi-Fi, Bluetooth o algo similar (y que la chaqueta además tenga implementado dicho acceso) será imposible hacer nada. Si la conexión de tu aparato con el mundo exterior, es únicamente con cables, no hay nada que hacer.

Uno puede imaginar que un PC doméstico moderno, es fácil que tenga algún acceso inalámbrico (a la mayoría de la gente le gusta tener lo último), pero me cuesta creer que la policía de NY tenga redes inalámbricas en sus edificios. Una comunicación de este tipo es inherentemente más insegura que una comunicación por cables. Independientemente del cifrado que pueda tener la comunicación (usar Wi-Fi sin cifrar es una invitación a todos los amigos de lo ajeno), cualquiera puede «escuchar» una transmisión por el aire, sin ser detectado. Interceptar una comunicación por cable es más complicado, puesto que hay que tener acceso físico al cable, en primer lugar. Además, un «pinchazo» puede detectarse, ya que si el aparato utilizado es pasivo, al receptor legítimo le llega la señal con menos potencia, puesto que parte de ella es desviada hacia la escucha ilegítima. Con una conexión inalámbrica esto no sucede, puesto que se irradian ondas electromagnéticas en todas direcciones. Sería como intentar averiguar si, al hablar, alguna persona extraña de alrededor está escuchándote o no.

Tenemos también el hecho de que la chaqueta accede sin problemas a toda la información. Todos conocemos más o menos que es eso de los «hackers» y «crackers» (que conviene no confundir: el cracker vendría a ser un hacker seducido por el lado oscuro), y sabemos que ocurren robos de información, ataques a ordenadores, virus informáticos, y todo eso. Pero cualquier tipo de acceso no autorizado, es debido a un error de programación del sistema. Un error que además permita hacer ciertas cosas que no se deberían hacer. Y eso ocurre, pero cada sistema tiene sus diferentes vulnerabilidades (si las tiene). La chaqueta del episodio, parece ser capaz de «crackear» todo lo que se le ponga a tiro, lo que supone que sabe aprovechar todas las vulnerabilidades conocidas de todos los sistemas. Y no sólo estamos hablando de todo el posible software que puede tener un ordenador (y no todo es Windows en el mundo), sino de vulnerabilidades en PDAs y teléfonos móviles.

Pero no lo ya no tiene ningún sentido es que la chaqueta encienda luces y aparatos. Al principio del episodio, el ladrón es sorprendido con las luces encendidas, cosa que extraña a los CSI. Más adelante, deducen que las luces se encendieron solas, por obra de la chaqueta, al igual que la iluminación de la mesa del laboratorio se encendió, pese a haber cortado el suministro eléctrico.

Un aparato eléctrico cualquiera, y las luces no son ninguna excepción, funciona cuando es sometido a determinado voltaje, y atravesado por determinada intensidad de corriente. Un interruptor eléctrico, como su nombre indica, interrumpe la corriente eléctrica. Puede ser algo tan simple como un pequeño trozo de material conductor, que mecánicamente abre o cierra el circuito, interrumpiendo o permitiendo la circulación de la corriente eléctrica. Y si el circuito está abierto, no hay nada que hacer.

Bueno, uno puede pensar que habrá instalaciones muy sofisticadas, cuyos interruptores no sean mecánicos, sino electrónicos, de forma que se puedan encender y apagar las luces con mandos a distancia, o cosas así. Pero en la escena del laboratorio, los CSI cortan la corriente de toda la habitación, tanto alumbrado como enchufes, lo que implica el uso de algún interruptor general, fusible o el clásico «automático», que son mecánicos, e interrumpen físicamente el circuito. Así, no hay forma de que las luces de la mesa se puedan encender.

House: Calambrazos con desfibriladores

En el episodio de House de esta semana, uno de los tratamientos que recibe el paciente con misteriosa dolencia de turno, consiste en estar en una bañera llena de agua. En un momento dado, al hombre le da «un algo», y los aspirantes a ayudantes del cínico doctor, se lo llevan rápidamente a una camilla para darle una descarga con el desfribilador. Pero claro, el pobre hombre está mojado, por lo que deben intentar secarlo a toda prisa. Uno de los aspirantes, temeroso de que el paciente se muera por tardar demasiado en aplicarle la descarga, le pone los electrodos y activa el desfibrilador antes de tiempo. Como resulato, el paciente es reanimado, pero el ayudante recibe también la descarga, y cae inconsciente.

Desde pequeños, nos repiten una y otra vez que nunca debemos tocar un aparato eléctrico, un enchufe o un interruptor, con las manos mojadas. Y ciertamente es un buen consejo, pero eso no quiere decir que si lo hacemos, nos electrocutemos en todos los casos. Aunque el agua en sí misma no es conductora de la electricidad, como expliqué hace tiempo, los compuestos que tiene disueltos en ella hacen que el conjunto sea conductor. A esto hay que añadir que la piel humana mojada, es mucho mejor conductora que la piel seca. Si tocamos un aparato eléctrico con una mano mojada, puede que parte del agua de nuestra mano discurra hasta dos puntos con un potencial eléctrico diferente, o que estemos en contacto eléctrico con el suelo (por ejemplo, descalzos, o con calzado que no tenga suela de goma) y el agua alcance un punto con potencial distinto al suelo. En esos casos, circulará corriente por nuestro cuerpo. Pero si el agua no entra en contacto con dichos puntos, no sucederá nada.

¿Qué ocurriría si aplicamos un desfibrilador a una persona mojada? Pues a menos que tengamos también las manos mojadas, y que el agua de nuestras manos alcance los contactos eléctricos de las palas del aparato, no nos sucederá nada. En el episodio se dice que la causa de la descarga que recibe el médico es que el paciente (y no el médico) estaba mojado, ya que no habían terminado de secarlo. Sin embargo, eso no es así. El paciente podría estar chorreando, que si el médico estaba seco, no le pasaría nada.

¿Y al paciente? Pues para él sería muy perjudicial estar mojado mientras le aplican la descarga. Pero no porque podamos electrocutarlo, como podríais pensar en un primer momento, sino por algo más sutil. Veréis, el motivo por el que se aplica una descarga eléctrica a un paciente que está fibrilando, es para hacer circular determinada intensidad de corriente por los músculos cardiacos, y que éstos vuelvan a funcionar con relativa normalidad. He comentado antes que la piel mojada es muy buena conductora de la electricidad. Si el paciente está mojado, la mayor parte de la corriente eléctrica, circulará por la piel y no por el corazón, lo que haría inutil la descarga (salvo para, tal vez, causarle quemaduras en la piel).

Actualización: Más sobre el tema en Mondo Médico (gracias a Sophie).

Baterías y el efecto memoria

Cuando nos compramos un teléfono móvil, un ordenador portátil, una cámara digital o cualquier aparato con una batería recargable, inevitablemente el vendedor nos da el mismo consejo: hay que descargar totalmente la batería antes de cada recarga. Y como nos lo dice el que nos vende el aparato, pues le creemos. Y sin embargo, esto no es del todo cierto.

Antes de explicar por qué, vamos a ver un poco por encima cómo funciona una batería química y recargable. Una batería está compuesta por lo que se denominan células. Una célula consiste básicamente en un recipiente con dos materiales en su interior (electrodos), separados físicamente por otro material que permite contacto eléctrico entre ellos (electrolito). Las reacciones químicas de su interior producen un exceso de electrones en un electrodo (el polo negativo), y una ausencia de ellos en el otro (el polo positivo). Si unimos ambos extremos mediante un circuito, los electrones circularán desde el polo negativo al positivo, y tendremos una corriente eléctrica. En algunos casos, las reacciones son reversibles aplicando una corriente externa en sentido opuesto. Tenemos entonces una célula recargable, que podemos cargar y descargar varias veces.

Una pila pequeña de toda la vida (las típicas AA o AAA) está formada por una sóla célula (y además, muchas son no recargables). Sin embargo, las baterías de los dispositivos que he mencionado al principio, están formadas por más de una célula.

Básicamente existen tres tipos de baterías comercializadas para estos aparatos: de niquel-cadmio (Ni-Cd), de niquel-hidruro metálico (Ni-MH) y de iones de Litio (Li-Ion). Cada una de ellas tiene características diferentes, debido precisamente a su composición y reacciones químicas que se producen.

Las baterías Ni-Cd son las más antiguas de las tres. Tienen el llamado efecto memoria, que es la causa de que se recomiende descargar completamente la batería. Este efecto consiste en que la batería parece «recordar» el nivel de carga que tenía cuando se comienza a recargar, de forma que al utilizarse nuevamente, sólo se descarga hasta dicho nivel, disminuyendo obviamente su tiempo de uso. Sin embargo, esto no sucede cada vez que se carga una batería que no ha sido descargada totalmente. Para que aparezca el efecto memoria, la batería debe descargarse varias veces consecutivas hasta un mismo nivel (por ejemplo, al 50% de su carga). Aún así, es recomendable hacer descargas completas con cierta frecuencia, pero teniendo en cuenta que no es necesario hacerlo todas las veces (eso puede incluso acortar la vida de las baterías).

Y cuando digo descargar totalmente, no me refiero a quitarle hasta el último electrón, sino descargarla con su uso normal. Como he comentado antes, una batería tiene varias células. En un mundo ideal, las células serían totalmente idénticas, con idéntica carga, y se descargarían al mismo ritmo. Pero en el mundo real, es normal que alguna célula se descargue antes que otra. Si una célula es completamente descargada, sus vecinas aún tienen carga, y se sigue extrayendo corriente, la célula descargada se ve atravesada por la corriente de sus vecinas, deteriorándose. Si la célula queda inutilizada, habremos perdido su capacidad de carga, y por tanto, la batería en su totalidad tendrá menos capacidad.

Afortunadamente, los circuitos de los aparatos alimentados por estas baterías, están diseñados para evitar esto. Aunque las células mantienen más o menos el mismo voltaje exterior, a medida que se descargan, inevitablemente disminuye algo. En el caso de que una célula se descarge completamente, el voltaje total de la batería disminuye de forma más apreciable, por lo que se puede interrumpir el circuito al detectar un nivel de voltaje por debajo de determinado valor, deteniendo la descarga. Pero si utilizamos algún otro medio para descargarla, como conectándola a un simple circuito casero con una pequeña resistencia (una bombilla o un LED, para así saber si sigue circulando corriente o no), puede producirse el efecto antes mencionado, dañando nuestra batería. Por eso es preferible descargarla con el uso normal del aparato. Fijáos que en este caso, la batería perderá capacidad, y un usuario podría pensar que no la descarga lo suficiente en cada ciclo, cuando en realidad es justo al contrario.

De hecho, la causa física del efecto memoria, es la formación de unos cristales que hacen que el voltaje de algunas células disminuyan bruscamente antes de descargarse del todo. La circuitería externa detectará la caída de voltaje, y considerará que la batería se ha descargado, interrumpiendo el circuito.

Las baterías Ni-MH son más modernas que las Ni-Cd, y aunque también sufren el efecto memoria, este es menor. Lo dicho para las Ni-Cd es igualmente aplicable para estas.

Las baterías Li-Ion son las más modernas, y estas sí que no sufren el efecto memoria. Es más, el agotar estas baterías de forma completa antes de cada recarga, puede acortar su vida útil, por lo que lejos de ser una práctica recomendable, es algo que hay que evitar. Eso no quiere decir que no se pueda «apurar» la batería. De hecho, es conveniente descargarla completamente de vez en cuando (una vez al mes, por ejemplo).

Una cosa de la que no nos suele avisar el vendedor, y que es dañino para las baterías, es la sobrecarga. Uno puede pensar que cargando la batería más tiempo del necesario, se puede «ganar carga extra». Sin embargo, las sobrecargas continuadas también dañan nuestra batería, formando otra vez esos cristales en su interior, y produciendo el dichoso efecto memoria. Si el cargador es bueno, puede interrumpir la carga al detectar que la batería está completamente cargada, y evitar este problema.

¿Cómo sé qué batería utiliza mi aparato? Normalmente deberían venir en la propia batería, o en el manual (ese que nunca leemos). Así, si la batería es de Li-Ion (cada vez más usadas), no intentéis descargarla siempre hasta el final.

Para los curiosos y hambrientos de saber, os dejo una lista de enlaces sobre el tema:

• Baterías defectuosas: un problema candente
• Baterías de Litio-Ion: Mitos y Leyendas
• Battery Information - Sci.Electronics.Repair FAQ (en inglés)
• Dan's Quick Guide to Memory Effect, You Idiots (también en inglés)

Tormenta Eléctrica

Hace un par de semanas, pusieron en la tele una cutrepelícula llamada Tormenta Eléctrica. Era una de estas películas catastróficas de pocos medios, realizadas para la TV. El argumento era sencillo: dos tormentas eléctricas enormes, confluyen en un pueblecito americano, produciendo una megatormenta de proporciones apocalípticas. Es una pena que no la pudiese ver entera, ya que prometía ser una fuente enorme de malaciencia. Así que me tendré que conformar con comentar una escena.

Más o menos al principio de la peli, cuando sólo un adolescente listillo predice lo que se avecina, un rayo cae en un instituto, provocando varias explosiones, descargas y chispas por todos sitios. Antes de caer, se nos muestra durante varios segundos, alternando con tomas del instituto, un rayo perfectamente visible, avanzando casi en horizontal, recorriendo kilómetros y kilómetros, cambiando de trayectoria, y en visión subjetiva (del rayo), que a mí me recordó a los créditos de Agárralo como Puedas (ya sabéis, esas tomas en primera persona, con la sirena, y que se metían en un vestuario, una montaña rusa...). Durante un momento pensé que el rayo se iba a "esconder" un rato tras un árbol, y luego seguir.

¿Cómo se produce un rayo? Lo cierto es que aún no se tiene un modelo preciso. Se sabe que de alguna manera, las nubes se "polarizan", es decir, cargas eléctricas de distinto signo se desplazan a extremos opuestos (normalmente, las cargas negativas se acumulan en la parte inferior y las positivas en la superior, pero puede ocurrir al revés). Esto provoca que en el suelo se acumulen cargas de signo contrario al de la parte inferior de la nube. Cuando la diferencia de potencial eléctrico es suficiente, se produce la descarga.

Lo que sí se sabe es que el rayo sigue el llamado "camino de mínima resistencia". El aire es un mal conductor de la electricidad, es decir, tiene una resistencia eléctrica muy alta. Eso es bastante evidente cuando se corta un cable y deja de circular corriente. La resistencia eléctrica de un medio es directamente proporcional a su longitud. Es decir, cuando más corto sea el recorrido, menor resistencia, por lo que los rayos que caen al suelo, lo hacen normalmente siguiento una trayectoria más o menos vertical. Se han dado casos de rayos que caen a unos kilómetros de la tormenta, pero no a una distancia tan exagerada como la de la película.

Además, hay otro factor importante: la duración del rayo. Normalmente suele ser de un cuarto de segundo. En casos extraordinarios puede llegar a un par de segundos. En la película, la secuencia del rayo avanzando, es mucho más larga.

Y ese es el mayor de los errores. La idea de un rayo avanzando por el aire, durante un rato más o menos largo, hasta que finalmente golpea algo, como si fuera un proyectil. La formación de un rayo tiene varias fases. Primero, como ya he dicho, se crea una diferecia muy grande de cargas entre la nube y el suelo. Después, un grupo de cargas procedentes de la nube (normalmente electrones), se dirige hacia el suelo. A medida que estas cargas eléctricas se acercan al suelo, cargas de signo contrario, procedentes del suelo, ascienden para "encontrarse" con las cargas que descienden de la nube (se dice que puedes sentir cómo se erizan los pelos justo antes de que te caiga un rayo, pero poca gente ha sobrevivido para contarlo).

Cuando los dos grupos de cargas entran en contacto, se produce la brutal descarga eléctrica que todos conocemos. En este momento, las cargas viajan a una velocidad impresionante, aproximadamente un 10% de la velocidad de la luz (30.000 km/s). Además, en este punto, las cargas se desplazan del suelo a la nube, aunque a esa velocidad no podemos apreciarlo, y nos parece que es un fenómeno instantáneo. Se pueden producir varias descargas consecutivas en el mismo rayo, siguiendo la misma trayectoria. A veces ocurren suficientemente espaciadas en el tiempo para que podemos distinguirlas, de forma que vemos un rayo que parece parpadear un poco.

Así pues, la idea de un rayo avanzando amenazadoramente hacia su objetico es imposible. En el momento en el que el rayo se hace visible, la velocidad del mismo es demasiado alta, y además, el desplazamiento es precisamente en dirección contraria.

Como colofón final, en esa misma escena, uno de los efectos devastadores del rayo es un extintor explotando con chispas y... ¡llamas! Me pregunto qué clase de extintores contienen material inflamable, cuando de lo que se trata es precisamente de apagar un fuego.