Plastilina conductora: circuitos que se pueden amasar

Un niño de cinco años puede armar un circuito que funciona con las manos y sin herramientas, y lo más importante es que puede romperlo a propósito. Eso es lo que hace distinta a la plastilina conductora de un kit: junta las dos bolas saladas y el led se apaga, sepáralas y vuelve. Acaban de crear y curar un cortocircuito, que es el concepto más útil de la electrónica para principiantes y normalmente el más difícil de mostrar. Dos masas, media hora de cocina, y la electricidad se vuelve algo que un niño moldea en vez de algo que cablea.

Puntos clave

• Vas a cocinar dos masas, una salada y conductora y una dulce y aislante, y armar circuitos con leds usando las manos.
• Enseña conductores, aislantes, circuito completo y cortocircuito, sin una sola herramienta.
• Funciona desde los 5 años para armar, con la cocción a cargo del adulto.
• Lo que suele fallar: usar una pila de botón en vez de un paquete de 6 voltios. La masa tiene resistencia real y 3 voltios no la atraviesan.
• Nadie se come esto. Una tanda de masa conductora lleva unos 70 gramos de sal.

Lo que vas a necesitar

Material	Cuánto	Dónde conseguirlo	Si no lo tienes
Harina de trigo	2.5 tazas en total	Alacena	Contiene trigo: alérgeno que vale nombrar
Sal de mesa	1/4 de taza	Alacena	—
Crémor tártaro	3 cucharadas	Pasillo de repostería	9 cucharadas de jugo de limón
Azúcar	1/2 taza	Alacena	—
Aceite vegetal	4 cucharadas en total	Alacena	Cualquier aceite de cocina
Agua	1 taza de la llave, más 1/2 taza desmineralizada	Llave; la desmineralizada en ferretería o refaccionaria	Agua destilada de farmacia
Colorante vegetal	2 colores distintos	Repostería	Indispensable, para no confundir las masas
Leds de 5 mm	6 a 10, de varios colores	Tienda de electrónica	De juguetes rotos
Portapilas de 4 AA con cables	Uno, da 6 V	Tienda de electrónica	Dos portapilas de 2 en serie
Pilas AA	4	Supermercado	—
Multímetro	Uno	Ferretería	Opcional, pero convierte esto en medición

Tiempo: preparación y cocción 30 min, experimento 40 min, limpieza 10 min Costo: lo que cuestan los ingredientes de cocina más los leds y el portapilas Nivel de desorden: medio. Es cocinar y después jugar con plastilina

Haz el experimento: circuitos con plastilina conductora paso a paso

Paso 1 — Cocina la masa conductora

En una olla mezcla 1 taza de harina, 1/4 de taza de sal, 3 cucharadas de crémor tártaro, 1 cucharada de aceite y 1 taza de agua, con bastante colorante. Calienta a fuego medio, revolviendo sin parar. A los tres o seis minutos espesa y de golpe se junta en una bola. Sácala del fuego en ese momento, déjala enfriar y amásala con harina extra hasta que deje de pegarse. Esta es la receta publicada de Squishy Circuits, de la Universidad de St. Thomas (Squishy Circuits).

Paso 2 — Haz la masa aislante, en un color claramente distinto

Mezcla 1.5 tazas de harina, 1/2 taza de azúcar, 3 cucharadas de aceite y 1/2 taza de agua desmineralizada. Sin sal y sin crémor tártaro. Amásala en frío, agregando harina hasta que se trabaje bien, con un color que nadie pueda confundir con el de la primera tanda. El agua desmineralizada importa: el agua de la llave trae iones disueltos y vuelve tu aislante parcialmente conductor.

Paso 3 — Mide las dos masas con el multímetro y pide una predicción

Haz con cada masa un rollito de 3 cm y mide su resistencia de punta a punta. Pregunta antes: ¿cuál conduce, y por cuánto?

Lo que deberías ver: la masa salada marca entre cientos de ohmios y unos pocos kiloohmios en 3 cm. La dulce marca decenas o cientos de veces más, muchas veces fuera de escala. Ninguna se parece a un alambre de cobre, que marcaría una fracción de ohmio.

Paso 4 — Arma el primer circuito que funciona

Haz dos bolas de masa conductora y júntalas con un trozo de masa aislante en medio. Clava el cable rojo del portapilas en una bola y el negro en la otra. Después clava las dos patas de un led cruzando el hueco aislante, una pata en cada bola conductora.

Lo que deberías ver: el led enciende. Si no, sácalo, dale media vuelta y vuelve a clavarlo, porque los leds conducen en un solo sentido.

Paso 5 — Aplasta las dos bolas juntas

Empuja a propósito las bolas conductoras para que se toquen alrededor del aislante.

Lo que deberías ver: el led se apaga de inmediato. Ahora la electricidad tiene un camino mucho más fácil por la masa que por el led, así que casi toda toma ese camino. Separa las bolas y el led regresa. Eso es un cortocircuito, creado y reparado, sin daños y sin herramientas.

Paso 6 — Arma versiones en serie y en paralelo y compara brillo

En serie: una cadena de conductora, aislante, conductora, aislante, conductora, con un led puenteando cada hueco. En paralelo: una bola conductora grande en cada extremo con varios leds puenteando el mismo hueco.

Lo que deberías ver: en serie cada led queda más apagado y agregar más apaga a todos, hasta que con tres o cuatro dejan de encender. En paralelo se mantienen casi igual de brillantes y la pila trabaja más. Fíjate también en que acortar el camino de masa ilumina todo, porque menos masa es menos resistencia.

Qué está pasando en realidad

La conducción en un metal ocurre porque los electrones se mueven libres por una red de átomos. La conducción en masa salada es distinta: ocurre porque los iones de sodio y cloro disueltos migran por la matriz húmeda de harina. Esos iones son miles de veces más masivos que un electrón y tienen que empujar a través de la masa, así que la resistencia es enorme comparada con un alambre. Un rollito de 3 cm que marca un kiloohmio tiene unas cuarenta mil veces la resistencia de ese mismo largo de alambre delgado de cobre. Por eso este experimento necesita 6 voltios y no 3, y por eso la geometría importa tanto: haz el camino de masa más corto o más gordo y la resistencia baja, igual que en un alambre.

La masa aislante funciona por omisión de los iones. Sin sal casi no hay portadores de carga libres, y el crémor tártaro se deja fuera por lo mismo, porque también se ioniza. El azúcar se disuelve sin ionizarse, así que una masa dulce se sostiene bien y conduce mal, que es justo lo que quieres. El agua desmineralizada remata el trabajo, porque el agua de la llave trae suficientes minerales disueltos para arruinar un buen aislante.

El grupo de AnnMarie Thomas en la Universidad de St. Thomas desarrolló y publicó estas recetas justamente para bajar la barrera de entrada a los circuitos para niños pequeños, presentando el trabajo en el congreso de la ACM sobre factores humanos en computación (Johnson y Thomas, 2010) y estudiando después cómo los niños usaban el material como interfaz (Schmidtbauer y colegas, 2012). La idea de diseño es que las manos de un niño pueden hacer lo que normalmente hacen unas pinzas y una protoboard, así que depurar se vuelve físico.

Dos limitaciones honestas. Primera: aquí hay electrólisis además de conducción. Pasa corriente por masa salada unos minutos y vas a ver burbujitas en las patas del led, la masa alrededor cambiando de color y, con el tiempo, corrosión del metal. Invertir los cables de vez en cuando revierte parte del daño. La masa se está descomponiendo químicamente, que es un fenómeno real que vale nombrar y no un defecto.

Segunda: los leds en un circuito de masa no llevan resistencia limitadora, lo que sería mala práctica en un circuito cableado. Aquí la masa misma es la resistencia, y bastante grande, así que 6 voltios a través de un par de centímetros de masa entregan solo unos miliamperios. Por qué un led desnudo en 6 voltios de alambre se destruiría y el mismo led en masa está bien es algo que un adolescente puede deducir. También es por qué acortar demasiado el camino de masa puede matar un led: le quitaste la resistencia.

Cómo explicárselo a tu hijo

De 5 a 8 años

La electricidad necesita un camino, y necesita que el camino vaya de un lado de la pila al otro y regrese. La masa salada es camino. La masa dulce es pared. Si construyes una pared en medio y pones la lucecita cruzando, la electricidad tiene que pasar por la lucecita para seguir, así que la lucecita se prende. Si rompes la pared juntando los dos caminos, la electricidad se va por el lado fácil y la lucecita se apaga. Déjalos aplastar ellos mismos, muchas veces. Ese prende y apaga es la lección.

De 9 a 12 años

Presenta la resistencia como qué tan difícil es que la electricidad pase por algo, y después muestra que depende de la forma y no solo del material. Que midan con el multímetro un rollito de 2 cm, uno de 6 cm y uno gordo de 2 cm, y que predigan el brillo de un led en cada caso antes de probar. Más largo y más delgado es más resistencia y un led más apagado. Esa es la misma regla que gobierna los cables reales, y la masa la vuelve visible porque puedes cambiar la forma con los dedos.

De 13 en adelante

Dales la distinción entre conducción electrónica y conducción iónica, y que busquen la evidencia de electrólisis en los electrodos. Después la tarea cuantitativa: medir la resistencia de la masa, medir el voltaje en el led y calcular la corriente. Compárenla con la corriente de operación típica segura de un led, unos 20 miliamperios. Van a encontrar que están muy por debajo, y van a darse cuenta de que la masa hace de resistencia en serie que un circuito cableado necesitaría.

La pregunta que debes hacer: “Si hago con la masa conductora una serpiente larguísima y delgada, ¿el led queda más brillante o más apagado, y por qué?”

Por qué enseñar esto temprano vale la pena

El concepto que normalmente atasca a los principiantes en electrónica es el cortocircuito. En un circuito cableado es invisible y confuso: algo tocó algo, el led se apagó, y nadie ve por qué. En masa es visible, reversible y provocado por las propias manos del niño, y ese replanteamiento es la razón por la que este material existe.

Hay también un beneficio más básico: un circuito que se arma solo con las manos elimina la barrera de motricidad fina que impide a muchos niños de cinco a siete años llegar a algún lado con la electrónica. La advertencia de las ciencias del aprendizaje aplica aquí como en todo: las ganancias vienen de la exploración guiada con un adulto que hace preguntas, no de entregar la masa y alejarse (Alfieri y colegas, 2011). “¿Por qué se apagó?” vale más que otro led.

Antes de empezar: lo que los papás deben saber

Mejor edad	Desde los 5 para armar. La cocción es trabajo de adulto: la masa está caliente y pegajosa mientras se forma
Supervisión	El adulto cocina y es dueño del portapilas, los niños arman. Quédate en la mesa para el manejo de los leds
Riesgos reales	Masa caliente durante la cocción. La harina de trigo es un alérgeno común. Las patas de los leds pican y los leds son chicos, así que son riesgo de atragantamiento para menores de 3 años: cuéntalos al salir y al volver. El circuito son 6 voltios de pilas AA y es eléctricamente inofensivo
No hagas esto	Nadie se come esta masa aunque esté hecha de comida. Una tanda de la receta conductora lleva unos 70 gramos de sal, muchas veces la ingesta segura de un niño pequeño, y es peligrosa también para los perros; si alguien traga, llama a tu centro de intoxicaciones. No sustituyas el portapilas por una pila de botón: 3 voltios no mueven la masa, y una pila de botón tragada puede quemar la garganta de un niño en tan poco como dos horas, según la Comisión de Seguridad de Productos de Consumo de Estados Unidos. Y nunca alimentes circuitos de masa desde un contacto de pared

Cuando no funciona

• Ningún led enciende. Revisa primero la fuente. Cuatro pilas AA en serie deben marcar cerca de 6 voltios; un portapilas con una pila al revés marca unos 3. Después revisa la polaridad del led invirtiéndolo, y acorta el camino de masa a 1 o 2 cm.
• El led está muy apagado. Tu camino de masa es muy largo o muy delgado, o la masa se secó. Rehaz la conexión corta y gorda, y amasa unas gotas de agua en la masa que ya se desmorona.
• La masa aislante conduce. Usaste agua de la llave, o se mezclaron las masas. El agua desmineralizada o destilada lo arregla. Mantener los colores estrictamente separados, con lavado de manos en medio, previene lo segundo.
• Las patas del led se ponen negras y la masa se decolora. Es electrólisis, y es esperado después de unos minutos. Limpia las patas, invierte los cables un rato y trátalo como resultado y no como falla.
• La masa quedó pegajosa y nunca se hizo bola. Le faltó fuego o le faltó harina al amasar. Una masa que sigue pegajosa en frío recubre dedos y leds y vuelve poco confiable cada conexión, así que arréglala antes de armar.

Para llevarlo más lejos

Resistencia contra longitud: corta la masa conductora en rollitos de 1, 2, 4 y 8 cm, todos del mismo grosor, y mide la resistencia de cada uno. Grafícalo.

Un potenciómetro de masa: haz una serpiente larga de masa conductora, conecta la pila en un extremo y el led a un contacto deslizante que vayas moviendo a lo largo. El led se apaga a medida que te alejas de la pila. Acaban de construir una resistencia variable con harina, y se comporta exactamente como un control de volumen.

¿Y en América Latina? Plastilina conductora con ingredientes de aquí

Dos ingredientes tienen nombre local distinto. El primero es el crémor tártaro, que en México está en el pasillo de repostería y en las tiendas de materias primas para pastelería, pero que en varios países cuesta encontrar en supermercado; la solución es la alternativa que la propia receta ofrece, nueve cucharadas de jugo de limón en lugar de las tres de crémor. El segundo es el agua desmineralizada, que se consigue como “agua para planchas” o “agua destilada” en ferreterías, refaccionarias y farmacias por casi nada, y es la pieza que hace que tu masa aislante de verdad aísle.

El portapilas de cuatro AA está en cualquier mercado de electrónica de la región, y los leds se venden a granel por monedas en esas mismas tiendas; si no hay ninguna cerca, un juguete electrónico roto suele traer varios. Conductores y aislantes están en Ciencias Naturales de primaria con la SEP en México, en los estándares del ICFES en Colombia y en la unidad de electricidad del Mineduc en Chile, y esta actividad funciona muy bien como taller para grupos grandes porque una tanda alcanza para seis equipos. El siguiente paso son los circuitos de papel con cinta de cobre, la misma idea con un conductor plano y de resistencia bajísima, y los circuitos eléctricos básicos de bajo costo le ponen vocabulario a lo que las manos ya saben.

Qué observar en los próximos 3 meses

• Semana 4: usan la frase “se está cortocircuitando” sobre algo, bien o casi bien.
• Mes 2: predicen de qué lado va el led antes de clavarlo, en vez de adivinar.
• Mes 3: preguntan por qué un alambre es mejor que la masa, que es una pregunta sobre resistencia.

Preguntas frecuentes

¿Mi hijo puede comerse la masa? Está hecha de comida.

No. La receta conductora lleva unos 70 gramos de sal por tanda, muy por encima de lo que es seguro que trague un niño pequeño, y es peligrosa también para los perros. Trátala como material de manualidades, lava manos al terminar y guárdala en bolsas selladas y marcadas, lejos de la comida.

¿Por qué no funciona una pila de botón?

La masa tiene resistencia de cientos de ohmios a kiloohmios en pocos centímetros, así que 3 voltios dejan muy poco margen una vez contado el voltaje directo de un led. Un paquete de 4 pilas AA a 6 voltios mueve la masa sin problema. La pila de botón es además un riesgo serio de atragantamiento.

¿Por qué se ponen negras las patas del led?

Electrólisis. La corriente que pasa por masa salada y húmeda provoca reacciones químicas en las superficies metálicas, con burbujitas de gas y corrosión de las patas. Invertir los cables de la pila un rato frena el daño, y limpiar las patas restaura el buen contacto.

¿Cuánto dura la masa?

Un par de semanas en bolsa sellada en el refrigerador, más si le amasas un poco de agua cuando se endurece. La masa seca tiene mucha más resistencia, así que si los leds de pronto se apagan después de una semana en un cajón, la sospechosa es la masa y no la pila.

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Sobre el autor

Ricky Flores es el fundador de HiWave Makers e ingeniero eléctrico con más de 15 años de experiencia desarrollando tecnología de consumo en Apple, Samsung y Texas Instruments. Escribe sobre cómo los niños aprenden a construir, pensar y crear en un mundo saturado de tecnología. Lee más en hiwavemakers.com.

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Fuentes

1. Johnson, S., & Thomas, A. P. (2010). “Squishy circuits: a tangible medium for electronics education.” CHI ‘10 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems, 4099–4104. https://doi.org/10.1145/1753846.1754109
2. Schmidtbauer, M., Johnson, S., Jalkio, J., & Thomas, A. (2012). “Squishy circuits as a tangible interface.” CHI ‘12 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems, 2111–2116. https://doi.org/10.1145/2212776.2223761
3. Squishy Circuits, University of St Thomas Playful Learning Lab. “Dough Recipes.” https://squishycircuits.com/pages/dough-recipes
4. Nave, R. “Light Emitting Diodes.” HyperPhysics, Georgia State University. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/led.html
5. U.S. Consumer Product Safety Commission. “Button Cell and Coin Batteries.” https://www.cpsc.gov/Safety-Education/Safety-Education-Centers/Button-Cell-Coin-Battery-Information-Center
6. Alfieri, L., Brooks, P. J., Aldrich, N. J., & Tenenbaum, H. R. (2011). “Does discovery-based instruction enhance learning?” Journal of Educational Psychology, 103(1), 1–18. https://doi.org/10.1037/a0021017