14.31818 Megahertz es la frecuencia que maneja el generador de reloj fabricado para la primera PC IBM (1984), el mismo fue el circuito integrador Intel 8284 y esa frecuencia tan característica tiene sus particulares ya que obviamente, no fue elegida al azar. Entonces, ¿por qué no usaron una frecuencia más “redonda” como 15Mhz?
El “problema” con el que se encontró IBM al armar la primer PC es que tenía que manejar distintos buses y periféricos que funcionaban obligadamente a una frecuencia determinada. Por entonces y para ahorrar en mucha electrónica integrada las computadoras solían utilizar un solo generador de reloj y luego dividir las frecuencias, por lo que tenían que intentar solventar los problemas de aquellos dispositivos que necesitaban una frecuencia “X”.
De hecho, el adaptador de vídeo CGA necesitaba una frecuencia de 3.58Mhz y los tres temporizadores requerían 1.19Mhz para funcionar correctamente, ¿qué hicieron los ingenieros de IBM? Entre cafés y cafés calcularon una frecuencia que sirva de base y encontraron un número casi mágico para ellos: 14.31818Mhz. Esta frecuencia sería múltiplo de todas las que necesitaban los demás dispositivos para poder funcionar correctamente a través de divisores de frecuencia.
Visualicemos los divisores como una caja selectora de velocidad. Supongamos que yo programo un integrado para que cada 4 ciclos de reloj de entrada me genere 1 de salida. Muy bien, ahí tenemos un divisor de 4. De hecho, dividan 14.31818 por 4 y fíjense qué frecuencia les da por resultado.
Es por eso que el procesador principal, el cual podía o no funcionar funcionar a una velocidad específica (al igual que los actuales) terminó “corriendo” a 4.77Mhz en lugar de los 5Mhz que tenía como velocidad nominal. Podríamos decir entonces que el primer procesador para PC vino “underclockeado” de fábrica por razones puramente prácticas.
Supongo que hay muchos amigos lectores que me están puteando un poquito y con razón porque si bien estos términos pueden ser comunes a cualquier entusiasta de hardware y de la electrónica lo cierto es que son bastante inusuales para muchas otras personas, entonces volvamos a las bases…
¿Qué es y para qué sirve un generador de reloj?
Un generador de reloj es el que marca el ritmo. Yo suelo asociarlo al metrónomo el cual es un instrumento utilizado por los músicos para llevar el compás de un ritmo. Ahora seguramente no solo me puteen los no entusiastas, también se sumarán los músicos, pero bueno, sigamos.
El metrónomo es, justamente un generador de reloj variable ya que es posible configurarlo según la cantidad de “negras por minuto” que se necesiten, por ejemplo 40-43 para Grave, 44-47 para Largo, 48-51 para Larghetto y así sucesivamente.
Con esta analogía tenemos que dejar de asociar la palabra “reloj” del generador de reloj con un reloj que marca el tiempo. Un generador de reloj en realidad debería haberse llamado (al menos para la forma que tengo de entender las cosas) “generador de ritmo”. En el 8024 de intel son pulsos electrónicos de onda cuadrada, en el metrónomo son negras. Todas tienen como base comparativa el tiempo humano, que para cuantificarlo usamos segundos, minutos y horas.
Ahora volvamos a la electrónica digital, ¿por qué necesitamos un metrónomo? Es muy sencillo, lo necesitamos porque es la base de la armonía, de que todo los pulsos electrónicos puedan viajar a través de los circuitos para que luego a través de las intrincados mecanismos se produzcan los resultados. Todo circuito necesita su metrónomo para que le marque el ritmo de funcionamiento y justamente eso es lo que hace un generador de reloj. Él marca el ritmo y luego, según el instrumento en cuestión (dispositivo) será cuestión de contar una X cantidad de golpes para hacerlo sonar (divisores).
Y en la electrónica, ¿qué se puede usar para generar un ritmo constante?
Hace muchos años se usaban tubos de vació pero eso lo hablaremos en otra ocasión. Lo importante es remarcar que actualmente se utiliza un mineral llamado Cuarzo (quartz) para generar ese ritmo constante que necesitamos. En realidad se lo llama específicamente “oscilación”. El cuarzo tiene la característica natural de generar una frecuencia determinada cuando se le aplica una corriente eléctrica. Lo mejor de este mineral es que la oscilación es increíblemente precisa en condiciones normales, su peor enemigo es la variación de la temperatura, aunque las temperaturas extremas de la tierra apenas pueden modificar su funcionamiento.
Dependiendo del corte y de otras características se puede lograr que un cristal de cuarzo resuene, por ejemplo, a 15Khz. Una vez logrado esto se lo encapsula en un pequeño recipiente metálico llamado “cristal oven” que lo aísla y le permite tener menores variaciones térmicas, aumentando la precisión natural del material.
Aquí podemos ver un oscilador de cuarzo con la “tapa” del encapsulado quitada para, justamente, poder observar cómo es interiormente.
Así se ve un generador de reloj en un motherboard moderno. Siempre al lado de un cristal.
¿Y cómo podía “mantener” la hora una PC antes de que se conectaran a Internet? Es una muy buena pregunta por más que parezca algo tonta. La respuesta estaba en uno de los contadores Intel 8253 y un sistema que luego fue adaptado por Intel en la arquitectura X86.
Básicamente lo que hacía era dividir la frecuencia de 1.1931817Mhz del contador (la del reloj base sobre 12) por 65536, lo que generaba una cantidad de 18,2065 “ticks” por segundo. La salida del contador estaba conectada al IRQ 0 del controlador de interrupciones 8259. Al finalizar el intervalo de tiempo (18.2065 veces por segundo) se disparaba una interrupción que era procesada por el IBM PC ROM BIOS para mantener un contador del tiempo transcurrido desde el encendido del computador, que podía usarse para calcular la hora del día (le robé un pedazito a la Wikipedia, ustedes no digan nada). Un comentario al margen: los relojes de cuarzo trabajan de la misma manera: Oscilación > circuito > ticks > tiempo “humano”.
Así es, la PC hacía – y hace – toda esta “traducción de ticks a segundos” porque justamente la computadora no “piensa en segundos” sino en ticks que descienden de los ciclos generados por el generador de reloj. Aritmética pura al servicio de la informática.
Todavía recuerdo un genial artículo de una revista Power Users en el cual Ariel Gentile explicaba que el “overclock era el de antes” y contaba cómo le había cambiado el cristal de cuarzo para así poder overclockear un viejo 486 y así poder escuchar MP3. Lo curioso del artículo era que comentaba que la PC adelantaba la hora y yo no entendía por qué, luego de comprender que todo partía desde el cristal pude comprenderlo.
Otro caso anecdótico es el de algunos relojes eléctricos made in USA a mediados del siglo pasado los cuales no tenían un cristal sino que tomaban directamente como “clock generator” a los Hz o ciclos de la corriente alterna. Cómo en USA la frecuencia base de la energía eléctrica es 60hz todos los circuitos integrados (y los mecanismos mecánicos) estaban creados a partir de estos 60 “ticks por segundo” (si lo llevamos a la analogía de la primera PC). Al conectar el reloj en nuestra red eléctrica la frecuencia base, que era de 50Hz volvía completamente inusable al reloj, que básicamente atrasaba alrededor de 10 minutos por hora.
Espero le haya gustado este artículo aunque se me fue un poco bastante por lo extenso. Agradezco a los más sabihondos a que me ayuden para corregir algún error si lo hubiera. Creo que, como leí de muchos, lo mejor para entender a las computadoras es intentar entender a la primera PC y luego si, mirar para arriba.
Estos son los artículos que me ENCANTAN! Conocía algo del funcionamiento, pero no con tanta precisión ni historia. Seguí así, muy bueno.
Me saco el sombrero. Que buen artículo.
Como micro corrección, acordate que en Argentina usamos la coma (,) como separador de decimales, así que en nuestro país sería 14,31818 Mhz. Posta entré acá pensando que era la velocidad a la que llegaron overclockeando (cambiando el Mhz por Ghz, y obviando que sobran dos números, pero bue…)
Repito, me encanta este post.
Abrazo
Con razon veo que en la Argentina cuando traducen del inglés ocupan la coma para separar decimales.
Acá en México usamos el punto para los decimales.
Ahh, que lindo leer sobre estas cosas divinas de la vida de la electrónica
Genial articulo!
Estos datos curiosos y anecdóticos son los que le dan ese gustito especial a este sitio.
Majestuoso Guillermo, me hiciste recordar el año 2002 cuando estudiaba la magia de las pcs por dentro y me adentraba en la reparacion y la electronica. Hoy muy lejos de eso y siendo PM de Cisco, se me pianta un lagrimon por tantos recuerdos.
Te felicito nuevamente por el excelente contenido, practicamente tu blog es lo unico que me quedo de mi vida anterior.
Te mando un abrazo.
486 DX 50
Le soldábamos un zócalo dip/dil/ cortado y a probar relojes… que bellas épocas… aprendíamos por prueba y error…
Que buen post, esas cosas de la electronica que parecen magia y todavia no comprendo como las descubrieron
Muy bueno! cantidad de cerebros que se quemaron haciendo calculos y pensando como resolver… invisible para el usuario de cualquier producto electronico.
¡channnn!
JAJAJJAAJJAJAJAJAJAJAJAJA neeeeerd :p
Excelente articulo, ahora se que hace esa «piecita» en la tarj madre
Este Guille es todo un loquillo (?
Me encantan estas cosas, pero no entiendo y creo que nunca voy a entenderlas en profundidad. Todavía no me entra en la cabeza cómo funciona un transistor! Eso puede explicar en 6 palabras porque duré tan poco en ing. electrónica
Excelente artículo! nunca en la puta vida me hubiera imaginado que ese pendorchito semi-ovalado de los mothers tenian un pedazo de cuarzo adentro… ahora voy a tener que conseguir algún mother viejo. Dremel en mano
Excelente post!
En la epoca donde se traian videocasetteras de EEUU, aca te las hacian biNorma y 220v pasaba mucho ese tema del reloj, los Hz. de la linea electrica hacia que de cualquier cosa. Yo me habia acostumbrado y sabia mas o menos cuando pifiaba por hora como para poder dejar programada la grabacion de cosas de la TV.
Genial artículo!
Muy buen artículo! Ya estaba familiarizado con los generadores de reloj y todo lo que tiene que ver con circuitos, pero la verdad que no sabía bien como funcionaban, ni idea tenía lo del cuarzo(obviamente sabía que el cuarzo se usaba para esto sobre todo porque siempre se menciona). La verdad muy interesante el artículo, gracias por iluminarme un poco más sobre el tema.
Es la primera vez que comento pero vengo siguiendo el blog desde hace unos meses ya, te felicito por todos los artículos interesantes, creo que desde que los descubrí no me perdí ni un solo artículo. Un saludo desde Uruguay
Muy lindo che. Estos posts son pura poesía
muy buen articulo guille. me hiciste acordar que tuve un radioreloj despertador traido de usa que nunca funciono de reloj ni despertador, pero lo use de radio bastantes años. saludos!
Muy bueno el articulo. Nacho: para que el radioreloj de EE.UU. no te adelante intentá seguir los siguientes pasos:
– Abrí el radioreloj y buscá el circuito integrado principal.
– Buscá su hoja de datos técnica (datasheet, por ej entrá en google y pone: «nro IC+datasheet»).
– Verás que hay dos tipos de modificación:
a- Modificando un capacitor y/o resistencia según la hoja de datos.
b- Modificando una conexión de vcc a masa o viceversa (por ej, el MM5314, posee la terminal 11 que corresponde a 60Hz o 50Hz dependiendo si se envía la terminal a vcc o masa).
Listo, espero que te haya servido. Saludo a la comunidad técnica.
ATTE: Ferreirós Javier David.
Nooo, mira, hace tiempo estuve buscando esa informacion y no encontre nada, para un viejo radioshak pedorro de plastico, pero estamos en la epoca hipster, capaz lo vendia a millones.
Con el tiempo no se donde quedo, si lo tire o que.
Hola Javier, recien veo tu mensaje. Muchas gracias por el dato, pense que no tenia solucion. Voy a ver si lo encuentro en la casa de mis viejos y le meto mano de una.
Muy buen post y fácil de entender. Para la próxima podría ser por qué el condensador de flujo funciona a 1.21 gigawatts ¿no?
Que buen artículo, explicado en lenguaje sencillo. Este tema lo vi en una enciclopedia que tengo sobre reparacion de pcs de 4 tomos (libros, no pdfs).
Te quedo mas lindo el sitio ahora!!! Felicidades.
Me pareció genial el artículo, y me ayudó mucho a darle una vuelta de tuerca a algunas ideas! Muy bueno!
Ah yo siempre use de ejemplo un semaforo, claro no caso nada de musica. Je.
Felicidades Guillermo por su investigación. Me encantó el artículo.
Esto es un poco off topic pero voy a tratar de escribirlo de una manera que en lo posible se entienda y yo no termine pareciendo un loco.
Es con respecto al tiempo.
Pienso que el tiempo es como un material que depende la velocidad del que lo está midiendo dura mas o menos, o sea nosotros aquí en la Tierra nos movemos a ~29 Km/s verdad? Les pasa a ustedes que cuando están entretenidos en algo el tiempo vuela y cuando estan aburridos se demora que otras veces, es como que cambiamos nuestro ritmo y el tiempo se modifica un poco, voy bien o me fui al carajo?
A que va todo esto, a que nosotros decimos que la velocidad de la luz es de ~300.000 Km/s, pero nosotros nos estuvieramos moviendo en un medio a esa velocidad recorreriamos mucha mas distancia que la nombrada porque nuestro «segundo» se haria mas largo (espero que se entienda), una vez me puse a escribir por el puro gusto de hacerlo y calculé que desde la perspectiva de un rayo de luz la distancia en llegar a la Tierra tomaría solo 0,0482 segundos de su tiempo (lo que escribí lo voy a pegar mas abajo por si alguno quiere perder un poquito de tiempo je).
Espero no haberme ido mucho al carajo y si alguno me quiere corregir o esta de acuerdo conmigo bienvenido sea.
PD: El contenido del blog como siempre es excelente!
PD2: Lo lei un poco antes de darle a Publicar comentario y me da bastante verguenza pero bueno ya esta jeje, estoy abierto a todo tipo de criticas me gusta hablar de esto
¿Puede un rayo de sol volver al sol?
Considerá al tiempo un líquido, como el agua, sólo que este líquido está presente en todo el universo (dimensión). Pero éste no es liquido común y corriente éste reacciona según la velocidad de lo que lo esté atravesando.
Hay una famosa paradoja sobre hermanos gemelos en la que uno va a un viaje espacial a grandes velocidades y el otro se queda en la Tierra, en el reencuentro el gemelo espacial es más joven que el terrestre, ¿cómo se explica? A mayor velocidad mientras atravesamos la dimensión del tiempo más tiende a estirarse esta dimensión, más gráficamente: moviéndonos más rápido el tiempo se aprovecha más que estando sujetos a la gravedad de la Tierra (29 km/s), de ahí que el tiempo sea relativo a la velocidad.
No obstante este estiramiento en la densidad del tiempo parece tener un límite que está dictado por el objeto más veloz que hemos podido llegar a observar: la luz.
La velocidad de la luz (o simplemente c en la fórmula de la relatividad de Einstein) es de 300.000 Km/s, que llevado a lo que recorre en una hora nos da 1.080 millones de kilómetros por hora, eso contrastado con la velocidad horaria a la que nos sujeta la Tierra que es de 104.400 Km/H (29 Km/s), nos da una diferencia de magnitud de 10.344,82…. Es decir que un segundo de tiempo-luz es 10.344,82 de tiempo-terrestre. Esto es increíble 172 minutos y unas monedas de nuestro reloj se comparan a solo un segundo moviéndonos como la luz, es como si viviéramos en una película filmada en una cámara de 10000 cuadros por segundo… ¡y viviéramos pausándola en cada cuadro!
Para los humanos nuestros cálculos sobre cuanto demora la luz del sol en tocar nuestro planeta nos indican que demora alrededor de 8 minutos y 19 segundos, ahora cambiándonos de bando y subiéndonos a un rayo de luz solo nos tomaría 0,0482 segundos chocar contra la Tierra; ¿pero muere un rayo de luz al encontrarse con materia? Desde mi punto de vista (muggle absoluto en esto) atraviesa capas de materia a nivel atómico pero pierde su luminosidad, no sigue existiendo visiblemente.
Sobre la posibilidad de crear una máquina del tiempo.
Sabemos que mientras más cerca estemos de c más aprovecharemos el tiempo y más se dilatará fuera de este movimiento, por lo que viajar al futuro sería relativamente fácil y posible. Pero una máquina del tiempo debería poder manipularlo como quisiera ¿verdad?, entonces nos concentraremos en la parte de retroceder el tiempo que es lo más difícil. ¡Aún más difícil que encontrar los componentes para hacer una nave que resista una velocidad de 300.000 Km/s y de encontrar un motor capaz de generar ese empuje!
Mientras más nos acercamos a c el tiempo se dilata más y más hasta llegar a un límite, ¿pero que pasaría si algo rompiera la barrera de la luz?
Todos hemos visto fotos de cuando algún avión supersónico rompe la barrera del sonido y hemos podido apreciar los efectos de este hecho, es decir al romperse la barrera del sonido por causa de que el medio causante de ese sonido se mueve más rápido que las ondas del sonido producido vemos como se dibuja una aureola de forma perfectamente circular detrás del objeto, se produce una gran agitación mientras se está en vuelo transónico más una explosión sónica cuando se alcanza velocidad supersónica, y a partir de ese instante el sonido viene atrás del objeto persiguiéndolo.
Trasladando esto a la velocidad de la luz, la que supongo también es la velocidad (de la dimensión) del tiempo, tenemos que un objeto viajando a una velocidad mayor a c podría producir algún efecto extraño, como un viaje eterno (tiempo tendiendo a 0), o el retroceso del tiempo.
Sobre los materiales de la nave:
Según la Relatividad de Einstein tenemos que: a medida que un cuerpo se acerca a la velocidad de la luz va ganando masa y se hace cada vez más difícil empujarlo requiriendo una cantidad infinita de energía para convertir masa en energía.
Qué problema, nuestra nave no va a poder ser físicamente palpable, no hay material capaz de empujarse sin convertirse en pedazos… ¿pero si la nave fuera completamente amorfa?
Nuestra nave del tiempo debería estar hecha de un único haz de luz en el que tengamos contenidos los datos de nuestros cuerpos. Al llegar al destino esa información debería ser decodificada para volvernos físicamente palpables.
No obstante la creación de un decodificador de esa información haría posible el retorno en el tiempo hasta ese punto y nunca hacia atrás, ya que no tendríamos “estación donde parar”.
Respecto del motor necesario:
El transportarnos cómodamente en un rayo de luz tiene sus ventajas no necesitaríamos usar un motor ya que la velocidad de la luz es una constante sea cual sea el objeto que emite la luz, tanto una estrella como una linterna expulsan fotones a la misma velocidad.
Aumentar la velocidad de los fotones sería el limitante entonces. Debido a que necesitaríamos una cantidad infinita de energía para lograr un aumento mínimo en la velocidad final, lo cual no es una solución viable solo queda la opción de agregarle energía a nuestro transporte mediante el choque con otro haz de fotones en dirección contraria… lo cual tiene dos contras:
1. Implicaría construir un acelerador de partículas en un punto aleatorio del espacio.
2. Un encuentro perfecto supondría la transformación de todas las partículas en sus sub-partículas, fragmentando la información contenida en el transporte y matándonos.
¿Será que ésta máquina del tiempo solo puede llevarnos al futuro? ¿No existe una manera de superar la constante c?
Sobre la trayectoria del viaje.
Sabemos que en el espacio vacío no vamos a encontrar resistencia salvo la curvatura en nuestra trayectoria causada por la gravedad de los objetos que pueblan el Universo.
Por lo tanto no necesitaríamos un motor a explosión que llegue de 0 a c en poco tiempo, podríamos valernos de la dilatación propia del tiempo a llegar a su mismo movimiento y recurrir a un motor que use la energía solar que encontremos en nuestro recorrido que nos brinde pequeños empujones crónicos que poco a poco nos hagan incrementar la velocidad hasta llegar a la velocidad deseada.
Lo difícil sería encontrar una “ruta no congestionada” recordemos que nuestra meta es recorrer más de un millón de kilómetros en la hora por lo que podríamos encontrarnos con algún objeto sólido, ¡y los humanos no nos comportamos como un rayo de luz!… a menos que nos transportáramos contenidos en datos dentro de un haz de luz.
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Muy copada la explicacion, no lo habia visto de esa manera.
Sergio que redaccion te mandaste!!!. Confieso que me perdi je
En los ultimos parrafos es cualquiera porque pense una idea y me arrepentí y no borré lo que habia escrito antes jaja
Ahora que me hiciste recordar la PC USERS, creo que habia uno que overcloqueaba la Sound Blaster cambiandole este pendorchito plateado.
Me encantó este artículo, asi comprendí como funciona el pulsador. Me encantaría leer el artículo sobre el funcionamiento de los bulbos o válvulas al vacio que pronto escribirás Guillermo. Sergio que información tan completa, a mí me encanta saber de esos temas y por eso me dicen «Lucas».
estos son los articulos de alt ta…(ah no) que me gustan.
Excelente!
Juro que este artículo ya lei. Pero dice dos de agosto. Viajé en el tiempo?
No no, lo actualicé porque debido a un problema de migración perdí varios posts (en realidad se rompió el encoding de los mismos).
Y cómo me encantó volverlo a leer, decidí reciclarlo.
Muy interesante.
Ahora entiendo porque todos los cristales que encontraba en placas tenían valores con decimales.
Y como comentario, pedazito va con c. Perdón pero no lo resisto.
no habian escrito ya sobre esto?
Tremendo articulo, es un placer leerlo y ademas saber que no me queres vender nada.
Leerte con tanta pasion por el cuarzo me hizo recordar:
Hace tiempo ya vi de un tipo de araña del desierto que conoce a la perfeccion las cualidades de este ultimo.
Sus telarañas son huecos en la arena donde reposa a la sombra. Todos los bordes de su «huecoaraña» van recubiertos en cristales de cuarzo que recolecta y deposita cuidadosamente. La telaraña son solo hilos conductores, por lo que cuando un insecto toca una piedra en particular, transmite exactamente la vibracion por el cordel aracnido. Determina segun la fuerza y la frecuencia que recibe si es una presa o un cazador, y si fue la primera, zacate.
Sabe que piedra fue, en que lugar exacto, sale, ataca y vuelve.
Como sea, segui escribiendo que es un placer. Y cuidado con andar levantando cuarzo por la calle.
Excelente explicación, da gusto leer cosas así.
Me encanto leer este articulo y también la explicación del porque muchas veces sentimos la dilatación del tiempo. Y la comparación de los ticks con segundos aparte con la comparación del metrónomo fue fantástico leer tanta información de paso muy interesante
Efectivamente, pero no te voy a putear, solo aclarar que el metrónomo no es un instrumento. Es una herramienta, lo mismo que un afinador.
Extra. Alguno de las primeras TVs americanas, usaban los 60Hz de la linea como fuente de «reloj», dividiendo la frecuencia entre 2. De ahí que el NTSC (El formato de vídeo analogico americano) use 30 imágenes por segundo.
Buen dia Sabado/Feb/11 para el autor y para educados comentaristas presentes, escribo desde CCS-VE , mi nombre Michel, soy Biologo, gusto de leer temas de ciencias , historia de la ciencia , como se crearon cosas y conceptos.
Articulo en extremo interesante este simpaticam entitulado «14.31818» , al igual q el site , y al igual q los contenidos de los comentarios, en particular los de los amigos SERGIO y FER.
Quisiera hacer un aporte extra al escrito de SERGIO ref del tiempo , en un programa TV de NatGeo el Dr Stephen Hawking hizo una lapidaria argumentacion q aun hoy trato de asimilar , si los elementos dispersos en el universo (o multiverso como se le concibe ahora) no tuvieran ROTACION , el concepto de la dimension tiempo simplemente NO existiera , como tampoco existieran otros parametros como la fuerza electromagnetica, gravitatoria, fuerzas electricas debiles , ni distancia, ni velocidad ni aun menos aceleracion, etc , y si no existieran las gravitatorias pues entiendo q seria todo una sola macro-masa y por ende tal vez tampoco existiera nada ni siquiera esta macro-masa en si misma … ;
Hay un tema intersante poara escrudriñar q es el debate entre el reloj atomico (usado para fijar un reloj mundial de parametro para todos) y el tiempo real q corre en nuestro planeta , q a decir de los especialistas se ralentiza milesimas cada tanto (dimension despreciable a los efectos practicos y a los efectos de duracion del planeta 5 mil millones d años mientras nuestro sol brille), pero q genera una diferencia horaria medible y debatible.
Saludos
Me encanto el articulo !! Muchas gracias. Saludos